Projecte BOTUS: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

En aquests instructius es descriurà el robot BOTUS, que es va construir com a projecte a termini per al nostre primer any d’enginyeria a la Universitat de Sherbrooke, a Sherbrooke, Quebec, Canadà. BOTUS significa roBOT Universite de Sherbrooke o, com ens agrada anomenar-ho, roBOT Under Skirt:) El projecte que se’ns va proposar consistia a trobar una aplicació interessant per al control de veu. Amb un dels nostres membres aficionat a la robòtica i seguint els passos del nostre projecte anterior *, vam decidir construir un robot controlat a distància que utilitzés l’ordre de veu com a característica addicional per a persones que no estan acostumades a manipular comandaments a distància complexos amb diversos botons (és a dir, no jugadors;)). L’equip responsable de la realització del robot està format per (per ordre alfabètic): - Alexandre Bolduc, enginyeria informàtica- Louis-Philippe Brault, enginyeria elèctrica- Vincent Chouinard, Enginyeria elèctrica- JFDuval, Enginyeria elèctrica- Sebastien Gagnon, Enginyeria elèctrica- Simon Marcoux, Enginyeria elèctrica- Eugene Morin, Enginyeria informàtica- Guillaume Plourde, Enginyeria informàtica- Simon St-Hilaire, Enginyeria elèctrica Com a estudiants, no tenim exactament un pressupost il·limitat. Això ens va obligar a reutilitzar molt material, des de policarbonat a bateries i components electrònics. De totes maneres, deixaré de divagar ara i us mostraré de què està feta aquesta bèstia. Nota: per mantenir l’esperit de compartir, tots els esquemes de el PCB i el codi que condueix el robot es donaran en aquest instructiu … Gaudeix! * Vegeu Cameleo, el robot que canvia de color. Aquest projecte no s’ha acabat en el termini previst, observeu els moviments desiguals, però tot i així hem aconseguit rebre una menció d’innovació per la nostra funció “Color Matching”.

Pas 1: Una ràpida evolució del robot

Com molts projectes, BOTUS va passar per diverses etapes d’evolució abans de convertir-se en el que és ara. En primer lloc, es va fer un model 3D per donar una millor idea del disseny final a tots els implicats. Després, es va iniciar el prototipatge amb la creació d’una plataforma de prova. Després de validar que tot funcionava bé, vam començar la construcció del robot final, que va haver de ser modificat unes quantes vegades. La forma bàsica no es va modificar. Hem utilitzat el policarbonat per donar suport a totes les targetes electròniques, el MDF com a base i els tubs ABS com a torre central que suporta els nostres sensors de distància infrarojos i el conjunt de la càmera.

Pas 2: Moviments

Originalment, el robot estava equipat amb dos motors Maxon que alimentaven dues rodes de patins. Tot i que el robot es va poder moure, el parell subministrat pels motors era massa petit i es va haver de conduir al màxim en tot moment, cosa que va reduir la precisió dels moviments del robot. Per solucionar aquest problema, en vam tornar a utilitzar dos Escapeu els motors P42 de l’esforç Eurobot 2008 de JFDuval. Es van haver de muntar en dues caixes d’engranatges fabricades a mida i les rodes ens van canviar per dues rodes d’escúter.).

Pas 3: Grippers

Les pinces també són el resultat de la recuperació. Originalment formaven part d’un conjunt de braços robòtics que s’utilitzava com a eina didàctica. Es va afegir un servo per permetre-li girar, a més de la seva capacitat d’agafar. Tenim molta sort, ja que les pinces tenien un dispositiu físic que els impedia obrir-se massa o tancar-se massa fort (tot i que després d'una "prova de dit", ens vam adonar que tenia un bon adherència …).

