在這個(gè)項(xiàng)目中，我將向您展示如何使用3D打印部件制作一個(gè)簡(jiǎn)單的4腿行走蜘蛛機(jī)器人。該設(shè)計(jì)主要由上下板、臂接插件、腿和伺服支架五個(gè)部分組成。機(jī)器人的4條腿由4個(gè)手臂部分和4個(gè)腿部分組成。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)總共使用了8個(gè)業(yè)余伺服電機(jī)，4個(gè)在手臂上，4個(gè)在腿上。

在電路方面，首選ESP32板，但該項(xiàng)目可以很容易地控制與Arduino板。ESP板的藍(lán)牙功能是無(wú)線通信的首選，并創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序來(lái)控制。這款應(yīng)用程序允許你用簡(jiǎn)單的命令控制機(jī)器人的動(dòng)作，比如行走、轉(zhuǎn)彎和跳躍。

該項(xiàng)目易于組裝和使用，使其成為學(xué)生，教師或任何對(duì)機(jī)器人感興趣的人的絕佳選擇。我們開(kāi)始吧!

步驟1：將手臂伺服器放在基座上

首先，在組裝伺服系統(tǒng)之前，要放在基座上的手臂伺服系統(tǒng)必須調(diào)整到90度起始位置。我已經(jīng)分享了初始位置的基本代碼。正如你所看到的，我已經(jīng)固定了3個(gè)伺服電機(jī)，讓我們一起安裝第四個(gè)和最后一個(gè)伺服電機(jī)。

根據(jù)伺服電機(jī)的類型，伺服底座上的支架可能會(huì)保持松弛，在這種情況下，可以借助一些熱熔膠使其固定。

本項(xiàng)目使用了8臺(tái)SG90微型伺服電機(jī)(或近似尺寸等效)。

?產(chǎn)品：SG90伺服

?扭矩：2.0kg/cm(4.8V), 2.2kg/cm(6V)

?速度：0.09s/60°(4.8V)， 0.08s/60°(6V)

?旋轉(zhuǎn)角度：180°

?工作電壓：4.8 ~ 6V

?齒輪:塑料

?Dead band：7us

?重量:10.5克

?外形尺寸：22.8mm × 12.2mm × 28.5mm

步驟2：固定手臂和腿的連接器

在本節(jié)中，將由兩個(gè)獨(dú)立部分組成的“臂”和“腿”連接器用螺栓和螺母固定在一起。將固定連接器連接到伺服基座上。然后，與連接器成對(duì)角角，放置伺服喇叭，擰緊螺絲固定在伺服電機(jī)上。

最后，將伺服喇叭的末端固定到使用螺釘?shù)倪B接器上，沒(méi)有必要這樣做，但固定它可以防止松動(dòng)?，F(xiàn)在手臂是完整的，讓我們移動(dòng)到腿組裝。

步驟3：組裝腿

在固定要在腿上使用的伺服電機(jī)之前，您需要將它們帶到60度的起始角度。然后放置支架和支腿部分，用合適的螺釘將支腿部分固定在伺服電機(jī)上。

將支腿插入連接器并連接伺服喇叭，使支腿處于直角位置。然后用螺絲固定伺服喇叭。

現(xiàn)在準(zhǔn)備其他三條腿，完成組裝?，F(xiàn)在手臂和腿的組裝已經(jīng)完成，我們可以繼續(xù)到電路的電源部分。

步驟4：電路的電源

一個(gè)7.4伏的電池將是足夠的電路，基礎(chǔ)部分是設(shè)計(jì)為一個(gè)3S鋰電池的大小，但電池在我的車間被損壞，我不得不使用11.1伏的電池。如果你打算使用7.4伏的電池，你可以跳過(guò)這一部分。

我把電池放在底座下面，用扎帶固定。由于電池更換，我在電源電路中加入了一個(gè)電壓降壓模塊。我借助模塊上的調(diào)節(jié)螺絲將電壓輸出設(shè)置為7伏，并連接電池輸入。

將模塊放在底座上后，讓我們繼續(xù)組裝電路板固定的上部底座。機(jī)器人的所有部件都組裝好了，讓我們來(lái)看看電路板!

步驟5：電路板

我設(shè)計(jì)了一個(gè)控制16個(gè)伺服電機(jī)的電路板，可以連接到ESP32板上。和往常一樣，我選擇pcb方式來(lái)打印高質(zhì)量的電路板。您可以訪問(wèn)此鏈接訂購(gòu)PCB，電路和Gerber文件：

優(yōu)先考慮易焊部件，具備基本的焊接知識(shí)即可?；蛘撸梢允褂肞CBWay的組裝服務(wù)并訂購(gòu)現(xiàn)成的焊接電路。將所需組件安裝在PCB上，并用烙鐵和焊絲將其焊接到位。您可以在上傳的圖像中看到組件的位置。

?4個(gè)100uf 25V~16V電源電容

?4x 470uf 25V~16V伺服電機(jī)電容器

?1個(gè)SB560二極管用于電源

?1個(gè)7805CV電源穩(wěn)壓器

?2 x 3 mm-led

?16x 220歐姆伺服電機(jī)電阻

?2個(gè)330歐姆電阻，用于led

?1個(gè)2pin 5mm螺絲端子，用于電源輸入

?2.54 ESP32板的母頭

?2.54伺服電機(jī)連接公頭

?做ESP32 Devkit V1開(kāi)發(fā)板

步驟6：伺服電機(jī)的連接

我們把它放在機(jī)器人上，然后把伺服電機(jī)連接起來(lái)。以下是伺服電機(jī)連接的GPIO引腳：

機(jī)器人幾乎準(zhǔn)備好了，取出ESP32板并將其連接到您的計(jì)算機(jī)，然后打開(kāi)共享源代碼?，F(xiàn)在是時(shí)候編寫代碼了!

