Модифицированная Wild Thing - Джойстик-рулевое управление - Новое и улучшенное: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Обновление 1/8/2019: через два года после завершения этого проекта я спроектировал и изготовил несколько печатных плат, чтобы облегчить переделку этих инвалидных колясок. Первая печатная плата почти такая же, как и обычная прототипная плата, припаянная здесь, но вместо этого представляет собой профессионально изготовленную плату, в которой используется Arduino Nano. Существует также замена оригинальной стандартной платы управления (она имеет встроенную схему драйвера двигателя), а также плату, которая подключается к стандартной плате управления и эмулирует ее джойстики, что значительно упрощает их использование. Вот вся информация об этих досках: https://github.com/willemcvu/Bumblebee-dual-motor-… Если вам нужна одна из этих досок, пожалуйста, свяжитесь со мной через мой блог, и мы можем перейти оттуда: https: / /willemhillier.wordpress.com/contact-me/

Это руководство было написано Виллемом Хиллиером, учеником средней школы Champlain Valley Union, расположенной в Хайнсбурге, штат Вирджиния. Этот проект был реализован как внутри, так и вне уроков по проектированию и инженерной робототехнике, которые вел Олаф Вердонк.

В конце марта 2017 года местный физиотерапевт связался со старшей школой и спросил, сможем ли мы модифицировать Fisher Price Wild Thing для использования одного джойстика, следуя этой инструкции: https://www.instructables.com/id/ Дикая Вещь-Модификация /

Мы последовали этим инструкциям и улучшили дизайн, где могли. Мы улучшили следующие области:

• Монтаж / подключение электроники
• Код
• Джойстик и крепление для джойстика
• Монтажная система из ПВХ
• Спинка, подголовник и другие опорные конструкции
• Колесо заклинателя

В нашей сборке мы не использовали датчик сонара и пьезо-звуковой сигнал, как в оригинале.

В последний день строительства, когда мы установили последние опорные конструкции и представили проект девушке, присутствовала местная пресса. Они сняли и взяли интервью у нескольких человек, и после того, как оно появилось в местных новостях, видео было показано в национальных новостях, а также в бесчисленных местах в Интернете.

Эти инструкции не являются исчерпывающими, как оригинальный Instructable, а скорее являются «надстройкой», которая касается только тех областей, которые мы изменили.

Приносим извинения за некачественные фотографии в данном Руководстве. Во время этого проекта у меня был iPhone 5, и у него не самая лучшая камера …

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Средняя школа Champlain Valley Union или любая из ее учеников, преподавателей и сотрудников не несут ответственности за любые травмы, нанесенные кому-либо, или повреждения любого объекта, включая автомобиль, вызванные модификациями. Любые модификации также аннулируют гарантию, предоставленную производителем автомобиля

Шаг 1. Детали и расходные материалы

Хотя в основном такой же, как и в оригинальном списке деталей Instructable, есть некоторые отличия.

Многие из этих запчастей можно купить на месте в Home Depot, Lowe's или в местном хозяйственном магазине. Все цены указаны на момент публикации.

Рамка из ПВХ:

• Труба ПВХ 3/4 дюйма
• Гайки, болты и шайбы для резьбового соединения
• Отводы из ПВХ 90 градусов - 4 шт.
• Отводы из ПВХ 30 градусов - 2 шт.

Приблизительная стоимость кадрирования: 30-40 долларов США.

