Flex Bot: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Используйте это руководство, чтобы создать шасси робота с полным приводом, которым будут управлять ВАШИ мышцы!

Шаг 1: История

Мы двое юниоров из средней школы Ирвингтона, изучающие принципы инженерии, класс PLTW. Наш учитель, г-жа Бербави, дала нам возможность выбрать СТОРОННИЙ проект, который будет отображаться в районе залива Maker Faire. В итоге мы нашли веб-сайт Backyard Brains (https://backyardbrains.com), который помог нам развить идею использования мышечного сгибания для движения мотора. Наш учитель снабдил нас микроконтроллером Arduino, мышечным датчиком ЭМГ, оборудованием vex, перемычками и батареями. Затем мы применили наши предыдущие навыки программирования и робототехники (полученные в ходе соревновательной робототехники и стажировки), чтобы спроектировать шасси, которым мы управляем с помощью наших мускулов! Этот проект, как мы увидели после онлайн-исследования, на самом деле никто раньше не делал, а это значит, что нам приходилось создавать все с нуля! Это включало в себя множество тестов, модификаций и повторных проверок, но работа над финальным проектом того стоила.

Шаг 2: Основное описание

По сути, наш проект представляет собой 4-колесное шасси робота с 4 двигателями, управляемое с помощью микроконтроллера Arduino. К Arduino прикреплен мышечный датчик ЭМГ, который передает данные о напряжении мышц на аналоговый порт Arduino. Несколько цифровых контактов и контакты заземления / 5 В на Arduino подключены к макетной плате наверху шасси, питая 4 двигателя и отправляя им сигналы данных.

В целом, когда один изгибается, разница в напряжении, регистрируемая датчиком EMG, сигнализирует цифровому порту для отправки данных на вывод данных контроллера мотора, что в конечном итоге приводит к включению мотора. Кроме того, у нас есть две кнопки, подключенные к аналоговым контактам нашего Arduino. Когда кнопки нажаты, ток подается на аналоговые контакты, и когда эти аналоговые контакты регистрируют входной ток, двигатели вращаются в разных направлениях, позволяя шасси двигаться вперед, назад, влево или вправо.

Ниже приведены предметы первой необходимости для покупки для этого проекта:

- датчик ЭМГ

- VEX 393 МОТОРЫ

- КОНТРОЛЛЕРЫ МОТОРА VEX

- КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ VEX

- КОЛЕСА VEX

- ПЛИТА И ПРОВОДА

- ARDUINO UNO

- АККУМУЛЯТОРЫ 9 В (вам понадобится много, так как эти батареи разрядятся примерно за 30 минут из-за большого количества тока, используемого двигателями 4 VEX):

Шаг 3: Шаг 1: Диск

Для создания этого шасси вы можете использовать любое оборудование / двигатели, хотя рекомендуется оборудование VEX, двигатели VEX версии 4 и контроллеры двигателей VEX. При сборке этого шасси вы должны учитывать пространство, необходимое для размещения макета, микроконтроллера Arduino, батарей и переключателей на верхней части шасси. Кроме того, используемые двигатели должны иметь возможность ШИМ. Для целей этого проекта это, по сути, означает, что двигатель должен иметь положительный вывод, отрицательный вывод и вывод данных. Оба сервомотора непрерывного действия или двигатели постоянного тока с контроллерами двигателя имеют возможность ШИМ.

Помимо приведенной выше информации, это шасси можно полностью настроить в соответствии с вашими пожеланиями, если оно имеет полный привод!

Вот несколько дополнительных вещей, которые следует учитывать при сборке шасси (все это также можно увидеть на прилагаемых фотографиях шасси!):

1) каждая ось должна поддерживаться в двух точках, чтобы избежать изгиба

2) Колесо не должно напрямую касаться боковой стороны шасси (должен быть небольшой зазор, который может быть достигнут с помощью проставок), это снижает трение, которое снижает скорость колеса при повороте.

3) Используйте ступицы осей на другой стороне колеса (обращенной в сторону от шасси), чтобы закрепить колесо на шасси.

Шаг 4: Шаг 2: Схема

* Обратите внимание: для создания схемы для этого проекта мы НАСТОЯТЕЛЬНО рекомендуем использовать сплошной / предварительно изогнутый макетный провод, так как это намного чище / легче понять при проверке схемы на наличие ошибок, которые, скорее всего, произойдут. Пример использования сплошной проволоки см. На вводных изображениях этого проекта. *

В этом проекте макетная плата используется по следующим причинам:

- для подачи напряжения на несколько управляемых двигателей

- для отправки сигналов данных на контроллеры мотора

- получать сигналы данных от кнопок

- для подачи напряжения на датчик ЭМГ

- для приема сигналов данных от датчика ЭМГ

Пожалуйста, см. Прилагаемое изображение схемы TinkerCAD для справки.

Вот несколько шагов, чтобы понять, как схема TinkerCAD соответствует реальной схеме, которую мы сделали / использовали:

Желтые провода представляют собой провода «данных», которые по существу посылают сигналы на контроллер двигателя, побуждая двигатель вращаться.

Черные провода представляют собой отрицательный или «заземляющий» провод. Одно важное замечание: все двигатели / компоненты должны быть подключены к отрицательному заземляющему проводу, чтобы управлять им с помощью Arduino.

Красные провода представляют собой положительный провод. Положительный и отрицательный провода должны быть в цепи, чтобы он работал.

Шаг 5: Шаг 3: кодирование

Это самая сложная для понимания часть проекта. Наша программа требует использования Arduino IDE, которую можно загрузить на веб-сайте Arduino. При желании вместо загруженной IDE можно использовать онлайн-редактор Arduino.

ARDUINO IDE

Как только эта IDE загружена / готова к использованию, а созданная нами программа загружена в IDE, все, что вам нужно сделать, это загрузить код в Arduino, и программный аспект этого проекта готов!

Примечание. ZIP-файл с кодом этого проекта прилагается ниже.

По сути, наша программа считывает значения напряжения с постоянной скоростью, и если значения напряжения выходят за пределы определенного диапазона (что указывает на изгиб), то на контроллер двигателя отправляется сигнал данных, побуждающий двигатель вращаться. Кроме того, при нажатии одной или обеих кнопок отдельные двигатели вращаются в разных направлениях, позволяя роботу двигаться вперед, назад и поворачиваться в обоих направлениях.

Шаг 6: Шаг 4: Празднуйте

После выполнения трех предыдущих шагов (сборки шасси и схемы, а также загрузки кода) все готово! Все, что вам нужно сделать, это прикрепить 9-вольтовые батареи к рельсам макетной платы (2 9-вольтовые батареи), 9-вольтовую батарею к микроконтроллеру Arduino, и все готово. Наденьте мышечный датчик на бицепс, включите Arduino и FLEX! Помните, что нажатие кнопок позволит вам также перемещать шасси влево, вправо и назад!

В приложении есть видео, чтобы увидеть этот проект в действии!