Zmodyfikowane Wild Thing - sterowanie joystickiem - nowe i ulepszone: 7 kroków (ze zdjęciami)

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

Aktualizacja 8.08.2019: Dwa lata po zakończeniu tego projektu zaprojektowałem i wyprodukowałem kilka płytek drukowanych, aby ułatwić konwersję tych wózków inwalidzkich. Pierwsza płytka drukowana jest prawie taka sama jak niestandardowa płytka prototypowa przylutowana tutaj, ale zamiast tego jest profesjonalnie wyprodukowaną płytką, która przyjmuje Arduino Nano. Istnieje również zamiennik oryginalnej płyty sterującej magazynem (ma on wbudowany obwód sterownika silnika), a także płytkę podłączaną do płyty sterującej magazynem i emulującą jej joysticki, dzięki czemu są znacznie łatwiejsze w użyciu. Oto wszystkie informacje o tych tablicach: https://github.com/willemcvu/Bumblebee-dual-motor-… Jeśli chcesz jedną z tych tablic, skontaktuj się ze mną za pośrednictwem mojego bloga, a stamtąd możemy przejść: https:/ /willemhillier.wordpress.com/contact-me/

Ten podręcznik został napisany przez Willema Hilliera, ucznia w Champlain Valley Union High School z siedzibą w Hinesburg, VT. Ten projekt został ukończony wewnątrz i poza zajęciami Design Tech i Engineering Robotics prowadzonych przez Olafa Verdonka.

Pod koniec marca 2017 roku lokalny fizjoterapeuta skontaktował się ze szkołą średnią i zapytał, czy bylibyśmy w stanie zmodyfikować Fisher Price Wild Thing do używania pojedynczego joysticka, postępując zgodnie z instrukcją: https://www.instructables.com/id/ Modyfikacja Wild-Thing/

Wzięliśmy te instrukcje i ulepszyliśmy projekt tam, gdzie mogliśmy. Obszary, które poprawiliśmy to:

• Montaż/okablowanie elektroniki
• Kod
• Joystick i uchwyt na joystick
• System mocowania PCV
• Oparcie, zagłówek i inne konstrukcje nośne
• Kółko samonastawne

W naszej konstrukcji nie użyliśmy sonaru i sygnalizatora piezoelektrycznego, jak to miało miejsce w oryginale.

W ostatnim dniu budowy, kiedy zamontowaliśmy ostateczne konstrukcje wsporcze i przedstawiliśmy projekt dziewczynie, była obecna lokalna prasa. Nakręcili i przeprowadzili wywiady z kilkoma osobami, a po pojawieniu się w lokalnych wiadomościach wideo pojawiło się w wiadomościach ogólnokrajowych, a także w niezliczonych miejscach w Internecie.

Te instrukcje nie są wyczerpujące, jak w przypadku oryginalnego Instructable, ale są raczej „dodatkiem”, który dotyczy tylko obszarów, które zmieniliśmy.

Przepraszamy za podrzędne zdjęcia w tej instrukcji. Podczas tego projektu miałem iPhone'a 5 i nie ma najlepszego aparatu…

OŚWIADCZENIE: Szkoła Champlain Valley Union High School ani jej uczniowie, wykładowcy i personel nie ponoszą odpowiedzialności za jakiekolwiek obrażenia osób lub uszkodzenia jakiegokolwiek przedmiotu, w tym samochodu, spowodowane modyfikacjami. Każdy rodzaj modyfikacji spowoduje również unieważnienie gwarancji udzielonej przez producenta samochodu

Krok 1: Części i materiały

Chociaż w większości taka sama jak oryginalna lista części Instructable, istnieją pewne różnice.

Wiele z tych części można kupić lokalnie w Home Depot, Lowe's lub w lokalnym sklepie z narzędziami. Wszystkie ceny są cenami podanymi w momencie nadania.

Rama PCV:

• Rura PVC 3/4"
• Nakrętki, śruby i podkładki do przykręcania przelotowego
• Kolanki PCV 90 stopni - x4
• Kolanka PCV 30 stopni - x2

Przybliżony koszt oprawy: 30-40 USD

Elektronika:

• Adafruit Pro Trinket - 5V 16MHz

  • Służy do pobierania danych wejściowych z joysticka i odpowiedniego sterowania silnikami
  • https://www.adafruit.com/products/2000
  • $9.95

• Drążek sterowy

  • Dowolny 2-osiowy joystick analogowy będzie działał - użyj tego, który najlepiej sprawdza się fizycznie w Twojej aplikacji.
  • https://amzn.to/2sejh4q9.99Moc

• Magistrala dystrybucyjna (x2)

