步驟1：組件
這是單條蛇的零件清單，如果你想制作兩條蛇，則需要將組件的體積加倍。
10MG996R伺服系統(tǒng)*
1.75mm3D打印燈絲
10個滾珠軸承，零件編號608
20個小滾珠軸承，零件號r188，用于車輪**
40個飛利浦頭螺釘6-32x1/2“
8個更長的螺絲
至少20件4英寸拉鏈
每根5米紅色和黑色20號線或更厚的***
標(biāo)準(zhǔn)22號線
30個公頭管針
ArduinoNano
3D打印部件
某種形式的動力，我個人使用改進(jìn)的ATX電源
1000uF25V電解電容器
各種尺寸的熱縮管，焊錫，膠水等雜項(xiàng)工具
*您可以使用其他類型，但您需要重新設(shè)計(jì)3D文件以適應(yīng)您的伺服系統(tǒng)。此外，如果你嘗試使用像sg90這樣的較小的伺服器，你可能會發(fā)現(xiàn)它們不夠強(qiáng)壯（我沒有測試過這個，你可以自己試驗(yàn)）。
**你不需要為車輪使用小型滾珠軸承，我只是躺了很多。或者，你可以使用樂高輪或其他玩具輪。
***這根導(dǎo)線最多可以通過10安培，太薄，電流會熔化它。
步驟2：3D打印組件
如果您正在制作1D蛇打印這些碎片。
如果你正在制作這些碎片的2D蛇紋。
重要說明：刻度可能是錯誤的！我在Fusion360中設(shè)計(jì)我的組件，將設(shè)計(jì)作為.stl文件導(dǎo)出到MakerBot軟件中，然后將其打印在QidiTech打印機(jī)（MakerBotReplicator2X的克隆版本）上。在這個工作流程的某個地方有一個錯誤，我的所有打印出來都太小了。我一直無法識別錯誤的位置，但暫時修復(fù)了MakerBot軟件中每個打印尺寸縮放到106％的問題，這解決了這個問題。
鑒于此，請注意，如果您打印上面的文件，它們可能會被錯誤地縮放。我建議在打印之前打印一件并檢查它是否適合您的MG996R伺服。
如果你打印任何文件，請讓我知道結(jié)果是什么：如果打印太小，恰到好處，太大，百分之幾。通過作為社區(qū)一起工作，我們可以使用不同的3D打印機(jī)和.stl切片器來解決錯誤的位置。
步驟3：裝配蛇
兩個版本的蛇的裝配過程大致相同。唯一的區(qū)別是在2D蛇形中，每個電機(jī)相對于前一個旋轉(zhuǎn)90度，而在1D蛇中，所有電機(jī)都在一個軸上對齊。
首先擰下伺服，保存擰緊并取下黑色塑料框架的頂部和底部部件，小心不要丟失任何齒輪！將伺服滑動到3D打印的框架中，如上圖所示。更換伺服外殼的頂部，并用四個6-321/2“螺釘將其擰緊到位。保存伺服框架的底部（如果您想在以后的項(xiàng)目中再次使用它）并將其更換為3D印刷外殼，唯一的區(qū)別是滾珠軸承滑動的附加旋鈕。將伺服器擰回到一起，重復(fù)10次。
重要提示：在繼續(xù)之前，您必須將代碼上傳到Arduino并將每個伺服器移動到90度。如果不這樣做，可能會導(dǎo)致您斷開一個或多個伺服和/或3D打印的幀。如果您不確定如何將伺服器移動到90度，請參閱此頁面?；旧蠈⑺欧募t線連接到Arduino上的5V，棕色線連接到GND，黃色線連接到數(shù)字引腳9，然后上傳鏈接中的代碼。
現(xiàn)在每個伺服都在90度，繼續(xù)：
通過將3D打印的旋鈕從一個伺服盒插入第二段片的孔中來連接10個片段，然后用一點(diǎn)力將伺服器的軸推入其孔中（為清晰起見，請參見上面的圖片和視頻）。如果您正在制作1D蛇，則所有線段都應(yīng)對齊，如果您正在制作2D蛇，則每個線段應(yīng)旋轉(zhuǎn)90度到前一個線段。請注意，尾部和頭部框架只是其他部分長度的一半，連接它們但在完成布線之前不要對金字塔形狀的部件進(jìn)行注釋。
