Controlar un vehicle amb la mà: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest projecte era per a 'Creative Electronics', un mòdul de 4t curs d'Enginyeria Electrònica de la Universitat de Màlaga, Facultat de Telecomunicacions (uma.es/etsi-de-telecomunicacion/)

En aquest instructiu veurem com crear una polsera per conduir un cotxe de control remot amb la mà mitjançant Arduino. Hem realitzat el programari necessari i el disseny 3D de la polsera. Tot això es pot trobar al nostre dipòsit de GitHub:

github.com/ScruMakers/tankino

Aquest control es pot utilitzar en qualsevol cotxe controlat per motors Arduino i CC. Per provar-ho, hem utilitzat un disseny de tancs de Tim Clark:

thingiverse.com/thing:652851

Què necessitem?

- 1 Arduino genèric (hem utilitzat una placa Arduino UNO)

- 1 placa Arduino NANO

- 1 MPU6050

- Dispositius Bluetooth HC05 (Master) i HC06 (Slave)

- Pont H-L298N

- Bateria de 9V

- Bateria de 12V

- Motors de corrent continu x2 per Arduino

- Filferros

- Impressora 3D (hem utilitzat un Anet A8 amb firmware Marlin)

- Soldador

Programari:

- Codi BT_Transmitter.ino (Mestre)

- Codi BT_Receiver.ino (esclau)

- ID Arduino (versió 1.8.8)

- Slic3r per al generador de codi G

Pas 1: impressió 3D

Primer de tot, hem d’imprimir totes les peces. Les peces de la polsera (quatre en total) es poden trobar al directori 3Dmodels del nostre dipòsit. Les peces del tanc es poden trobar aquí. És important notar que podríem haver de polir algunes peces, especialment les peces de polsera per al pas de muntatge.

Per imprimir les peces hem utilitzat un Anet A8 amb firmware Marlin. Podríem utilitzar-ne un altre, és clar.

Pas 2: Muntatge del tanc

Un cop estampades totes les peces, les unirem. En el nostre cas utilitzem silicona calenta, però es poden utilitzar altres derivats.

Abans de començar el muntatge final, es recomana fer un muntatge previ sense silicona per comprovar la correcta connexió, fricció i ajustament de les diferents parts. Si alguna peça no s’adapta com cal o no llisca, cal polir-la perquè s’adapti perfectament. Amb totes les peces preparades, les peces es munten amb silicona a les parts que les uneixen. Per unir les peces de l’eruga, hem utilitzat filaments de coure entre cadascuna d’elles, estan fixes totes excepte una que serveix per muntar i desmuntar l’eruga del tanc. Hem decidit pintar les peces per donar realisme al tanc. Per fer-ho hem utilitzat pintura en aerosol.

Vam obtenir tota la informació del següent enllaç.

Pas 3: Muntatge de polseres

La polsera completa té quatre models 3D.

• MPU_holder: és la part on s’integra el sensor de l’acceleròmetre, s’ha de col·locar a la mà, amb alguns lligams.
• nano_holder: Aquesta és la part principal del suport nano, en aquesta part s’establirà la bateria de 9V, el mòdul bluetooth i l’arduino nano.
• nano_holder_button: es tracta d'un botó per mantenir la bateria de 9V connectada amb dos docks per alimentar l'arduino.
• nano_holder_cover: és la coberta de la part del suport nano.

Els dos suports (mpu i nano) es poden fixar al braç amb alguns llaços.

L'única cosa que cal fer aquí és col·locar el botó al seu lloc al suport nano. Abans d’això, hem d’enganxar una corda petita (per exemple, podem utilitzar la corda d’un bolígraf vell) al botó tal com es mostra a la imatge. Un cop estiguem segurs que el botó està al lloc adequat, hem de posar una peça darrere per evitar que es pugui sortir del lloc. Utilitzem una peça de plàstic i l’enganxem amb silicona. El resultat final ha de ser similar a la imatge final.

Pas 4: electrònica de tancs

En aquest pas connectem l'Arduino Uno al pont H per controlar els motors i la font d'alimentació de 12V. El pont H té una sortida de 5V que fem servir per alimentar la placa Arduino Uno. Primer de tot:

Connecteu el pin 5 de l'Arduino al pin IN1 del pont H. Connecteu el pin 6 de l'Arduino al pin IN2 del pont H. Connecteu el pin 9 de l'Arduino al pin IN3 del pont H. Connecteu el pin 10 de l'Arduino al pin IN4 del pont H. Connecteu les sortides esquerres del pont H al motor esquerre i les dretes al motor dret. Connecteu el pin 2 de l'Arduino al pin TX de l'HC-06. Connecteu el pin 3 de l'Arduino al pin TX de l'HC-06.

Tingueu en compte que tots els pins Arduino connectats al pont H són compatibles amb PWM.

Finalment, connecteu la font d'alimentació a les entrades de 12V i GND del pont H.

Pas 5: electrònica de polsera

En primer lloc, hem de muntar la part MPU. La MPU s'ha de poder inserir al suport. Per aconseguir-ho, es col·loquen tires de passadors femenins als forats tal com es mostra a les imatges. Primer de tot, hem de passar els cables pel forat i soldar-los a la tira de passadors. Podem utilitzar tubs termoretràctils a les juntes. Després, podem introduir les tires als seus forats perquè quedin fixes. Ara podem inserir i treure la MPU del seu lloc. En aquesta primera part és convenient utilitzar cables flexibles per tal de facilitar el moviment de la mà.

El disseny de la polsera també permet inserir tots els components (bateria Arduino Nano, HC-06 i 9v). El procediment és similar al descrit anteriorment. També hem de passar els cables de la MPU al forat corresponent. Al final, l’esquema elèctric ha de ser el que es mostra a la primera imatge.

En segon lloc, hem de posar dues cordes al forat de la bateria perquè es pugui connectar a les altres parts. Podem fer-ho amb silicona, però, abans, hem de soldar els cables corresponents de cada corda, de manera que la bateria estigui connectada a Vin i GND.

Pas 6: emparellament Bluetooth

Un cop connectats correctament els dispositius bluetooth, establirem la connexió entre ells (emparellament). Hem d’aparellar mòduls HC-05 i HC-06. Per aconseguir-ho, hem utilitzat el següent enllaç:

Tutorial d'aparellament BT

Pas 7: acceleròmetre

L’acceleròmetre que fem servir té una multitud d’exemples i biblioteques per al seu ús disponibles a Internet. Hem escollit algunes biblioteques (disponibles al nostre dipòsit) que milloren el protocol de comunicació I2C que fa servir l’acceleròmetre, a més de simplificar el procés de dades col·lecció en algunes funcions.

Vam obtenir tota la informació del següent enllaç:

I2C: aquí.

Acceleròmetre: aquí.

Pas 8: programari

Finalment, integrarem el programari al transmissor i al receptor. Carregueu BT_Transmitter.ino i BT_Receiver.ino al transmissor i al receptor respectivament. Per fer-ho hem d’utilitzar Arduino IDE.

El funcionament d’aquest programari és senzill: l’emissor obté les dades de l’acceleròmetre i les envia al receptor, que obté les dades i mou el tanc. Les dades obtingudes de l’acceleròmetre sempre són inferiors a 100, ja que fem servir el valor 125 per iniciar una transmissió. Després d'envia 125, els transmissors envien els valors x i y (en graus).