โครงการ BOTUS: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

คำแนะนำนี้จะอธิบายหุ่นยนต์ BOTUS ซึ่งสร้างขึ้นเป็นโครงการระยะยาวสำหรับปีแรกของวิศวกรรมที่ Universite de Sherbrooke ในเมืองเชอร์บรูค รัฐควิเบก ประเทศแคนาดา BOTUS ย่อมาจาก roBOT Universite de Sherbrooke หรือที่เรียกกันว่า roBOT Under Skirt:) โปรเจ็กต์ที่เราเสนอคือการค้นหาแอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจสำหรับการควบคุมด้วยเสียง เนื่องจากหนึ่งในสมาชิกของเราเป็นแฟนตัวยงของวิทยาการหุ่นยนต์ และเดินตามรอยเท้าของโครงการก่อนหน้าของเรา* เราจึงตัดสินใจสร้างหุ่นยนต์ควบคุมระยะไกลที่จะใช้คำสั่งเสียงเป็นคุณสมบัติเพิ่มเติมสำหรับผู้ที่ไม่คุ้นเคยกับการควบคุมรีโมทที่ซับซ้อน มีหลายปุ่ม (พูดอีกอย่างคือไม่ใช่เกมเมอร์;)) ทีมที่รับผิดชอบในการสร้างหุ่นยนต์ประกอบด้วย (ตามลำดับตัวอักษร):- Alexandre Bolduc, วิศวกรรมคอมพิวเตอร์- Louis-Philippe Brault, วิศวกรรมไฟฟ้า- Vincent Chouinard, วิศวกรรมไฟฟ้า- JFDuval, วิศวกรรมไฟฟ้า- Sebastien Gagnon, วิศวกรรมไฟฟ้า- Simon Marcoux, วิศวกรรมไฟฟ้า- Eugene Morin, วิศวกรรมคอมพิวเตอร์- Guillaume Plourde, วิศวกรรมคอมพิวเตอร์- Simon St-Hilaire, วิศวกรรมไฟฟ้าในฐานะนักเรียน เรามีงบประมาณไม่ จำกัด อย่างแน่นอน. สิ่งนี้ทำให้เราต้องนำวัสดุจำนวนมากมาใช้ซ้ำ ตั้งแต่โพลีคาร์บอเนตไปจนถึงแบตเตอรี่ไปจนถึงส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม ฉันจะหยุดพูดพล่ามตอนนี้และแสดงให้คุณเห็นว่าสัตว์ร้ายตัวนี้ทำมาจากอะไร หมายเหตุ: เพื่อให้สอดคล้องกับเจตนารมณ์ของการแบ่งปัน แผนผังทั้งหมดสำหรับ PCB และรหัสที่ขับเคลื่อนหุ่นยนต์จะได้รับในคำแนะนำนี้… ขอให้สนุก!*ดู Cameleo หุ่นยนต์เปลี่ยนสี โปรเจ็กต์นี้ยังไม่เสร็จตามกำหนด สังเกตการเคลื่อนไหวที่ไม่เท่ากัน แต่เรายังคงได้รับการกล่าวถึงสำหรับนวัตกรรมสำหรับฟีเจอร์ "การจับคู่สี" ของเรา

ขั้นตอนที่ 1: วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของหุ่นยนต์

เช่นเดียวกับหลาย ๆ โครงการ BOTUS ได้ผ่านวิวัฒนาการหลายขั้นตอนก่อนที่จะกลายเป็นสิ่งที่เป็นอยู่ในขณะนี้ ก่อนอื่น แบบจำลอง 3 มิติถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แนวคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการออกแบบขั้นสุดท้ายแก่ทุกคนที่เกี่ยวข้อง หลังจากนั้น การสร้างต้นแบบก็เริ่มขึ้นด้วยการสร้างแท่นทดสอบ หลังจากตรวจสอบว่าทุกอย่างทำงานได้ดี เราก็เริ่มสร้างหุ่นยนต์ตัวสุดท้าย ซึ่งต้องแก้ไขสองสามครั้ง รูปร่างพื้นฐานไม่ได้รับการแก้ไข เราใช้โพลีคาร์บอเนตเพื่อรองรับการ์ดอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด MDF เป็นฐาน และท่อ ABS เป็นหอคอยกลางที่รองรับเซ็นเซอร์วัดระยะอินฟราเรดและชุดกล้องของเรา

