基于Arduino的甲壳虫改装设计(第二代)
2015-10-143.5万
精华项目
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本文介绍了基于Arduino的甲壳虫改装设计，通过3D打印技术实现仿生外观。使用MiniQ小车平台，加入9g舵机和避障传感器，实现避障功能。该项目适合STEM教育场景，能够锻炼学生的动手能力和编程技能。
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一．甲壳虫应用背景 在我们miniQ小车平台上，设计一种具有仿生功能的外观设计。采用低成本的3D打印技术来实现这一外壳，其质量，纹理，强度与重量都能很好的满足这一设计的要求。在美国MAKERFAIRE会展上，这一设计也得到了很好的评价，仿生型的外观，廉价的制作成本，加上有趣的运动型设计方案给这台miniQ平台带来很大的开发空间和宣传效应。  这种设计给原有枯燥的小车设计带来新生，原有的小车只是搭建功能如寻线避障，但是加入外观后的小车平台会显得更加具有吸引力和活力。在展示作品和制作产品上都有很大的发展空间，目前市场上还没有基于可移动平台上的外观产品，能够直接接入到开发流程中去，唯一的途径就是开模。虽然说开模出来的产品外观很不错，但是对于非批量的开发来说无疑是提高了巨大的成本和开发精力。 二．制作材料与工具 2.1 制作零件材料：
2.2 制作工具
三．实体搭建 3.1 组装零件 有了以上五个零件我们还需要两片金属合页。零件齐全之后我们就可以进入组装步骤了。 1. 首先将两只9g舵机安装在“嘴”上，用M3*5的螺丝固定在零件上，在把M3螺母放置在零件末端的沉孔里面；  注：安装之前需要将舵机调整到90角，将舵机实现连接到控制板上，写下程序调整角度，然后在将舵机摆臂固定上去。 2. 将两片合页放置在“头骨”零件的上方孔中，用M3*15螺丝和M3螺母将其固定在相应位置上，在将避障传感器安装在零件前方的位置中，然后使用M3*8螺丝和M3螺母固定；  注：合页上的螺丝选用平头螺丝安装，这样可以让合页很好的闭合。 3. 将组装好的“嘴”零件和“头骨”零件结合起来，使用M3*12的螺丝固定两个零件；   4. 将两只翅膀分别于对应的合页连接起来，使用M3*8螺丝和M3螺母将其固定在合页上；  5. 取两根长度各50mm的铁丝将其制作成如下图（左）所示的图形，然后用尖嘴钳将他固定到翅膀和舵机中去，效果如图（右）所示；   6. 将一台mini Q小车按照其教程组装好；  7. 将“头皮”零件通过M3*8螺丝固定在“头骨”零件中；  8. 将组装好的甲壳虫外壳和组装好的mini Q小车结合起来，通过M3*8螺丝固定起来；  9. 将2个舵机线和1根避障传感器线按照电路图的连接方式连接在电路板上，两个舵机一个接数字口9号脚，一只接10号角，传感器引线接模拟口A0口；  10. 最终完成甲壳虫小车。  3.2 电路部分 3.2.1 电路图 为了实现小车避障功能，我们搭建了如下图所示的电气连接图：  避障传感器连接模拟口A0端口，两只舵机分别连载数字口9号与10号端口。该电路可以实现遇到障碍物时让翅膀张开。 3.3 软件部分 3.3.1程序流程图  上图为甲壳虫遇到障碍物时会张开翅膀这一功能的程序流程图。该程序从开始到结束中间这段所执行的内容为循环执行。 3.3.2程序说明 程序总共分成三个部分：1）数据准备；2）条件判断；3）延时系统； 数据准备：将小车上避障传感器探测的数据进行处理保存， 条件判断：该过程有两个部分，一是判断避障传感器有没有检测到障碍物，二是判断舵机的转角是否为最大角或者最小角，进行门限处理。 延时系统：通过delay延时函数进行对整个系统的时序进行调整，从而达到让系统变化的更加平滑。 4 注意事项 1）组装舵机时要先对舵机旋转到90度，可以连接到控制板将其设置到90度，然后在将半一字摆臂安装上去，安装过程中保持摆臂水平安置； 2）整个安装过程是先组装打印件在将组装好的零件和小车连接起来，所以拆卸的时候也要先分离小车和打印件，然后在拆打印件； 3）组装过程中难免会有走线，所以要整理好走线，合理的分布走线的位置，确保不被挤压即可； 4）组装好了之后如果对小车的程序进行调整，那么需要将小车从打印件上拆下来，这样的工作很繁琐，建议使用蓝牙下载程序，使用教程请点击使用链接。 5）组装好了之后翅膀会和舵机相连，所以尽可能少强力掰开翅膀，以便损坏舵机，也建议使用金属舵机，可选此型号点击使用链接。 |