安裝x形伺服臂并將其擰緊到位。將滾珠軸承滑過3D打印旋鈕，這需要將兩個半圓柱輕輕擠壓在一起。根據(jù)您使用的燈絲品牌和填充密度，柱子可能太脆而且會卡住，我不認(rèn)為會出現(xiàn)這種情況，但是不要過度用力。我個人使用10％填充的PLA長絲。一旦滾珠軸承打開，它應(yīng)該被旋鈕上的懸伸鎖定。
步驟4：電路
兩條機(jī)器人蛇的電路相同。在布線過程中，確保每個段都有足夠的布線空間完全旋轉(zhuǎn)，特別是在2D蛇形中。
以上是僅有2個伺服的布線電路圖。我試著用10個舵機(jī)做一個電路圖，但它太過擁擠了。這張照片與現(xiàn)實(shí)生活中唯一的區(qū)別在于，您需要并聯(lián)8個伺服電機(jī)，并將PWM信號線連接到ArduinoNano上的引腳。
當(dāng)連接電源線時，我使用了單件18號線作為主要的5V線沿著蛇的長度延伸。使用剝線鉗，我以10個規(guī)則的間隔移除了一小部分絕緣體，并從這些間隔中的每一個焊接了一小段電線，一組3個插頭。對于黑色18規(guī)格GND線和第二個插頭引腳，再次重復(fù)此操作。最后將較長的導(dǎo)線焊接到第3個插頭引腳，該引腳將PWM信號從蛇形頭部的ArduinoNano傳送到伺服系統(tǒng)（導(dǎo)線必須足夠長才能到達(dá)，即使分段彎曲）。根據(jù)需要安裝熱縮管。將3個插頭引腳連接到伺服電線的3個母插頭引腳。對10個伺服系統(tǒng)中的每個伺服系統(tǒng)重復(fù)10次。最終實(shí)現(xiàn)的是并行連接伺服系統(tǒng)并將PWM信號線連接到Nano。公/母插針的原因是你可以很容易地將線段拆開并更換伺服電機(jī)，如果它們在沒有拆焊的情況下斷開。
將GND和5V電線焊接到尾部的3x7孔穿孔板上電容器和螺絲端子。電容器的目的是消除啟動伺服系統(tǒng)時引起的任何電流消耗尖峰，可以重置ArduinoNano（如果你沒有電容器，你可以在沒有它的情況下離開，但最好是安全的）。請記住，電解電容器的長插腳需要連接到5V線路，而較短的插腳連接到GND線路。將GND線焊接到Nano的GND引腳，將5V線焊接到5V引腳。請注意，如果您使用不同的電壓，請說一個7.4V的Lipo電池，然后將紅線連接到Vin引腳，而不是5V引腳，這樣做會破壞引腳。
將10根PWM信號線焊接到ArduinoNano上的引腳。我按以下順序連接了我，你可以選擇以不同方式連接你的，但只記得你需要更改代碼中的行。如果你不確定我在說什么，只需按照我的方式連線，你就不會有問題。從蛇的尾部伺服到蛇的頭部，我按照以下順序連接了我的蛇。將信號引腳連接到：A0，A1，A2，A3，A4，A5，D4，D3，D8，D7。
使用拉鏈來清理接線。在繼續(xù)檢查之前，所有部分都可以移動，并且有足夠的空間讓電線移動而不會被拉開。現(xiàn)在接線已完成，我們可以擰上頭部和尾部金字塔形的帽子。請注意，尾部有一個用于系繩出來的孔，頭部有一個用于Arduino編程電纜的孔。
步驟5：為Snake供電
由于伺服系統(tǒng)并聯(lián)連接，它們都獲得相同的電壓，但必須加上電流。查看MG996r伺服系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表，他們可以在運(yùn)行時繪制高達(dá)900mA的電流。因此，如果所有10個伺服系統(tǒng)同時移動，則總電流消耗為0.9A*10=9A。因此，正常的5v，2A墻壁插座適配器將無法正常工作。我決定修改ATX電源，能夠在20A時達(dá)到5v。我不打算解釋如何做到這一點(diǎn)，因?yàn)橐呀?jīng)在Instructables和YouTube上進(jìn)行了很多討論。在線快速搜索將向您展示如何修改其中一個電源。
假設(shè)您已經(jīng)修改了電源，只需在電源和螺釘端子之間連接一根長繩即可。蛇。
