Flex Bot: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Gebruik deze instructable om een robotchassis met vierwielaandrijving te maken die wordt bestuurd door JOUW spieren!

Stap 1: Het verhaal

Wij zijn twee junioren van Irvington High School die Principles of Engineering volgen, een PLTW-klas. Onze lerares, mevrouw Berbawy, gaf ons de kans om een SIDE-project te kiezen dat zou worden getoond in Maker Faire Bay Area. Uiteindelijk vonden we een website genaamd "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), die ons hielp het idee te ontwikkelen om een spierflexie te gebruiken om een motor te laten bewegen. Onze leraar heeft ons voorzien van de Arduino-microcontroller, EMG-spiersensor, vex-apparatuur, jumperdraden en batterijen. Vervolgens hebben we onze eerdere programmeer- en robotvaardigheden (geleerd door competitieve robotica en stage-ervaring) toegepast om een chassis te ontwerpen dat we met onze spieren besturen! Dit project, zoals we zagen na online onderzoek, was nog nooit eerder door iemand gedaan, wat betekent dat we alles vanaf het begin moesten maken! Dit betekende veel testen, aanpassen en opnieuw testen, maar uiteindelijk was het de moeite waard om ons laatste projectwerk te zien.

Stap 2: Basisbeschrijving

Ons project is in wezen een 4-wielig, 4-motorig robotchassis dat wordt bestuurd met behulp van een Arduino-microcontroller. Aan de Arduino is een EMG-spiersensor bevestigd die spierspanningsgegevens naar een analoge poort van de Arduino verzendt. Verschillende digitale pinnen en de aarde/5 volt pinnen van de Arduino zijn verbonden met een breadboard bovenop het chassis, die 4 motoren aandrijven en datasignalen verzenden.

Over het algemeen, wanneer iemand buigt, signaleert de variantie in spanning die wordt geregistreerd door de EMG-sensor een digitale poort om gegevens naar de datapin van de motorcontroller te sturen, die uiteindelijk de motor aanzet. Daarnaast hebben we twee knoppen aangesloten op de analoge pinnen van onze Arduino. Wanneer de knoppen worden ingedrukt, wordt stroom naar de analoge pinnen gestuurd en wanneer deze analoge pinnen de huidige invoer registreren, draaien de motoren in verschillende richtingen zodat het chassis vooruit, achteruit, naar links of naar rechts kan gaan.

Hieronder staan de benodigdheden om te kopen voor dit project:

- EMG-sensor

- VEX 393 MOTOREN

- VEX MOTORCONTROLLERS

- VEX HARDWARE KIT

- VEX WIELEN

- BROODBOARD EN DRADEN

- ARDUINO UNO

- 9 VOLT BATTERIJEN (u hebt veel nodig omdat deze batterijen in ongeveer 30 minuten leeg zijn vanwege de grote hoeveelheid stroom die 4 VEX-motoren gebruiken):

Stap 3: Stap 1: de schijf

Om dit chassis te maken, kunt u alle hardware/motoren gebruiken, hoewel VEX-hardware, VEX-versie 4-motoren en VEX-motorcontrollers worden aanbevolen. Bij het bouwen van dit chassis moet je rekening houden met de ruimte die nodig is om een breadboard, Arduino-microcontroller, batterijen en schakelaars op de bovenkant van het chassis te plaatsen. Bovendien moeten de gebruikte motoren PWM-mogelijkheden hebben. Voor de doeleinden van dit project betekent dit in wezen dat de motor een positieve pin, een negatieve pin en een datapin moet hebben. Continue servomotoren of DC-motoren met motorcontrollers hebben beide PWM-mogelijkheden.

Naast bovenstaande informatie is dit onderstel geheel naar uw wensen aan te passen zolang het maar een 4 wiel aandrijving heeft!

