Projekt BOTUS: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Ta instrukcja opisuje robota BOTUS, który został zbudowany jako projekt terminowy na nasz pierwszy rok inżynierii na Universite de Sherbrooke, w Sherbrooke, Quebec, Kanada. BOTUS to skrót od roBOT Universite de Sherbrooke lub, jak lubimy to nazywać, roBOT Under Skirt:) Projekt, który nam zaproponowano polegał na znalezieniu ciekawej aplikacji do sterowania głosowego. Ponieważ jeden z naszych członków jest fanem robotyki i podążając śladami naszego poprzedniego projektu*, postanowiliśmy zbudować zdalnie sterowanego robota, który będzie wykorzystywał polecenia głosowe jako dodatkową funkcję dla osób, które nie są przyzwyczajone do manipulowania skomplikowanymi pilotami z wieloma przyciskami (czyli nie-graczami;)). W skład zespołu odpowiedzialnego za wykonanie robota wchodzą (w kolejności alfabetycznej):- Alexandre Bolduc, Computer Engineering- Louis-Philippe Brault, Electrical Engineering- Vincent Chouinard, elektrotechnika- JFDuval, elektrotechnika- Sebastien Gagnon, elektrotechnika- Simon Marcoux, elektrotechnika- Eugene Morin, inżynieria komputerowa- Guillaume Plourde, inżynieria komputerowa- Simon St-Hilaire, elektrotechnikaJako studenci nie mamy dokładnie nieograniczonego budżetu. To zmusiło nas do ponownego wykorzystania wielu materiałów, od poliwęglanu przez baterie po komponenty elektroniczne. W każdym razie przestanę teraz wędrować i pokażę, z czego jest zrobiona ta bestia! Uwaga: Aby zachować ducha dzielenia się, wszystkie schematy dla PCB, a także kod, który steruje robotem, zostaną podane w tym instruktażowym… Ciesz się! * Zobacz Cameleo, robot zmieniający kolor. Ten projekt nie został ukończony w terminie, zwróć uwagę na nierówne ruchy, ale mimo to udało nam się otrzymać wyróżnienie za innowację za naszą funkcję „Dopasowywanie kolorów”.

Krok 1: Szybka ewolucja robota

Podobnie jak wiele projektów, BOTUS przeszedł wiele etapów ewolucji, zanim stał się tym, czym jest teraz. Po pierwsze, stworzono model 3D, aby dać lepsze wyobrażenie o ostatecznym projekcie wszystkim zaangażowanym. Następnie rozpoczęto prototypowanie, wraz z wykonaniem platformy testowej. Po sprawdzeniu, że wszystko działa dobrze, rozpoczęliśmy budowę ostatecznego robota, który musiał być kilkakrotnie modyfikowany. Podstawowy kształt nie został zmodyfikowany. Użyliśmy poliwęglanu do obsługi wszystkich kart elektronicznych, płyty MDF jako podstawy i rur ABS jako centralnej wieży, która obsługuje nasze czujniki odległości na podczerwień i nasz zespół kamery.

Krok 2: Ruchy

Pierwotnie robot był wyposażony w dwa silniki Maxon, które napędzały dwa koła rolek. Chociaż robot był w stanie się poruszać, moment obrotowy dostarczany przez silniki był zbyt mały i przez cały czas musiały być one doprowadzone do maksimum, co zmniejszało dokładność ruchów robota. Aby rozwiązać ten problem, ponownie wykorzystaliśmy dwa Silniki Escap P42 z projektu JFDuval Eurobot 2008. Musiały być zamontowane na dwóch wykonanych na zamówienie skrzyniach biegów, a koła zostały zamienione na dwa kółka do hulajnogi. Trzecia podpora robota składa się z prostego wolnego koła (właściwie w tym przypadku jest to tylko metalowe łożysko kulkowe).

Krok 3: Chwytaki

Chwytaki są również wynikiem rekuperacji. Były pierwotnie częścią zespołu ramienia robota używanego jako narzędzie do nauczania. Dodano serwo, które pozwala mu się obracać, oprócz możliwości chwytania. Mamy szczęście, ponieważ chwytaki miały fizyczne urządzenie, które uniemożliwiało im otwieranie się zbyt daleko lub zamykanie zbyt ciasno (chociaż po „teście palców” stwierdziliśmy, że ma całkiem niezły chwyt…).

