Flex Bot: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Użyj tej instrukcji, aby stworzyć podwozie robota z napędem na 4 koła, które jest kontrolowane przez TWOJE mięśnie!

Krok 1: Historia

Jesteśmy dwójką juniorów z Irvington High School biorących udział w Principles of Engineering, klasie PLTW. Nasza nauczycielka, pani Berbawy, dała nam możliwość wybrania projektu SIDE, który zostanie pokazany w Maker Faire Bay Area. W końcu znaleźliśmy stronę internetową o nazwie „Backyard Brains” (https://backyardbrains.com), która pomogła nam rozwinąć pomysł wykorzystania naprężenia mięśni do poruszania silnikiem. Nasz nauczyciel dostarczył nam mikrokontroler Arduino, czujnik mięśniowy EMG, sprzęt vex, przewody połączeniowe i baterie. Następnie wykorzystaliśmy nasze wcześniejsze umiejętności programowania i robotyki (nauczone poprzez konkurencyjne doświadczenie w robotyce i stażach), aby zaprojektować podwozie, które kontrolujemy za pomocą naszych mięśni! Ten projekt, jak widzieliśmy po badaniach online, tak naprawdę nie był wcześniej przez nikogo wykonywany, co oznacza, że musieliśmy tworzyć wszystko od podstaw! Wiązało się to z wieloma testami, modyfikacjami i ponownymi testami, ale w końcu warto było zobaczyć, jak nasz ostateczny projekt działa.

Krok 2: Podstawowy opis

Nasz projekt to zasadniczo 4-kołowe, 4-silnikowe podwozie robota, sterowane za pomocą mikrokontrolera Arduino. Do Arduino dołączony jest czujnik mięśniowy EMG, który przesyła dane dotyczące napięcia mięśniowego do portu analogowego Arduino. Kilka pinów cyfrowych i pinów uziemienia/5 V Arduino jest podłączonych do płytki stykowej na górze obudowy, zasilając 4 silniki i wysyłając im sygnały danych.

Ogólnie rzecz biorąc, gdy jeden zgina się, wariancja napięcia rejestrowana przez czujnik EMG sygnalizuje portowi cyfrowemu wysłanie danych do pinu danych sterownika silnika, co kończy się włączeniem silnika. Dodatkowo mamy dwa przyciski podłączone do pinów analogowych naszego Arduino. Po naciśnięciu przycisków prąd jest przesyłany do pinów analogowych, a gdy te piny analogowe rejestrują prąd wejściowy, silniki obracają się w różnych kierunkach, aby umożliwić podwozie do przodu, do tyłu, w lewo lub w prawo.

Poniżej znajdują się niezbędne rzeczy do kupienia dla tego projektu:

- czujnik EMG

- SILNIKI VEX 393

- STEROWNIKI SILNIKÓW VEX

- ZESTAW OKUCIA VEX

- KOŁA VEX

- TABLICZKA I PRZEWODY

- ARDUINO UNO

- BATERIE 9 VOLT (będziesz potrzebował dużo, ponieważ te baterie giną po około 30 minutach z powodu dużej ilości prądu zużywanych przez 4 silniki VEX):

Krok 3: Krok 1: Napęd

Aby utworzyć tę obudowę, można użyć dowolnego sprzętu/silników, chociaż zalecany jest sprzęt VEX, silniki VEX w wersji 4 i sterowniki silników VEX. Budując tę obudowę, należy wziąć pod uwagę przestrzeń potrzebną na umieszczenie płytki stykowej, mikrokontrolera Arduino, baterii i przełączników na górze obudowy. Dodatkowo używane silniki muszą mieć zdolność PWM. Na potrzeby tego projektu oznacza to zasadniczo, że silnik musi mieć styk dodatni, styk ujemny i styk danych. Serwomotory ciągłe lub silniki prądu stałego ze sterownikami silnika mają zdolność PWM.

Oprócz powyższych informacji, to podwozie można całkowicie dostosować do własnych życzeń, o ile ma napęd na 4 koła!