中國分揀機(jī)器人制造商另一種選擇是使用板載鋰電池組。我沒有試過這個，所以你需要為電池設(shè)計(jì)一個安裝座并將它們接入。請記住伺服電機(jī)和Arduino的工作電壓，電流消耗Arduino上的5v引腳，如果有更高的電壓，請轉(zhuǎn)到Vin引腳。）
步驟6：測試一切正常
繼續(xù)讓我們測試一切正常。上傳此代碼。你的蛇應(yīng)該在0-180之間單獨(dú)移動每個伺服，然后通過直線放置完成。如果沒有，則出現(xiàn)問題，很可能是接線不正確或者伺服系統(tǒng)最初沒有居中，如“蛇的裝配”部分所述。
步驟7：代碼
目前沒有蛇的遙控器，所有的動作都是預(yù)先編程的，你可以選擇你想要的。我將在第2版中開發(fā)一個遙控器，但是如果你想遠(yuǎn)程控制它我會建議在Instructables上查看其他教程并調(diào)整蛇與藍(lán)牙兼容。
如果你正在制作1D蛇上傳此代碼。
如果您要讓2D蛇上傳此代碼。
我鼓勵您使用代碼，進(jìn)行自己的更改并創(chuàng)建新算法。閱讀接下來的幾個部分，了解每種類型的運(yùn)動的詳細(xì)解釋以及它的代碼如何工作。
步驟8：稱重Vs輪
蛇的主要方式之一能夠向前移動是通過他們的鱗片的形狀。秤可以更容易向前運(yùn)動。有關(guān)進(jìn)一步說明，請觀看3:04以后的視頻，了解鱗片如何幫助蛇向前移動。在同一視頻中觀看3:14顯示了當(dāng)蛇在袖子中時的效果，消除了鱗片的摩擦。正如我的YouTube視頻中所示，當(dāng)機(jī)器人1D蛇試圖在沒有鱗片的草地上滑行時，它既沒有向前或向后移動，因?yàn)榱α靠偤蜑榱?。因此，我們需要在機(jī)器人的下腹部添加一些人工尺度。
通過尺度重建運(yùn)動的研究在哈佛大學(xué)完成，并在此視頻中進(jìn)行了演示。我無法設(shè)計(jì)一種類似的方法來在我的機(jī)器人上上下移動音階，而是安排將被動的3D打印音階附加到下腹部。
不幸的是，這被證明是無效的，因?yàn)轺[片仍然在地毯表面上掠過，而不是抓住纖維并增加摩擦力。
如果您想嘗試我制作的音階，您可以從我的GitHub3D打印文件。如果你自己成功，請?jiān)谙旅娴脑u論中告訴我！
我嘗試使用r188滾珠軸承制成的輪子，外面有熱縮管作為“輪胎”。您可以從我的GitHub上的.stl文件中3D打印塑料輪軸。雖然車輪在生物學(xué)上不準(zhǔn)確，但它們類似于秤，因?yàn)檎蛐D(zhuǎn)很容易，但是側(cè)向運(yùn)動要困難得多。你可以在我的YouTube視頻中看到輪子的成功結(jié)果。
第9步：滑動動作
我們已經(jīng)討論了鱗片如何幫助蛇前進(jìn)，但我們?nèi)绾尉幊躺撸亢喍痰幕卮鹗俏覀兺ㄟ^伺服鏈泵送正弦波。但是有關(guān)詳細(xì)信息的更詳細(xì)分析，請查看代碼。請注意，在下面的代碼塊中，我省略了大部分細(xì)節(jié)，只關(guān)注數(shù)學(xué)方面。不要將此代碼放入Arduino中，它不起作用，僅用于解釋目的。而是使用這個完整的代碼。
該行向10個伺服器中的每個伺服器寫入一個正弦波?；€角度為90度，偏移量變量將控制蛇是向前還是向左或向右，參見上面的GIF。正弦波輸出一個介于［-1，1］之間的值，該值可以通過乘以幅度來放大。
for（intj=0;j《10;j++）{
myServos［j］.write（90+offset+Amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*Shift））;
}
由于伺服的范圍為［0，180］度，我們必須確保上述值不會使輸出低于0或高于180.以下while循環(huán)用于將幅度限制在這些邊界內(nèi)。在數(shù)學(xué)上我們必須滿足這個條件：|offset|+|amplitude|《=90
while（MaxAngleDisplacement》90）{
Amplitude=abs-1;