ขั้นตอนที่ 2: การเคลื่อนไหว

ในขั้นต้น หุ่นยนต์ได้รับการติดตั้งมอเตอร์ Maxon สองตัวที่ขับเคลื่อนล้อโรลเลอร์เบลดสองล้อ แม้ว่าหุ่นยนต์จะสามารถเคลื่อนที่ได้ แต่แรงบิดที่มอเตอร์จ่ายให้นั้นยังน้อยเกินไป และพวกมันต้องถูกขับเคลื่อนจนสุดตลอดเวลา ซึ่งทำให้ความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ลดลง เพื่อแก้ปัญหานี้ เราใช้สองตัวซ้ำ มอเตอร์ Escap P42 จากความพยายาม Eurobot 2008 ของ JFduval พวกเขาต้องติดตั้งบนกล่องเกียร์แบบกำหนดเองสองตัว และล้อที่เราเปลี่ยนเป็นล้อสกู๊ตเตอร์สองล้อ ส่วนรองรับที่สามของหุ่นยนต์ประกอบด้วยล้ออิสระที่เรียบง่าย (อันที่จริง ในกรณีนี้เป็นเพียงลูกปืนโลหะเท่านั้น).

ขั้นตอนที่ 3: กริปเปอร์

กริปเปอร์ยังเป็นผลมาจากการพักฟื้น เดิมเป็นส่วนหนึ่งของการประกอบแขนหุ่นยนต์ที่ใช้เป็นเครื่องมือในการสอน เพิ่มเซอร์โวเพื่อให้สามารถหมุนไปรอบ ๆ ได้นอกเหนือจากความสามารถในการคว้า เราค่อนข้างโชคดี เนื่องจากกริปเปอร์มีอุปกรณ์จับยึดที่ป้องกันไม่ให้เปิดมากเกินไปหรือปิดแน่นเกินไป (แม้ว่าหลังจาก "การทดสอบนิ้ว" เราก็พบว่ามีการยึดเกาะที่ดีพอสมควร…)

ขั้นตอนที่ 4: กล้องและเซ็นเซอร์

คุณสมบัติหลักของหุ่นยนต์ อย่างน้อยสำหรับโปรเจ็กต์ที่เราได้รับคือกล้อง ซึ่งต้องสามารถมองไปรอบๆ และอนุญาตให้ควบคุมการเคลื่อนไหวของมันได้อย่างแม่นยำ วิธีแก้ปัญหาที่เราเลือกใช้คือการประกอบ Pan & Tilt แบบง่ายๆ ซึ่งประกอบด้วยเซอร์โวสองตัวที่ติดกาวอย่างมีศิลปะ (อืมม) ซึ่งอยู่ด้านบนซึ่งมีกล้องที่มีความละเอียดสูงมากซึ่งมีขายใน eBay ในราคาประมาณ 20 เหรียญสหรัฐฯ (เฮ้…) การควบคุมด้วยเสียงของเราทำให้เราสามารถขยับกล้องด้วยสองแกนที่เซอร์โวให้มา แอสเซมบลีถูกติดตั้งที่ด้านบนของ "หอคอย" ตรงกลางของเรา รวมกับเซอร์โวหนึ่งตัวที่ติดตั้งอยู่นอกศูนย์กลางเล็กน้อย ทำให้กล้องสามารถมองลงมาและเห็นกริปเปอร์ ซึ่งช่วยให้ผู้ควบคุมเคลื่อนที่ได้ นอกจากนี้ เรายังติดตั้ง BOTUS ด้วยอินฟราเรด 5 ตัว เซ็นเซอร์วัดระยะซึ่งติดตั้งอยู่ที่ด้านข้างของหอคอยกลาง ทำให้สามารถ "มุมมอง" ที่ดีของด้านหน้าและด้านข้างของหุ่นยนต์ได้ ช่วงของเซ็นเซอร์ด้านหน้าคือ 150 ซม. เซ็นเซอร์ด้านข้างมีช่วง 30 ซม. และเซ็นเซอร์ในแนวทแยงมีช่วงสูงสุด 80 ซม.

ขั้นตอนที่ 5: แต่แล้วสมองล่ะ?

เช่นเดียวกับหุ่นยนต์ดีๆ ทุกตัว หุ่นยนต์ของเราต้องการสมอง แผงควบคุมแบบกำหนดเองได้รับการออกแบบมาเพื่อทำอย่างนั้น ขนานนามว่า "Colibri 101" (ซึ่งย่อมาจาก Hummingbird 101 เนื่องจากมีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพ) บอร์ดนี้มีอินพุตแบบอนาล็อก/ดิจิตอลที่เพียงพอ โมดูลกำลังสำหรับล้อ จอ LCD และโมดูล XBee ที่ใช้ สำหรับการสื่อสารแบบไร้สาย โมดูลทั้งหมดเหล่านี้ควบคุมโดย Microchip PIC18F8722 บอร์ดได้รับการออกแบบโดยสมัครใจให้มีขนาดกะทัดรัดมาก ทั้งเพื่อประหยัดพื้นที่ในหุ่นยนต์และเพื่อประหยัดวัสดุ PCB ส่วนประกอบส่วนใหญ่บนบอร์ดที่เราเป็นตัวอย่าง ซึ่งช่วยให้เราสามารถลดต้นทุนโดยรวมของ PCB ได้ AdvancedCircuits จัดทำบอร์ดด้วยตัวเองฟรี ต้องขอบคุณพวกเขามากสำหรับการสนับสนุนหมายเหตุ: เพื่อให้เป็นไปตามเจตนารมณ์ของการแบ่งปัน คุณจะพบกับแผนผัง ไฟล์ Cadsoft Eagle สำหรับการออกแบบบอร์ด และรหัส C18 สำหรับ ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่นี่และที่นี่