  • Służy do dystrybucji mocy i uproszczenia okablowania
  • https://www.adafruit.com/product/737
  • 1,95 USD x 2
• Potencjometr trymowania
  • Służy do kontrolowania prędkości samochodu.
  • https://www.adafruit.com/product/356
  • $4.50
• Płyta perforowana
  • Służy do lutowania innej elektroniki na miejscu. Działa jako płytka drukowana elektroniki sterownika.
  • https://www.adafruit.com/product/1609
  • $4.50

• Męskie nagłówki

  • Służy do tworzenia wtyczek do innych komponentów
  • https://www.adafruit.com/product/2671
  • $2.95

• Żeńskie nagłówki

  • Używany na drugim końcu - podłączymy go do kabla joysticka, aby można go było podłączyć do naszej tablicy kontrolnej.
  • https://www.adafruit.com/product/598
  • $2.95

• Sterowniki silnika (x2)

  • Możesz użyć dowolnego sterownika silnika 12V PWM z funkcją odwrotną, chociaż używaliśmy ich i są doskonałe (choć trochę drogie).
  • 45,00 zł x 2
  • https://www.revrobotics.com/spark/

• Kondensatory (x2)

  • Wyrównuje napięcie, gdy pobierasz dużo energii (np. szybko przyspieszasz).
  • https://www.digikey.com/product-detail/en/UVK1E472M
  • 1,37 USD x 2
• Przycisk zasilania
  • Służy do włączania/wyłączania samochodu
  • https://www.lowes.com/pd/SERVALITE-Single-Pole-Si
  • $3.42
• Uchwyt bezpiecznika
  • https://amzn.to/2seAlYf
  • $2.98
• Bezpiecznik samochodowy 20A

  Możesz je kupić bardzo tanio na miejscu

• Każdy gruby drut

  • Używany do okablowania zasilającego
  • Można łatwo kupić lokalnie

• Mały kabel 4 lub więcej pinów

  • Używany jako kabel joysticka
  • Okablowanie USB działa dobrze

• Zaciski pierścieniowe

  Możesz je kupić lokalnie

• Opcjonalnie: ulepszona bateria
  • Zapewnia około dwukrotnie dłuższy czas pracy niż w przypadku standardowej baterii
  • https://amzn.to/2ssMjPV
  • $33.11

• Złącza Powerpole

  • Dla łatwego wyjmowania baterii i łatwego ładowania
  • https://amzn.to/2sDocOY
  • $12.95

Całkowity koszt elektroniki: 190,69 $

Całkowity szacowany koszt modyfikacji: 200-300 USD

Krok 2: Montaż/okablowanie elektroniki

Zamiast lutować wszystkie niezbędne przewody bezpośrednio do Adafruit Trinket Pro, zdecydowałem się na zbudowanie płytki drukowanej, w której wszystkie niezbędne połączenia zostały przerwane.

Użyłem płyty perforowanej i przylutowałem żeńskie nagłówki do Trinket Pro. Użyłem męskich nagłówków do połączeń zasilania, serwa i joysticka. Potencjometr prędkości jest przylutowany bezpośrednio do tej płyty sterującej, w przeciwieństwie do oryginalnego projektu, w którym potencjometr regulacji prędkości znajdował się na zewnątrz płyty sterującej. Jest to znacznie bardziej niezawodne (w przeciwieństwie do złącza) i prostsze w produkcji.

Dodatkowo istnieją dwa przełączniki, które sterują aktywnym nagłówkiem joysticka. Jeden przełącznik przełącza sygnał osi x między dwoma nagłówkami, a drugi przełącza sygnał osi y. Każdy nagłówek jest podłączony „naprzeciw” drugiego – np. uziemienie i VCC są przełączane w położenie z drugiego hedera. Umożliwia to przełączanie joysticka między obsługą lewą i prawą ręką, po prostu przełączając główkę joysticka i przestawiając dwa przełączniki, bez przeprogramowywania kontrolera.

Krok 3: Kod

Po wypróbowaniu oryginalnego kodu odkryłem, że jest bardzo opóźniony. Po kilku badaniach/testach ustalono, że kod sonaru powodował, że pętla sterowania działała bardzo wolno, gdy nie był podłączony czujnik sonaru. Wynikało to z tego, że Arduino wysyłało „ping” do czujnika sonaru i czekało na czas, aby otrzymać „ping” z powrotem z czujnika sonaru. Gdy nie ma podłączonego czujnika sonaru, nigdy nie otrzymuje sygnału ping, ale czeka chwilę na jego odebranie, zanim w końcu wygaśnie.