Pas 4: càmera i sensors

La principal característica del robot, almenys per al projecte que se’ns va donar, era la càmera, que havia de poder mirar al seu voltant i permetre un control precís del seu moviment. La solució en què ens vam fixar va ser un simple conjunt Pan & Tilt, que consisteix en dos servos artísticament enganxats (hmmm) sobre els quals hi ha una càmera de molt alta definició disponible a eBay per uns 20 $ (heh …). El nostre control de veu ens va permetre moure la càmera amb els dos eixos proporcionats pels servos. El conjunt està muntat a la part superior de la nostra "torre" central, combinat amb un servo muntat una mica descentrat, que va permetre a la càmera mirar cap avall i veure les pinces, ajudant l'operador amb les seves maniobres. També vam equipar BOTUS amb 5 infrarojos. sensors de distància, muntats al costat de la torre central, que els permeten una bona "visió" de la part frontal i els laterals del robot. L’abast del sensor frontal és de 150 cm, els sensors laterals tenen un abast de 30 cm i els diagonals tenen un abast de fins a 80 cm.

Pas 5: però, què passa amb el cervell?

Com tots els bons robots, el nostre necessitava un cervell. Es va dissenyar una placa de control personalitzada per fer-ho exactament. Sobrenomenat el "Colibri 101" (que significa Hummingbird 101 perquè és petit i eficient, per descomptat), la placa inclou entrades analògiques / digitals més que suficients, alguns mòduls de potència per a les rodes, una pantalla LCD i un mòdul XBee que s'utilitza per a la comunicació sense fils. Tots aquests mòduls estan controlats per un microchip PIC18F8722. La placa va ser dissenyada voluntàriament per ser molt compacta, tant per estalviar espai al robot com per estalviar material de PCB. La majoria dels components de la placa som mostres, cosa que ens va permetre reduir el cost global del PCB. AdvancedCircuits va fer els taulers de manera gratuïta, de manera que és un gran agraïment pel patrocini. microcontrolador aquí i aquí.

Pas 6: alimentació

Ara, tot això és bastant ordenat, però necessita una mica de suc per funcionar. Per a això, vam tornar a recórrer al robot Eurobot 2008, retirant-lo de les seves bateries, que és un Nano fosfat de ions de liti 36V Dewalt amb 10 cèl·lules A123. Originalment, les donem DeWALT Canada. Durant la nostra presentació final, la bateria va durar unes 2,5 hores, cosa que és molt respectable.

Pas 7: Però … Com controlem la cosa?

Aquí és on comença la part "oficial" del terme projecte. Malauradament, atès que els diversos mòduls que hem utilitzat per filtrar la nostra veu i convertir-los en ordres de veu han estat dissenyats per la Universitat de Sherbrooke, no els podré descriure amb No obstant això, puc dir-vos que tractem la veu mitjançant una sèrie de filtres, que permeten a un FPGA reconèixer, en funció de l’estat de cada sortida que donen els nostres filtres, quin fonema va pronunciar l’operador. els nostres estudiants d’enginyeria informàtica van dissenyar una interfície gràfica que mostra tota la informació recollida pel robot, inclòs el canal de vídeo en directe. (Malauradament, aquest codi no s’inclou) Aquesta informació es transmet a través del mòdul XBee del Colibri 101, que després és rebut per un altre mòdul XBee, que passa a través d’un convertidor de sèrie a USB (els plans per a aquesta placa també són inclòs al fitxer.rar) i el programa els rep. L’operador utilitza un Gamepad normal per transmetre les ordres de moviment / pinça al robot i uns auriculars per controlar la càmera. Aquí teniu un exemple del robot en acció:

Pas 8: Conclusió

Bé, això és tot. Tot i que aquest instructiu no descriu detalladament com hem construït el nostre robot, cosa que probablement no us ajudaria a causa dels materials més aviat "únics" que hem utilitzat, us animo a que feu servir els esquemes i el codi que us proporcionem per inspirar-los en la creació del vostre propi robot! Si teniu cap pregunta o acabeu fabricant un robot amb l'ajut de les nostres coses, estarem encantats de saber-ho! Gràcies per llegir! PD: Si no us ve de gust votar-me, mireu el projecte de Jerome Demers aquí o fins i tot el projecte de JFDuval disponible a través de la seva pàgina personal aquí. Si algun d'ells guanya, pot ser que pugui anotar algunes peces tallades amb làser;)