如何利用Arduino UNO制作一个爬楼梯机器人

本文将向您展示如何制作一个非常基本的爬楼梯机器人。这是我们为ServoCity+Actobotics爬楼梯挑战而建造的楼梯熊。事实证明，最后的效果非常棒！

第1步：制作车轮模板

这个设计完全是关于轮子的，如果有一台3D打印机的话，这一步将能够轻松达成。但我们没有，所以我们去了老学校，使用了一些来自HobbyLobby的1/2英寸泡沫板。

第1步：制作模板

A）下载PDF

B）打印

C）裁剪

D）粘在一起

E）打孔

因为我使用了ActoboticsRoundBaseA，所以我抓取了ServoCity的尺寸图形并将其放入我的AdobeIllustrator文档中，以确保间距恰到好处。我选择在圆形底座上只使用8个孔，最里面的4个用于轮毂，最外面的4个用于车轮稳定性。

每条腿上的3个大圆圈是可选的。我的决策是，如果泡沫没有支撑起来，就尝试使用木材，然后在基础上减轻重量。

第2步：切割和钻孔车轮

我用了一把盒子刀和一个切割哑光，之后我用1/4英寸钻头钻出中心孔，接着用5/32英寸钻头钻其余孔。

第3步：组装车轮

现在是组装轮子的时候了，我会用实际效果的展示图来说话。

第4步：连接

主体简单地由两个18英寸通道组成，这些通道通过一些6-32（1.32英寸长）铝制螺纹支架并联连接，两个在前面，两个在后面。

第5步：安装电机

我使用了ServoCity的313RPMHD精密行星齿轮电机。它的最大扭矩为416.6oz-in。

首先将行星齿轮电机底座B安装到电机上，然后安装在右舷通道前端的第8个大孔上。

您还需要将轴耦合器（1/4英寸至6毫米）连接到电机轴。

第6步：全部系上齿轮

齿轮我使用的：

三个24齿、32节距、1/4英寸孔小齿轮

三个72齿、32节距、1/2英寸孔径铝齿轮

这两个齿轮的传动比为3比1。它们被配置为在3个阶段中的每一个阶段降低速度并将扭矩增加三倍。产生的最大速度约为11.6rpm。这是通过一些试验和错误来实现的。不过你可能希望从速度相比更慢的电机开始。

选择您的轴系：

我使用了一些来自ServoCity的精密钢1/4英寸D轴，但也发现你可以拿起一些来自Mendards的1/4英寸“PLATSTL-ROUND”——我尝试了1/4英寸。铝棒和1/4英寸的可焊接钢棒，但它们都太厚了。

使用D轴与五金店的钢棒有利有弊：主要是D形在使用固定螺钉花鼓时非常有用，但是我发现来自ServoCity的精密钢1/4英寸D轴很难使用，因为配合太紧了，很难轻松的开合。五金店的钢棒稍微薄一点，因此更容易使用——但由于没有平坦的一面，它们会因受力很大的固定螺钉而被严重损坏。

你需要的轴：

14英寸轴（x2）-现在一个用于前部，稍后您将需要另一个用于后部。ServoCity最大的D轴为12英寸，因此您可以使用Menards钢棒或使用1/4英寸-1/4英寸的轴耦合器连接两个7英寸D轴。

6英寸轴（x2）

4.5英寸轴（这是连接到电机轴上的耦合器的轴）

轴系提示：

如果您使用Menards的钢棒；切割到一定长度后，将边缘斜切（我用的是dremel），这样可以更容易地放置零件。事实上，也可以对您的PrecisionD轴执行此操作！

无论您使用哪种轴系，都要准备好一个小的细锉，以锉掉损坏的斑点……尤其是如果您使用固定螺钉轮毂。

选择您的集线器：

我最终为齿轮使用了固定螺钉轮毂，为车轮使用了夹紧轮毂。如果您不使用D轴，则夹紧轮毂将更容易拆卸和调整。然而，由于它的设计方式会在您拧紧它时将4个螺钉中的两个拉到一起-我不想给齿轮系引入任何可能的变形或错位。

其他：

您当然需要一些1/4英寸的法兰球轴承（535198）、一些1/4英寸的定位螺钉环和一些1/4英寸的轴垫片以及用于较大齿轮的定位螺钉轮毂。

第7步：链轮和链条

我没有轮毂适配器，但我有单平通道支架，它可以让我将轮毂连接到我的4个48齿大链轮。它们可能没有那么适配器那么实用，但它们在价格方面具有他们的优势。

我使用了ServoCity的塑料链条，因为用起来更清洁（不含油脂或油）。装卸链条实质上很容易，您只需要一把小平头螺丝刀。我用了两条链子，每条链都不长43.5英寸。

第8步：安装车轮

这可能是最有趣的一步。安装链轮、链条和轮子。

确保尽可能拧紧车轮和齿轮上的固定螺钉轮毂和夹紧轮毂螺钉！如果车轮开始失准，机器人可能会变得不稳定并翻倒。

第9步：“大脑”（核心）

我使用了arduinoUno（通过arduino通道卡扣安装）和BLE屏蔽来添加蓝牙功能。arduino由电池座中的9v电池供电，电池座带有一个开关，我用拉链将其系在适当的位置以防止其滑动。

我还用了RedBearLabs的BLEShield。我从他们的库中将BLEControllerSketch加载到了arduino上，然后在我的iPhone上安装了他们的免费应用程序（他们也有一个Android应用程序）。

第一次运行iPhone应用程序时，您需要进入菜单并选择“BLE控制器”。第一次运行时，它会直接进入简单聊天应用程序，这有点让人不知道怎么开始下一步。不过之后，您只需要确保您的arduino已打开电源，然后在应用程序中进行扫描。随后，您可以选择“最后连接”。接下来选择您的引脚（我使用引脚3，因为它能够进行脉冲宽度调制）

PWM电路

我基本上将这个Instructable的电路用于脉冲宽度调制电路。说明是在打开和关闭螺线管的背景下，但只需用电机代替螺线管并发送pwm而不是高/低，它对于电机速度控制非常有效。简单、便宜、有效。

第10步：电池

接下来，我将一个旧的12v2.2amphr密封铅酸电池连接到楼梯爬升器的前面。虽然它很重（2lb），但是当放置在第一个轴前面时，额外的重量起到了平衡作用，实质上它还起到了稳固整体的作用，并且不太会向后倾斜爬升。

之后我使用了一些90°双面安装E的电池架和一个拉链来扣住它。

第11步：电源线束

我使用了两个SPST（单刀单掷）开关将12v电池连接/断开PWM电路（一个开关用于+，一个用于-）。这可以充当安全开关，在紧急情况下快速切断电源。随意使用一个DPST（双刀单掷）。我使用了一些安装在两个主要通道之间的QuadHubMountC来安装开关。