Oto kilka dodatkowych rzeczy, o których należy pamiętać podczas budowy podwozia (wszystkie te rzeczy można również zobaczyć na załączonych zdjęciach podwozia!):

1) każda oś musi być podparta w dwóch punktach, aby uniknąć zginania

2) Koło nie powinno bezpośrednio dotykać boku podwozia (musi być niewielka szczelina, co można osiągnąć za pomocą podkładek dystansowych) zmniejsza to tarcie, które spowalnia prędkość koła podczas skręcania

3) Użyj piast osi po drugiej stronie koła (od strony podwozia), aby przymocować koło do podwozia

Krok 4: Krok 2: Obwody

* Uwaga, przy tworzeniu obwodu dla tego projektu, WYSOCE zalecamy użycie solidnego/wstępnie wygiętego drutu płytki stykowej, ponieważ jest to znacznie czystsze/łatwiejsze do zrozumienia podczas sprawdzania obwodu pod kątem błędów, które najprawdopodobniej się pojawią. Przykład zastosowania drutu litego można znaleźć na wstępnych zdjęciach tego projektu. *

Ten projekt używa płytki prototypowej z następujących powodów:

- podać napięcie do kilku sterowanych silników

- do wysyłania sygnałów danych do sterowników silników silnika

- do odbioru sygnałów danych z przycisków

-dostarczyć napięcie do czujnika EMG

- do odbioru sygnałów danych z czujnika EMG

Proszę zobaczyć załączone zdjęcie obwodu TinkerCAD w celach informacyjnych.

Oto kilka kroków, aby zrozumieć, w jaki sposób obwód TinkerCAD odpowiada rzeczywistym obwodom, które stworzyliśmy/użyliśmy:

Żółte przewody reprezentują przewody „dane”, które zasadniczo wysyłają sygnały do sterownika silnika, zachęcając silnik do obracania się.

Czarne przewody reprezentują przewód ujemny lub „uziemiający”. Ważną informacją jest to, że wszystkie silniki/komponenty muszą być podłączone do ujemnego przewodu uziemiającego, który ma być kontrolowany przez Arduino.

Czerwone przewody reprezentują przewód dodatni. Aby obwód działał, przewody dodatnie i ujemne muszą znajdować się w obwodzie.

Krok 5: Krok 3: Kodowanie

To najtrudniejsza do zrozumienia część projektu. Nasz program wymaga użycia Arduino IDE, które można pobrać ze strony Arduino. W razie potrzeby zamiast pobranego IDE można użyć edytora Arduino online.

ARDUINO IDE

Gdy to IDE zostanie pobrane / gotowe do użycia, a program, który stworzyliśmy, zostanie pobrany do IDE, wszystko, co musisz zrobić, to przesłać kod do Arduino, a aspekt programowy tego projektu jest gotowy!

Uwaga - plik ZIP dla kodu tego projektu jest załączony poniżej.

Zasadniczo nasz program odczytuje wartości napięcia w sposób ciągły, a jeśli wartości napięcia wykraczają poza pewien zakres (co wskazuje na zgięcie), sygnał danych jest wysyłany do sterownika silnika, co powoduje, że silnik się obraca. Dodatkowo, jeśli jeden lub oba przyciski zostaną naciśnięte, poszczególne silniki obracają się w różnych kierunkach, umożliwiając robotowi poruszanie się do przodu, do tyłu i skręcanie w obu kierunkach.

Krok 6: Krok 4: Świętuj

Po wykonaniu poprzednich trzech kroków (zbudowanie obudowy i obwodu oraz pobranie kodu) gotowe! Wszystko, co musisz teraz zrobić, to podłączyć 9-woltowe baterie do szyn płytki stykowej (2 baterie 9-woltowe), baterię 9-woltową do mikrokontrolera Arduino i gotowe. Załóż czujnik mięśniowy na biceps, włącz Arduino i FLEX! Pamiętaj, że naciśnięcie przycisków pozwoli Ci przesunąć podwozie w lewo, w prawo i do tyłu!

W załączeniu wideo, aby zobaczyć ten projekt w akcji!