Flex Bot: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ใช้คำแนะนำนี้เพื่อสร้างแชสซีหุ่นยนต์ขับเคลื่อน 4 ล้อที่ควบคุมโดยกล้ามเนื้อของคุณ!

ขั้นตอนที่ 1: เรื่องราว

เราเป็นรุ่นน้องสองคนจากโรงเรียนมัธยมเออร์วิงตัน รับหลักการวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งเป็นชั้นเรียน PLTW ครูของเรา คุณ Berbawy ให้โอกาสเราเลือกโครงการ SIDE ที่จะจัดแสดงที่ Maker Faire Bay Area เราลงเอยด้วยการค้นหาเว็บไซต์ชื่อ "Backyard Brains"(https://backyardbrains.com) ซึ่งช่วยให้เราพัฒนาแนวคิดในการใช้กล้ามเนื้อยืดหยุ่นเพื่อขยับมอเตอร์ได้ ครูของเราจัดหาไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino, เซ็นเซอร์กล้ามเนื้อ EMG, อุปกรณ์ vex, สายจัมเปอร์และแบตเตอรี่ให้กับเรา จากนั้นเราใช้ทักษะการเขียนโปรแกรมและวิทยาการหุ่นยนต์ก่อนหน้านี้ (เรียนรู้จากการแข่งขันหุ่นยนต์และประสบการณ์การฝึกงาน) เพื่อออกแบบแชสซีที่เราควบคุมโดยใช้กล้ามเนื้อของเรา! โปรเจ็กต์นี้ อย่างที่เราเห็นหลังจากการวิจัยทางออนไลน์ ไม่เคยมีใครทำมาก่อน ซึ่งหมายความว่าเราต้องสร้างทุกอย่างตั้งแต่เริ่มต้น! สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการทดสอบ การปรับเปลี่ยน และการทดสอบซ้ำหลายครั้ง แต่การได้เห็นงานโครงการสุดท้ายของเราในท้ายที่สุดก็คุ้มค่า

ขั้นตอนที่ 2: คำอธิบายพื้นฐาน

โครงการของเราโดยพื้นฐานแล้วคือโครงหุ่นยนต์ 4 ล้อและ 4 มอเตอร์ที่ควบคุมโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ติดกับ Arduino คือเซ็นเซอร์กล้ามเนื้อ EMG ที่ส่งข้อมูลแรงดันของกล้ามเนื้อไปยังพอร์ตแอนะล็อกของ Arduino หมุดดิจิทัลหลายตัวและหมุดกราวด์/5 โวลต์ของ Arduino เชื่อมต่อกับเขียงหั่นขนมที่ด้านบนของแชสซี โดยจ่ายไฟให้มอเตอร์ 4 ตัว และส่งสัญญาณข้อมูล

โดยรวมแล้ว เมื่อเกิดการโค้งงอ ความแปรปรวนของแรงดันไฟฟ้าที่บันทึกโดยเซ็นเซอร์ EMG จะส่งสัญญาณพอร์ตดิจิทัลเพื่อส่งข้อมูลไปยังขาข้อมูลของตัวควบคุมมอเตอร์ ซึ่งจบลงด้วยการเปิดมอเตอร์ นอกจากนี้เรายังมีปุ่มสองปุ่มที่เชื่อมต่อกับพินอนาล็อกของ Arduino ของเรา เมื่อกดปุ่ม กระแสจะถูกส่งไปยังพินอะนาล็อก และเมื่อพินอะนาล็อกเหล่านี้ลงทะเบียนอินพุตปัจจุบัน มอเตอร์จะหมุนไปในทิศทางต่างๆ เพื่อให้แชสซีเดินหน้า ถอยหลัง ซ้าย หรือขวาได้

ด้านล่างนี้เป็นสิ่งจำเป็นที่จะซื้อสำหรับโครงการนี้:

- เซ็นเซอร์ EMG

- VEX 393 มอเตอร์

- ตัวควบคุมมอเตอร์ VEX

- VEX ฮาร์ดแวร์ KIT

- ล้อ VEX

- เขียงหั่นขนมและสายไฟ

- ARDUINO UNO

- 9 VOLT BATTERIES (คุณจะต้องใช้เป็นจำนวนมากเนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้จะหมดอายุการใช้งานภายใน 30 นาทีเนื่องจากมีการใช้มอเตอร์ VEX จำนวน 4 ตัวในปัจจุบัน):

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนที่ 1: ไดรฟ์

ในการสร้างแชสซีนี้ คุณสามารถใช้ฮาร์ดแวร์/มอเตอร์ใดก็ได้ แม้ว่าจะแนะนำให้ใช้ฮาร์ดแวร์ VEX, มอเตอร์ VEX เวอร์ชัน 4 และตัวควบคุมมอเตอร์ VEX ขณะสร้างแชสซีนี้ คุณต้องคำนึงถึงพื้นที่ที่จำเป็นในการใส่เขียงหั่นขนม ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino แบตเตอรี่ และสวิตช์ไปที่ด้านบนของแชสซี นอกจากนี้ มอเตอร์ที่ใช้จะต้องมีความสามารถ PWM สำหรับวัตถุประสงค์ของโครงการนี้ โดยพื้นฐานแล้วหมายความว่ามอเตอร์ต้องมีพินบวก พินลบ และดาต้าพิน เซอร์โวมอเตอร์แบบต่อเนื่องหรือมอเตอร์กระแสตรงที่มีตัวควบคุมมอเตอร์ทั้งคู่มีความสามารถ PWM

นอกจากข้อมูลข้างต้นแล้ว แชสซีนี้ยังสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการของคุณ ตราบใดที่มีระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ!

