BOTUS-Projekt: 8 Schritte

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

Diese instructables beschreiben den Roboter BOTUS, der als Semesterprojekt für unser erstes Jahr des Ingenieurwesens an der Universite de Sherbrooke in Sherbrooke, Quebec, Kanada, gebaut wurde. BOTUS steht für roBOT Universite de Sherbrooke oder, wie wir es gerne nennen, roBOT Under Skirt:)Das uns vorgeschlagene Projekt bestand darin, eine interessante Anwendung für die Sprachsteuerung zu finden. Da eines unserer Mitglieder ein Fan von Robotik ist und in die Fußstapfen unseres vorherigen Projekts tritt*, haben wir uns entschieden, einen ferngesteuerten Roboter zu bauen, der Sprachbefehle als zusätzliche Funktion für Leute verwendet, die nicht daran gewöhnt sind, komplexe Fernbedienungen zu manipulieren mit mehreren Tasten (mit anderen Worten, Nicht-Spieler;)). Das Team, das für die Ausführung des Roboters verantwortlich ist, besteht aus (in alphabetischer Reihenfolge):- Alexandre Bolduc, Computer Engineering- Louis-Philippe Brault, Electrical Engineering- Vincent Chouinard, Elektrotechnik- JFDuval, Elektrotechnik- Sebastien Gagnon, Elektrotechnik- Simon Marcoux, Elektrotechnik- Eugene Morin, Computertechnik- Guillaume Plourde, Computertechnik- Simon St-Hilaire, ElektrotechnikAls Studenten haben wir nicht gerade unbegrenztes Budget. Dies zwang uns, viel Material wiederzuverwenden, von Polycarbonat über Batterien bis hin zu elektronischen Komponenten. Wie auch immer, ich höre jetzt auf zu faseln und zeige dir, woraus dieses Biest besteht! Hinweis: Um dem Geist des Teilens zu folgen, alle Schaltpläne für die Platine sowie der Code, der den Roboter antreibt, wird in diesem anweisbaren gegeben … Viel Spaß! * Siehe Cameleo, den Farbwechselroboter. Dieses Projekt wurde nicht fristgerecht abgeschlossen, beachten Sie die ungleichen Bewegungen, aber wir haben es dennoch geschafft, eine Erwähnung für unsere Innovation für unsere Funktion "Color Matching" zu erhalten.

Schritt 1: Eine schnelle Entwicklung des Roboters

Wie viele Projekte durchlief auch BOTUS mehrere Entwicklungsstufen, bevor es zu dem wurde, was es heute ist. Zunächst wurde ein 3D-Modell erstellt, um allen Beteiligten eine bessere Vorstellung vom endgültigen Design zu geben. Danach begann das Prototyping mit der Herstellung einer Testplattform. Nachdem wir bestätigt hatten, dass alles gut funktionierte, begannen wir mit dem Bau des endgültigen Roboters, der einige Male modifiziert werden musste. Die Grundform wurde nicht verändert. Wir haben Polycarbonat verwendet, um alle elektronischen Karten zu tragen, MDF als Basis und ABS-Rohre als zentralen Turm, der unsere Infrarot-Entfernungssensoren und unsere Kamerabaugruppe unterstützt.

Schritt 2: Bewegungen

Ursprünglich war der Roboter mit zwei Maxon-Motoren ausgestattet, die zwei Rollerblade-Räder antreiben. Obwohl sich der Roboter bewegen konnte, war das von den Motoren gelieferte Drehmoment zu klein, und sie mussten immer auf das Maximum gefahren werden, was die Genauigkeit der Roboterbewegungen verringerte. Um dieses Problem zu lösen, haben wir zwei wiederverwendet Escap P42-Motoren aus dem Eurobot 2008-Projekt von JFDuval. Sie mussten auf zwei speziell angefertigten Getrieben montiert werden und die Räder wurden auf zwei Rollerräder geändert. Die dritte Stütze am Roboter besteht aus einem einfachen Freilauf (eigentlich ist es in diesem Fall nur ein Metallkugellager)).

Schritt 3: Greifer

Auch die Greifer sind das Ergebnis der Rekuperation. Sie waren ursprünglich Teil einer Roboterarmbaugruppe, die als Lehrwerkzeug verwendet wurde. Ein Servo wurde hinzugefügt, damit es sich zusätzlich zu seiner Greiffähigkeit drehen kann. Wir haben Glück, denn die Greifer hatten eine physikalische Vorrichtung, die verhinderte, dass sie sich zu weit öffnen oder zu fest schließen (obwohl wir nach einem "Fingertest" festgestellt haben, dass sie ziemlich gut greifen…).

