Flex Bot: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Koristite ovo uputstvo za izradu šasije robota s pogonom na sva četiri kotača kojom upravljaju VAŠI mišići!

Korak 1: Priča

Mi smo dvoje juniora iz srednje škole Irvington koji pohađaju Principles of Engineering, PLTW klasu. Naša učiteljica, gospođa Berbawy, dala nam je priliku da odaberemo SIDE projekat koji će biti izložen na području zaljeva Maker Faire. Na kraju smo pronašli web stranicu pod nazivom "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), koja nam je pomogla da razvijemo ideju o korištenju mišićne fleksije za kretanje motora. Naš učitelj nam je isporučio Arduino mikrokontroler, EMG senzor za mišiće, vex opremu, kratkospojne žice i baterije. Zatim smo primijenili svoje prethodne vještine programiranja i robotike (naučene kroz konkurentnu robotiku i iskustvo stažiranja) kako bismo dizajnirali šasiju koju kontroliramo pomoću mišića! Ovaj projekt, kao što smo vidjeli nakon istraživanja na internetu, do sada niko nije radio, što znači da smo morali sve stvoriti od nule! Ovo je uključivalo mnogo testiranja, modificiranja i ponovnog testiranja, ali bilo je vrijedno vidjeti naš konačni projekt na kraju.

Korak 2: Osnovni opis

Naš projekt je u osnovi šasija robota sa 4 kotača, 4 motora koja se kontrolira pomoću Arduino mikrokontrolera. Na Arduino je priključen EMG senzor za mišiće koji prenosi podatke o naponu mišića na analogni priključak Arduina. Nekoliko digitalnih pinova i pinovi za uzemljenje/5 volti Arduina spojeni su na ploču na vrhu šasije, napajajući 4 motora i šaljući im signale podataka.

Sve u svemu, kada se čovjek savije, varijacija u naponu koju bilježi EMG senzor signalizira digitalni priključak za slanje podataka na podatkovni pin upravljačkog sklopa motora, koji na kraju uključuje motor. Osim toga, imamo dva gumba spojena na analogne pinove našeg Arduina. Kada se pritisnu tipke, struja se šalje na analogne pinove, a kada ti analogni pinovi registriraju trenutni ulaz, motori se okreću u različitim smjerovima kako bi omogućili šasiji da ide naprijed, natrag, lijevo ili desno.

Ispod su osnovne stvari koje trebate kupiti za ovaj projekt:

- EMG senzor

- VEX 393 MOTORI

- VEX MOTORNI UPRAVLJAČI

- VEX HARDWARE KIT

- VEX TOČKOVI

- OGLASNE PLOČE I ŽICE

- ARDUINO UNO

- 9 VOLT BATERIJA (trebat će vam puno jer se ove baterije troše za otprilike 30 minuta zbog velike količine trenutnih 4 VEX motora koji se koriste):

Korak 3: Korak 1: Disk

Za kreiranje ove šasije možete koristiti bilo koji hardver/motore, iako se preporučuju VEX hardver, VEX verzija 4 Motori i VEX kontroleri motora. Prilikom izgradnje ove šasije morate uzeti u obzir prostor koji je potreban za postavljanje matične ploče, Arduino mikrokontrolera, baterija i prekidača na vrh šasije. Osim toga, motori koji se koriste moraju imati mogućnost PWM -a. Za potrebe ovog projekta, to u suštini znači da motor mora imati pozitivan pin, negativni pin i pin podataka. Kontinuirani servo motori ili istosmjerni motori sa kontrolerima motora imaju mogućnost PWM -a.

Osim gore navedenih podataka, ova šasija se može u potpunosti prilagoditi vašim željama sve dok ima pogon na sva četiri kotača!

Evo nekih dodatnih stvari koje treba imati na umu pri izgradnji šasije (sve se to može vidjeti i na priloženim slikama šasije!):

1) svaka osovina mora biti oslonjena na dvije točke kako bi se izbjeglo savijanje

2) Točak ne smije direktno dodirivati bočnu stranu šasije (mora postojati mali razmak, koji se može postići korištenjem odstojnika) to smanjuje trenje koje usporava brzinu kotača pri okretanju

3) Koristite osovine s druge strane kotača (okrenute od šasije) kako biste učvrstili kotač za šasiju

Korak 4: Korak 2: Krug

* Napomena, za stvaranje kruga za ovaj projekt, TREBO preporučujemo korištenje pune/prethodno savijene žice za matičnu ploču jer je mnogo čišća/lakša za razumijevanje dok provjeravate greške u krugu, što će se najvjerojatnije dogoditi. Za primjer korištenja pune žice, pogledajte uvodne slike ovog projekta. *

Ovaj projekt koristi matičnu ploču iz sljedećih razloga:

- za davanje napona nekoliko motora koji se kontrolišu

- za slanje signala podataka upravljačkim sklopovima motora

- za prijem signala podataka sa tipki

- za napajanje EMG senzora

- za prijem signala podataka sa EMG senzora

Za referencu pogledajte priloženu sliku kola TinkerCAD -a.

Evo nekoliko koraka kako biste razumjeli kako TinkerCADcircuitry odgovara stvarnom kolu koje smo napravili/koristili:

Žute žice predstavljaju "podatkovne" žice, koje u osnovi šalju signale kontroleru motora tražeći od motora da se okrene.

Crne žice predstavljaju negativnu ili "uzemljenu" žicu. Jedna važna napomena je da svi motori/ komponente moraju biti spojeni na negativnu žicu uzemljenja kako bi ih Arduino mogao kontrolirati.

Crvene žice predstavljaju pozitivnu žicu. Pozitivna i negativna žica moraju biti u krugu da bi radile.

Korak 5: Korak 3: Kodiranje

Ovo je najteži dio projekta za razumijevanje. Naš program zahtijeva upotrebu Arduino IDE -a, koji se može preuzeti na web stranici Arduino. Arduino mrežni uređivač može se koristiti umjesto preuzetog IDE -a, ako je poželjnije.

ARDUINO IDE

Nakon što se ovaj IDE preuzme/bude spreman za upotrebu, a program koji smo napravili preuzme u IDE, sve što trebate učiniti je prenijeti kôd u Arduino i softverski aspekt ovog projekta je gotov!

Napomena - ZIP datoteka za kôd ovog projekta nalazi se ispod.

U osnovi, naš program čita vrijednosti napona kontinuiranom brzinom, a ako su vrijednosti napona izvan određenog raspona (što označava savijanje), tada se signal podataka šalje u upravljački sklop motora, tražeći od motora da se okrene. Osim toga, ako se pritisne jedno ili oba gumba, tada se pojedinačni motori okreću u različitim smjerovima, dopuštajući robotu da se kreće naprijed, unatrag i okreće u oba smjera.

Korak 6: Korak 4: Proslavite

Nakon obavljena prethodna tri koraka (izgradnja šasije i sklopa, kao i preuzimanje koda), gotovi ste! Sve što trebate učiniti je spojiti 9 -voltne baterije na šine (2 9 -voltne baterije), 9 -voltnu bateriju na Arduino mikrokontroler i spremni ste. Stavite senzor mišića na biceps, uključite Arduino i FLEX! Zapamtite, pritiskom na dugmad možete pomjerati šasiju lijevo, desno i nazad!

U prilogu je video koji prikazuje ovaj projekt na djelu!