在看到爬树机器人蛇和机器人鳗鱼的研究视频后，我开始启动这个项目。这是我第一次尝试使用蛇形运动建造机器人，但这不会是我的最后一次！
下面我概述了2种不同蛇的构造以及用于3D打印的文件以及关于实现蛇形运动的代码和算法的讨论。如果您希望继续学习更多内容，在阅读本教程之后，我建议您阅读页面底部参考部分中的链接。
这个讲义在技术上是一个二合一，我解释了如何制作2种不同版本的机器人蛇。如果您只对构建其中一条蛇感兴趣，请忽略其他蛇的说明。这两条不同的蛇将从这里开始使用以下短语互换：
1. 单轴蛇，1D蛇，或黄色和黑色蛇
2. 双轴蛇，2D蛇或白蛇
当然，你可以用你想要的任何颜色的灯丝打印蛇。两条蛇之间的唯一区别是，在2D蛇形中，每个马达相对于前一个旋转90度，而在1D蛇中，所有马达都在一个轴上对齐。
最后一条前言是，虽然我的每只蛇只有10个舵机，但是可以用或多或少的舵机制造蛇。需要考虑的一点是，使用较少的伺服系统，您将获得较少的成功运动，并且使用更多的伺服系统，您可能会更成功地使用蛇形运动，但您需要考虑成本，电流消耗（参见后面的说明）和引脚数量可在Arduino上找到。随意改变蛇的长度，但请记住，您还需要更改代码以解释此更改。
第1步：组件
这是一条蛇的零件清单，如果你想制作两条蛇，你需要加倍组件的体积。
· 10台MG996R伺服电机*
· 1.75mm 3D打印灯丝
· 10个滚珠轴承，零件编号608（我从Jitterspin fidget旋转器的外缘打捞出来的矿井）
· 20个小型滚珠轴承，零件编号r188，用于车轮**（我从Jitterspin fidget旋转器内部回收矿井）
· 40个十字头螺钉6-32 x 1/2“（或类似）
· 8个较长的螺钉（我没有零件编号，但它们的直径与上面的螺钉相同）
· 至少20件4英寸拉链（由你决定使用多少）
· 每个5米红色和黑色20规格线或更厚***
· 标准22规格电线
· 30个公头针（分为10批3个）
· Arduino Nano
· 3D打印部件（见下一节）
· 某种形式的电源（请参阅“为蛇提供动力”部分以获取更多信息），我个人使用了改进的ATX电源
· 1000uF 25V电解电容器
· 各种尺寸的热缩管，焊锡，胶水等杂件工具
*您可以使用其他类型，但您需要重新设计3D文件以适应您的伺服系统。此外，如果你尝试使用像sg90这样的较小的伺服器，你可能会发现它们不够强大（我没有测试过这个并且由你来实验）。
**你不需要在轮子上使用小型滚珠轴承，我只是躺在那里。或者，您可以使用乐高轮或其他玩具轮。
***这根导线可能有高达10安培的电流，太薄，电流会熔化它。
第2步：3D打印组件
如果你正在制作一维蛇打印这些碎片。
如果你正在制作2D蛇纹这些碎片。
重要提示：规模可能有误！我在Fusion 360中设计我的组件（以mm为单位），将设计作为.stl文件导出到MakerBot软件中，然后将其打印在Qidi Tech打印机（MakerBot Replicator 2X的克隆版本）上。在这个工作流程的某个地方有一个错误，我的所有打印出来都太小了。我一直无法识别错误的位置，但暂时修复了MakerBot软件中每个打印尺寸缩放到106％，这解决了这个问题。
鉴于此，请注意，如果您打印上面的文件，它们可能会被错误地缩放。我建议在打印之前打印一件并检查它是否适合您的MG996R伺服。
如果你打印任何文件，请让我知道结果是什么：如果打印太小，恰到好处，太大，多少百分比。通过作为社区一起工作，我们可以使用不同的3D打印机和.stl切片器来解决错误的位置。一旦问题得到解决，我将更新此部分和上面的链接。
第3步：组装蛇
两种版本的蛇的装配过程大致相同。唯一的区别是在2D蛇形中，每个电机相对于前一个旋转90度，而在1D蛇中，所有电机都在一个轴上对齐。
首先拧下伺服，保存螺丝，取下黑色塑料框架的顶部和底部，小心不要丢失任何齿轮！将伺服滑动到3D打印的框架中，如上图所示。更换伺服外壳的顶部，并用四个6-32 1/2“螺钉将其拧紧到位。保存伺服框架的底部（如果您想在以后的项目中再次使用它）并将其更换为3D印刷外壳，唯一的区别是滚珠轴承滑动的附加旋钮。将伺服器拧回到一起，重复10次。
重要提示：在继续之前，您必须将代码上传到Arduino并将每个伺服器移动到90度。如果不这样做，可能会导致您断开一个或多个伺服和/或3D打印的框架。如果您不确定如何将伺服器移动到90度，请参阅本页。基本上将伺服的红线连接到Arduino上的5V，棕色线连接到GND，黄线连接到数字引脚9，然后上传链接中的代码。
现在每个伺服都在90度，继续：
