Flex Bot: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Sử dụng tài liệu hướng dẫn này để tạo khung gầm rô bốt lái xe 4 bánh được điều khiển bởi các cơ của BẠN!

Bước 1: Câu chuyện

Chúng tôi là hai học sinh lớp 12 trường Trung học Irvington học môn Nguyên lý Kỹ thuật, một lớp PLTW. Giáo viên của chúng tôi, cô Berbawy, đã cho chúng tôi cơ hội chọn một Dự án SIDE sẽ được trưng bày tại Khu vực Vịnh Maker Faire. Cuối cùng, chúng tôi đã tìm thấy một trang web có tên "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), trang web này đã giúp chúng tôi phát triển ý tưởng sử dụng cơ gấp để di chuyển động cơ. Giáo viên của chúng tôi đã cung cấp cho chúng tôi vi điều khiển Arduino, cảm biến cơ EMG, thiết bị vex, dây nhảy và pin. Sau đó, chúng tôi đã áp dụng các kỹ năng lập trình và chế tạo rô bốt trước đây của mình (đã học được qua kinh nghiệm thực tập và chế tạo rô bốt cạnh tranh) để thiết kế khung gầm mà chúng tôi điều khiển bằng cách sử dụng cơ bắp của mình! Dự án này, như chúng ta đã thấy sau khi nghiên cứu trực tuyến, chưa thực sự được thực hiện bởi bất kỳ ai trước đây, có nghĩa là chúng tôi phải tạo ra mọi thứ từ đầu! Điều này liên quan đến rất nhiều thử nghiệm, sửa đổi và kiểm tra lại, nhưng cuối cùng thì dự án cuối cùng của chúng tôi cũng thành công.

Bước 2: Mô tả cơ bản

Dự án của chúng tôi về cơ bản là một khung robot 4 bánh, 4 động cơ được điều khiển bằng vi điều khiển Arduino. Được gắn vào Arduino là một cảm biến cơ EMG truyền dữ liệu điện áp cơ tới một cổng tương tự của Arduino. Một số chân kỹ thuật số và chân nối đất / chân 5 volt của Arduino được kết nối với một bảng mạch phía trên khung, cấp nguồn cho 4 động cơ và gửi chúng tín hiệu dữ liệu.

Nhìn chung, khi uốn cong, phương sai điện áp được ghi lại bởi cảm biến EMG sẽ báo hiệu một cổng kỹ thuật số để gửi dữ liệu đến chân dữ liệu của bộ điều khiển động cơ, chân này sẽ kết thúc việc bật động cơ. Ngoài ra, chúng tôi có hai nút được kết nối với các chân analog của Arduino. Khi các nút được nhấn, dòng điện sẽ được gửi đến các chân tương tự và khi các chân tương tự này đăng ký đầu vào dòng điện, các động cơ sẽ quay theo các hướng khác nhau để cho phép khung máy tiến, lùi, sang trái hoặc sang phải.

Dưới đây là những yếu tố cần thiết để mua cho dự án này:

- Cảm biến EMG

- ĐỘNG CƠ VEX 393

- BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ VEX

- BỘ PHẦN CỨNG VEX

- BÁNH XE VEX

- BẢNG HIỆU VÀ DÂY

- ARDUINO UNO

- 9 PIN VOLT (bạn sẽ cần rất nhiều vì những pin này sẽ chết sau khoảng 30 phút do sử dụng lượng lớn động cơ 4 VEX hiện tại):

Bước 3: Bước 1: Ổ đĩa

Để tạo khung này, bạn có thể sử dụng bất kỳ phần cứng / động cơ nào, mặc dù phần cứng VEX, Động cơ VEX Phiên bản 4 và bộ điều khiển động cơ VEX được khuyến nghị. Trong khi xây dựng khung này, bạn phải tính đến không gian cần thiết để đặt breadboard, vi điều khiển Arduino, pin và công tắc lên trên cùng của khung. Ngoài ra, động cơ được sử dụng phải có khả năng PWM. Đối với mục đích của dự án này, điều này về cơ bản có nghĩa là động cơ phải có chân dương, chân âm và chân dữ liệu. Động cơ Servo liên tục hoặc động cơ DC có bộ điều khiển động cơ đều có khả năng PWM.

Bên cạnh những thông tin trên, khung xe này hoàn toàn có thể được tùy chỉnh theo ý muốn của bạn miễn là nó có dẫn động 4 bánh!

