制作一个爬楼梯机器人

描述

这些说明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（我的孩子和我......好吧，这个主要是我）为 ServoCity + Actobotics 爬楼梯挑战而建造的楼梯熊。事实证明，我们赢得了第一名！查看我们的视频以了解它的实际效果。

第 1 步：制作车轮模板

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面对现实吧……这个设计完全是关于轮子的。对于一台 3D 打印机来说，这将是一个很棒的项目。但我们没有一台，所以我们去了老学校，使用了一些来自 Hobby Lobby 的 1/2 英寸泡沫板。

第一步是制作模板：

1A) 下载 PDF

楼梯%20Bear%20Wheel%20Template.pdf

1B) 打印

1C) 剪掉它

1D）把它粘在一起

1E) 打孔。

因为我使用了 Actobotics Round Base A，所以我抓取了 Servo City 的尺寸图形并将其放入我的 Adob​​e Illustrator 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。我的想法是，如果泡沫没有支撑起来，我会尝试使用木材，然后需要减轻重量。

第 2 步：切割和钻孔车轮

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我用了一把盒子刀和一个切割哑光。然后我用 1/4 英寸钻头钻中心孔，用 5/32 英寸钻头钻其余孔。

第 3 步：组装车轮

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现在是组装轮子的时候了。我会让图片和注释来说话。

我从 ebay 拿起橡胶垫圈：

第 4 步：连接渠道

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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

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我使用了ServoCity 的313 RPM HD 精密行星齿轮电机。它的最大扭矩为 416.6 oz-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：全部登上齿轮系

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齿轮：我用过：

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 11.6 rpm。这是通过一些试验和错误来实现的。您可能希望从更减速的电机开始。

选择您的轴系：

我使用了一些来自 Servo City 的精密钢 1/4 英寸 D 轴，但也发现在紧要关头你可以拿起一些来自 Mendards 的 1/4 英寸“PLAT STL - 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 Servo City 的精密钢 1/4 英寸 D 轴很难使用，因为配合太紧了......很难获得任何开启或关闭。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，它们会因受到很大力的固定螺钉而被严重损坏。

您将需要的轴：

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。你以后会感谢我的。事实上，也可以对您的 Precision D 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。

对于卡在轴上的物品：

最有效的拆卸方法是使用虎钳直接向下锤击轴。

我还发现，使用一对滑动接头钳（带有粗橡皮筋或绳索以减少损伤）与平头螺丝刀结合使用通常也很有效。如果您不能或不想拆开整个组件以找到一个卡住的齿轮……或者如果有孩子在睡觉并且您必须安静地工作，这将特别有用。

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

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我没有轮毂适配器，但我确实有单平通道支架，它可以让我将轮毂连接到我的 4个 48 齿大链轮。它们可能没有那么强大，但它们更便宜。

我使用了ServoCity 的塑料链条，因为使用起来更清洁（不含油脂或油）。添加/删除链接真的很容易，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

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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！

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阿杜诺

我使用了 arduino Uno（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。

BLE 盾牌

我使用了 Red Bear Labs 的 BLE Shield。您可以查看他们的入门文档。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”。我很确定第一次运行它时，它直接进入了简单聊天应用程序，这有点让人迷失方向。然后，您当然需要确保您的 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。是的，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：大电池

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接下来，我将一个旧的 12v 2.2 amp hr 密封铅酸电池连接到楼梯爬升器的前面......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，它实际上帮助它更稳定，不太可能向后倾斜爬升。

我使用了一些90 度双面安装 E的电池架和一个拉链来扣住它。

第 11 步：电源线束

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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 -）。这充当安全开关，可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Quad Hub Mount C来安装开关。

第 12 步：爬上去！

好吧，这就是这个构建。尝试一下玩得开心...肯定可以进行改进-例如，此版本无法转向，没有传感器，可能更快等。如果您自己制作，请务必分享:)