[DIY]自制BB8机器人

2019-11-06 09:19:47

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供稿：网友

上学期修读了设计与制造课程，完成了一个关于BB8（星球大战–原力觉醒）的作品，在此分享制作经历，供有兴趣爱好者浏览。

作者：yongchun_zha

QQ:1729465178

首先，来认识一下我们要制作的对象：这里写图片描述

然后是制作完成效果图：这里写图片描述

以下我主要通过3个方面来叙述：

实物建模组装与上漆电子控制

PartⅠ：实物建模

整体外观仿照BB8实物，大概确定其尺寸为直径90mm的球壳，然后完善里面的各个细节，最终的建模结果如下：这里写图片描述

动力部分 选用两个6V直流电压的电机作为驱动力，由于电机空载转速为19000rpm，转速过大，需进行电机减速，故设计减速比为20:1的二级齿轮减速组，实现了机器人理论最大1.5m/s的运动速度。为了减小减速系统的摩擦系数，给减速组引进了深沟球轴承（618/2-Z）进行齿轮的轴定位，进而使实际的传动比逼近理论值，降低了系统误差，提高控制的可行性。这里写图片描述

对于头部控制，在机身引进了一个舵机，并在舵机上放置磁铁（8mm），与头部放置的磁铁相互对应而被吸引，紧贴在机身上方。通过Arduino及蓝牙控制舵机，带动头部的转动和前后移动。在结构方案确定之后，小组按照实际比例对结构以及结构的布局进行了模型建模，同时也按照实际比例对电机、齿轮以及电磁等等零件进行建模。在通过零件与结构之间的装配得到了球形机器人理论机构模型。下图中的中间槽内放置舵机以及提供电源的电磁，与中间槽相连的耳部放置相关的传感器和芯片，耳部底槽为减速系统。图一整个结构底部在通过与放置有两电机的图二相连接，得到实际结构。这里写图片描述

最后为头部的建模，头部分成了两部分建模，一部分为50mm直径的空心半球，半球球面加一突起。底部为一定曲率的圆形底板，其内部建有深度2mm的圆形槽，用于放置磁铁，两槽上方也建有两个通槽并装配有小轮，用于减小头部与机身的摩擦，通过两部分的连接便得到了完整的头部模型。这里写图片描述

PARTⅡ 组装与上漆

完成模型建模之后进行实物制作。首先，联系卖家进行3D打印，打印的材料根据我们所要求的强度和精度选定为未来8000树脂材料，零件精度为100微米，以下为零件实物：这里写图片描述

然后购买电子原件 这里写图片描述

开始组装机身部分：安装电机和齿轮组：首先挑选好两组3个齿轮，使其减速比约为20：1，然后在齿轮和铁轴上打定位孔，以便使二者不发生相对转动，然后在机身上安装轴承，使用502胶水固定，然后装入齿轮穿入轴，固定轴和齿轮。安装好齿轮组后，接着开始安装电机，使用电机固定片和m2螺丝螺母固定，安装后如下图：这里写图片描述

然后安装上面的舵机结构，先把舵机装入，粘接好磁铁，使热熔胶固定舵机和连杆的接头。这里写图片描述

接下来开始焊接芯片，首先，把3.7v锂电池放到电池槽里。然后用热熔胶把声控芯片粘到侧面，再用热熔胶依次粘：蓝牙芯片、双路电机控制板、Arduino芯片，无线充电模块。粘好之后焊接导线，其中焊接的电路板根据以下控制逻辑这里写图片描述

最后，把外轮固定上去。完成后的效果图: 这里写图片描述

组装头部 首先用铁轴把小轮固定，然后使用502把四个小磁铁粘上。再把上面的壳套上即可这里写图片描述

添加固定圈

上漆效果如下

PARTⅢ 电子控制

使用蓝牙控制，控制逻辑如下：这里写图片描述

Arduino代码#include<Servo.h>int m1l = 2, m1r = 3 , m2l = 4, m2r = 5; //电机控制引脚int ser = 9; //舵机控制引脚int spe = 100; //定义速度Servo myServo;//初始化舵机对象void setup() { Serial.begin(9600); myServo.attach(ser); pinMode(m1l, OUTPUT); pinMode(m1r, OUTPUT); pinMode(m2l, OUTPUT); pinMode(m2r, OUTPUT);}void loop(){ while (Serial.available()) { char c = Serial.read(); if (c == 'b') { digitalWrite(m1l, HIGH); digitalWrite(m1r, LOW); digitalWrite(m2l, LOW); digitalWrite(m2r, HIGH); delay(20); } if (c == 'f') { digitalWrite(m1l, LOW); digitalWrite(m1r, HIGH); digitalWrite(m2l, HIGH); digitalWrite(m2r, LOW); delay(20); } if (c == 'l') { digitalWrite(m1l, HIGH); digitalWrite(m1r, LOW); digitalWrite(m2l, HIGH); digitalWrite(m2r, LOW); delay(20); } if (c == 'r') { digitalWrite(m1l, LOW); digitalWrite(m1r, HIGH); digitalWrite(m2l, LOW); digitalWrite(m2r, HIGH); delay(20); } if (c == 's') { digitalWrite(m1l, LOW); digitalWrite(m1r, LOW); digitalWrite(m2l, LOW); digitalWrite(m2r, LOW); delay(20); } if (c == 'w') { for (int pos = 90; pos < 170; pos++) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 170; pos > 89; pos--) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 90; pos < 170; pos++) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 170; pos > 89; pos--) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 90; pos < 170; pos++) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 170; pos > 89; pos--) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 90; pos < 170; pos++) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 170; pos > 89; pos--) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 90; pos < 170; pos++) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 170; pos > 89; pos--) { myServo.write(pos); delay(10); } } if (c == 'e') { for (int pos = 90; pos > 0; pos--) { myServo.write(pos); delay(10); } for (int pos = 1; pos < 90; pos++) { myServo.write(pos); delay(10); } } }}

PART Ⅳ 资源下载

演示视频：链接：http://pan.baidu.com/s/1miLlIvm 密码：dxz3课程报告：链接：http://pan.baidu.com/s/1pKUYQ1t 密码：slqj

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