SpiderRobot 蜘蛛

createskyblue

关于SpiderRobot 项目实行方案

之前有人推荐我做这个项目，于是乎就有了这个

http://regishsu.blogspot.tw/search/label/0.SpiderRobot

蜘蛛制作教程以及程序:http://www.instructables.com/id/DIY-Spider-RobotQuad-robot-Quadruped/

好啦，废话不多说，接下来是我的制作过程以及注意事项，希望想做的朋友可以成功!

第一部分  材料准备

Atmega328  或 Arduino 2650          X1

16M晶振              X1

22pf陶瓷电容             X2    最好有

SG90舵机                X12

7x9CM洞洞板              X1

LED                                                   X1

220Ω电阻                X1

波动开关                                          X1

3x25MM螺丝            X6    最好有

排针若干

焊丝若干

3D打印件

3D打印文件下载:

files.zip (784.96 KB, 下载次数: 375)

2018-6-3 11:50 上传

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第二部分 进行组装

这一步组装要注意好方向，有两组相反的零部件，一定要注意，当时我没留意对不上硬是搞了半小时反复拆装！

安装时，每只脚可以分为3部分，我个人推荐先安装红色部分然后再到蓝色部分最后安装绿色部分，这样拧螺丝会比较方便

然后红色部分的灰白色位置是朝上的，因为这个蜘蛛有两组相对的脚相对应也有两组相反的零件，这里注意下就好。蓝色部分分为A和B;比较长的为A比较短的为B。组装的时候要注意方向

每只脚还有两个关节固定点，所以我们需要打印2份固定卡扣 （一共8个）。下图中红色为没有扣上固定卡扣，蓝色为扣上并拧上螺丝；安装时先把卡扣怼到卡位，再安装舵机。

并且舵机安装过程中一定要使用舵机测试程序进行测试，不然会导致后期腿会发疯甚至烧毁舵机，我因为没有留意原文的这一步导致最后又要拆掉重装！推荐每安装一条腿随后一起测试着3条腿的舵机！
舵机测试.zip (430 Bytes, 下载次数: 144)

2018-6-3 13:23 上传

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图中的数字为对应舵机接到板子上的接口位置

根据这个关系我们需要制作最小系统电路板，它是蜘蛛的大脑，我们需要它来完成之后的测试

测试的要求，腿的红色部分要与地面垂直，蓝色部分向上倾斜大约40°，最后绿色部分也就是最靠近中间的4个舵机要形成X字形；

如果测试中达不到要求可以执行以下步骤：

1. 取下舵机臂上的螺丝及其舵机臂

2. 运行测试程序

3. 然后把舵机臂扣上，确保舵机臂为上述要求，最后拧上螺丝

4. 再次运行测试程序

5. 如果有小偏差重复以上步骤，大偏差说明你还没有理解以上步骤
6. 如果舵机臂与3d打印支架存在松动情况不推荐使用胶布或胶水，推荐使用橡皮筋，像我一样

如果最终测试像上图一样，恭喜，你已经完成90%的步骤!

第三部分  演示

视频:审核完成  

https://www.bilibili.com/video/av24322376/

程序: spider_robot.zip (4.06 KB, 下载次数: 253)

2018-6-3 14:30 上传

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// 由RegisHsu添加

void body_left(int i)
{
  set_site(0, site_now[0][0] + i, KEEP, KEEP);
  set_site(1, site_now[1][0] + i, KEEP, KEEP);
  set_site(2, site_now[2][0] - i, KEEP, KEEP);
  set_site(3, site_now[3][0] - i, KEEP, KEEP);
  wait_all_reach();
}

void body_right(int i)
{
  set_site(0, site_now[0][0] - i, KEEP, KEEP);
  set_site(1, site_now[1][0] - i, KEEP, KEEP);
  set_site(2, site_now[2][0] + i, KEEP, KEEP);
  set_site(3, site_now[3][0] + i, KEEP, KEEP);
  wait_all_reach();
}

void hand_wave(int i)
{
  float x_tmp;
  float y_tmp;
  float z_tmp;
  move_speed = 1;
  if (site_now[3][1] == y_start)
  {
    body_right(15);
    x_tmp = site_now[2][0];
    y_tmp = site_now[2][1];
    z_tmp = site_now[2][2];
    move_speed = body_move_speed;
    for (int j = 0; j < i; j++)
    {
      set_site(2, turn_x1, turn_y1, 50);
      wait_all_reach();
      set_site(2, turn_x0, turn_y0, 50);
      wait_all_reach();
    }
    set_site(2, x_tmp, y_tmp, z_tmp);
    wait_all_reach();
    move_speed = 1;
    body_left(15);
  }
  else
  {
    body_left(15);
    x_tmp = site_now[0][0];
    y_tmp = site_now[0][1];
    z_tmp = site_now[0][2];
    move_speed = body_move_speed;
    for (int j = 0; j < i; j++)
    {
      set_site(0, turn_x1, turn_y1, 50);
      wait_all_reach();
      set_site(0, turn_x0, turn_y0, 50);
      wait_all_reach();
    }
    set_site(0, x_tmp, y_tmp, z_tmp);
    wait_all_reach();
    move_speed = 1;
    body_right(15);
  }
}

