Flex Bot: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Usa questa istruzione per creare un telaio per robot a 4 ruote motrici controllato dai TUOI muscoli!

Passaggio 1: la storia

Siamo due ragazzi della Irvington High School che seguono i Principi di Ingegneria, una classe PLTW. La nostra insegnante, la signora Berbawy, ci ha dato l'opportunità di scegliere un progetto SIDE che sarebbe stato esposto alla Maker Faire Bay Area. Alla fine abbiamo trovato un sito web chiamato "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), che ci ha aiutato a sviluppare l'idea di utilizzare un muscolo flex per muovere un motore. Il nostro insegnante ci ha fornito il microcontrollore Arduino, il sensore muscolare EMG, l'attrezzatura vex, i ponticelli e le batterie. Abbiamo quindi applicato le nostre precedenti abilità di programmazione e robotica (apprese attraverso la robotica competitiva e l'esperienza di stage) per progettare un telaio che controlliamo usando i nostri muscoli! Questo progetto, come abbiamo visto dopo una ricerca online, non era mai stato realizzato da nessuno prima, il che significa che abbiamo dovuto creare tutto da zero! Ciò ha comportato molti test, modifiche e test, ma ne è valsa la pena vedere il nostro progetto finale.

Passaggio 2: descrizione di base

Il nostro progetto è essenzialmente uno chassis per robot a 4 ruote e 4 motori controllato tramite un microcontrollore Arduino. Collegato all'Arduino è un sensore muscolare EMG che trasmette i dati di tensione muscolare a una porta analogica dell'Arduino. Diversi pin digitali e i pin di terra/5 volt dell'Arduino sono collegati a una breadboard sulla parte superiore del telaio, alimentando 4 motori e inviando loro segnali di dati.

Nel complesso, quando si flette, la variazione di tensione registrata dal sensore EMG segnala a una porta digitale di inviare un dato al pin dati del controller del motore, che finisce per accendere il motore. Inoltre, abbiamo due pulsanti collegati ai pin analogici del nostro Arduino. Quando vengono premuti i pulsanti, la corrente viene inviata ai pin analogici e quando questi pin analogici registrano l'ingresso di corrente, i motori girano in direzioni diverse per consentire allo chassis di andare avanti, indietro, a sinistra o a destra.

Di seguito sono riportati gli elementi essenziali da acquistare per questo progetto:

- Sensore EMG

- MOTORI VEX 393

- CONTROLLER MOTORE VEX

- KIT BULLONERIA VEX

- RUOTE VEX

- BREADBOARD E FILI

- ARDUINO UNO

- BATTERIE DA 9 VOLT (ne occorrono molte in quanto queste batterie si esauriscono in circa 30 minuti a causa della grande quantità di corrente utilizzata dai motori 4 VEX):

Passaggio 3: Passaggio 1: l'unità

Per creare questo chassis, è possibile utilizzare qualsiasi hardware/motore, sebbene siano consigliati hardware VEX, motori VEX versione 4 e controller motore VEX. Durante la costruzione di questo chassis, è necessario tenere conto dello spazio necessario per posizionare una breadboard, un microcontrollore Arduino, batterie e interruttori nella parte superiore dello chassis. Inoltre, i motori utilizzati devono avere capacità PWM. Ai fini di questo progetto, ciò significa essenzialmente che il motore deve avere un pin positivo, un pin negativo e un pin dati. I servomotori continui oi motori CC con controller del motore hanno entrambi capacità PWM.

Oltre alle informazioni di cui sopra, questo telaio può essere completamente personalizzato secondo i tuoi desideri purché abbia una trazione integrale!

Ecco alcune cose extra da tenere a mente durante la costruzione del telaio (tutte queste cose possono essere viste anche nelle immagini del telaio allegate!):

1) ogni asse deve essere supportato in due punti per evitare piegamenti

2) La ruota non deve toccare direttamente la fiancata del telaio (deve esserci un piccolo gioco, che può essere ottenuto tramite l'utilizzo di distanziali) questo riduce l'attrito che rallenta la velocità della ruota in sterzata

3) Utilizzare i mozzi dell'asse sull'altro lato della ruota (rivolto lontano dal telaio) per fissare la ruota al telaio

Passaggio 4: Passaggio 2: Circuiti

* Nota, per la creazione del circuito per questo progetto, raccomandiamo VIVAMENTE di utilizzare un filo breadboard solido/pre-piegato in quanto è molto più pulito/più facile da capire durante il controllo del circuito per errori, che molto probabilmente accadranno. Per un esempio di utilizzo del filo solido, vedere le immagini introduttive di questo progetto. *

Questo progetto utilizza una breadboard per i seguenti motivi:

- dare tensione ai vari motori comandati

- inviare segnali di dati ai controllori del motore del motore

- ricevere segnali dati dai pulsanti

- fornire tensione al sensore EMG

- ricevere segnali dati dal sensore EMG

Si prega di vedere l'immagine del circuito TinkerCAD allegata per riferimento.

Ecco alcuni passaggi per capire come il circuito TinkerCAD corrisponde al circuito effettivo che abbiamo realizzato/utilizzato:

I fili gialli rappresentano i fili "dati", che essenzialmente inviano i segnali al controller del motore spingendo il motore a girare.

I fili neri rappresentano il filo negativo o "massa". Una nota importante è che tutti i motori/componenti devono essere collegati a un filo di terra negativo per essere controllati da Arduino.

I fili rossi rappresentano il filo positivo. I fili positivo e negativo devono essere nel circuito per farlo funzionare.

Passaggio 5: Passaggio 3: la codifica

Questa è la parte più difficile da capire del progetto. Il nostro programma richiede l'uso dell'IDE Arduino, che può essere scaricato dal sito Web di Arduino. Se preferibile, è possibile utilizzare l'editor online di Arduino al posto dell'IDE scaricato.

ARDUINO IDE

Una volta che questo IDE è stato scaricato/pronto per l'uso e il programma che abbiamo creato è stato scaricato nell'IDE, tutto ciò che devi fare è caricare il codice in Arduino e l'aspetto software di questo progetto è fatto!

Nota: il file ZIP per il codice di questo progetto è allegato di seguito.

In sostanza, il nostro programma legge i valori di tensione a una velocità continua e se i valori di tensione sono al di fuori di un certo intervallo (che indica una flessione), viene inviato un segnale di dati al controller del motore del motore, spingendo il motore a girare. Inoltre, se uno o entrambi i pulsanti vengono premuti, i singoli motori girano in direzioni diverse, consentendo al robot di muoversi avanti, indietro e girare in entrambe le direzioni.

Passaggio 6: Passaggio 4: festeggia

Dopo aver eseguito i tre passaggi precedenti (costruzione del telaio e del circuito, oltre a scaricare il codice), il gioco è fatto! Tutto quello che devi fare ora è collegare le batterie da 9 volt ai binari della breadboard (2 batterie da 9 Volt), una batteria da 9 volt al microcontrollore Arduino e il gioco è fatto. Metti il sensore muscolare sul bicipite, accendi Arduino e FLEX! Ricorda, premendo i pulsanti potrai spostare il telaio a sinistra, a destra e anche indietro!

In allegato un video per vedere questo progetto in azione!