步驟7：源代碼

在Arduino IDE中打開(kāi)代碼

?首先，需要在Arduino IDE中打開(kāi)所提供的代碼。這將允許我們編輯和上傳代碼到ESP32板。

在“首選項(xiàng)”中添加ESP32單板的URL

?進(jìn)入File > Preferences，添加ESP32板管理器URL

?此步驟確保我們可以安裝必要的ESP32工具。

安裝ESP32單板包

?進(jìn)入Tools > Board > Board Manager，搜索“ESP32”，單擊“Install”。

?此過(guò)程將ESP32板支持添加到Arduino IDE中。

包括所需的庫(kù)

?代碼包括兩個(gè)庫(kù)：

?用于處理藍(lán)牙通信。

?ESP32Servo.h是一個(gè)專門設(shè)計(jì)用于控制帶有ESP32板的伺服電機(jī)的庫(kù)。

通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用程序發(fā)送的命令

該應(yīng)用程序通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送指定的數(shù)字來(lái)激活生成的命令，如上下行走等。這些數(shù)字在應(yīng)用程序中定義，命令在代碼中被解釋以觸發(fā)不同的機(jī)器人動(dòng)作。

定義伺服電機(jī)的GPIO引腳

在本節(jié)中，我們指定伺服電機(jī)連接的GPIO引腳。機(jī)器人的每條手臂和腿都由單獨(dú)的伺服電機(jī)控制。

設(shè)置移動(dòng)限制和速度

機(jī)器人的動(dòng)作被定義為手臂和腿的特定限制。這些動(dòng)作的速度由speed變量控制。

藍(lán)牙連接和數(shù)據(jù)處理

在循環(huán)部分，代碼檢查是否從藍(lán)牙應(yīng)用程序接收到任何數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)可用，則讀取數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在data變量中?；谶@些數(shù)據(jù)，觸發(fā)特定的機(jī)器人功能。

基于命令觸發(fā)機(jī)器人動(dòng)作

當(dāng)接收到命令時(shí)，機(jī)器人會(huì)執(zhí)行諸如行走-旋轉(zhuǎn)或重置到穩(wěn)定位置之類的動(dòng)作。這就是代碼的工作原理和要求，現(xiàn)在將代碼上傳到板子上，然后讓我們轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序端。

步驟8：藍(lán)牙控制應(yīng)用程序

我們將使用MIT App Inventor，這是一個(gè)用于開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序的免費(fèi)拖放工具。通過(guò)電子郵件登錄App Inventor后，上傳我創(chuàng)建的App的共享AIA文件。(這里不支持AIA擴(kuò)展文件作為附件，所以我不得不將文件上傳到PCB頁(yè)面)這樣你就可以檢查模塊并構(gòu)建自己的Android安裝文件，沒(méi)有任何信任問(wèn)題。然后你所需要做的就是在你的手機(jī)或平板電腦上安裝應(yīng)用程序!

現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)勥@個(gè)app的界面，有一個(gè)按鈕列出藍(lán)牙設(shè)備，在它下面我添加了一個(gè)Text Label顯示連接狀態(tài)。最后，我添加了6個(gè)按鈕來(lái)觸發(fā)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能。在塊部分中，有幾個(gè)條件在一開(kāi)始就啟動(dòng)藍(lán)牙通信。然后為每個(gè)移動(dòng)按鈕創(chuàng)建要發(fā)送的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)函數(shù)。就是這么簡(jiǎn)單，現(xiàn)在我們有了一個(gè)應(yīng)用程序!現(xiàn)在是控制機(jī)器人的時(shí)候了!

代碼

#include

Servo servo_footA;

Servo servo_armA;

Servo servo_footB;

Servo servo_armB;

Servo servo_footC;

Servo servo_armC;

Servo servo_footD;

Servo servo_armD;

// Connect servos to pins

int srv_footA = 13;

int srv_armA = 12;

int srv_footB = 15;

int srv_armB = 2;

int srv_footC = 26;

int srv_armC = 25;

int srv_footD = 17;

int srv_armD = 5;

void setup() {

servo_footA.attach(srv_footA);

servo_armA.attach(srv_armA);

servo_footB.attach(srv_footB);

servo_armB.attach(srv_armB);

servo_footC.attach(srv_footC);

servo_armC.attach(srv_armC);

servo_footD.attach(srv_footD);

servo_armD.attach(srv_armD);

// Set mounting positions

setInitialPositions();

}

void loop() {

}

void setInitialPositions() {

// Leg servos: 60

servo_footA.write(60);

servo_footB.write(60);

servo_footC.write(60);

servo_footD.write(60);

// Arm servos: 90

servo_armA.write(90);

servo_armB.write(90);

servo_armC.write(90);

servo_armD.write(90);

}

本文編譯自hackster.io