Электроника:

• Adafruit Pro Trinket - 5 В, 16 МГц

  • Используется для приема сигналов с джойстика и соответствующего управления двигателями
  • https://www.adafruit.com/products/2000
  • $9.95

• Джойстик

  • Подойдет любой 2-осевой аналоговый джойстик - используйте тот, который физически лучше всего подходит для вашего приложения.
  • https://amzn.to/2sejh4q9.99Power

• Распределительный автобус (x2)

  • Используется для распределения мощности и упрощения электромонтажа
  • https://www.adafruit.com/product/737
  • 1,95 доллара США x 2

• Потенциометр дифферента

  • Используется для контроля скорости автомобиля.
  • https://www.adafruit.com/product/356
  • $4.50

• Перфорированная плита

  • Используется для пайки другой электроники. Действует как печатная плата для электроники контроллера.
  • https://www.adafruit.com/product/1609
  • $4.50

• Мужские заголовки

  • Используется для создания заглушек для других компонентов
  • https://www.adafruit.com/product/2671
  • $2.95

• Женские заголовки

  • Используется для другого конца - мы будем прикреплять его к кабелю джойстика, чтобы его можно было подключить к нашей плате управления.
  • https://www.adafruit.com/product/598
  • $2.95

• Контроллеры двигателей (x2)

  • Вы можете использовать любой контроллер двигателя с ШИМ 12 В с возможностью реверса, хотя это то, что мы использовали, и они превосходны (хотя и немного дороже).
  • 45,00 долларов США x 2
  • https://www.revrobotics.com/spark/

• Конденсаторы (x2)

  • Выравнивает напряжение, когда вы потребляете много энергии (например, быстро ускоряетесь).
  • https://www.digikey.com/product-detail/en/UVK1E472M
  • 1,37 доллара США x 2

• Выключатель

  • Используется для включения / выключения автомобиля
  • https://www.lowes.com/pd/SERVALITE-Single-Pole-Si
  • $3.42

• Патрон плавкого предохранителя

  • https://amzn.to/2seAlYf
  • $2.98

• Автомобильный предохранитель 20А

  Вы можете купить их очень дешево на месте

• Любая толстостенная проволока

  • Используется для силовой проводки
  • Можно легко купить на месте

• Маленький 4-контактный или более контактный кабель

  • Используется как кабель джойстика
  • Кабель USB работает хорошо

• Кольцевые клеммы

  Вы можете купить их на месте

• Дополнительно: модернизированный аккумулятор

  • Время работы примерно вдвое больше, чем у стандартной батареи
  • https://amzn.to/2ssMjPV
  • $33.11

• Разъемы Powerpole

  • Для легкого извлечения аккумулятора и простоты зарядки
  • https://amzn.to/2sDocOY
  • $12.95

Общая стоимость электроники: 190,69 долларов США

Общая ориентировочная стоимость модификации: 200-300 долларов США

Шаг 2: Монтаж / подключение электроники

Вместо того, чтобы паять все необходимые провода непосредственно к Adafruit Trinket Pro, я решил построить печатную плату, на которой были разорваны все необходимые соединения.

Я использовал перфорированную плату и припаял женские разъемы для Trinket Pro. Я использовал штекерные разъемы для подключения питания, сервопривода и джойстика. Потенциометр скорости припаян непосредственно к этой плате управления, в отличие от оригинальной конструкции, где потенциометр регулировки скорости был внешним по отношению к плате управления. Это значительно более надежно (в отличие от разъема) и проще в изготовлении.

Кроме того, есть два переключателя, которые определяют, какой заголовок джойстика активен. Один переключатель переключает сигнал оси x между двумя заголовками, а другой переключает сигнал оси y. Каждый заголовок подключается «напротив» другого - например, земля и VCC переключаются в положение от другого заголовка. Это позволяет переключать джойстик между левым и правым управлением простым переключением заголовка джойстика и переключением двух переключателей без перепрограммирования контроллера.

Шаг 3: Код

Попробовав исходный код, я обнаружил, что он очень медленный. После некоторого исследования / тестирования было определено, что код гидролокатора заставляет контур управления работать очень медленно, когда датчик сонара не подключен. Это было связано с тем, что Arduino отправлял «пинг» на датчик сонара и ждал времени, чтобы получить ответный «пинг» от датчика сонара. Когда датчик эхолота не подключен, он никогда не получает ответный пинг, но ждет некоторое время, чтобы получить его, прежде чем в конечном итоге истечет время ожидания.

