Progetto BOTUS: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

Queste istruzioni descriveranno il robot BOTUS, che è stato costruito come progetto a termine per il nostro primo anno di ingegneria presso l'Universite de Sherbrooke, a Sherbrooke, Quebec, Canada. BOTUS sta per roBOT Universite de Sherbrooke o, come ci piace chiamarlo, roBOT Under Skirt:) Il progetto che ci è stato proposto consisteva nel trovare un'interessante applicazione per il controllo vocale. Poiché uno dei nostri membri è un fan della robotica e seguendo le orme del nostro progetto precedente*, abbiamo deciso di costruire un robot telecomandato che avrebbe utilizzato il comando vocale come funzionalità aggiuntiva per le persone che non sono abituate a manipolare telecomandi complessi con più pulsanti (in altre parole, non giocatori;)). Il team responsabile della realizzazione del robot è composto da (in ordine alfabetico):- Alexandre Bolduc, Computer Engineering- Louis-Philippe Brault, Electrical Engineering- Vincent Chouinard, Ingegneria Elettrica- JFDuval, Ingegneria Elettrica- Sebastien Gagnon, Ingegneria Elettrica- Simon Marcoux, Ingegneria Elettrica- Eugene Morin, Ingegneria Informatica- Guillaume Plourde, Ingegneria Informatica- Simon St-Hilaire, Ingegneria ElettricaCome studenti, non abbiamo esattamente un budget illimitato. Questo ci ha costretto a riutilizzare molto materiale, dal policarbonato alle batterie ai componenti elettronici. Comunque, smetterò di divagare ora e ti mostrerò di cosa è fatta questa bestia! Nota: per mantenere lo spirito di condivisione, tutti gli schemi per il PCB e il codice che guida il robot verranno forniti in questo tutorial… Buon divertimento! * Guarda Cameleo, il robot che cambia colore. Questo progetto non era terminato alla scadenza, notate i movimenti disuguali, ma siamo comunque riusciti a ricevere una menzione per l'innovazione per la nostra funzione "Color Matching".

Passaggio 1: una rapida evoluzione del robot

Come molti progetti, BOTUS ha attraversato più fasi di evoluzione prima di diventare quello che è ora. Prima di tutto, è stato realizzato un modello 3D per dare un'idea migliore del progetto finale a tutti i soggetti coinvolti. Successivamente è iniziata la prototipazione, con la realizzazione di una piattaforma di test. Dopo aver verificato che tutto funzionava bene, abbiamo iniziato la costruzione del robot finale, che ha dovuto essere modificato alcune volte. La forma di base non è stata modificata. Abbiamo utilizzato il policarbonato per supportare tutte le schede elettroniche, MDF come base e tubi in ABS come torre centrale che supporta i nostri sensori di distanza a infrarossi e il nostro gruppo fotocamera.

Fase 2: Movimenti

In origine, il robot era dotato di due motori Maxon che azionavano due ruote dei rollerblade. Sebbene il robot fosse in grado di muoversi, la coppia fornita dai motori era troppo piccola e dovevano essere guidati al massimo in ogni momento, il che riduceva la precisione dei movimenti del robot. Per risolvere questo problema, abbiamo riutilizzato due Motori Escap P42 dallo sforzo Eurobot 2008 di JFDuval. Dovevano essere montati su due riduttori costruiti su misura e le ruote sono state cambiate in due ruote da scooter. Il terzo supporto sul robot è costituito da una semplice ruota libera (in realtà è solo un cuscinetto a sfera in metallo in questo caso).

Passaggio 3: pinze

Anche le pinze sono il risultato del recupero. Originariamente facevano parte di un braccio robotico usato come strumento didattico. È stato aggiunto un servo per consentirgli di ruotare, oltre alla sua capacità di afferrare. Siamo stati abbastanza fortunati, poiché le pinze avevano un dispositivo fisico che impediva loro di aprirsi troppo o chiudersi troppo (anche se dopo un "prova delle dita", ci siamo resi conto che aveva una presa abbastanza buona…).

