ربات فلکس: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

از این دستورالعمل برای ساخت یک شاسی ربات 4 چرخ متحرک که توسط ماهیچه های شما کنترل می شود استفاده کنید!

مرحله 1: داستان

ما دو جوان از دبیرستان ایروینگتون هستیم که اصول مهندسی ، کلاس PLTW را گذرانده ایم. معلم ما ، خانم برباوی ، به ما این فرصت را داد که یک پروژه SIDE را انتخاب کنیم که در Maker Faire Bay Area نمایش داده می شود. در نهایت وب سایتی به نام "مغز حیاط خلوت" (https://backyardbrains.com) پیدا کردیم که به ما کمک کرد ایده استفاده از انعطاف پذیری عضلات را برای حرکت دادن موتور توسعه دهیم. معلم ما میکروکنترلر آردوینو ، سنسور عضله EMG ، تجهیزات vex ، سیم های بلوز و باتری را به ما ارائه کرد. سپس ما مهارت های برنامه نویسی و رباتیک قبلی خود را (که از طریق رباتیک رقابتی و تجربه کارآموزی آموخته شد) برای طراحی شاسی که با استفاده از ماهیچه های خود کنترل می کنیم ، به کار گرفتیم! این پروژه ، همانطور که بعد از تحقیقات آنلاین مشاهده کردیم ، قبلاً توسط کسی انجام نشده بود ، به این معنی که ما مجبور بودیم همه چیز را از ابتدا ایجاد کنیم! این شامل آزمایش ، اصلاح و آزمایش مجدد بود ، اما دیدن پروژه نهایی ما در نهایت ارزشش را داشت.

مرحله 2: توضیحات اولیه

پروژه ما در اصل یک شاسی ربات 4 چرخ و 4 موتور است که با استفاده از میکروکنترلر آردوینو کنترل می شود. متصل به آردوینو یک سنسور عضله EMG است که داده های ولتاژ ماهیچه ها را به پورت آنالوگ آردوینو منتقل می کند. چندین پین دیجیتالی و پایه های پایه/5 ولت آردوینو به یک تخته نان در بالای شاسی متصل شده و 4 موتور را تغذیه می کند و سیگنال های داده را برای آنها ارسال می کند.

به طور کلی ، هنگامی که فرد خم می شود ، واریانس ولتاژ ثبت شده توسط سنسور EMG به یک پورت دیجیتالی سیگنال می دهد تا داده ها را به پین داده کنترل کننده موتور ارسال کند ، که در نهایت موتور را روشن می کند. علاوه بر این ، ما دو دکمه داریم که به پین های آنالوگ آردوینو متصل شده اند. وقتی دکمه ها فشار داده می شوند ، جریان به پین های آنالوگ ارسال می شود و هنگامی که این پین های آنالوگ ورودی فعلی را ثبت می کنند ، موتورها در جهت های مختلف می چرخند تا شاسی به جلو ، عقب ، چپ یا راست حرکت کند.

موارد زیر برای خرید این پروژه ضروری است:

- سنسور EMG

- موتورهای VEX 393

- کنترلرهای VEX MOTOR

- کیت سخت افزار VEX

- چرخ های VEX

- تخته و سیم

- ARDUINO UNO

- 9 باتری ولت (به دلیل استفاده زیاد از 4 موتور فعلی 4 موتور VEX در مدت 30 دقیقه نیاز زیادی خواهید داشت):

مرحله 3: مرحله 1: Drive

برای ایجاد این شاسی ، می توانید از هر سخت افزار/موتور استفاده کنید ، اگرچه سخت افزار VEX ، VEX نسخه 4 موتور و کنترلرهای موتور VEX توصیه می شود. هنگام ساخت این شاسی ، باید فضای مورد نیاز برای قرار دادن تخته نان ، میکروکنترلر آردوینو ، باتری ها و سوئیچ ها را در بالای شاسی در نظر بگیرید. علاوه بر این ، موتورهای مورد استفاده باید دارای قابلیت PWM باشند. برای اهداف این پروژه ، این اساساً به این معنی است که موتور باید دارای پین مثبت ، پین منفی و پین داده باشد. سروو موتورهای مداوم یا موتورهای DC با کنترل کننده های موتور هر دو دارای قابلیت PWM هستند.

علاوه بر اطلاعات فوق ، این شاسی می تواند کاملاً مطابق خواسته شما سفارشی شود مگر اینکه دارای چهار چرخ متحرک باشد!

