由3D打印的基于Arduino的Theo Jansen风格章鱼机器人

大家好!在这个项目中，我将向你展示一个惊人的八足机器人在章鱼的风格!它完全由3d打印部件制成，并以Jansen机制为灵感的酷机制移动。两个简单的直流电机为腿提供动力，使它们以平稳和平衡的方式移动。采用简单的红外传感器电路和控制器对机器人进行控制。我将通过组装3D块一步一步地开始项目，就像一个拼图，所以让我们开始吧!

步骤1:3D零件和硬件

该项目共由79件3D零件组成，但不要害怕，主要零件共55件，厚度约为3毫米。其余24件为夹垫圈3D零件。我用Bamboo Lab A1进行了标准的打印，即中等质量，所有部件的打印时间约为6小时。

我在打印零件时避免使用单一的颜色，我的目的是为了确保您在组装时可以轻松区分接头和主要零件。一开始我是用一种颜色打印完成组装的，后来我意识到观众或读者很难区分零件，所以我希望不同颜色的零件能让你在组装时更容易。

在3D部件的组装过程中，使用了2块简单的直流齿轮电机作为硬件，通常作为一组车轮出售，在创客中非常受欢迎。从技术上讲，它通常在5至6伏的范围内运行，转速约为200至255 RPM。

此外，在装配过程中总共使用了18个螺栓和4个螺母。尺寸如下：

•M3 12MM螺栓8个(底座、顶部、侧面)

•M3 25MM螺栓4个(直流电机用)

•M3螺母4个(直流电机用)

•M3 20MM螺栓2个(轴驱动用)

•M3 16MM螺栓2个(轴驱动用)

•2个M2 12MM螺栓(用于轴-mtr)

步骤2：组装机箱

在本节中，我们将首先组装底盘。首先，使用M3 12MM螺栓将左右侧模型固定在底座模型上。但是，在没有完全拧紧任何一侧的螺栓的情况下，放置上部模型，并通过拧紧所有螺栓完成组装。

步骤3：安装直流减速电机

在本节中，我们将安装直流齿轮电机，首先，在左右两侧的螺栓输入端插入4个M3 25MM螺栓。然后放置命名为ax -mtr的模型。仍然在直流电机轴上。将直流电机安装到机箱自带的M3 25MM螺栓上，使用M3螺母紧固。在包含轴传动部件的模型文件中插入带有长轴的轴部件。转到电机(轴-mtr型号)，用M2 12MM螺钉拧紧固定。现在我们可以进行腿部组装了。

第四步：连接双腿

这部分总共需要8个Leg (Leg .stl)部件，每边4个。为了连接第一个腿(即图片中紫色的那些，第一个连接到电机上的)，连接模型称为inks_1。使用STL。这些有一个较短的轴。如图所示，将连接部件插入到腿部件中，并使用夹子夹子垫圈。STL固定它们。

接下来是联合模型inks_2。STL用于连接第二支腿(即图像中墨绿色的部分，将与紫色支腿重叠的部分)。这些有一个较长的轴。如图所示，将连接部分插入腿部，并使用夹紧垫圈。STL固定夹子。

最后，在连接部分之后，我们总共有8条腿，现在将紫色腿(靠近电机并具有较短轴的腿)放在底部，深绿色腿(具有较长轴的腿)放在顶部(以便它们重叠)。然后放置较长的主斧。STL型在轴孔上方，轴主较短。STL模型在井孔下方。腿现在准备插入到底盘!在下一步，我们将组装腿底盘。

第五步：在底盘上放置和组装支腿

事实上，以书面形式解释这一节可能有点复杂，所以我在一些共享图像中添加了标记，以使其更容易。

在底盘的两侧，有两个方形安装孔的轴-主。我们之前附在腿上的STL部件。插入主轴。STL零件进入这些孔如图所示，并插入腿到底盘。与此同时，您应该从油墨中插入带有圆形孔的部分。STL部件中的紫色支腿连接到电机轴上。墨绿色腿上有圆孔的部分在这个位置应该保持自由，在后面的步骤插入。然后以同样的方式将第二支腿插入底盘。

将紫色部件(inks_1.stl)附在电机轴上后，将圆形轴分离器部件插入轴驱动中。STL放入电机轴上，底部有紫色的部分。从包含轴驱动部件的模型文件中放置短轴轴部件。仍在先前固定的电机轴上，用M3 20MM螺栓固定。

现在将墨绿色支腿中带圆形孔的支腿部件放置在短轴轴上，然后将带中心孔的圆形垫圈放置在轴驱上，用M3 16MM螺栓固定。STL模型文件。

最后，连接夹子洗涤器。STL部件到轴主的两端。底盘顶部和底部的STL部件。至此，机器人的3D部件组装完成!