通过将3D打印的旋钮从一个伺服盒插入第二个片段的孔中来连接10个片段，然后用一点力将伺服器的轴推入其孔中（为清晰起见，请参见上图和视频）。如果您正在制作1D蛇，则所有线段都应对齐，如果您正在制作2D蛇，则每个线段应旋转90度到前一个线段。请注意，尾部和头部框架只是其他部分长度的一半，连接它们但是在我们完成接线之后才对金字塔形状的部件进行注释。
安装x形伺服臂并将其拧紧到位。将滚珠轴承滑过3D打印旋钮，这需要将两个半圆柱轻轻挤压在一起。根据您使用的灯丝品牌和填充密度，柱子可能太脆而且卡扣，我不认为情况会如此，但是不要过度用力。我个人使用含有10％填充物的PLA长丝。一旦滚珠轴承打开，它应该被旋钮上的悬伸锁定。
第4步：电路
两条机器人蛇的电路相同。在布线过程中，确保每个线段都有足够的布线空间完全旋转，特别是在2D蛇形中。
以上是仅有2个伺服电机的接线电路图。我尝试使用10个伺服电路进行电路绘图，但它过于拥挤了。这张照片和现实生活中唯一的区别是你需要并联8个伺服电机并将PWM信号线连接到Arduino Nano上的引脚。
在连接电源线时，我使用了一根18号线（厚度足以承受10安培）作为沿蛇长度延伸的主要5V线。使用剥线钳，我以10个规则的间隔移除了一小部分绝缘体，并从这些间隔中的每一个焊接了一小段电线，一组3个插头。对于黑色18规格GND线和第二个插头引脚，再次重复此操作。最后将较长的导线焊接到第3个插头引脚，该引脚将PWM信号从蛇形头部的Arduino Nano传送到伺服系统（导线必须足够长才能到达，即使分段弯曲）。根据需要安装热缩管。将3个插头引脚连接到伺服电线的3个母插头引脚。对10个伺服系统中的每个伺服系统重复10次。最终实现的是并行连接伺服系统并将PWM信号线连接到Nano。公/母头销的原因是，如果它们在没有拆焊的情况下断裂，您可以轻松拆分并更换伺服系统。
使用电容器和螺钉端子将GND和5V电线焊接到尾部的3x7孔穿孔板上。电容器的目的是消除启动伺服系统时引起的任何电流消耗尖峰，可以重置Arduino Nano（如果你没有电容器，你可以在没有电容器的情况下离开，但最好是安全的） 。请记住，电解电容器的长插脚需要连接到5V线路，而较短的插脚连接到GND线路。将GND线焊接到Nano的GND引脚，将5V线焊接到5V引脚。请注意，如果您使用不同的电压（参见下一节），请说一个7.4V的Lipo电池，然后将红线连接到Vin引脚，而不是5V引脚，这样做会破坏引脚。
将10根PWM信号线焊接到Arduino Nano上的引脚。我按以下顺序连接了我，你可以选择以不同的方式连接你的，但只记得你需要更改代码中的servo.attach（）行。如果你不确定我在谈论什么，只需按照我的方式连线，你就不会有问题。从蛇的尾部伺服到蛇的头部，我按照以下顺序连接了我的蛇。将信号引脚连接到：A0，A1，A2，A3，A4，A5，D4，D3，D8，D7。
使用拉链来清理布线。在继续检查之前，所有部分都可以移动，并且有足够的空间让电线移动而不会被拉开。现在接线已完成，我们可以拧上头部和尾部金字塔形的帽子。请注意，尾部有一个用于系绳出来的孔，头部有一个用于Arduino编程电缆的孔。
第5步：为Snake供电
由于伺服系统并联连接，它们都获得相同的电压，但必须加上电流。查看MG996r伺服系统的数据表，他们可以在运行时绘制高达900mA的电流（假设没有停止）。因此，如果所有10个伺服系统同时移动，则总电流消耗为0.9A * 10 = 9A。因此，正常的5v，2A墙壁插座适配器将无法正常工作。我决定修改ATX电源，能够在20A时达到5v。我不打算解释如何做到这一点，因为已经在Instructables和YouTube上进行了很多讨论。在线快速搜索将向您展示如何修改其中一个电源。
假设您已经修改了电源，只需在电源和蛇形螺钉端子之间连接一根长绳即可。
另一种选择是使用板载锂电池组。我没有试过这个，所以你需要为电池设计一个安装座并将它们接入。请记住伺服电机和Arduino的工作电压，电流消耗（不要焊接5v以外的任何东西） Arduino上的5v引脚，如果有更高的电压则转到Vin引脚）。
第6步：测试一切正常
在继续之前让我们测试一切正常。上传测试代码，你的蛇应该在0-180之间单独移动每个伺服，然后通过直线放置完成。如果没有，则出现问题，很可能是接线不正确或者舵机最初没有居中于90度，如“蛇的组装”部分所述。
第7步：代码
目前没有蛇的遥控器，所有动作都是预编程的，你可以选择你想要的。我将在版本2中开发一个遥控器，但是如果你想远程控制它，我建议你看一下Instructables上的其他教程，并使蛇与蓝牙兼容。
如果您正在使1D snake上传此代码。
如果您正在使2D蛇上传此代码。
我鼓励您使用代码，进行自己的更改，并创建新的算法。阅读接下来的几个部分，了解每种类型的运动的详细解释以及它的代码如何工作。