در اینجا چند نکته اضافی که هنگام ساخت شاسی باید در نظر داشته باشید (همه این موارد را می توانید در تصاویر شاسی پیوست نیز مشاهده کنید!):

1) هر محور باید در دو نقطه پشتیبانی شود تا از خم شدن جلوگیری شود

2) چرخ نباید مستقیماً به طرف شاسی برخورد کند (باید شکاف کوچکی وجود داشته باشد ، که می توان با استفاده از فاصله دهنده ها این کار را انجام داد) این باعث کاهش اصطکاک می شود که سرعت چرخش را در هنگام چرخش کند می کند.

3) از محورهای محور در طرف دیگر چرخ (رو به دور از شاسی) استفاده کنید تا چرخ را به شاسی محکم کنید

مرحله 4: مرحله 2: مدار

* توجه داشته باشید ، برای ایجاد مدار برای این پروژه ، ما به شدت توصیه می کنیم از سیم نان جامد/از قبل خم شده استفاده کنید زیرا هنگام بررسی مدارک برای خطاها ، که به احتمال زیاد اتفاق می افتد ، بسیار تمیزتر/راحت تر قابل درک است. برای نمونه استفاده از سیم جامد ، لطفاً تصاویر مقدماتی این پروژه را مشاهده کنید. *

این پروژه به دلایل زیر از تخته نان استفاده می کند:

- دادن ولتاژ به چند موتور تحت کنترل

- ارسال سیگنال های داده به کنترل کننده های موتور موتور

- برای دریافت سیگنال های داده از دکمه ها

- برای ایجاد ولتاژ به سنسور EMG

- برای دریافت سیگنال های داده از سنسور EMG

لطفاً برای مرجع ، تصویر مدار TinkerCAD پیوست شده را مشاهده کنید.

در اینجا برخی از مراحل برای درک چگونگی مطابقت TinkerCADcircuitry با مدار واقعی ما ساخته شده/استفاده می شود:

سیم های زرد نشان دهنده سیم های "داده" هستند که در اصل سیگنال هایی را به کنترل کننده موتور ارسال می کنند که باعث می شود موتور بچرخد.

سیم های سیاه نشان دهنده سیم منفی یا "زمین" هستند. یک نکته مهم این است که همه موتورها/ قطعات باید به سیم زمین منفی متصل شوند تا توسط آردوینو کنترل شوند.

سیمهای قرمز نشان دهنده سیم مثبت هستند. سیمهای مثبت و منفی باید در مدار باشند تا کار کند.

مرحله 5: مرحله 3: برنامه نویسی

درک این سخت ترین قسمت پروژه است. برنامه ما نیاز به استفاده از Arduino IDE دارد که می توان آن را در وب سایت Arduino بارگیری کرد. در صورت تمایل می توان از ویرایشگر آنلاین Arduino به جای IDE بارگیری شده استفاده کرد.

ARDUINO IDE

هنگامی که این IDE بارگیری می شود/آماده استفاده می شود و برنامه ای که ساخته ایم در IDE بارگیری می شود ، تنها کاری که باید انجام دهید این است که کد را در Arduino بارگذاری کنید ، و جنبه نرم افزاری این پروژه انجام می شود!

توجه - فایل ZIP کد این پروژه در زیر پیوست شده است.

اساساً ، برنامه ما مقادیر ولتاژ را با نرخ پیوسته می خواند ، و اگر مقادیر ولتاژ خارج از محدوده خاصی باشد (که نشان دهنده انعطاف پذیری است) ، یک سیگنال داده به کنترل کننده موتور موتور ارسال می شود و باعث می شود موتور بچرخد. علاوه بر این ، اگر هر دو یا هر دو دکمه فشار داده شوند ، موتورهای جداگانه در جهت های مختلف می چرخند و به ربات اجازه می دهد به جلو ، عقب حرکت کرده و در هر دو جهت بچرخد.

مرحله 6: مرحله 4: جشن بگیرید

پس از انجام سه مرحله قبلی (ساخت شاسی و مدار و همچنین بارگیری کد) ، کار شما به پایان رسیده است! تنها کاری که باید انجام دهید این است که باتری های 9 ولتی را به ریل های ورق (2 باتری 9 ولت) ، یک باتری 9 ولت را به میکروکنترلر آردوینو وصل کنید و آماده باشید. سنسور عضله را روی دوسر خود قرار دهید ، آردوینو و FLEX را روشن کنید! به یاد داشته باشید ، با فشار دادن دکمه ها می توانید شاسی را به چپ ، راست و عقب نیز حرکت دهید!

پیوست یک فیلم برای مشاهده این پروژه در عمل است!