如何利用Arduino UNO制作一個(gè)爬樓梯機(jī)器人

本文將向您展示如何制作一個(gè)非?；镜呐罉翘?a href="http://www.ttokpm.com/soft/data/42-101/" target="_blank">機(jī)器人。這是我們?yōu)镾ervoCity+Actobotics爬樓梯挑戰(zhàn)而建造的樓梯熊。事實(shí)證明，最后的效果非常棒！

第1步：制作車輪模板

這個(gè)設(shè)計(jì)完全是關(guān)于輪子的，如果有一臺(tái)3D打印機(jī)的話，這一步將能夠輕松達(dá)成。但我們沒有，所以我們?nèi)チ死蠈W(xué)校，使用了一些來自HobbyLobby的1/2英寸泡沫板。

第1步：制作模板

A）下載PDF

B）打印

C）裁剪

D）粘在一起

E）打孔

因?yàn)槲沂褂昧薃ctoboticsRoundBaseA，所以我抓取了ServoCity的尺寸圖形并將其放入我的AdobeIllustrator文檔中，以確保間距恰到好處。我選擇在圓形底座上只使用8個(gè)孔，最里面的4個(gè)用于輪轂，最外面的4個(gè)用于車輪穩(wěn)定性。

每條腿上的3個(gè)大圓圈是可選的。我的決策是，如果泡沫沒有支撐起來，就嘗試使用木材，然后在基礎(chǔ)上減輕重量。

第2步：切割和鉆孔車輪

我用了一把盒子刀和一個(gè)切割啞光，之后我用1/4英寸鉆頭鉆出中心孔，接著用5/32英寸鉆頭鉆其余孔。

第3步：組裝車輪

現(xiàn)在是組裝輪子的時(shí)候了，我會(huì)用實(shí)際效果的展示圖來說話。

第4步：連接

主體簡單地由兩個(gè)18英寸通道組成，這些通道通過一些6-32（1.32英寸長）鋁制螺紋支架并聯(lián)連接，兩個(gè)在前面，兩個(gè)在后面。

第5步：安裝電機(jī)

我使用了ServoCity的313RPMHD精密行星齒輪電機(jī)。它的最大扭矩為416.6oz-in。

首先將行星齒輪電機(jī)底座B安裝到電機(jī)上，然后安裝在右舷通道前端的第8個(gè)大孔上。

您還需要將軸耦合器（1/4英寸至6毫米）連接到電機(jī)軸。

第6步：全部系上齒輪

齒輪我使用的：

三個(gè)24齒、32節(jié)距、1/4英寸孔小齒輪

三個(gè)72齒、32節(jié)距、1/2英寸孔徑鋁齒輪

這兩個(gè)齒輪的傳動(dòng)比為3比1。它們被配置為在3個(gè)階段中的每一個(gè)階段降低速度并將扭矩增加三倍。產(chǎn)生的最大速度約為11.6rpm。這是通過一些試驗(yàn)和錯(cuò)誤來實(shí)現(xiàn)的。不過你可能希望從速度相比更慢的電機(jī)開始。

選擇您的軸系：

我使用了一些來自ServoCity的精密鋼1/4英寸D軸，但也發(fā)現(xiàn)你可以拿起一些來自Mendards的1/4英寸“PLATSTL-ROUND”——我嘗試了1/4英寸。鋁棒和1/4英寸的可焊接鋼棒，但它們都太厚了。

使用D軸與五金店的鋼棒有利有弊：主要是D形在使用固定螺釘花鼓時(shí)非常有用，但是我發(fā)現(xiàn)來自ServoCity的精密鋼1/4英寸D軸很難使用，因?yàn)榕浜咸o了，很難輕松的開合。五金店的鋼棒稍微薄一點(diǎn)，因此更容易使用——但由于沒有平坦的一面，它們會(huì)因受力很大的固定螺釘而被嚴(yán)重?fù)p壞。

你需要的軸：

14英寸軸（x2）-現(xiàn)在一個(gè)用于前部，稍后您將需要另一個(gè)用于后部。ServoCity最大的D軸為12英寸，因此您可以使用Menards鋼棒或使用1/4英寸-1/4英寸的軸耦合器連接兩個(gè)7英寸D軸。

6英寸軸（x2）

4.5英寸軸（這是連接到電機(jī)軸上的耦合器的軸）

軸系提示：

如果您使用Menards的鋼棒；切割到一定長度后，將邊緣斜切（我用的是dremel），這樣可以更容易地放置零件。事實(shí)上，也可以對(duì)您的PrecisionD軸執(zhí)行此操作！