Passaggio 4: fotocamera e sensori

La caratteristica principale del robot, almeno per il progetto che ci è stato affidato, era la telecamera, che doveva potersi guardare intorno e consentire un controllo preciso del suo movimento. La soluzione su cui abbiamo optato era un semplice assemblaggio Pan & Tilt, che consiste in due servi incollati artisticamente insieme (hmmm) sopra i quali si trova una fotocamera ad altissima definizione disponibile su eBay per circa 20 $ (eh…). Il nostro controllo vocale ci ha permesso di muovere la telecamera con i due assi forniti dai servi. Il gruppo stesso è montato in cima alla nostra "torre" centrale, combinato con un servo montato un po' decentrato, ha permesso alla telecamera di guardare in basso e vedere le pinze, aiutando l'operatore nelle sue manovre. Abbiamo anche dotato BOTUS di 5 infrarossi sensori di distanza, montati sul lato della torre centrale, che consentono loro una buona "vista" della parte anteriore e dei lati del robot. La portata del sensore frontale è di 150 cm, i sensori sui lati hanno una portata di 30 cm e quelli diagonali hanno una portata fino a 80 cm.

Passaggio 5: ma per quanto riguarda il cervello?

Come ogni buon robot, il nostro aveva bisogno di un cervello. Una scheda di controllo personalizzata è stata progettata per fare esattamente questo. Soprannominata "Colibri 101" (che sta per Hummingbird 101 perché è piccola ed efficiente, ovviamente), la scheda include ingressi analogici/digitali più che sufficienti, alcuni moduli di alimentazione per le ruote, un display LCD e un modulo XBee che viene utilizzato per la comunicazione senza fili. Tutti questi moduli sono controllati da un Microchip PIC18F8722. La scheda è stata progettata volontariamente per essere molto compatta, sia per risparmiare spazio nel robot che per risparmiare materiale PCB. La maggior parte dei componenti sulla scheda sono campioni, il che ci ha permesso di ridurre il costo complessivo del PCB. Le schede stesse sono state realizzate gratuitamente da AdvancedCircuits, quindi un grande ringraziamento a loro per la sponsorizzazione. Nota: per mantenere lo spirito di condivisione troverai gli schemi, i file Cadsoft Eagle per il design della scheda e il codice C18 per il microcontrollore qui e qui.

Passaggio 6: alimentazione

Ora, tutta questa roba è abbastanza ordinata, ma ha bisogno di un po' di succo per funzionare. Per questo, ci siamo rivolti ancora una volta al robot Eurobot 2008, spogliandolo delle sue batterie, che sembra essere un Dewalt 36V agli ioni di litio Nano Phosphate con 10 celle A123. Questi sono stati originariamente donati da DeWALT Canada. Durante la nostra presentazione finale, la batteria è durata circa 2,5 ore, il che è di tutto rispetto.

Passaggio 7: ma… come controlliamo la cosa?

È qui che entra in gioco la parte "ufficiale" del termine progetto. Sfortunatamente, poiché i vari moduli che abbiamo usato per filtrare la nostra voce e convertirli in comandi vocali sono stati progettati dall'Universite de Sherbrooke, non sarò in grado di descriverli con molti dettagli. Tuttavia, posso dirti che trattiamo la voce attraverso una serie di filtri, che consentono a un FPGA di riconoscere, a seconda dello stato di ogni uscita che danno i nostri filtri, quale fonema è stato pronunciato dall'operatore. Da allora in poi, i nostri studenti di ingegneria informatica hanno progettato un'interfaccia grafica che mostra tutte le informazioni raccolte dal robot, incluso il feed video in diretta. (Questo codice non è incluso, sfortunatamente) Queste informazioni vengono trasmesse attraverso il modulo XBee sul Colibri 101, che vengono poi ricevute da un altro modulo XBee, che poi passa attraverso un convertitore Serial-to-USB (i piani per questa scheda sono anche inclusi nel file.rar) e vengono quindi ricevuti dal programma. L'operatore utilizza un normale Gamepad per trasmettere i comandi di movimento/pinza al robot e un auricolare per controllare la telecamera. Ecco un esempio del robot in azione:

Passaggio 8: conclusione

Bene, questo è tutto. Anche se queste istruzioni non descrivono in dettaglio come abbiamo costruito il nostro robot, il che probabilmente non vi aiuterebbe ragazzi a causa dei materiali piuttosto "unici" che abbiamo usato, vi incoraggio vivamente a utilizzare gli schemi e il codice che abbiamo fornito per ispirare nel costruire il tuo robot! Se hai domande o finisci per creare un robot con l'aiuto delle nostre cose, saremmo felici di saperlo! Grazie per aver letto! PS: Se non hai voglia di votare per me, dai un'occhiata al progetto di Jerome Demers qui o anche al progetto di JFDuval disponibile attraverso la sua pagina personale qui. Se uno di loro vince, potrei essere in grado di segnare alcuni pezzi tagliati al laser;)