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[项目] 【Arduino 动手做】Spiderbot：3D 打印的“变形金刚”机器人

蜘蛛机器人是“变形金刚”的模仿品。它是一个 RC 四足机器人，有两种作模式：蜘蛛和车辆，就像《变形金刚》中的机器人一样。它基于 Arduino，由使用蓝牙的 Android 手机控制。它内部没有任何运动学计算。机器人不能在崎岖不平的地面上玩耍，因为它需要轻微滑动。您应该先查看 Youtube 视频演示！

希望你喜欢它！

第 1 步：所需材料和技能
电子零件
Arduino Nano x1 芯片
EMAX ES08MA II 12g 迷你合金装备模拟舵机 x12
Adafruit 16 通道 12 位 PWM/伺服驱动器 x1
蓝牙 HC-05 模块 x1
H 桥电机驱动器 IC L293D x2
300RPM 6V N20 直流减速电机 w-Rubber Wheel x4
好盈 UBEC-8A 2-6S 锂电池输入 8A UBEC 用于 RC 模型 x1
Wild Scorpion 7.4V 2200mAh 30C MAX 40C 2S T 插头锂聚合物电池，适用于 RC 汽车飞机直升机部件 x1
T 型插座电池线 x1
6cm x 9.5cm PCB板 x1
5 毫米 LED x2
一些电线、跳线、排针和插座
机械零件
M2 x 10mm 圆头螺丝和螺母 x50
M1.2 x 6mm 沉头自攻螺丝 x30
扎带少
3D 打印
所需技能
PCB 制造
软焊
第 2 步：准备 3D 打印体
准备 3D 打印体
需要的 3D 部件
rar 文件包括 8 个文件。要构建机器人，您需要打印：
base.stl x1
cover.stl x1
coxa.stl x2
coxa_mirror.stl x2
股骨 stl x4
电机安装.stl x4
tibia.stl x2
tibia_mirror.stl x2
对于填充密度设置，“股骨”需要尽可能密集，而其他部分可以使用正常设置。

第 3 步：构建 Body Frame
使用 M4 x 1.2mm 螺钉将圆形伺服臂拧入底座和 6 个股骨
将舵机连接到 Coxae 和 Tibias，并用带螺母的 M2 螺钉拧紧它们
使用电机支架将带轮子的 N20 电机连接到胫骨上，并用带螺母的 M2 螺钉拧紧它们
注意伺服系统和电机的方向。
您可以参考上面的照片。

第 4 步：制作 PCB 并焊接零件
PCB 外形尺寸为 6cm x 9.5cm

首先，您必须使用“Main_Board.pdf”文件制作 PCB。

请注意，pcb/pdf 文件是 BOTTOM SIDE，您应该在制作 PCB 之前检查方向。上面有一张参考照片，所以请检查一下。

对于不知道如何制作 PCB 的人，您可能会在这里找到它 https://www.instructables.com/howto/PCB/

制作电路板后，您可以将组件焊接到电路板上。我建议为 Arduino 板添加引脚插座。（您可以参考上面的照片。

焊接组件后，用电线连接留下的相同颜色的孔，并根据上图添加跳线。应有6根线：5V x2，接地x2，Arduino Rx<->HC-05 Tx & Arduino Tx<->HC-05 Rx

剩下的 8 个孔用于电机连接，稍后将完成。

然后，如上图所示，将 2 个 LED 与串联电阻器并联焊接。它充当机器人的眼睛。

之后，如上图所示，焊接 UBEC 的 input+ 侧和 T 型插座电缆之间的开关。

最后，将 UBEC 设置为 6V 输出，并将输出连接到 16 通道伺服驱动器，如上图所示。

舵机有 3 根线：棕线是地线，红线是 V+，黄线是 PWM

左前腿有伺服器 0,1,2

右前腿有伺服器 4,5,6

左后腿有伺服器 8,9,10

右后腿有伺服器 12,13,14

3、11、15 未连接。

7 用于 LED PWM。

接下来，将电线的一端焊接到 PCB 板电机输出端（总共 8 个孔，4 个电机），并将另一端相应地焊接到 Tibia 上的 N20 电机上。请参考上面的照片。

现在不要将 Coxa、股骨和胫骨连接在一起，因为伺服系统需要先校准。
第 6 步：将代码下载到 Arduino 并校准伺服
将代码下载到 Arduino 并校准舵机
在校准舵机之前，您必须将代码上传到 Arduino Nano。