步骤6 .电路

现在机器人的3D部件已经完成，我们可以看一下电路。实际上，你可以用Arduino板和电机驱动屏蔽来创建电路，但在这个项目中，我将使用我自己设计的二合一电路板。我在以前的项目中使用了这个电路板，我的追随者非常欣赏它。

所以我做了一些更新，并在PCBWay项目页面上分享了最终版本。该板设计简单但非常高效，它结合了电机驱动器和微控制器，使涉及电机的项目变得容易。在设计PCB原型时，我注意选择容易找到和可焊接的组件。

该板基本上由三个主要组件组成，一个ATmega328P，一个L293D电机驱动器，我使用了一个CH341芯片，便于通过USB编程。只是，CH341 USB芯片似乎有点难以焊接。但使用一个简单的烙铁，应用少量的焊料在PCB上的焊盘上，芯片将被安装，然后对准芯片腿正确，完成与烙铁的焊接。如果您没有焊接经验，您可以使用PCBWay的组装板服务，他们会给您发送一个即用型板。

在这些图片中，我分享了一张Bill of Materials的图片和一张Designator的图片，上面显示了部件的位置。

该电路使用红外遥控器和接收器进行无线控制。红外遥控器和接收器是一个非常实用和简单的产品，适合机器人和爱好DIY应用。它通常以二合一套装的形式出售。

通常工具包包括：

•远程控制器(约。21个按钮)

•38khz 1838B红外接收模块

•跨接电缆

此外，还选用了一块3S 7.4伏锂离子电池为电路供电。只需将电机和红外传感器按如下方式连接到电路上，然后将电路板和电池插入机器人。

•电机A1 =数字2

•电机A2 =数字4

•电机B1 =数字11

•电机B2 =数字10

•IR引脚=数字12

现在机器人的机构和电路都完成了，是时候给它编程了!

步骤7：源代码

在转到主源代码之前，我们需要找出遥控器上的按钮发送哪些命令，即HEX值。下载附件中我分享的红外遥控命令查找器代码，用Arduino IDE打开。

在这段代码和主代码中，我们使用了一个IR库，首先我们需要安装IR库，并确保您已经安装了2.6.0版本的库。但正如您在图像中看到的那样，您可以通过使用Arduino IDE库工具搜索IRremote来轻松安装库。

然后定义连接红外接收器的引脚，并将代码上传到板上。然后打开串行监视器并按下您将在遥控器上使用的按钮，您将看到屏幕上按钮的命令。记住要记下这些命令，因为它们将在下一步中使用。

如果您已经收到了控制器的命令，那么我们可以转到主代码(Motor_Control_IR_Code)。下载代码，用Arduino IDE打开，做如下修改：

•更新电机连接的引脚

•更新红外接收器传感器连接的引脚

•更新从遥控器接收到的HEX值

•loop()函数处理从红外(IR)遥控器接收的命令，并相应地控制电机。

•红外信号检测：从红外传感器读取和处理命令。

•避免重复命令：如果连续收到相同的命令，则忽略该命令，只处理新的命令。

•命令匹配与电机控制：将接收到的命令与预定义的HEX值进行匹配，并执行相应的电机功能：

•FWRD：马达向前移动

•BKWD：马达向后移动

•左：电机左转

•右：马达右转

•STOP：电机停止

•红外接收机复位：红外接收机复位，为下一个信号做好准备。

•错误处理和定时：当传感器繁忙时，应用小延迟，确保稳定运行。

如果一切准备就绪，将代码上传到板上，如果您使用的是我设计的印刷电路板，则需要选择板作为Arduino UNO.

代码

#include

#define irPin 12

IRrecv irrecv(irPin);

decode_results results;

void setup() {

Serial.begin(9600);

irrecv.enableIRIn();

}

void loop() {

if (irrecv.decode(&results)) {

Serial.print("Command Received: ");

Serial.println(results.value, HEX);

irrecv.resume();

}

}

本文编译自hackster.io