Laten we scurry rond? Dit is een Arduino gebaseerde, gemakkelijk om te bouwen van de versie van het insect-achtige walker gemaakt met kapstok draad en oorspronkelijk ontworpen door Jerome Demers (Zie ook dit instructable) en Gareth Branwyn. Het komt in twee versies:
- een standalone, Arduino-only versie, aangedreven door een gemeenschappelijke ouderwetse Arduino schets, en
- een afstand bestuurbare versie, dynamisch geprogrammeerd met behulp van de MIT ontwikkelde Scratch visuele programmeertaal.
Wij ontwikkeld voor mensen die dit populaire robot ontwerp leuk hebt gevonden maar wil om het te bouwen zonder om te solderen een analoge schakeling van de bi-core.
Het heette Kleerhangerbeest, die is Nederlands voor "kapstok dier", ter ere van de Strandbeests, wind-gedreven strand robots van de Nederlandse maker Theo Jansen. De Scratch-versie werd verder ontwikkeld zodat ook preteen kinderen om hem te programmeren moeiteloos. Het heeft het bijkomende voordeel dat, door het beheersen van de robot met behulp van de visuele programmeeromgeving Scratch op een PC of Raspberry Pi, het mogelijk om te ontwikkelen multi-threaded programmering van Arduino en het programma op de vlucht, zonder de noodzaak is om opnieuw gecompileerd en herladen van een firmware-programma wijzigen. Deze aanpak van eenvoudig-aan-bouwstijl, samen met de op nul gebaseerde programmering, maakt het vooral interessant voor Robotica lesgeven aan kinderen, waardoor kinderen te dynamisch experimenteren met verschillende gait modi en gedrag van de robot met behulp van een eenvoudig te programmeren tool die toelaat om de resultaten van een programma wijziging onmiddellijk onderzoeken.
Wij de traditionele kapstok-wandelaar omgevormd tot een nog zeer eenvoudige bi-motor walker robot die gebruikmaakt van een Arduino en twee hobby servo's. Het biedt een veel meer beheersbare gait dan het oorspronkelijke bi core-gebaseerde model, maar is bijna zo goedkoop en veel gemakkelijker te bouwen. Dit project is structureel vergelijkbaar met Phillip Torrone de Servo gebaseerde 4-legged Walker.
Hoe kan een vier-legged robot met twee stijve sets van benen draaien tegen elkaar lopen?
De bovenstaande afbeelding illustreert het beginsel van de beweging van vier-legged wandelaars met twee stijve poot sets. Het lijkt niet te zijn een zeer intuïtieve oplossing, maar in feite, het is een heel simpel mechanisme. Het is niet noodzakelijkerwijs de meest efficiënte, sinds sommige been te slepen zal optreden, maar het werkt verrassend goed voor zijn eenvoud. Het idee is dat, wanneer in beweging, de robot altijd drie benen op de grond en een aan de orde gesteld heeft. De pair grond-raken contra-laterale voorzijde/hind been krijgt tractie in de gewenste richting, terwijl de derde poot grond-raken zal worden meegesleurd, uitvoeren van een beweging tegen de richting van de beweging van de robot. Aangezien de robot het gewicht verdeeld moet worden voornamelijk op de benen van de tractie, zal de Sleep niet zozeer over het belemmeren van de voorwaartse beweging.
Robot ontwerpen kunnen ervoor te zorgen dat een van de voorkant of een van de achterpoten zijn opgeworpen op elke beweging-cyclus. Om dit te bereiken, moeten de assen van de verzamelingen van het been een hoek van ongeveer 25-30. Het effect is ook gemakkelijker te bereiken als beide sets been van verschillende grootte zijn. We begonnen met een variant van Jerome Demers ontwerp (korte draad: 14 cm, lange draad: 21 cm) en de draden gebogen totdat we het gewenste effect bereikt.
Dit eenvoudige been ontwerp heeft een enorm voordeel ten opzichte van gelede been ontwerpen zoals die van de strandbeests van Theo Jansen, waren er zijn alleen enkele zeer precieze hoek en grootte relaties tussen been delen die goed werken. Afwijken van deze, en het been zal worden onbruikbaar. Met roterende starre been sets, zijn er tal van verschillende ontwerpen dat werk kan creatieve en u hoeft niet om hoeken en maten binnen precieze grenzen te houden. Tijdens onze ontwerp en test fase vastgesteld wij experimenteel dat het beter is als je niet beginnen met beide paren been tegelijk verplaatsen, maar eerst te met de voorpoten starten. Met eerdere ontwerpen met slechts één analoge schakeling van de bi-core was dit niet mogelijk. Met behulp van een Arduino en twee servo's, is het zeer eenvoudig te bereiken. Onze verwerking en kras codes hieronder weerspiegelen deze ontwerpbeslissing. Een interessante animatie van deze gang kan worden gezien in Andrew Miller's 2-Motor Walker Tutorial.