Hier zijn wat extra dingen om in gedachten te houden bij het bouwen van het chassis (al deze dingen zijn ook te zien op de bijgevoegde chassisfoto's!):

1) elke as moet op twee punten worden ondersteund om buigen te voorkomen

2) Het wiel mag de zijkant van het chassis niet rechtstreeks raken (er moet een kleine opening zijn, wat kan worden bereikt door afstandhouders te gebruiken) dit vermindert wrijving die de snelheid van het wiel bij het draaien vertraagt

3) Gebruik asnaven aan de andere kant van het wiel (afgekeerd van het chassis) om het wiel aan het chassis te bevestigen

Stap 4: Stap 2: Circuits

* Let op, voor het maken van het circuit voor dit project raden we TEN ZEERSTE aan om massieve/voorgebogen breadboard-draad te gebruiken, omdat het veel schoner/gemakkelijker te begrijpen is terwijl het circuit op fouten wordt gecontroleerd, wat hoogstwaarschijnlijk zal gebeuren. Voor een voorbeeld van het gebruik van massieve draad, zie de inleidende foto's van dit project. *

Dit project gebruikt een breadboard om de volgende redenen:

- om spanning te geven aan de verschillende motoren die worden aangestuurd

- om datasignalen naar de motorcontrollers van de motor te sturen

- om datasignalen van de knoppen te ontvangen

- om spanning te leveren aan de EMG-sensor

- om datasignalen van de EMG-sensor te ontvangen

Zie de afbeelding van het TinkerCAD-circuit ter referentie.

Hier zijn enkele stappen om te begrijpen hoe het TinkerCAD-circuit overeenkomt met het werkelijke circuit dat we hebben gemaakt/gebruikt:

De gele draden vertegenwoordigen "data" -draden, die in wezen de signalen naar de motorcontroller sturen om de motor aan te zetten om te draaien.

De zwarte draden vertegenwoordigen de negatieve of "aarde" draad. Een belangrijke opmerking is dat alle motoren/componenten moeten worden aangesloten op een negatieve aardedraad om door de Arduino te worden bestuurd.

De rode draden vertegenwoordigen de positieve draad. De positieve en negatieve draden moeten in het circuit zitten om te kunnen werken.

Stap 5: Stap 3: de codering

Dit is het moeilijkste deel van het project om te begrijpen. Ons programma vereist het gebruik van de Arduino IDE, die kan worden gedownload op de Arduino-website. Indien gewenst kan de Arduino online-editor worden gebruikt in plaats van de gedownloade IDE.

ARDUINO IDE

Zodra deze IDE is gedownload/klaar voor gebruik en het programma dat we hebben gemaakt, is gedownload naar de IDE, hoeft u alleen maar de code naar de Arduino te uploaden en is het softwareaspect van dit project klaar!

Opmerking - het ZIP-bestand voor de code van dit project is hieronder bijgevoegd.

In wezen leest ons programma de spanningswaarden met een continue snelheid, en als de spanningswaarden buiten een bepaald bereik liggen (wat wijst op een flex), dan wordt een datasignaal verzonden naar de motorcontroller van de motor, waardoor de motor wordt gevraagd te draaien. Bovendien, als een of beide knoppen worden ingedrukt, draaien de afzonderlijke motoren in verschillende richtingen, waardoor de robot vooruit, achteruit en in beide richtingen kan draaien.

Stap 6: Stap 4: Vier feest

Na het uitvoeren van de vorige drie stappen (het bouwen van het chassis en circuit, evenals het downloaden van de code), bent u klaar! Het enige wat je nu hoeft te doen is de 9 volt-batterijen aan de breadboard-rails (2 9 volt-batterijen) te bevestigen, een 9 volt-batterij aan de Arduino-microcontroller, en je bent klaar. Zet de spiersensor op je biceps, zet de Arduino aan en FLEX! Onthoud dat als u op de knoppen drukt, u het chassis ook naar links, rechts en terug kunt bewegen!

Bijgevoegd is een video om dit project in actie te zien!