void hand_shake(int i)
{
  float x_tmp;
  float y_tmp;
  float z_tmp;
  move_speed = 1;
  if (site_now[3][1] == y_start)
  {
    body_right(15);
    x_tmp = site_now[2][0];
    y_tmp = site_now[2][1];
    z_tmp = site_now[2][2];
    move_speed = body_move_speed;
    for (int j = 0; j < i; j++)
    {
      set_site(2, x_default - 30, y_start + 2 * y_step, 55);
      wait_all_reach();
      set_site(2, x_default - 30, y_start + 2 * y_step, 10);
      wait_all_reach();
    }
    set_site(2, x_tmp, y_tmp, z_tmp);
    wait_all_reach();
    move_speed = 1;
    body_left(15);
  }
  else
  {
    body_left(15);
    x_tmp = site_now[0][0];
    y_tmp = site_now[0][1];
    z_tmp = site_now[0][2];
    move_speed = body_move_speed;
    for (int j = 0; j < i; j++)
    {
      set_site(0, x_default - 30, y_start + 2 * y_step, 55);
      wait_all_reach();
      set_site(0, x_default - 30, y_start + 2 * y_step, 10);
      wait_all_reach();
    }
    set_site(0, x_tmp, y_tmp, z_tmp);
    wait_all_reach();
    move_speed = 1;
    body_right(15);
  }
}

void head_up(int i)
{
  set_site(0, KEEP, KEEP, site_now[0][2] - i);
  set_site(1, KEEP, KEEP, site_now[1][2] + i);
  set_site(2, KEEP, KEEP, site_now[2][2] - i);
  set_site(3, KEEP, KEEP, site_now[3][2] + i);
  wait_all_reach();
}

void head_down(int i)
{
  set_site(0, KEEP, KEEP, site_now[0][2] + i);
  set_site(1, KEEP, KEEP, site_now[1][2] - i);
  set_site(2, KEEP, KEEP, site_now[2][2] + i);
  set_site(3, KEEP, KEEP, site_now[3][2] - i);
  wait_all_reach();
}

void body_dance(int i)
{
  float x_tmp;
  float y_tmp;
  float z_tmp;
  float body_dance_speed = 2;
  sit();
  move_speed = 1;
  set_site(0, x_default, y_default, KEEP);
  set_site(1, x_default, y_default, KEEP);
  set_site(2, x_default, y_default, KEEP);
  set_site(3, x_default, y_default, KEEP);
  wait_all_reach();
  //stand();
  set_site(0, x_default, y_default, z_default - 20);
  set_site(1, x_default, y_default, z_default - 20);
  set_site(2, x_default, y_default, z_default - 20);
  set_site(3, x_default, y_default, z_default - 20);
  wait_all_reach();
  move_speed = body_dance_speed;
  head_up(30);
  for (int j = 0; j < i; j++)
  {
    if (j > i / 4)
      move_speed = body_dance_speed * 2;
    if (j > i / 2)
      move_speed = body_dance_speed * 3;
    set_site(0, KEEP, y_default - 20, KEEP);
    set_site(1, KEEP, y_default + 20, KEEP);
    set_site(2, KEEP, y_default - 20, KEEP);
    set_site(3, KEEP, y_default + 20, KEEP);
    wait_all_reach();
    set_site(0, KEEP, y_default + 20, KEEP);
    set_site(1, KEEP, y_default - 20, KEEP);
    set_site(2, KEEP, y_default + 20, KEEP);
    set_site(3, KEEP, y_default - 20, KEEP);
    wait_all_reach();
  }
  move_speed = body_dance_speed;
  head_down(30);
}


/*
  - 舵机服务/定时器中断功能/50Hz
  - 当设置site expected时，这个函数会移动到目标直线
  - 在设置expect之前，应该设置temp_speed[4][3]，确保
直线移动，决定移动速度。
   ---------------------------------------------------------------------------*/
void servo_service(void)  //舵机服务
{
  sei();
  static float alpha, beta, gamma;

  for (int i = 0; i < 4; i++)
  {
    for (int j = 0; j < 3; j++)
    {
      if (abs(site_now[j] - site_expect[j]) >= abs(temp_speed[j]))
        site_now[j] += temp_speed[j];
      else
        site_now[j] = site_expect[j];
    }

    cartesian_to_polar(alpha, beta, gamma, site_now[0], site_now[1], site_now[2]); //从笛卡尔坐标系到极坐标转化
    polar_to_servo(i, alpha, beta, gamma); //用对应的极坐标控制舵机
  }