您将需要 Adafruit_PWMServoDriver 库，下载链接在这里：

https://learn.adafruit.com/16-ch ... he-adafruit-library

如何安装 Arduino 库：https://www.arduino.cc/en/Guide/Libraries

安装库后，您可以先编译代码，看看是否一切正常。

在将 Arduino Nano 板连接到 USB 数据线之前，您应该：

取下板上的 2 个跳线帽（1 个是断开蓝牙电源以释放 USB 的 Tx Rx 引脚，1 个是断开 Nano 与伺服电源的连接）

或

上传时拔出 Arduino Nano

上传完成后，您可以放回 2 个跳线帽并打开开关。

启动时，所有伺服系统都将初始化为“零”位置，现在您可以像上图一样将 Base、Coxa、股骨和胫骨连接在一起，Coxa 与底座边缘成 45 度，股骨与 Coxa 成 30 度，使胫骨垂直并略微向外弯曲。请记住保持开机状态，以便在连接舵机时保持“零”位置。在 Arduino 代码中，您可以调整舵机偏移值，使舵机具有更准确的位置。

最后是使用电缆扎带将电池绑在板上。请注意电池电缆的方向，因为我们需要将电缆安装到 Cover 中。您可以参考上面的照片。

附件
下载 {{ file.name }}spiderbot_servo.rar下载
第 7 步：校准机器人运动
Calibrate Robot Movements
您可以在 Arduino 代码中取消注释主循环中的一个函数（forward， backward， left， right 和 vehicle）以测试运动是否正常工作。

void loop() {
/////////////////////
//Functions Below are for first time motion calibration
//Uncomment one of them to calibrate
//forward();
//backward();
//left();
//right();
//vehicle();
/////////////////////
}
如果没有，您可以在每个功能中调整相应的伺服度值。

对于车辆模式，腿应如上图所示弯曲。它应该有 2 个支撑点，以最大限度地减少伺服负载。

请注意，在承受高负载时，伺服系统可能会损坏。当伺服角度设置错误时，伺服旋转可能会被机械零件阻碍。在这种情况下会非常吵。请关闭主电源开关以防止损坏。

机器人的步态是蠕变步态。您可以参考 http://www.oricomtech.com/projects/proj2/crp-stab.htm 了解更多详情。为了简单起见，这个项目中没有运动学。

在调整步态时，您需要在一条腿抬起时形成一个稳定的三脚架。这意味着您只能调整舵机 0、4、8 和 12 的值（Arduino 代码中的 LFa、RFa、LRa 和 RRa）来实现稳定的三脚架。

最后，您可以在 mleft（）和 mright（）函数中校准舵机值，这些函数负责车辆模式的左转和右转运动。

第 8 步：下载 Android 应用程序并配对蓝牙
上面的 apk 文件支持 5 英寸屏幕。

我还上传了源码，你愿意可以修改它。

为了与机器人通信，首先您需要与它配对。

机器人的设备名称应为“HC-05”，因为它是蓝牙模块编号。

默认情况下，密码为 1234。配对后，当您在应用程序中打开蓝牙连接时，您会看到“HC-05”。

如果您已成功连接，将显示“连接”。

第 9 步：安装盖子并完成
首先将 LED 插入 Cover 的孔中。

然后将开关插入单个孔。

最后，将电池电缆安装在盖子的前面。

现在一切都完成了~~~

【Arduino 动手做】Spiderbot：3D 打印的“变形金刚”机器人图1