Po usunięciu tego kodu, a także innego niepotrzebnego kodu (szczególnie kodu przeznaczonego do uruchamiania samochodu z serwomechanizmem kierownicy), działał całkiem dobrze.

Krok 4: Joystick i uchwyt do joysticka

Oryginalna konstrukcja wykorzystywała standardowy joystick 2-osiowy potencjometru z pilota do samolotu itp. O ile te działają, często nie są szczególnie wysokiej jakości, a dodatkowo rączka nie jest idealna, ponieważ jest przeznaczona do współpracy z pojedynczy kciuk. Zdecydowaliśmy się na użycie 2-osiowego joysticka z uchwytem kulowym, aby ułatwić obsługę. Zaprojektowałem i wydrukowałem w 3D mocowanie do joysticka. Łącznie przeszedł 4 wersje druku, zanim był zadowalający.

Należy zwrócić uwagę na kilka rzeczy dotyczących mocowania joysticka:

• Wykorzystuje dwie śruby z otworami przelotowymi do mocowania zaciskowego do 1" PCV. Aby określić dokładny rozmiar potrzebny do tego, wydrukowaliśmy zestaw "pierścieni testowych" o nieco innych średnicach wewnętrznych (patrz zdjęcie powyżej).
• Ten konkretny plik potrzebuje podpór, aby wydrukować go najlepiej - wydrukowałem go na Ultimakerze 3. Przypuszczam, że mógłby wydrukować się na boku, ale prawdopodobnie nie wyszedłby zbyt dobrze. Dołączyłem również model bez podpór.
• We wnętrzu wycięty jest kanał w kształcie litery U, który umożliwia przejście kabla między otworem wyjściowym a drugim potencjometrem.
• Mój projekt wykorzystuje wycinaną laserowo akrylową górną pokrywę, którą można z łatwością wydrukować w 3D

Krok 5: System montażu PVC

Podobnie jak w oryginalnym projekcie, do zbudowania ramy wokół pojazdu użyliśmy PCV. Rama ta zapewnia użytkownikowi większą ochronę, a także wygodne punkty mocowania innych części, takich jak joystick i zagłówek.

Użyliśmy śrub przelotowych, aby przymocować ramę z PVC do istniejącej ramy w czterech punktach (patrz powyższy obraz; punkty mocowania są zakreślone na czerwono).

Krok 6: Oparcie, zagłówek i inne konstrukcje wsporcze

Biorąc pod uwagę, że budujemy wózek inwalidzki, bardzo ważna jest konstrukcja nośna i ergonomia produktu. Były trzy obszary, które zostały drastycznie ulepszone w stosunku do oryginalnego Wild Thing.

1. Oparcie

Użyliśmy piankowego kickboardu, z dwoma drewnianymi klinami w kształcie trójkąta między nim a oryginalnym siedziskiem, dzięki czemu oparcie było pod bardziej stromym kątem. Śruby windy zostały użyte do zabezpieczenia całego zestawu.

2. Konstrukcje nośne bagażnika bocznego

Użyliśmy kawałka blachy przymocowanej do tylnej pomarańczowej ramki, która owinęła się po bokach talii użytkownika. „Końcówki” tego kawałka metalu owinięto pianką. Zobacz zdjęcia.

3. Zagłówek

Oparcie kickboard jest dobre pod względem oparcia pleców, ale w naszym przypadku nie było wystarczająco wysokie, aby wesprzeć głowę użytkownika. Z tego powodu dodano zagłówek. Zdjęliśmy zagłówek z istniejącego (ręcznego) wózka inwalidzkiego użytkownika i po prostu przykręciliśmy go do deski.

Krok 7: kółko samonastawne

Oryginalne kółko samonastawne i jego konstrukcja nośna były plastikowe, miały zbyt duży luz i wcale nie toczyły się dobrze. (patrz powyższe zdjęcie dla zdemontowanego widoku). Zdecydowaliśmy się zastąpić to kółko samonastawne obrotowym gumowym kółkiem przeznaczonym do stosowania na spodzie wózków na kółkach itp.

Zaprojektowałem dwie płyty w Fusion 260, które pasowałyby na górze i na dole plastikowej obrotowej piasty z tyłu pojazdu (patrz zdjęcie). Płyty te zostały wycięte na wycinarce plazmowej CNC. Do każdego otworu w tych płytach przyspawano mały kawałek stalowej rury. Śruby przeszły przez płytę górną, płytę dolną, a następnie otwory w płycie montażowej na kole samonastawnym.

Dziękujemy za przeczytanie tej instrukcji i zagłosuj na nią w konkursie PVC i konkursie Make It Move!

I nagroda w konkursie Make It Move 2017