BOTUS-project: 8 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Deze instructables beschrijven de robot BOTUS, die werd gebouwd als een termijnproject voor ons eerste jaar engineering aan de Universite de Sherbrooke, in Sherbrooke, Quebec, Canada. BOTUS staat voor roBOT Universite de Sherbrooke of, zoals we het graag noemen, roBOT Under Skirt:)Het project dat ons werd voorgesteld bestond uit het vinden van een interessante toepassing voor stembesturing. Omdat een van onze leden een fan is van robotica en in de voetsporen treden van ons vorige project*, hebben we besloten om een op afstand bestuurbare robot te bouwen die spraakcommando's zou gebruiken als een toegevoegde functie voor mensen die niet gewend zijn om complexe afstandsbedieningen te manipuleren met meerdere knoppen (met andere woorden, niet-gamers;)). Het team dat verantwoordelijk is voor de voltooiing van de robot is samengesteld uit (in alfabetische volgorde):- Alexandre Bolduc, Computer Engineering- Louis-Philippe Brault, Electrical Engineering- Vincent Chouinard, Elektrotechniek- JFDuval, Elektrotechniek- Sebastien Gagnon, Elektrotechniek- Simon Marcoux, Elektrotechniek- Eugene Morin, Computertechniek- Guillaume Plourde, Computertechniek- Simon St-Hilaire, Elektrotechniek Als studenten hebben we niet bepaald een onbeperkt budget. Dit dwong ons om veel materiaal te hergebruiken, van polycarbonaat tot batterijen tot elektronische componenten. Hoe dan ook, ik stop nu met zwerven en laat je zien waar dit beest van gemaakt is! Opmerking: om in de geest van het delen te blijven, alle schema's voor de PCB en de code die de robot aanstuurt, worden in deze instructable gegeven … Geniet ervan! * Zie Cameleo, de van kleur veranderende robot. Dit project was niet op de deadline klaar, let op de ongelijke bewegingen, maar we zijn er toch in geslaagd om een vermelding voor innovatie te krijgen voor onze "Color Matching"-functie.

Stap 1: Een snelle evolutie van de robot

Zoals veel projecten heeft BOTUS meerdere stadia van evolutie doorgemaakt voordat het werd wat het nu is. Om alle betrokkenen een beter beeld te geven van het uiteindelijke ontwerp is er eerst een 3D-model gemaakt. Daarna begon de prototyping, met het maken van een testplatform. Nadat we hadden bevestigd dat alles goed werkte, begonnen we met de bouw van de uiteindelijke robot, die een paar keer moest worden aangepast. De basisvorm is niet gewijzigd. We gebruikten polycarbonaat om alle elektronische kaarten te ondersteunen, MDF als basis en ABS-buizen als de centrale toren die onze infraroodafstandssensoren en onze cameraassemblage ondersteunt.

Stap 2: Bewegingen

Oorspronkelijk was de robot uitgerust met twee Maxon-motoren die twee rollerblade-wielen aandreven. Hoewel de robot kon bewegen, was het koppel van de motoren te klein en moesten ze te allen tijde maximaal worden aangedreven, wat de nauwkeurigheid van de bewegingen van de robot verminderde. Om dit probleem op te lossen, hergebruikten we twee Escap P42-motoren van JFDuval's Eurobot 2008-inspanning. Ze moesten op twee op maat gemaakte versnellingsbakken worden gemonteerd en de wielen zijn veranderd in twee scooterwielen. De derde steun op de robot bestaat uit een eenvoudige vrijloop (eigenlijk is het in dit geval maar een metalen kogellager).

Stap 3: Grijpers

Ook de grijpers zijn het resultaat van recuperatie. Ze maakten oorspronkelijk deel uit van een robotarm die als leermiddel werd gebruikt. Er is een servo toegevoegd om het rond te laten draaien, naast het vermogen om te grijpen. We hebben geluk gehad, aangezien de grijpers een fysiek apparaat hadden waardoor ze niet te ver of te strak konden openen (hoewel we na een "vingertest" beseften dat het een vrij goede grip had…).

