Flex Bot: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Použijte tento návod k výrobě podvozku robota s pohonem 4 kol, který je řízen VAŠIMI svaly!

Krok 1: Příběh

Jsme dva junioři ze střední školy v Irvingtonu, kteří studují Principles of Engineering, třídu PLTW. Naše učitelka, paní Berbawyová, nám dala možnost vybrat si SIDE projekt, který bude vystaven v oblasti Maker Faire Bay Area. Nakonec jsme našli web s názvem „Backyard Brains“(https://backyardbrains.com), který nám pomohl rozvinout myšlenku využití svalové flexe k pohybu motoru. Náš učitel nám dodal mikrokontrolér Arduino, svalový senzor EMG, vex vybavení, propojovací vodiče a baterie. Poté jsme použili naše předchozí znalosti programování a robotiky (naučené prostřednictvím konkurenceschopné robotiky a praxe), abychom navrhli podvozek, který ovládáme pomocí našich svalů! Tento projekt, jak jsme viděli po online průzkumu, ve skutečnosti ještě nikdo neprovedl, což znamená, že jsme museli vytvořit vše od nuly! To zahrnovalo spoustu testování, úprav a opakovaných testů, ale vidět naši finální práci na projektu nakonec stálo za to.

Krok 2: Základní popis

Náš projekt je v podstatě podvozek robota se 4 koly a 4 motory, který je řízen pomocí mikrokontroléru Arduino. K Arduinu je připojen svalový senzor EMG, který přenáší údaje o svalovém napětí do analogového portu Arduina. Několik digitálních pinů a zemních/5 voltových pinů Arduina je připojeno k prkénku v horní části šasi, které napájí 4 motory a posílá jim datové signály.

Celkově, když se člověk ohne, rozptyl napětí zaznamenaný snímačem EMG signalizuje digitální port pro odeslání dat na datový kolík řídicí jednotky motoru, který končí zapnutím motoru. Kromě toho máme dvě tlačítka připojená k analogovým pinům našeho Arduina. Když jsou tlačítka stisknuta, proud je odeslán na analogové piny a když tyto analogové piny zaregistrují aktuální vstup, motory se otáčejí v různých směrech, aby se podvozek mohl pohybovat dopředu, dozadu, doleva nebo doprava.

Níže jsou uvedeny základní nákupy pro tento projekt:

- EMG senzor

- MOTORY VEX 393

- VEX MOTOROVÉ REGULÁTORY

- VEX HARDWAROVÁ SADA

- VEX KOLA

- BREADBOARD A DIAGNOSTIKA

- ARDUINO UNO

- 9 VOLTOVÝCH BATERIÍ (budete potřebovat hodně, protože tyto baterie vybijí přibližně za 30 minut kvůli velkému množství současných 4 VEX motorů):

Krok 3: Krok 1: Disk

K vytvoření tohoto šasi můžete použít jakýkoli hardware/motory, ačkoli se doporučuje hardware VEX, motory VEX verze 4 a ovladače motorů VEX. Při stavbě tohoto šasi musíte vzít v úvahu prostor potřebný k umístění prkénka, mikrokontroléru Arduino, baterií a přepínačů na horní část šasi. Použité motory navíc musí mít schopnost PWM. Pro účely tohoto projektu to v podstatě znamená, že motor musí mít kladný kolík, záporný kolík a datový kolík. Souvislé servomotory nebo stejnosměrné motory s regulátory motoru oba mají schopnost PWM.

Kromě výše uvedených informací lze tento podvozek zcela přizpůsobit vašim přáním, pokud má pohon všech 4 kol!

Zde je několik dalších věcí, které je třeba mít na paměti při stavbě podvozku (všechny tyto věci lze vidět také na přiložených obrázcích podvozku!):

1) každá náprava musí být podepřena ve dvou bodech, aby se zabránilo ohýbání

2) Kolo by se nemělo přímo dotýkat boku podvozku (musí existovat malá mezera, čehož lze dosáhnout pomocí distančních podložek), čímž se sníží tření, které zpomaluje rychlost kola při otáčení

3) K upevnění kola k podvozku použijte náboje náprav na druhé straně kola (směrem od podvozku)

Krok 4: Krok 2: Obvod

* Všimněte si, pro vytvoření obvodu pro tento projekt VELMI DOPORUČUJEME použít pevný/předem ohnutý drát pro nepájivé pole, protože je mnohem čistší/snáze pochopitelný při kontrole obvodu, zda neobsahuje chyby, což se velmi pravděpodobně stane. Příklad použití plného drátu najdete na úvodních obrázcích tohoto projektu. *

Tento projekt používá prkénko z následujících důvodů:

- dát napětí několika ovládaným motorům

- odesílat datové signály do ovladačů motoru motoru

- pro příjem datových signálů z tlačítek

- poskytovat napětí senzoru EMG

- pro příjem datových signálů ze snímače EMG

Referenční informace naleznete v přiloženém obrázku obvodu TinkerCAD.

Zde je několik kroků k pochopení toho, jak obvod TinkerCAD odpovídá skutečným obvodům, které jsme vytvořili/použili:

Žluté vodiče představují „datové“vodiče, které v podstatě vysílají signály do ovladače motoru, což vybízí motor k otočení.

Černé vodiče představují záporný nebo „uzemňovací“vodič. Jednou důležitou poznámkou je, že všechny motory/ součásti musí být připojeny k zápornému zemnicímu vodiči, aby mohly být ovládány Arduinem.

Červené vodiče představují kladný vodič. Aby fungoval, musí být v obvodu kladný a záporný vodič.

Krok 5: Krok 3: Kódování

Toto je nejtěžší část projektu pochopit. Náš program vyžaduje použití Arduino IDE, které lze stáhnout na webových stránkách Arduino. Místo staženého IDE lze v případě potřeby použít online editor Arduino.

ARDUINO IDE

Jakmile je toto IDE staženo/připraveno k použití a program, který jsme vytvořili, se stáhne do IDE, pak stačí nahrát kód do Arduina a softwarový aspekt tohoto projektu je hotov!

Poznámka - soubor ZIP pro kód tohoto projektu je přiložen níže.

Náš program v podstatě čte hodnoty napětí spojitou rychlostí, a pokud jsou hodnoty napětí mimo určitý rozsah (což indikuje ohyb), pak je do řídicí jednotky motoru motoru odeslán datový signál, který vyzve motor k otočení. Navíc, pokud je stisknuto jedno nebo obě tlačítka, pak se jednotlivé motory otáčejí v různých směrech, což umožňuje robotu pohyb vpřed, vzad a otáčení v obou směrech.

Krok 6: Krok 4: Oslavte

Po provedení předchozích tří kroků (stavba podvozku a obvodu a stažení kódu) máte hotovo! Nyní stačí připojit 9voltové baterie k lištám prkénka (2 9voltové baterie), 9voltovou baterii k mikrokontroléru Arduino a máte hotovo. Nasaďte si na biceps svalový senzor, zapněte Arduino a FLEX! Pamatujte, že stisknutí tlačítek vám umožní pohyb podvozku také doleva, doprava a zpět!

V příloze je video, jak tento projekt vidět v akci!