MaxAngleDisplacement=abs+Amplitude;
}
要從正弦波獲得所需的輸出，我們必須使用弧度而不是度數(shù)。如果您不確定這里的弧度是一個簡短的介紹?；旧?*pi弧度=360度。以下行進(jìn)行了這種轉(zhuǎn)換。
for（inti=0;i《360;i++）{
rads=i*pi/180.0;
}
因?yàn)槊總€伺服沿著正弦波比前一個伺服更遠(yuǎn)，我們必須在正弦波代碼中移動每個連續(xù)的電機(jī)。這是使用以下行完成的。然后可以在上面的for循環(huán)中看到移位變量。
floatpi=3.14159;
intTotalNumberofServos=10;//changeasrequired
floatShift=2*pi/TotalNumberofServos;
我們現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)置了基礎(chǔ)工作。我鼓勵您改變以下變量的值：振幅，速度和波長，以查看它們對正弦波輸出的影響。
步驟10：英寸蠕蟲
通過觀看英寸蠕蟲的移動，可以直觀地理解這種動作。代碼在蛇體上傳播一個簡單的撞擊，每次都向前移動一點(diǎn)。我不想在這里插入另一個代碼塊，所以我將引導(dǎo)你到我的GitHub來查看名為‘InchWorm’的函數(shù)中的代碼。
需要注意的一點(diǎn)是通過增加比例可以提高效率。如果您在7:24觀看我的YouTube視頻，特別關(guān)注尾段，您會發(fā)現(xiàn)它會前后抖動。這表明蛇不只是向前移動，每次移動也會略微滑回，降低效率。
步驟11：其他幾何形狀，Cshape函數(shù)都是相當(dāng)自我解釋的，因?yàn)樗鼈儎?chuàng)建了C形彎曲，U形彎曲等，盡管如果你想要我會說為了攜帶蛇，我發(fā)現(xiàn)ubend是最好的形狀，否則蛇就會在任何地方翻轉(zhuǎn)，因?yàn)榧词箾]有動力，舵機(jī)也會在自身重量下移動。
第12步：SidewindingMotion
在查看代碼之前，請看一下真正的繞行蛇。在前面的鏈接中，通過周期性地抬起部分蛇體并將其自身推向側(cè)面的過程來描述響尾蛇的運(yùn)動。為此，我們將在2D蛇的水平和垂直平面上發(fā)送正弦波。在代碼中，這個動作是在函數(shù)‘sidewind’中寫的。
你可能會注意到GIF中的側(cè)向運(yùn)動比質(zhì)量更好。我的YouTube視頻中的側(cè)卷剪輯。這證明了實(shí)驗(yàn)的重要性，并為變量找到正確的值.GIF中使用的變量導(dǎo)致比我的YouTube視頻更成功的側(cè)繞。在GIF中，變量是：
速度=2
波長=1.5
速度=1
波長=1.0
要實(shí)現(xiàn)側(cè)繞運(yùn)動，必須通過一個平面發(fā)送正弦波，通過另一個平面發(fā)送余弦。為此，我通過分別使用偶數(shù)和奇數(shù)編號系統(tǒng)分離垂直平面中的5個電機(jī)和水平中的5個來修改1D情況下的代碼。我們希望其中一條線作為正弦波移動而另一條線作為余弦波移動。為了控制移動方向，我添加了一個帶有乘數(shù)變量的表達(dá)式。根據(jù)乘數(shù)變量的值，代數(shù)表達(dá)式：-*pi/4和+*pi/4，將為0或+pi/2。請注意sin=cos。因此，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了我們的目標(biāo)：一個平面中的正弦波和另一個平面中的余弦波，反轉(zhuǎn)波的順序?qū)⒏淖冞\(yùn)動方向。
for（intj=0;j《5;j++）{
