基于Arduino的甲壳虫改装设计(第二代)

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：

序号	名称	数量	图示	备注
1	“头骨”	1		3D  打印件
2	“头皮”	1		3D  打印件
3	翅膀	2		3D  打印件
4	“嘴”	1		3D  打印件
5	M3螺丝螺母	若干		圆头机牙螺丝M3*5（4只）    圆头机牙螺丝M3*8（6只）    圆头机牙螺丝M3*12（2只）    平头机牙螺丝M3*8（4只）    平头机牙螺丝M3*15（4只）
6	Mini  Q小车	1		MiniQ智能小车 探索套件
7	9g舵机	2		TowerPro SG90舵机
8	避障传感器	1		SHARP  GP2Y0A41SKOF    红外距离传感器 (4-30cm)
9	锂电池	1		7.4V  锂电池
10	铁丝	2	-	长度50mm，线径1mm

2.2 制作工具

序号	名称	缩略图	说明
1	螺丝刀组合		在有螺丝固定的时候需要使用组合螺丝刀，配合老虎钳可以更好的旋好螺丝。
2	老虎钳		制作铁丝拉钩和固定螺母的时候需要使用老虎钳。

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。

记得这个帖子 之前就看过造型  今天应该是做了修改 哈哈

感觉挺不错的，教程赞！

好教程，都像这样写，我就能看懂了，哈哈

把模型发一下 我也打印做一个

大连林海 发表于 2015-10-15 18:12
把模型发一下 我也打印做一个

同意

大连林海 发表于 2015-10-15 18:12
把模型发一下 我也打印做一个

冷静一点，5楼和6楼
机械部分还是有问题的。。。在等等，第三代。。。谢谢

Geemi 发表于 2015-10-15 19:53
冷静一点，5楼和6楼
机械部分还是有问题的。。。在等等，第三代。。。谢谢 ...

建议甲虫翅膀做成圆形的，更像甲虫，而且下面的地盘也是圆形的。同时可以增加2个LED做眼睛。

mickey 发表于 2015-10-16 14:12
建议甲虫翅膀做成圆形的，更像甲虫，而且下面的地盘也是圆形的。同时可以增加2个LED做眼睛。 ...

恩恩……第一代的就是圆形的，效果一般般，笔者是想做成棱角的，这样会很有未来高科技的感觉，但是一直没实现呀，后期再准备优化以下，但是圆形的应该不在考虑范围之内，体积略大。。。。。

Geemi 发表于 2015-10-16 15:24
恩恩……第一代的就是圆形的，效果一般般，笔者是想做成棱角的，这样会很有未来高科技的感觉，但是一直没 ...

恩，圆形的是瓢虫，你这个是甲虫。

后期我要改这个模型了，让他成为仿生虫和科幻虫。。oh yeah

厉害厉害，有创意，可否发一下3D数据

王子麒 发表于 2016-10-10 22:30
厉害厉害，有创意，可否发一下3D数据

3D 的源文件貌似没有了。。。sorry，这个作品做的比较早，

Geemi 发表于 2016-10-12 12:43
3D 的源文件貌似没有了。。。sorry，这个作品做的比较早，

。。。。。。

没想到这么大的

佩服  第三代出来吗

厉害厉害

hnyzcj 发表于 2015-10-15 19:01
同意

求共享stl文件