Schritt 4: Kamera & Sensoren

Das Hauptmerkmal des Roboters, zumindest für das uns gestellte Projekt, war die Kamera, die sich umschauen und eine präzise Steuerung ihrer Bewegung ermöglichen musste. Die Lösung, für die wir uns entschieden haben, war eine einfache Pan & Tilt-Baugruppe, die aus zwei kunstvoll zusammengeklebten Servos (hmmm) besteht, auf der eine sehr hochauflösende Kamera sitzt, die bei eBay für etwa 20 $ erhältlich ist (heh…). Unsere Sprachsteuerung ermöglichte es uns, die Kamera mit den beiden Achsen der Servos zu bewegen. Die Baugruppe selbst ist oben auf unserem zentralen "Turm" montiert, kombiniert mit einem etwas außermittig montierten Servo, das es der Kamera ermöglicht, nach unten zu schauen und die Greifer zu sehen, was dem Bediener bei seinen Manövern hilft. Wir haben BOTUS auch mit 5 Infrarot ausgestattet Abstandssensoren, die an der Seite des Zentralturms angebracht sind und ihnen eine gute "Sicht" auf die Vorderseite und die Seiten des Roboters ermöglichen. Die Reichweite des Frontsensors beträgt 150cm, die seitlichen Sensoren haben eine Reichweite von 30cm und die diagonalen haben eine Reichweite von bis zu 80cm.

Schritt 5: Aber was ist mit dem Gehirn?

Wie jeder gute Roboter brauchte auch unserer ein Gehirn. Eine benutzerdefinierte Steuerplatine wurde entwickelt, um genau das zu tun. Das Board trägt den Namen "Colibri 101" (was natürlich für Hummingbird 101 steht, weil es klein und effizient ist) mehr als genug analoge / digitale Eingänge, einige Powermodule für die Räder, ein LCD-Display und ein XBee-Modul, das verwendet wird für drahtlose Kommunikation. Alle diese Module werden von einem Microchip PIC18F8722 gesteuert. Die Platine wurde freiwillig sehr kompakt konstruiert, um sowohl Platz im Roboter als auch Leiterplattenmaterial zu sparen. Die meisten Komponenten auf der Platine sind Muster, die es uns ermöglichten, die Gesamtkosten der Platine zu senken. Die Boards selbst wurden von AdvancedCircuits kostenlos erstellt, daher ein großes Dankeschön für das Sponsoring. Hinweis: Um dem Geist des Teilens gerecht zu werden, finden Sie die Schaltpläne, die Cadsoft Eagle-Dateien für das Board-Design und den C18-Code für die Mikrocontroller hier und hier.

Schritt 6: Leistung

Nun, das ganze Zeug ist ziemlich ordentlich, aber es braucht etwas Saft, um weiterzulaufen. Dafür haben wir uns wieder dem Eurobot 2008 Roboter zugewandt und ihm seine Batterien entzogen, der zufällig ein Dewalt 36V Lithium-Ionen Nano Phosphat mit 10 A123 Zellen ist. Diese wurden ursprünglich von DeWALT Canada gespendet. Bei unserer Abschlusspräsentation hielt der Akku mit ca. 2,5 Stunden durch, was durchaus respektabler ist.

Schritt 7: Aber… Wie kontrollieren wir das Ding?

Hier setzt der "offizielle" Teil des Begriffs Projekt an. Da die verschiedenen Module, mit denen wir unsere Stimme filtern und in Sprachbefehle umwandeln, leider von der Universite de Sherbrooke entwickelt wurden, kann ich sie leider nicht damit beschreiben Ich kann Ihnen jedoch sagen, dass wir die Stimme durch eine Reihe von Filtern behandeln, die es einem FPGA ermöglichen, abhängig vom Zustand jeder Ausgabe unserer Filter zu erkennen, welches Phonem vom Operator ausgesprochen wurde. Unsere Informatikstudenten haben eine grafische Oberfläche entworfen, die alle vom Roboter gesammelten Informationen anzeigt, einschließlich des Live-Video-Feeds. (Dieser Code ist leider nicht enthalten) Diese Informationen werden über das XBee-Modul auf dem Colibri 101 übertragen, die dann von einem anderen XBee-Modul empfangen werden, das dann durch einen Seriell-zu-USB-Konverter geht (Pläne für dieses Board sind auch in der.rar-Datei enthalten) und werden dann vom Programm empfangen. Der Bediener verwendet ein normales Gamepad, um die Bewegungs-/Greiferbefehle an den Roboter zu übertragen, und ein Headset, um die Kamera zu steuern. Hier ist ein Beispiel des Roboters in Aktion:

Schritt 8: Fazit

Nun, das war's. Obwohl diese instructables nicht im Detail beschreibt, wie wir unseren Roboter gebaut haben, was Ihnen wahrscheinlich aufgrund der eher "einzigartigen" Materialien, die wir verwendeten, nicht helfen würde, empfehle ich Ihnen dringend, die Schaltpläne und den Code zu verwenden, den wir zur Verfügung gestellt haben, um zu inspirieren Sie beim Bau Ihres eigenen Roboters! Wenn Sie Fragen haben oder mit Hilfe unserer Sachen einen Roboter bauen, würden wir uns freuen! Danke fürs Lesen! PS: Wenn Sie keine Lust haben, für mich zu stimmen, werfen Sie einen Blick auf das Projekt von Jerome Demers hier oder sogar auf das Projekt von JFDuval, das über seine persönliche Seite hier verfügbar ist. Wenn einer von ihnen gewinnt, kann ich vielleicht ein paar lasergeschnittene Teile erzielen;)