Flex-Bot - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Verwenden Sie dieses anweisbare, um ein 4-Rad-Roboter-Chassis zu machen, das von IHREN Muskeln gesteuert wird!

Schritt 1: Die Geschichte

Wir sind zwei Junioren der Irvington High School, die Principles of Engineering, eine PLTW-Klasse, belegen. Unsere Lehrerin, Frau Berbawy, gab uns die Möglichkeit, ein SIDE-Projekt auszuwählen, das in der Maker Faire Bay Area ausgestellt werden sollte. Am Ende fanden wir eine Website namens "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), die uns half, die Idee zu entwickeln, einen Muskelzug zu verwenden, um einen Motor zu bewegen. Unser Lehrer versorgte uns mit dem Arduino-Mikrocontroller, dem EMG-Muskelsensor, der Vex-Ausrüstung, den Überbrückungsdrähten und den Batterien. Dann haben wir unsere bisherigen Programmier- und Robotik-Kenntnisse (erlernt durch wettbewerbsfähige Robotik- und Praktikumserfahrung) angewendet, um ein Chassis zu entwerfen, das wir mit unseren Muskeln steuern! Dieses Projekt war, wie wir nach Online-Recherchen gesehen haben, noch nie wirklich von jemandem gemacht worden, was bedeutet, dass wir alles von Grund auf neu erstellen mussten! Dies erforderte viel Testen, Modifizieren und erneutes Testen, aber es hat sich gelohnt, unsere letzte Projektarbeit am Ende zu sehen.

Schritt 2: Grundlegende Beschreibung

Unser Projekt ist im Wesentlichen ein 4-Rad-, 4-Motor-Roboter-Chassis, das mit einem Arduino-Mikrocontroller gesteuert wird. An das Arduino angeschlossen ist ein EMG-Muskelsensor, der Muskelspannungsdaten an einen analogen Port des Arduino überträgt. Mehrere digitale Pins und die Masse / 5 Volt-Pins des Arduino sind mit einem Steckbrett oben auf dem Chassis verbunden, das 4 Motoren mit Strom versorgt und ihnen Datensignale sendet.

Insgesamt signalisiert die vom EMG-Sensor aufgezeichnete Spannungsvarianz beim Biegen einem digitalen Port, Daten an den Datenpin des Motorcontrollers zu senden, der schließlich den Motor einschaltet. Zusätzlich haben wir zwei Tasten, die mit den analogen Pins unseres Arduino verbunden sind. Wenn die Tasten gedrückt werden, wird Strom an die analogen Pins gesendet, und wenn diese analogen Pins den Stromeingang registrieren, drehen sich die Motoren in verschiedene Richtungen, damit das Chassis vorwärts, rückwärts, links oder rechts fahren kann.

Unten sind die wichtigsten Dinge, die Sie für dieses Projekt kaufen müssen:

- EMG-Sensor

- VEX 393 MOTOREN

- VEX-MOTORSTEUERUNGEN

- VEX HARDWARE-KIT

- VEX-RÄDER

- BREADBOARD UND DRAHT

- ARDUINO UNO

- 9 VOLT BATTERIEN (Sie werden viel brauchen, da diese Batterien aufgrund der großen Menge der aktuellen 4 VEX-Motoren in etwa 30 Minuten leer sind):

Schritt 3: Schritt 1: das Laufwerk

Um dieses Chassis zu erstellen, können Sie beliebige Hardware/Motoren verwenden, obwohl VEX-Hardware, VEX-Motoren der Version 4 und VEX-Motorcontroller empfohlen werden. Beim Bau dieses Chassis müssen Sie den Platz berücksichtigen, der benötigt wird, um ein Steckbrett, einen Arduino-Mikrocontroller, Batterien und Schalter auf der Oberseite des Chassis zu platzieren. Außerdem müssen die verwendeten Motoren PWM-fähig sein. Für die Zwecke dieses Projekts bedeutet dies im Wesentlichen, dass der Motor einen positiven Pin, einen negativen Pin und einen Datenpin haben muss. Kontinuierliche Servomotoren oder Gleichstrommotoren mit Motorcontrollern haben beide PWM-Fähigkeit.

Neben den oben genannten Informationen kann dieses Chassis komplett nach Ihren Wünschen angepasst werden, sofern es über einen Allradantrieb verfügt!