ต่อไปนี้คือสิ่งที่ควรคำนึงถึงเป็นพิเศษขณะสร้างแชสซี (สิ่งทั้งหมดนี้สามารถเห็นได้จากรูปภาพของแชสซีที่แนบมาด้วย!):

1) แต่ละเพลาต้องรองรับสองจุดเพื่อหลีกเลี่ยงการโค้งงอ

2) ล้อไม่ควรสัมผัสด้านข้างของแชสซีโดยตรง (ต้องมีช่องว่างเล็ก ๆ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้สเปเซอร์) ซึ่งจะช่วยลดแรงเสียดทานที่ทำให้ความเร็วของล้อช้าลงเมื่อหมุน

3) ใช้ดุมล้อที่อีกด้านหนึ่งของล้อ (หันออกจากแชสซี) เพื่อยึดล้อเข้ากับแชสซี

ขั้นตอนที่ 4: ขั้นตอนที่ 2: วงจร

* หมายเหตุ สำหรับการสร้างวงจรสำหรับโปรเจ็กต์นี้ เราขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้ลวดเขียงหั่นขนมแบบแข็ง/โค้งงอล่วงหน้า เนื่องจากจะง่ายกว่า/เข้าใจได้ง่ายกว่ามากในขณะตรวจสอบวงจรเพื่อหาข้อผิดพลาด ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นได้มากที่สุด ตัวอย่างการใช้ลวดทึบ โปรดดูภาพเบื้องต้นของโครงการนี้ *

โครงการนี้ใช้เขียงหั่นขนมด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

- เพื่อจ่ายกระแสไฟให้กับมอเตอร์หลายตัวที่ถูกควบคุม

- เพื่อส่งสัญญาณข้อมูลไปยังตัวควบคุมมอเตอร์ของมอเตอร์

- เพื่อรับสัญญาณข้อมูลจากปุ่มต่างๆ

- เพื่อจ่ายแรงดันไฟให้กับเซ็นเซอร์ EMG

- เพื่อรับสัญญาณข้อมูลจากเซ็นเซอร์ EMG

โปรดดูภาพวงจร TinkerCAD ที่แนบมาเพื่อใช้อ้างอิง

ต่อไปนี้คือขั้นตอนบางส่วนเพื่อทำความเข้าใจว่าวงจร TinkerCAD สอดคล้องกับวงจรจริงที่เราทำ/ใช้งานอย่างไร:

สายสีเหลืองเป็นตัวแทนของสาย "ข้อมูล" ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะส่งสัญญาณไปยังตัวควบคุมมอเตอร์เพื่อกระตุ้นให้มอเตอร์หมุน

สายสีดำเป็นตัวแทนของสายลบหรือสาย "กราวด์" หมายเหตุสำคัญประการหนึ่งคือ มอเตอร์/ส่วนประกอบทั้งหมดต้องเชื่อมต่อกับสายกราวด์เชิงลบเพื่อควบคุมโดย Arduino

สายสีแดงเป็นตัวแทนของสายบวก สายบวกและลบต้องอยู่ในวงจรเพื่อให้ทำงานได้

ขั้นตอนที่ 5: ขั้นตอนที่ 3: การเข้ารหัส

นี่เป็นส่วนที่ยากที่สุดของโครงการที่จะเข้าใจ โปรแกรมของเราต้องใช้ Arduino IDE ซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้ที่เว็บไซต์ Arduino สามารถใช้โปรแกรมแก้ไขออนไลน์ของ Arduino แทน IDE ที่ดาวน์โหลดได้หากต้องการ

ARDUINO IDE

เมื่อ IDE นี้ถูกดาวน์โหลด/พร้อมใช้งาน และโปรแกรมที่เราสร้างไว้ถูกดาวน์โหลดลงใน IDE แล้ว สิ่งที่คุณต้องทำคืออัปโหลดโค้ดลงใน Arduino และด้านซอฟต์แวร์ของโปรเจ็กต์นี้เสร็จเรียบร้อยแล้ว!

หมายเหตุ - ไฟล์ ZIP สำหรับรหัสโครงการนี้แนบมาด้านล่าง

โดยพื้นฐานแล้ว โปรแกรมของเราจะอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าที่อัตราต่อเนื่อง และหากค่าแรงดันไฟฟ้าอยู่นอกช่วงที่กำหนด (ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการดิ้น) สัญญาณข้อมูลจะถูกส่งไปยังตัวควบคุมมอเตอร์ของมอเตอร์ กระตุ้นให้มอเตอร์หมุน นอกจากนี้ หากกดปุ่มใดปุ่มหนึ่งหรือทั้งสองปุ่ม มอเตอร์แต่ละตัวจะหมุนไปในทิศทางที่แตกต่างกัน ทำให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ถอยหลัง และเลี้ยวทั้งสองทิศทาง

ขั้นตอนที่ 6: ขั้นตอนที่ 4: เฉลิมฉลอง

หลังจากทำสามขั้นตอนก่อนหน้าแล้ว (การสร้างแชสซีและวงจร ตลอดจนดาวน์โหลดโค้ด) แสดงว่าคุณทำเสร็จแล้ว! สิ่งที่คุณต้องทำตอนนี้คือใส่แบตเตอรี่ 9 โวลต์เข้ากับรางเขียงหั่นขนม (แบตเตอรี่ 9 โวลต์ 2 ก้อน) แบตเตอรี่ 9 โวลต์เข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino และคุณพร้อมแล้ว ใส่เซ็นเซอร์กล้ามเนื้อบน bicep เปิด Arduino และ FLEX! อย่าลืมว่าการกดปุ่มจะทำให้คุณสามารถเคลื่อนแชสซีไปทางซ้าย ขวา และด้านหลังได้เช่นกัน!

แนบเป็นวิดีโอเพื่อดูการทำงานของโครงการนี้!