После удаления этого кода, а также другого ненужного кода (в частности, кода, предназначенного для управления автомобилем с сервоприводом рулевого управления), он работал достаточно хорошо.

Шаг 4: джойстик и крепление джойстика

В оригинальной конструкции использовался стандартный 2-осевой джойстик с потенциометром от пульта дистанционного управления самолетом и т. один большой палец. Мы решили использовать 2-осевой джойстик с шариковой ручкой для простоты использования. Я спроектировал и напечатал на 3D-принтере крепление для джойстика. В целом, он прошел 4 версии для печати, прежде чем был признан удовлетворительным.

О креплении джойстика следует отметить несколько моментов:

• Он использует два болта со сквозным отверстием для крепления к 1-дюймовому ПВХ. Чтобы определить точный размер, необходимый для этого, мы напечатали набор «испытательных колец» с немного разными внутренними диаметрами (см. Фото выше).
• Этот конкретный файл нуждается в поддержке для наилучшей печати - я распечатал его на Ultimaker 3. Полагаю, он может напечатать сбоку, но, вероятно, получится не очень хорошо. Я также прикрепил модель без опор.
• Внутри вырезан U-образный канал, через который кабель проходит между выходным отверстием и другим потенциометром.
• В моем дизайне используется акриловая верхняя крышка, вырезанная лазером, которую можно легко напечатать на 3D-принтере.

Шаг 5: Монтажная система из ПВХ

Как и в оригинальной конструкции, мы использовали ПВХ для создания рамы вокруг автомобиля. Эта рама обеспечивает дополнительную защиту пользователя, а также удобные точки крепления для других частей, таких как джойстик и подголовник.

Мы использовали стяжные болты, чтобы прикрепить раму из ПВХ к существующей раме в четырех точках (см. Изображение выше; точки крепления обведены красным).

Шаг 6: спинка, подголовник и другие поддерживающие конструкции

Учитывая, что мы создаем инвалидную коляску, опорная конструкция и эргономичность продукта очень важны. Было три области, которые были значительно улучшены по сравнению с оригинальной Wild Thing.

1. Спинка

Мы использовали пенопластовую доску с двумя треугольными деревянными клиньями между ней и оригинальным сиденьем, чтобы спинка была под более крутым углом. Болты лифта использовались, чтобы закрепить всю установку.

2. Боковые опорные конструкции багажника

Мы использовали кусок листового металла, прикрепленный к задней оранжевой рамке, который обвивался по бокам талии пользователя. «Кончики» этой металлической детали были обернуты пеной. Смотрите фотографии.

3. Подголовник

Спинка кикборда хороша с точки зрения поддержки спины, но в нашем случае она недостаточно высока, чтобы выдержать голову пользователя. Из-за этого был добавлен подголовник. Мы сняли подголовник с существующей (ручной) инвалидной коляски пользователя и просто прикрутили его к доске.

Шаг 7: Колесо заклинателя

Первоначальное самоустанавливающееся колесо и его несущая конструкция были пластиковыми, имели слишком большой люфт и совсем не катились. (см. фото выше для разобранного вида). Мы решили заменить это самоустанавливающееся колесо поворотным резиновым колесом, предназначенным для использования на днище роликовых тележек и т. Д.

Я разработал две пластины из Fusion 260, которые подходят к верхней и нижней части пластиковой поворотной ступицы на задней части автомобиля (см. Фото). Эти пластины были вырезаны на станке плазменной резки с ЧПУ. В каждое отверстие на этих пластинах приваривался небольшой кусок стальной трубки. Болты прошли через верхнюю пластину, нижнюю пластину, а затем отверстия в монтажной пластине на роликовом колесе.

Спасибо, что прочитали это руководство, и проголосовали за него в конкурсе PVC Contest and Make It Move Contest!

Первый приз конкурса Make It Move 2017