用樹莓派做蜘蛛機器人,還是3D列印的!

2021-01-09 電子工程專輯


這個四足蜘蛛機器人以樹莓派作為「大腦」，身軀和四肢由 3D 列印。無需定製電路板，初學者即可完成組裝。


不僅如此，教程還包含一段將近一個小時的組裝視頻。這對於想了解樹莓派、Python 編程的朋友來說是非常不錯的上手項目。




組件清單

Raspberry Pi 3B+/4B × 1
500萬像素 OV5647 Pi 攝像頭模塊 × 1
POWERADD 5000mAh 電源 × 1
PCA9685 16 通道 12 位 PWM 伺服電機驅動 × 1
LM2596 降壓轉換器 DC-DC 降壓模塊 × 1
MG90S 伺服電機 × 12
3.7v 鋰電池（700mAh） × 4
撥動開關 × 1
跳線 × 若干
M3螺母和螺栓 × 若干


3D 列印組件

需要列印的零件清單：
1 x Body（身體）
1 x Joint 1（關節1）
1 x Joint 2（關節2）
1 x Joint 3（關節3）
1 x Joint 4（關節4）
1 x Thigh 1（大腿1）
1 x Thigh 2（大腿2）
1 x Thigh 3（大腿3）
1 x Thigh 4（大腿4）
1 x Calf 1（小腿1）
1 x Calf 2（小腿2）
1 x Calf 3（小腿3）
1 x Calf 4（小腿4）
1 x 樹莓派攝像頭支架
1 x 上蓋
4 x 足尖（粘）
4 x 足尖（光滑）


每條腿由三個部分組成：關節、大腿、小腿。為了便於組裝，STL 文件都做了命名和編號。
可在本項目文件庫下載：
https://make.quwj.com/project/349

使用 PLA 材料，3D 列印所有的文件。你可以一次列印所有關節的零件，大腿和小腿也可以一起列印，如圖所示。而列印身體、關節、大腿、攝像頭支架在列印時需要支撐。


安裝樹莓派

推薦使用 2GB 內存以上的樹莓派 + Raspberry Pi OS 桌面版。為樹莓派安裝好系統，參考：
https://shumeipai.nxez.com/2019/04/17/write-pi-sd-card-image-using-etcher-on-windows-linux-mac.html

通過配置 WiFi，讓樹莓派接入網絡，參考：
https://shumeipai.nxez.com/2017/09/13/raspberry-pi-network-configuration-before-boot.html

開啟 SSH，使用 PuTTY 登錄樹莓派終端。傳輸文件和電影可以通過 SFTP，使用 FileZilla 即可。

開啟 VNC 並使用 VNC Viewer 來登錄樹莓派，參考：
https://shumeipai.nxez.com/2018/08/31/raspberry-pi-vnc-viewer-configuration-tutorial.html


組裝機器人

組裝全過程視頻。（視頻長 51 分鐘，請酌情切換到 WIFI 下觀看）



特別說明：
1、某些零件可能需要進行打磨才可以裝配在一起。你不一定完全依照視頻中的步驟組裝，不過建議先測試好電路部分，測試好之後再組裝 3D 零件。

2、每個伺服電機的接線圖和表格下面有提供。

3、如果你對 4 節鋰電池的連接感興趣，這裡說明一下。這是一組兩節 3.7V 鋰電池，串聯成 7.4V 電池組。通過另一組同樣的並聯，每個鋰電池 700mAh，最終成為 7.4V 1400mAh 電池組。串聯增加電壓，並聯擴充容量。機器人上有兩塊電源，鋰電池組給伺服電機供電，移動電源獨立為樹莓派供電。

下面是用到的軟體和命令：
WinSCP: https://winscp.net/eng/download.php
Adafruit_Python_PCA9685 模塊：

sudo pip3 install adafruit-pca9685

Pygame 模塊：

程序源文件可在本項目文件庫下載：
https://make.quwj.com/project/349

完成

參考視頻操作下來，就可以完成組裝了。希望你可以從中學到東西，體驗到樂趣！

你可以在此機器人平臺上做一些有趣的擴展、升級。例如增加一個 HC-SR04 超聲波傳感器，在本項目的文件庫中已經提供了相應的 STL 文件。通過編程即可實現讓機器人自主行走，繞開障礙物。

通過加裝 MPU-6050 傳感器，還可以讓機器人實現自平衡。引入 OpenCV 讓機器人具有計算機視覺功能……

盡情發揮你的想像力吧！

本項目文件庫地址：

http://make.quwj.com/project/349

via instructables.com/id/3D-Printed-Raspberry-Pi-Spider-Robot-Platform/

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