Dưới đây là một số điều bổ sung cần ghi nhớ trong khi xây dựng khung xe (tất cả những điều này cũng có thể được nhìn thấy trên hình ảnh khung gầm đính kèm!):

1) mỗi trục phải được đỡ ở hai điểm để tránh bị uốn

2) Bánh xe không được tiếp xúc trực tiếp với mặt bên của khung xe (phải có một khe hở nhỏ, có thể đạt được thông qua việc sử dụng miếng đệm) điều này làm giảm ma sát làm chậm tốc độ của bánh xe khi quay.

3) Sử dụng các trục trục ở phía bên kia của bánh xe (đối diện với khung xe) để cố định bánh xe vào khung xe

Bước 4: Bước 2: Nối mạch

* Lưu ý, để tạo mạch cho dự án này, chúng tôi RẤT khuyên bạn nên sử dụng dây breadboard rắn / uốn sẵn vì nó sạch hơn / dễ hiểu hơn nhiều trong khi kiểm tra lỗi mạch, điều này rất có thể sẽ xảy ra. Để biết một ví dụ về việc sử dụng dây đặc, vui lòng xem các hình ảnh giới thiệu của dự án này. *

Dự án này sử dụng breadboard vì những lý do sau:

- để cung cấp điện áp cho một số động cơ đang được điều khiển

- để gửi tín hiệu dữ liệu đến bộ điều khiển động cơ của động cơ

- để nhận tín hiệu dữ liệu từ các nút

- để cung cấp điện áp cho cảm biến EMG

- để nhận tín hiệu dữ liệu từ cảm biến EMG

Vui lòng xem hình ảnh mạch TinkerCAD đính kèm để tham khảo.

Dưới đây là một số bước để hiểu cách TinkerCADcircuitry tương ứng với mạch thực tế mà chúng tôi đã thực hiện / sử dụng:

Các dây màu vàng đại diện cho dây "dữ liệu", về cơ bản gửi tín hiệu đến bộ điều khiển động cơ để nhắc động cơ quay.

Các dây màu đen đại diện cho dây âm, hoặc dây "nối đất". Một lưu ý quan trọng là tất cả các động cơ / linh kiện phải được kết nối với dây nối đất âm để Arduino điều khiển.

Các dây màu đỏ tượng trưng cho dây dương. Các dây âm và dương phải có trong mạch thì nó mới hoạt động được.

Bước 5: Bước 3: Mã hóa

Đây là phần khó hiểu nhất của dự án. Chương trình của chúng tôi yêu cầu sử dụng Arduino IDE, có thể tải xuống tại trang web Arduino. Trình chỉnh sửa trực tuyến Arduino có thể được sử dụng thay vì IDE đã tải xuống nếu thích hợp.

ARDUINO IDE

Khi IDE này được tải xuống / sẵn sàng sử dụng và chương trình chúng tôi đã tạo được tải xuống IDE, thì tất cả những gì bạn phải làm là tải mã lên Arduino và khía cạnh phần mềm của dự án này đã hoàn thành!

Lưu ý - tệp ZIP cho mã của dự án này được đính kèm bên dưới.

Về cơ bản, chương trình của chúng tôi đọc các giá trị điện áp với tốc độ liên tục và nếu các giá trị điện áp nằm ngoài một phạm vi nhất định (biểu thị sự uốn cong), thì một tín hiệu dữ liệu được gửi đến bộ điều khiển động cơ của động cơ, nhắc động cơ quay. Ngoài ra, nếu nhấn một trong hai hoặc cả hai nút, thì các động cơ riêng lẻ sẽ quay theo các hướng khác nhau, cho phép rô bốt di chuyển về phía trước, phía sau và quay theo cả hai hướng.

Bước 6: Bước 4: Ăn mừng

Sau khi thực hiện ba bước trước (xây dựng khung và mạch, cũng như tải xuống mã), bạn đã hoàn tất! Tất cả những gì bạn phải làm bây giờ là gắn pin 9 volt vào thanh ray bảng mạch (2 pin 9 Volt), pin 9 volt vào bộ vi điều khiển Arduino và bạn đã thiết lập xong. Đặt cảm biến cơ trên bắp tay của bạn, bật Arduino và FLEX! Hãy nhớ rằng, nhấn các nút sẽ cho phép bạn di chuyển khung máy sang trái, phải và ngược lại!

Đính kèm là một video để xem dự án này đang hoạt động!