Niveau: intermediair. Je moet iets over weten:
- Arduino
- Kras/Arduino communicatie toe gebruikmakend van s2a_fm (Zie tutorials hieronder)
- Met behulp van Bluetooth op Linux
Voorwaarden: Intermediate kennis over kras en Arduino interactie via Bluetooth. Lees de volgende Tutorials om te weten hoe kras, Arduino en Bluetooth te integreren:
- Hoe installeer ik de mededeling van de kras/Arduino
- Het configureren van uw Bluetooth-Module voor de communicatie tussen kras en Arduino
- Mobiele robotica met Scratch: het voorbereiden van uw Linux-PC, Arduino en kras te communiceren draadloos via Bluetooth
Fysieke structuur:
- Metaal bouw van speelgoed met grote schroeven. Wij gebruikte vintage Meccano onderdelen van eBay, maar er zijn veel verschillende opties beschikbaar, zoals Modelix.
- 2 kleine MDF platen (hard plastic uit een oude doos zal ook doen)
- 12 nylon kabel banden (15cm) voor de fixatie van de componenten op de structuur
- Kapstok draad
- Hete lijm voor de "feet"
Automatisering:
- Arduino Uno of Freaduino. We hebben onze dier met een Freaduino gebouwd. Maar het zou ook geen probleem om te gebruiken een ander compatibel is met Arduino bord zoals een Uno of een Nano, bijvoorbeeld.
- Protoboard: De Freaduino hoeft niet elk protoboard voor dit project. Als u van een Arduino Uno gebruikmaakt, moet u een ProtoShield met een 128-hole protoboard geïnstalleerd (Sparkfun verkoopt een complete kit, maar u vindt kits ook op eBay en DX). Als u van een Arduino Nano gebruikmaakt, moet u een Protoboard 400 rijggat (
![]()
om te zien hoe de Nano positie op het bord). - 2 kleine hobby servo's (TowerPro SG90 is voldoende)
- HC-05 of HC-06 Bluetoth module (hoe eenvoudiger, hoe beter - kijken onze tutorials op kras en Bluetooth).
- Draden voor prototyping
- 9V batterij en accu clip.
Programmering:
U moet een versie van de kras dat extensible blokken heeft en die de nieuwe Scratch HTTP communicatie standaard implementeert om te communiceren met s2a_fm en de Arduino. De volgende Scratch versies/dialecten zal doen:
- Berkeley SNAP! -http:/snap.berkeley.edu
- MIT Scratch 2.0 off line Editor
- MIT Scratch 2.0 Online (op de PC slechts)
Wij stellen voor dat u op Linux werkt. De automatisering- en communicatiesystemen delen zijn veel gemakkelijker op dit platform. Als u MIT Scratch 2.0 off line wilt gebruiken, zijn zij problemen ondervinden bij het installeren van het kijken naar onze Tutorial: Hoe te installeren MIT Scratch 2 Offline Editor op Linux.
Stapsgewijze handleiding over hoe te bouwen van de robot-walker:
Ontmoet de Computing op initiatief van de School
Als onderdeel van onze Computing op initiatief van de School (http://www.computacaonaescola.ufsc.br), lopen we familie workshops als onderdeel van de school programma's of onafhankelijk (Zie de laatste van de bovenstaande foto's). De workshops zijn gericht op kinderen (6-14 jaar) vergezeld door een ouder (of enige vorm van volwassen familielid of vriend). Tijdens de workshop deelnemers leren hoe een kleine project in kras implementeert. We kiezen voor projecten waar leren hoe te programmeren gaat om eenvoudige beweging en ziet er opdrachten, alsmede gebeurtenissen, conditionals, en lussen met ook sensing opdrachten en operatoren. Terwijl onderwijs naar programma presenteren we ook computing basisbegrippen zoals een goed begrip van algoritmische probleemoplossende (probleemstelling, implementatie en testen cyclus), samenwerking in de vorm van paar programmering evenals dien verstande dat een computerprogramma een reeks stapsgewijze instructies om te worden nagespeeld.
Wij ontwikkelen ook educatieve eenheden voor het aanleren van computing-school programma's. Wij ontwikkelen momenteel een interdisciplinaire Scratch game programmering 12-uurs voor basisscholen en een 24-uurs eenheid op fysieke computing met kras en een lowbudget Arduino-kit voor Midden scholen.
C. Gresse von Wangenheim, A. von Wangenheim. Onderwijs spel programmeren in familie Workshops. IEEE Computer Magazine, 47(8), augustus 2014. Ook verkrijgbaar bij [ResearchGate].
Dit werk is gelicentieerd onder een Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel-GelijkDelen 4.0 internationaal-licentie.