  rest_counter++;
}

/*
  - 设置一个预计位置点
  - 这个函数将同时设置temp_speed[4][3]
  - non - 模块化功能
   ---------------------------------------------------------------------------*/
void set_site(int leg, float x, float y, float z)  //设置某一条腿的坐标
{
  float length_x = 0, length_y = 0, length_z = 0;  //初始化float类型变量length_x,length_y,length_z

  if (x != KEEP)  //假若x轴不是保持状态
    length_x = x - site_now[leg][0];  //计算x轴长度
  if (y != KEEP)  //假若y轴不是保持状态
    length_y = y - site_now[leg][1];  //计算y轴长度
  if (z != KEEP)  //假若z轴不是保持状态
    length_z = z - site_now[leg][2];  //计算z轴长度

  float length = sqrt(pow(length_x, 2) + pow(length_y, 2) + pow(length_z, 2));   //计算宗长度

  temp_speed[leg][0] = length_x / length * move_speed * speed_multiple;  //计算对应腿的舵机1移动速度
  temp_speed[leg][1] = length_y / length * move_speed * speed_multiple;  //计算对应腿的舵机2移动速度
  temp_speed[leg][2] = length_z / length * move_speed * speed_multiple;  //计算对应腿的舵机3移动速度

  if (x != KEEP)  //假若x轴不是保持状态，则设置目标角度
    site_expect[leg][0] = x;
  if (y != KEEP)  //假若y轴不是保持状态，则设置目标角度
    site_expect[leg][1] = y;
  if (z != KEEP)  //假若z轴不是保持状态，则设置目标角度
    site_expect[leg][2] = z;
}

/*
   ---------------------------------------------------------------------------*/
void wait_reach(int leg)  //等待某条腿动作完成函数
{
  while (1) //死循环
    if (site_now[leg][0] == site_expect[leg][0])    //等待目标腿的 舵机 1达到目标角度
      if (site_now[leg][1] == site_expect[leg][1])//等待目标腿的 舵机 2达到目标角度
        if (site_now[leg][2] == site_expect[leg][2])//等待目标腿的 舵机 3达到目标角度
          break;  //跳出循环
}

/*
   ---------------------------------------------------------------------------*/
void wait_all_reach(void) //等待全部腿动作完成函数
{
  for (int i = 0; i < 4; i++)   //依次等待4条腿动作完成
    wait_reach(i);
}

/*
  - 从笛卡尔坐标系到极坐标转化
  - 数学模型2/2
   ---------------------------------------------------------------------------*/
void cartesian_to_polar(volatile float &alpha, volatile float &beta, volatile float &gamma, volatile float x, volatile float y, volatile float z)
{
  //calculate w-z degree
  float v, w;
  w = (x >= 0 ? 1 : -1) * (sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2)));
  v = w - length_c;
  alpha = atan2(z, v) + acos((pow(length_a, 2) - pow(length_b, 2) + pow(v, 2) + pow(z, 2)) / 2 / length_a / sqrt(pow(v, 2) + pow(z, 2)));
  beta = acos((pow(length_a, 2) + pow(length_b, 2) - pow(v, 2) - pow(z, 2)) / 2 / length_a / length_b);
  //calculate x-y-z degree
  gamma = (w >= 0) ? atan2(y, x) : atan2(-y, -x);
  //trans degree pi->180
  alpha = alpha / pi * 180;
  beta = beta / pi * 180;
  gamma = gamma / pi * 180;
}

/*
  - 用对应的极坐标控制舵机
  - 数学模型与事实相吻合的情况下
  - EEprom中存储的错误将被添加
   ---------------------------------------------------------------------------*/
void polar_to_servo(int leg, float alpha, float beta, float gamma)
{
  if (leg == 0)
  {
    alpha = 90 - alpha;
    beta = beta;
    gamma += 90;
  }
  else if (leg == 1)
  {
    alpha += 90;
    beta = 180 - beta;
    gamma = 90 - gamma;
  }
  else if (leg == 2)
  {
    alpha += 90;
    beta = 180 - beta;
    gamma = 90 - gamma;
  }
  else if (leg == 3)
  {
    alpha = 90 - alpha;
    beta = beta;
    gamma += 90;
  }

  servo[leg][0].write(alpha);  //设定对应腿上的舵机1旋转角度
  servo[leg][1].write(beta);   //设定对应腿上的舵机2旋转角度
  servo[leg][2].write(gamma);  //设定舵机3旋转角度
}[/mw_shl_code]

有读者提到一个问题，怎么转换为极坐标，可以看另外一个制作贴

光线跟踪钛合金猫眼

bbwfp

放假就开始设计—打印—安装—调试…………那里是爬啊就是在挪
谢谢楼主分享，给予很多的启发

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占位置

cxk1314

好东西强！！！

qw123

3d打印每样都要打印几个?

qw123

有原理图吗

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强……………………………………

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感谢楼主分享