Walbi : Un robot bipède stable construit avec Arduino et servos LX-16A

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino Nano R3	1
Servo LX-16A (LewanSoul)	10
Carte de débogage (Debug Board) LewanSoul	1

Outils et machines nécessaires

• Imprimante 3D (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos de ce projet

Ne serait-il pas génial de fabriquer un robot bipède avec quelques servos ? The Inner Geek l'a pensé et voici le résultat…

Voici Walbi, le WALink BIped, un robot créé pour un projet d'apprentissage automatique qui n'a jamais décollé (ni Walbi d'ailleurs, car il a les deux pieds solidement ancrés au sol).

Walbi utilise un Arduino Nano pour « cerveau », des servos LX-16A pour « muscles » et des pièces imprimées en 3D pour « os ». Les servos LewanSoul LX-16A sont idéaux pour la robotique légère : légers, couple > 19 kg·cm, et câblage en chaîne (daisy-chain) par un seul câble de servo en servo, simplifiant le câblage.

Walbi est un humanoïde à l'échelle 2:1, ses jambes font 55 cm (talon à taille) pour 1,1 kg (2,4 lbs). Les parties blanches sont imprimées en 3D, mais du bois léger et robuste aurait fonctionné.

Programmer Walbi est simple. Téléchargez les deux programmes (capture et lecture de mouvements) ci-dessous pour le faire marcher, ramper, grimper, sauter ou danser ! Il suffit de positionner les pattes, d'enregistrer la pose, de repositionner, d'enregistrer, etc., puis de lancer la lecture à la vitesse souhaitée (variable timeToMove en ms).

Peut-être pourrez-vous lui apprendre le riverdance 😀

Construction de Walbi

Walbi a été imprimé en PLA sur une FlashForge Creator Pro. Les fichiers STL sont sur Thingiverse, ou vous pouvez fabriquer pieds, « os » des jambes et taille en bois ou métal. Les supports de servo se fixent sur ces pièces, sur les servos et entre eux.

Vous aurez besoin de supports métalliques des quatre types disponibles pour attacher les servos aux pièces imprimées et entre eux (plus d'infos et photos sur le blog « Release The Inner Geek »).

Câblage

Pour contrôler les servos LX-16A, la carte de débogage LewanSoul est nécessaire. Elle reçoit les commandes via un port série de l'Arduino Nano. Comme le port série matériel sert à communiquer avec l'ordinateur, on utilise la bibliothèque SoftwareSerial pour créer un second port série sur le Nano (pins 10 et 1 dans le code) connecté à la carte de débogage (TX, RX, GND).

Le câblage est minimal : un câble série relie chaque servo au suivant (fourni avec les servos), les servos de la taille se branchent directement sur la carte de débogage.

Les servos utilisent un baud rate de 115200 (élevé pour SoftwareSerial), d'où l'implémentation de vérification d'erreurs et de nouvelles tentatives. Parfois, de la persévérance est nécessaire pour obtenir une lecture correcte.

Alimentation

Les servos délivrent 19,5 kg·cm à 7,4 V. Nous avons utilisé 6 V, le courant de blocage restant sous 3 A.

Programmation

Le code Arduino est sur le dépôt GitHub du projet.

Deux programmes assurent la capture et la relecture de mouvements, technique similaire au cinéma. On place le robot en pose (servos par défaut en roue libre, on les tourne à la main). Une fois la pose désirée atteinte, on utilise Walbi_record pour lire et afficher tous les angles des servos. On copie ces angles dans la variable poseAngles de Walbi_play, qui rejoue la séquence à la vitesse définie par timeToMove (ms).

Nous espérons que vous avez apprécié le projet. Partagez votre enthousiasme en commentant, en suivant le blog ou tout autre retour. Merci !

Astuces « Inner Geek »

• Les supports LX-16A ne s'attachent au servo que dans UNE seule position : facile de les monter à l'envers, surtout sur pièces 3D. Nous avons dû réassembler Walbi plusieurs fois pour corriger des erreurs d'assemblage difficiles à repérer.
• Les servos sortent d'usine avec l'ID 1. Attribuez un ID unique à chaque servo avant de les monter, sinon impossible de communiquer avec plusieurs servos en chaîne partageant le même ID.
• Les colliers de serrage (cable ties) améliorent grandement l'apparence.
• Les servos sont fournis avec les vis pour fixer les cornes aux servos et les cornes aux supports. Les supports ont leurs vis pour les fixer aux servos. Il faut acheter séparément les vis support-support et support-pièces plastiques. Nous avons utilisé des vis DIN912 M2-6 et M2-10 avec écrous.
• Améliorez l'adhérence en collant des patins en silicone sous les pieds.
• Préférez des cornes de servo en métal : celles en plastique fournies cassent quand les jambes se heurtent pendant les tests. Si elles cassent, le robot prend du jeu et la relecture perd en précision (sinon étonnamment bonne).

Code

Programmes Arduino pour contrôle et relecture de mouvements

https://github.com/ptavaressilva/Walbi

Pièces personnalisées et boîtiers

Fichiers STL pour pièces imprimées 3D

Imprimées à l'origine sur Flash Forge Creator Pro. Fichier CAO sur thingiverse.com