ขั้นตอนที่ 6: พลัง

ตอนนี้ ของทั้งหมดนี้ค่อนข้างเรียบร้อย แต่ต้องการน้ำผลไม้เพื่อใช้งาน ด้วยเหตุนี้ เราจึงหันไปใช้หุ่นยนต์ Eurobot 2008 อีกครั้ง โดยถอดแบตเตอรี่ออก ซึ่งเป็นลิเธียมไอออนนาโนฟอสเฟต Dewalt 36V ที่มีเซลล์ A123 10 เซลล์ เดิมทีเราบริจาคโดย DeWALT Canada ในระหว่างการนำเสนอครั้งสุดท้ายของเรา แบตเตอรี่ใช้งานได้ประมาณ 2.5 ชั่วโมง ซึ่งถือว่าน่านับถือมาก

ขั้นตอนที่ 7: แต่… เราจะควบคุมสิ่งนั้นได้อย่างไร

นี่คือจุดเริ่มต้นของคำว่า "เป็นทางการ" ของโครงการ ขออภัยเนื่องจากโมดูลต่างๆ ที่เราใช้ในการกรองเสียงของเราและแปลงเป็นคำสั่งเสียงได้รับการออกแบบโดย Universite de Sherbrooke ฉันจึงไม่สามารถอธิบายได้ด้วย รายละเอียดมากมาย อย่างไรก็ตาม ฉันสามารถบอกคุณได้ว่าเราปฏิบัติต่อเสียงผ่านชุดตัวกรอง ซึ่งช่วยให้ FPGA จดจำได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสถานะของทุกเอาต์พุตที่ตัวกรองของเราให้ ซึ่งผู้ดำเนินการออกเสียงฟอนิมใด จากนั้นเป็นต้นมา นักศึกษาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ของเราได้ออกแบบอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกซึ่งแสดงข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมโดยหุ่นยนต์ รวมถึงฟีดวิดีโอสด (ไม่มีรหัสนี้อยู่ด้วย แต่น่าเสียดาย) ข้อมูลเหล่านี้จะถูกส่งผ่านโมดูล XBee บน Colibri 101 ซึ่งจะได้รับโดยโมดูล XBee อื่น จากนั้นจะผ่านตัวแปลง Serial-to-USB (แผนสำหรับบอร์ดนี้ก็มี รวมอยู่ในไฟล์.rar) แล้วโปรแกรมจะได้รับ ผู้ปฏิบัติงานใช้ Gamepad ปกติเพื่อส่งคำสั่งการเคลื่อนไหว/กริปเปอร์ไปยังหุ่นยนต์ และชุดหูฟังเพื่อควบคุมกล้อง นี่คือตัวอย่างการทำงานของหุ่นยนต์:

ขั้นตอนที่ 8: สรุป

ก็เกี่ยวกับมัน แม้ว่าคำแนะนำนี้ไม่ได้อธิบายรายละเอียดว่าเราสร้างหุ่นยนต์ของเราอย่างไร ซึ่งอาจจะไม่ช่วยพวกคุณเพราะวัสดุที่ค่อนข้าง "ไม่เหมือนใคร" ที่เราใช้ ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณใช้แผนผังและโค้ดที่เราให้ไว้เพื่อสร้างแรงบันดาลใจ คุณกำลังสร้างหุ่นยนต์ของคุณเอง! หากคุณมีคำถามใดๆ หรือจบลงด้วยความช่วยเหลือจากสิ่งของของเรา หรือจบลงด้วยการสร้างหุ่นยนต์ เรายินดีที่จะทราบ ขอบคุณที่อ่าน! PS: หากคุณไม่อยากโหวตให้ฉัน ดูโครงการของ Jerome Demers ที่นี่ หรือแม้แต่โครงการของ JFDuval ที่มีให้ผ่านหน้าส่วนตัวของเขาที่นี่ หากทั้งคู่ชนะ ฉันอาจจะทำคะแนนได้สองสามชิ้นที่ตัดด้วยเลเซอร์;)