Flex Bot: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Utilitzeu aquesta instrucció per fabricar un xassís de robot de tracció a les quatre rodes controlat pels vostres músculs.

Pas 1: la història

Som dos juniors de l’Irvington High School que adoptem Principles of Engineering, una classe PLTW. La nostra professora, la senyora Berbawy, ens va donar l'oportunitat de triar un projecte SIDE que es mostraria a la zona de la badia de Maker Faire. Vam acabar trobant un lloc web anomenat "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), que ens va ajudar a desenvolupar la idea d'utilitzar una flexió muscular per moure un motor. El nostre professor ens va subministrar el microcontrolador Arduino, el sensor muscular EMG, l’equip vex, els cables de pont i les bateries. A continuació, vam aplicar les nostres habilitats de programació i robòtica anteriors (apreses a través de la robòtica competitiva i l’experiència en pràctiques) per dissenyar un xassís que controlem mitjançant els nostres músculs. Aquest projecte, tal com vam veure després de la investigació en línia, realment no l’havia fet ningú, cosa que significa que havíem de crear-ho tot des de zero. Això va comportar moltes proves, modificacions i proves de nou, però al final va veure la feina del nostre projecte final.

Pas 2: descripció bàsica

El nostre projecte és essencialment un xassís de robot de 4 rodes i 4 motors que es controla mitjançant un microcontrolador Arduino. A l’Arduino s’uneix un sensor muscular EMG que transmet dades de tensió muscular a un port analògic de l’Arduino. Diversos pins digitals i els pins de terra / 5 volts de l'Arduino estan connectats a una placa de configuració a la part superior del xassís, alimentant 4 motors i enviant-los senyals de dades.

En general, quan es flexiona, la variància de la tensió registrada pel sensor EMG indica un port digital per enviar dades al pin de dades del controlador del motor, que acaba encenent el motor. A més, tenim dos botons connectats als pins analògics del nostre Arduino. Quan es premen els botons, s’envia corrent als pins analògics i, quan aquests pins analògics registren l’entrada actual, els motors giren en diferents direccions per permetre que el xassís vagi cap endavant, cap enrere, cap a l’esquerra o cap a la dreta.

A continuació es mostren els elements bàsics per comprar per a aquest projecte:

- Sensor EMG

- MOTORS VEX 393

- CONTROLADORS DE MOTORS VEX

- KIT DE HARDWARE VEX

- RODES VEX

- PANEL I FILS

- ARDUINO UNO

- 9 BATERIES DE VOLT (necessitareu molt, ja que aquestes bateries moren en uns 30 minuts a causa de la gran quantitat d’ús actual de 4 motors VEX):

Pas 3: pas 1: la unitat

Per crear aquest xassís, podeu utilitzar qualsevol maquinari / motor, tot i que es recomana el maquinari VEX, els motors VEX versió 4 i els controladors de motors VEX. En construir aquest xassís, heu de tenir en compte l’espai necessari per col·locar una placa de control, un microcontrolador Arduino, bateries i commutadors a la part superior del xassís. A més, els motors utilitzats han de tenir capacitat PWM. Als efectes d’aquest projecte, això significa essencialment que el motor ha de tenir un pin positiu, un pin negatiu i un pin de dades. Els servomotors continus o motors de CC amb controladors de motor tenen capacitat PWM.

A més de la informació anterior, aquest xassís es pot personalitzar completament segons els vostres desitjos sempre que tingui una tracció a les quatre rodes.

Aquí teniu algunes coses addicionals a tenir en compte durant la construcció del xassís (totes aquestes coses es poden veure a les imatges del xassís adjuntes també):

1) cada eix ha de ser recolzat en dos punts per evitar la flexió

2) La roda no ha de tocar directament el costat del xassís (hi ha d’haver un petit buit que es pugui aconseguir mitjançant espaiadors); això redueix la fricció que alenteix la velocitat de la roda quan gira

3) Utilitzeu eixos de l’eix a l’altre costat de la roda (orientats cap al xassís) per fixar la roda al xassís

Pas 4: Pas 2: Circuit

* Tingueu en compte que, per a la creació del circuit per a aquest projecte, us recomanem que utilitzeu filferro de panell sòlid / pre-doblegat, ja que és molt més net / més fàcil d’entendre mentre es comprova si hi ha errors al circuit, cosa que probablement passarà. Per obtenir un exemple d'ús de filferro sòlid, consulteu les imatges introductòries d'aquest projecte. *

Aquest projecte utilitza una taula de proves pels motius següents:

- per donar tensió als diversos motors que es controlen

- per enviar senyals de dades als controladors del motor del motor

- per rebre senyals de dades des dels botons

- per proporcionar tensió al sensor EMG

- per rebre senyals de dades del sensor EMG

Consulteu la imatge del circuit TinkerCAD adjunta com a referència.

A continuació, es detallen alguns passos per entendre com el circuit TinkerCAD correspon als circuits reals que hem fet / utilitzat:

Els cables grocs representen cables de "dades", que essencialment envien els senyals al controlador del motor que fan que el motor giri.

Els cables negres representen el fil negatiu o "terra". Una nota important és que tots els motors / components han d’estar connectats a un cable de terra negatiu per ser controlats per l’Arduino.

Els cables vermells representen el fil positiu. Els cables positius i negatius han d’estar al circuit perquè funcioni.

Pas 5: Pas 3: la codificació

Aquesta és la part més difícil d’entendre del projecte. El nostre programa requereix l’ús de l’IDE Arduino, que es pot descarregar al lloc web d’Arduino. Si és preferible, es pot utilitzar l’editor en línia d’Arduino en lloc de l’IDE descarregat.

IDE ARDUINO

Un cop es descarregui aquest IDE / estigui a punt per utilitzar-lo i el programa que hem creat es descarregui a l’IDE, tot el que heu de fer és carregar el codi a l’Arduino i ja s’ha acabat l’aspecte programari d’aquest projecte.

Nota: a continuació s’adjunta el fitxer ZIP del codi d’aquest projecte.

Essencialment, el nostre programa llegeix els valors de tensió a una velocitat contínua i, si els valors de tensió estan fora d’un determinat rang (que indica una flexió), s’envia un senyal de dades al controlador del motor del motor, cosa que fa que el motor giri. A més, si es prem qualsevol dels botons o tots dos, els motors individuals giren en direccions diferents, permetent que el robot avanci, retrocedeixi i giri en ambdues direccions.

Pas 6: Pas 4: celebra

Després de fer els tres passos anteriors (construir el xassís i el circuit, així com descarregar el codi), ja està. Tot el que heu de fer ara és connectar les bateries de 9 volts als rails de la placa de paret (2 bateries de 9 volts), una bateria de 9 volts al microcontrolador Arduino i ja esteu a punt. Poseu el sensor muscular al bíceps, engegueu l'Arduino i FLEX. Recordeu que, prement els botons, també podeu moure el xassís cap a l'esquerra, la dreta i cap enrere.

S'adjunta un vídeo per veure aquest projecte en acció.