無論您使用哪種軸系，都要準(zhǔn)備好一個(gè)小的細(xì)銼，以銼掉損壞的斑點(diǎn)……尤其是如果您使用固定螺釘輪轂。

選擇您的集線器：

我最終為齒輪使用了固定螺釘輪轂，為車輪使用了夾緊輪轂。如果您不使用D軸，則夾緊輪轂將更容易拆卸和調(diào)整。然而，由于它的設(shè)計(jì)方式會(huì)在您擰緊它時(shí)將4個(gè)螺釘中的兩個(gè)拉到一起-我不想給齒輪系引入任何可能的變形或錯(cuò)位。

其他：

您當(dāng)然需要一些1/4英寸的法蘭球軸承（535198）、一些1/4英寸的定位螺釘環(huán)和一些1/4英寸的軸墊片以及用于較大齒輪的定位螺釘輪轂。

第7步：鏈輪和鏈條

我沒有輪轂適配器，但我有單平通道支架，它可以讓我將輪轂連接到我的4個(gè)48齒大鏈輪。它們可能沒有那么適配器那么實(shí)用，但它們?cè)趦r(jià)格方面具有他們的優(yōu)勢(shì)。

我使用了ServoCity的塑料鏈條，因?yàn)橛闷饋砀鍧崳ú缓椭蛴停?。裝卸鏈條實(shí)質(zhì)上很容易，您只需要一把小平頭螺絲刀。我用了兩條鏈子，每條鏈都不長43.5英寸。

第8步：安裝車輪

這可能是最有趣的一步。安裝鏈輪、鏈條和輪子。

確保盡可能擰緊車輪和齒輪上的固定螺釘輪轂和夾緊輪轂螺釘！如果車輪開始失準(zhǔn)，機(jī)器人可能會(huì)變得不穩(wěn)定并翻倒。

第9步：“大腦”（核心）

我使用了arduinoUno（通過arduino通道卡扣安裝）和BLE屏蔽來添加藍(lán)牙功能。arduino由電池座中的9v電池供電，電池座帶有一個(gè)開關(guān)，我用拉鏈將其系在適當(dāng)?shù)奈恢靡苑乐蛊浠瑒?dòng)。

我還用了RedBearLabs的BLEShield。我從他們的庫中將BLEControllerSketch加載到了arduino上，然后在我的iPhone上安裝了他們的免費(fèi)應(yīng)用程序（他們也有一個(gè)Android應(yīng)用程序）。

第一次運(yùn)行iPhone應(yīng)用程序時(shí)，您需要進(jìn)入菜單并選擇“BLE控制器”。第一次運(yùn)行時(shí)，它會(huì)直接進(jìn)入簡單聊天應(yīng)用程序，這有點(diǎn)讓人不知道怎么開始下一步。不過之后，您只需要確保您的arduino已打開電源，然后在應(yīng)用程序中進(jìn)行掃描。隨后，您可以選擇“最后連接”。接下來選擇您的引腳（我使用引腳3，因?yàn)樗軌蜻M(jìn)行脈沖寬度調(diào)制）

PWM電路

我基本上將這個(gè)Instructable的電路用于脈沖寬度調(diào)制電路。說明是在打開和關(guān)閉螺線管的背景下，但只需用電機(jī)代替螺線管并發(fā)送pwm而不是高/低，它對(duì)于電機(jī)速度控制非常有效。簡單、便宜、有效。

第10步：電池

接下來，我將一個(gè)舊的12v2.2amphr密封鉛酸電池連接到樓梯爬升器的前面。雖然它很重（2lb），但是當(dāng)放置在第一個(gè)軸前面時(shí)，額外的重量起到了平衡作用，實(shí)質(zhì)上它還起到了穩(wěn)固整體的作用，并且不太會(huì)向后傾斜爬升。

之后我使用了一些90°雙面安裝E的電池架和一個(gè)拉鏈來扣住它。

第11步：電源線束

我使用了兩個(gè)SPST（單刀單擲）開關(guān)將12v電池連接/斷開PWM電路（一個(gè)開關(guān)用于+，一個(gè)用于-）。這可以充當(dāng)安全開關(guān)，在緊急情況下快速切斷電源。隨意使用一個(gè)DPST（雙刀單擲）。我使用了一些安裝在兩個(gè)主要通道之間的QuadHubMountC來安裝開關(guān)。