分揀機(jī)器人的分類和特點(diǎn)myServos［2*j］.write（90+offset+amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*shift-*pi/4））;//movesservosinverticalplane
分揀機(jī)器人企業(yè)排名myServos［2*j+1］.write（90+offset+amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*shift+*pi/4））;//movesservosinhorizontalplane
}
為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動，我只是稍微修改了上面的代碼，以便蛇的前半部分（引腳A5，4，3，8，7上的電機(jī)）向右側(cè)和后側(cè)側(cè)向旋轉(zhuǎn)蛇的一半（A0，A1，A2，A3，A4上的電機(jī)向左側(cè)）向左側(cè)轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致向右轉(zhuǎn)動。
for（intj=0;j《3;j++）{
myServos［2*j］.write（90+offset+amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*shift+*pi/4））;
myServos［2*j+1］.write（90+offset+amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*shift-*pi/4））;
}
for（intj=3;j《5;j++）{
myServos［2*j］.write（90+offset+amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*shift-*pi/4））;
myServos［2*j+1］.write（90+offset+amplitude*sin（Speed*rads+j*Wavelengths*shift+*pi/4））;
}
步驟13：敲擊
受到眼鏡蛇的啟發(fā)，使用此代碼，蛇坐等待罷工。代碼是相當(dāng)直接的，因?yàn)樯弑３朱o止，直到它有時間擊打，此時它將針腳3和7上的伺服器向前推進(jìn)以攻擊，然后返回其靜止位置。未來的改進(jìn)將包括接近傳感器。
步驟14：評論樹和管道攀爬
《我想要研究的其中一個動作是爬樹算法，它包括一個像煙圈一樣的螺旋狀螺旋滾動。不幸的是，我的2D蛇不夠長，不能纏繞在樹上?，F(xiàn)在，我將為您帶來卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的視頻，以獲得靈感。如果您想嘗試自己動手，我會指導(dǎo)您閱讀參考部分中的一些鏈接，以了解數(shù)學(xué)。
第15步：未來發(fā)展
以下是我想要做的改進(jìn)列表，但是閱讀這篇Instructable可能會鼓勵你自己動手去打敗我！如果您使用這些功能構(gòu)建自己的蛇我很想知道！
車載電池，擺脫系繩！
更多伺服系統(tǒng)，更長的蛇形長度，但更緊湊的設(shè)計(jì)
移除松散的電線，而在段之間有針腳接觸
接近傳感器/和/或相機(jī)
垃圾分揀機(jī)器人單機(jī)械臂嘴巴/舌頭/尖牙/眼睛/嘶嘶聲
自主運(yùn)動
爬樹能力
隧道穿越能力
遙控操作
將技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器人水下鰻魚
也許最重要的是：重新設(shè)計(jì)3D打印片段，使片段可以輕松旋轉(zhuǎn)90度讓你在1D蛇和2D蛇之間快速切換而不需要打印全新的蛇
食品分揀機(jī)器人公司菜鳥agv分揀機(jī)器人智能分揀機(jī)器人缺點(diǎn)