Krok 4: Kamera i czujniki

Główną cechą robota, przynajmniej dla projektu, który otrzymaliśmy, była kamera, która musiała rozglądać się i pozwalać na precyzyjną kontrolę jego ruchu. Rozwiązaniem, na które się zdecydowaliśmy, był prosty montaż Pan&Tilt, który składa się z dwóch sklejonych artystycznie serwomechanizmów (hmmm), na których znajduje się kamera o bardzo wysokiej rozdzielczości dostępna na eBayu za około 20$ (heh…). Nasza kontrola głosowa pozwoliła nam na poruszanie kamerą za pomocą dwóch osi zapewnionych przez serwomechanizmy. Sam zespół montowany jest na szczycie naszej centralnej „wieży”, w połączeniu z jednym serwo zamontowanym nieco poza środkiem, pozwalał kamerze patrzeć w dół i widzieć chwytaki, pomagając operatorowi w jego manewrach. Wyposażyliśmy również BOTUS w 5 podczerwieni czujniki odległości, zamontowane z boku wieży centralnej, dzięki czemu mają dobry „widok” przodu i boków robota. Zasięg czujnika przedniego to 150cm, czujniki po bokach mają zasięg 30cm, a te po przekątnej mają zasięg do 80cm.

Krok 5: Ale co z mózgiem?

Jak każdy dobry robot, nasz potrzebował mózgu. W tym celu zaprojektowano niestandardową tablicę kontrolną. Nazywana "Colibri 101" (co oznacza Hummingbird 101, ponieważ jest oczywiście mała i wydajna), płyta zawiera więcej niż wystarczającą ilość wejść analogowych/cyfrowych, kilka modułów zasilania kół, wyświetlacz LCD i moduł XBee, który jest używany do komunikacji bezprzewodowej. Wszystkie te moduły są kontrolowane przez Microchip PIC18F8722. Płytka została dobrowolnie zaprojektowana tak, aby była bardzo kompaktowa, zarówno w celu zaoszczędzenia miejsca w robocie, jak i materiału PCB. Większość elementów na płytce to próbki, co pozwoliło nam zmniejszyć całkowity koszt płytki. Same plansze zostały wykonane za darmo przez AdvancedCircuits, więc wielkie podziękowania dla nich za sponsoring. Uwaga: Aby zachować ducha dzielenia się, znajdziesz schematy, pliki Cadsoft Eagle dla projektu płytki i kod C18 dla mikrokontroler tu i tu.

Krok 6: Moc

Teraz wszystko to jest całkiem fajne, ale potrzebuje trochę soku, żeby działać. W tym celu po raz kolejny zwróciliśmy się do robota Eurobot 2008, pozbawiając go baterii, który okazuje się być Nanofosforanem litowo-jonowym 36 V firmy Dewalt z 10 ogniwami A123. Te pierwotnie zostały przekazane przez DeWALT Canada. Podczas naszej ostatniej prezentacji bateria wytrzymała około 2,5 godziny, co jest bardzo przyzwoite.

Krok 7: Ale… Jak możemy to kontrolować?

W tym miejscu wkracza „oficjalna” część terminu projekt. Niestety, ponieważ różne moduły, których używaliśmy do filtrowania naszego głosu i przekształcania go w polecenia głosowe, zostały zaprojektowane przez Universite de Sherbrooke, nie będę w stanie ich opisać za pomocą wiele szczegółów. Mogę jednak powiedzieć, że traktujemy głos przez szereg filtrów, które pozwalają układowi FPGA rozpoznać, w zależności od stanu każdego wyjścia, jakie dają nasze filtry, jaki fonem był wymawiany przez operatora. nasi studenci inżynierii komputerowej zaprojektowali interfejs graficzny, który pokazuje wszystkie informacje zebrane przez robota, w tym obraz wideo na żywo. (Niestety ten kod nie jest dołączony) Te informacje są przesyłane przez moduł XBee na Colibri 101, które następnie są odbierane przez inny moduł XBee, który następnie przechodzi przez konwerter Serial-to-USB (plany dla tej płyty są również zawarte w pliku.rar) i są następnie odbierane przez program. Operator używa zwykłego Gamepada do przesyłania poleceń ruchu/chwytaka do robota oraz zestawu słuchawkowego do sterowania kamerą. Oto przykład działania robota:

Krok 8: Wniosek

Cóż, to wszystko. Mimo że ta instrukcja nie opisuje szczegółowo, jak zbudowaliśmy naszego robota, co prawdopodobnie nie pomogłoby wam ze względu na dość „unikalne” materiały, których użyliśmy, gorąco zachęcam do korzystania ze schematów i kodu, który dostarczyliśmy, aby zainspirować budujesz własnego robota! Jeśli masz jakieś pytania lub skończysz robić robota z pomocą naszych materiałów, z przyjemnością dowiemy się! Dziękujemy za przeczytanie! PS: Jeśli nie masz ochoty na mnie głosować, spójrz na projekt Jerome'a Demersa tutaj lub nawet na projekt JFDuval dostępny na jego osobistej stronie tutaj. Jeśli któryś z nich wygra, może uda mi się zdobyć kilka wyciętych laserowo kawałków;)