Hier sind einige zusätzliche Dinge, die Sie beim Aufbau des Chassis beachten sollten (all diese Dinge sind auch auf den beigefügten Chassis-Bildern zu sehen!):

1) jede Achse muss an zwei Punkten abgestützt werden, um ein Durchbiegen zu vermeiden

2) Das Rad sollte nicht direkt die Seite des Chassis berühren (es muss ein kleiner Spalt vorhanden sein, der durch die Verwendung von Distanzstücken erreicht werden kann) dies reduziert die Reibung, die die Geschwindigkeit des Rades beim Drehen verlangsamt

3) Verwenden Sie Achsnaben auf der anderen Seite des Rads (vom Chassis abgewandt), um das Rad am Chassis zu befestigen

Schritt 4: Schritt 2: Schaltung

* Beachten Sie, dass wir für die Erstellung der Schaltung für dieses Projekt DRINGEND empfehlen, festes / vorgebogenes Steckbrettkabel zu verwenden, da es viel sauberer / einfacher zu verstehen ist, während Sie die Schaltung auf Fehler überprüfen, was höchstwahrscheinlich passieren wird. Ein Beispiel für die Verwendung von Massivdraht finden Sie in den Einführungsbildern dieses Projekts. *

Dieses Projekt verwendet ein Steckbrett aus folgenden Gründen:

- um die verschiedenen Motoren, die gesteuert werden, mit Spannung zu versorgen

- um Datensignale an die Motorcontroller des Motors zu senden

- um Datensignale von den Tasten zu empfangen

- um den EMG-Sensor mit Spannung zu versorgen

- um Datensignale vom EMG-Sensor zu empfangen

Bitte beachten Sie das beigefügte TinkerCAD-Schaltungsbild als Referenz.

Hier sind einige Schritte, um zu verstehen, wie die TinkerCAD-Schaltung der tatsächlichen Schaltung entspricht, die wir hergestellt/verwendet haben:

Die gelben Drähte stellen "Daten"-Drähte dar, die im Wesentlichen die Signale an die Motorsteuerung senden, die den Motor zum Drehen auffordern.

Die schwarzen Drähte repräsentieren den negativen oder "Masse" -Draht. Ein wichtiger Hinweis ist, dass alle Motoren / Komponenten mit einem negativen Erdungskabel verbunden sein müssen, um vom Arduino gesteuert zu werden.

Die roten Drähte stellen den positiven Draht dar. Die positiven und negativen Drähte müssen im Stromkreis sein, damit es funktioniert.

Schritt 5: Schritt 3: die Codierung

Dies ist der am schwersten zu verstehende Teil des Projekts. Unser Programm erfordert die Verwendung der Arduino-IDE, die auf der Arduino-Website heruntergeladen werden kann. Der Arduino-Online-Editor kann anstelle der heruntergeladenen IDE verwendet werden, wenn dies bevorzugt wird.

ARDUINO-IDE

Sobald diese IDE heruntergeladen / einsatzbereit ist und das von uns erstellte Programm in die IDE heruntergeladen wurde, müssen Sie nur noch den Code in das Arduino hochladen, und der Softwareaspekt dieses Projekts ist abgeschlossen!

Hinweis - die ZIP-Datei für den Code dieses Projekts ist unten angehängt.

Im Wesentlichen liest unser Programm die Spannungswerte kontinuierlich, und wenn die Spannungswerte außerhalb eines bestimmten Bereichs liegen (was auf einen Flex hinweist), wird ein Datensignal an die Motorsteuerung des Motors gesendet, das den Motor zum Drehen auffordert. Wenn eine oder beide Tasten gedrückt werden, drehen sich die einzelnen Motoren zusätzlich in unterschiedliche Richtungen, wodurch sich der Roboter vorwärts, rückwärts und in beide Richtungen bewegen kann.

Schritt 6: Schritt 4: Feiern

Nachdem Sie die vorherigen drei Schritte ausgeführt haben (Chassis und Schaltung aufbauen sowie den Code herunterladen), sind Sie fertig! Jetzt müssen Sie nur noch die 9-Volt-Batterien an die Steckbrettschienen (2 9-Volt-Batterien), eine 9-Volt-Batterie an den Arduino-Mikrocontroller anschließen und schon sind Sie fertig. Setzen Sie den Muskelsensor auf Ihren Bizeps, schalten Sie den Arduino ein und FLEX! Denken Sie daran, dass Sie das Chassis durch Drücken der Tasten auch nach links, rechts und zurück bewegen können!

Anbei ein Video, um dieses Projekt in Aktion zu sehen!