Stap 4: Camera en sensoren

Het belangrijkste kenmerk van de robot, althans voor het project dat we kregen, was de camera, die om zich heen moest kunnen kijken en nauwkeurige controle over zijn beweging mogelijk moest maken. De oplossing waar we voor kozen was een eenvoudige Pan & Tilt-assemblage, die bestaat uit twee servo's die artistiek aan elkaar zijn gelijmd (hmmm) waarop een zeer high-definition camera zit die beschikbaar is op eBay voor ongeveer 20 $ (heh …). Onze spraakbesturing stelde ons in staat om de camera te bewegen met de twee assen van de servo's. De assemblage zelf is bovenop onze centrale "toren" gemonteerd, gecombineerd met een servo die een beetje uit het midden is gemonteerd, zodat de camera naar beneden kon kijken en de grijpers kon zien, wat de operator hielp bij zijn manoeuvres. We hebben BOTUS ook uitgerust met 5 infrarood afstandssensoren, gemonteerd aan de zijkant van de centrale toren, waardoor ze een goed "zicht" hebben op de voorkant en zijkanten van de robot. Het bereik van de frontsensor is 150cm, de sensoren aan de zijkanten hebben een bereik van 30cm en de diagonale hebben een bereik tot 80cm.

Stap 5: Maar hoe zit het met de hersenen?

Zoals elke goede robot had de onze een brein nodig. Een aangepast bedieningspaneel is ontworpen om precies dat te doen. Ook wel de "Colibri 101" genoemd (wat staat voor Hummingbird 101 omdat het natuurlijk klein en efficiënt is), bevat het bord meer dan genoeg analoge/digitale ingangen, enkele voedingsmodules voor de wielen, een LCD-display en een XBee-module die wordt gebruikt voor draadloze communicatie. Al deze modules worden bestuurd door een Microchip PIC18F8722. Het bord is vrijwillig ontworpen om zeer compact te zijn, zowel om ruimte in de robot te besparen als om PCB-materiaal te besparen. De meeste componenten op het bord zijn voorbeelden, waardoor we de totale kosten van de PCB konden verlagen. De boards zelf zijn gratis gemaakt door AdvancedCircuits, dus een grote dank aan hen voor de sponsoring. Opmerking: om in de geest van het delen te blijven, vindt u de schema's, de Cadsoft Eagle-bestanden voor het bordontwerp en de C18-code voor de microcontroller hier en hier.

Stap 6: Stroom

Nu, al dit spul is best netjes, maar het heeft wat sap nodig om op te draaien. Daarvoor wendden we ons opnieuw tot de Eurobot 2008-robot, die de batterijen ontdeed, wat toevallig een Dewalt 36V Lithium-Ion Nano-fosfaat is met 10 A123-cellen. Deze zijn oorspronkelijk geschonken door DeWALT Canada. Tijdens onze eindpresentatie ging de batterij ongeveer 2,5 uur mee, wat zeer respectabel is.

Stap 7: Maar… Hoe beheersen we het ding?

Dit is waar het "officiële" deel van de term project begint. Helaas, omdat de verschillende modules die we hebben gebruikt om onze stem te filteren en om te zetten in spraakopdrachten, zijn ontworpen door Universite de Sherbrooke, kan ik ze niet beschrijven met veel details. Ik kan je echter vertellen dat we de stem door een reeks filters behandelen, waardoor een FPGA kan herkennen, afhankelijk van de status van elke uitvoer die onze filters geven, welk foneem werd uitgesproken door de operator. Vanaf dat moment, onze studenten computertechniek ontwierpen een grafische interface die alle informatie toont die door de robot is verzameld, inclusief de live videofeed. (Deze code is helaas niet inbegrepen) Deze informatie wordt verzonden via de XBee-module op de Colibri 101, die vervolgens wordt ontvangen door een andere XBee-module, die vervolgens door een serieel-naar-USB-converter gaat (plannen voor dit bord zijn ook opgenomen in het.rar-bestand) en worden vervolgens door het programma ontvangen. De operator gebruikt een gewone gamepad om de bewegings-/grijpercommando's naar de robot te verzenden en een headset om de camera te besturen. Hier is een voorbeeld van de robot in actie:

Stap 8: Conclusie

Nou, dat is het zowat. Hoewel deze instructables niet in detail beschrijven hoe we onze robot hebben gebouwd, wat jullie waarschijnlijk niet zou helpen vanwege de nogal "unieke" materialen die we hebben gebruikt, raad ik je ten zeerste aan om de schema's en de code te gebruiken die we hebben verstrekt om te inspireren jij bij het bouwen van je eigen robot!Als je vragen hebt, of uiteindelijk een robot maakt met behulp van onze spullen, horen we dat graag!Bedankt voor het lezen!PS: Als je geen zin hebt om op mij te stemmen, bekijk hier het project van Jerome Demers of zelfs het project van JFDuval dat beschikbaar is via zijn persoonlijke pagina hier. Als een van hen wint, kan ik misschien een paar lasercut-stukken scoren;)