Flex Bot: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

¡Utilice este instructivo para hacer un chasis de robot con tracción en las 4 ruedas que esté controlado por SUS músculos!

Paso 1: la historia

Somos dos estudiantes de tercer año de Irvington High School y estamos tomando Principios de Ingeniería, una clase PLTW. Nuestra maestra, la Sra. Berbawy, nos dio la oportunidad de elegir un Proyecto SIDE que se exhibiría en Maker Faire Bay Area. Terminamos encontrando un sitio web llamado "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), que nos ayudó a desarrollar la idea de usar una flexión muscular para mover un motor. Nuestro maestro nos proporcionó el microcontrolador Arduino, el sensor muscular EMG, el equipo vex, los cables de puente y las baterías. Luego aplicamos nuestras habilidades previas de programación y robótica (aprendidas a través de robótica competitiva y experiencia de pasantía) para diseñar un chasis que controlamos usando nuestros músculos. Este proyecto, como vimos después de investigar en línea, en realidad no lo había hecho nadie antes, lo que significa que tuvimos que crear todo desde cero. Esto implicó muchas pruebas, modificaciones y reevaluaciones, pero valió la pena ver el trabajo final de nuestro proyecto final.

Paso 2: descripción básica

Nuestro proyecto es esencialmente un chasis de robot de 4 ruedas y 4 motores que se controla mediante un microcontrolador Arduino. Adjunto al Arduino hay un sensor muscular EMG que transmite datos de voltaje muscular a un puerto analógico del Arduino. Varios pines digitales y los pines de tierra / 5 voltios del Arduino están conectados a una placa en la parte superior del chasis, alimentando 4 motores y enviándoles señales de datos.

En general, cuando uno se flexiona, la variación en el voltaje registrada por el sensor EMG le indica a un puerto digital que envíe datos al pin de datos del controlador del motor, que termina encendiendo el motor. Adicionalmente, tenemos dos botones conectados a los pines analógicos de nuestro Arduino. Cuando se presionan los botones, se envía corriente a los pines analógicos, y cuando estos pines analógicos registran la entrada de corriente, los motores giran en diferentes direcciones para permitir que el chasis avance, retroceda, izquierda o derecha.

A continuación se muestran los elementos esenciales para comprar para este proyecto:

- sensor de EMG

- MOTORES VEX 393

- CONTROLADORES DE MOTOR VEX

- KIT DE HARDWARE VEX

- RUEDAS VEX

- PANELES Y ALAMBRES

- ARDUINO UNO

- BATERÍAS DE 9 VOLTIOS (necesitará mucho ya que estas baterías se agotan en aproximadamente 30 minutos debido a la gran cantidad de motores actuales de 4 VEX que usan):

Paso 3: Paso 1: la unidad

Para crear este chasis, puede utilizar cualquier hardware / motor, aunque se recomienda el hardware VEX, los motores VEX versión 4 y los controladores de motor VEX. Al construir este chasis, debe tener en cuenta el espacio necesario para colocar una placa de pruebas, un microcontrolador Arduino, baterías e interruptores en la parte superior del chasis. Además, los motores utilizados deben tener capacidad PWM. Para los propósitos de este proyecto, esto esencialmente significa que el motor debe tener un pin positivo, un pin negativo y un pin de datos. Los servomotores continuos o los motores de CC con controladores de motor tienen capacidad PWM.

Además de la información anterior, este chasis se puede personalizar completamente según sus deseos siempre que tenga tracción en las 4 ruedas.

Aquí hay algunas cosas adicionales que debe tener en cuenta al construir el chasis (¡todas estas cosas también se pueden ver en las imágenes adjuntas del chasis!):

1) cada eje debe apoyarse en dos puntos para evitar que se doble

2) La rueda no debe tocar directamente el lateral del chasis (debe haber un pequeño espacio, que se puede lograr mediante el uso de espaciadores) esto reduce la fricción que ralentiza la velocidad de la rueda al girar

3) Utilice los cubos del eje en el otro lado de la rueda (de espaldas al chasis) para asegurar la rueda al chasis.

Paso 4: Paso 2: Circuito

* Tenga en cuenta que para la creación del circuito para este proyecto, recomendamos ENCARECIDAMENTE utilizar cable de placa de pruebas sólido / predoblado, ya que es mucho más limpio / más fácil de entender mientras se revisa el circuito en busca de errores, lo que probablemente sucederá. Para ver un ejemplo del uso de alambre macizo, consulte las imágenes introductorias de este proyecto. *

Este proyecto utiliza una placa de pruebas por las siguientes razones:

- para dar tensión a los varios motores que se controlan

- enviar señales de datos a los controladores de motor del motor

- para recibir señales de datos de los botones

- para proporcionar voltaje al sensor EMG

- para recibir señales de datos del sensor EMG

Consulte la imagen del circuito de TinkerCAD adjunta como referencia.

Aquí hay algunos pasos para comprender cómo el circuito de TinkerCAD corresponde al circuito real que hicimos / usamos:

Los cables amarillos representan cables de "datos", que esencialmente envían las señales al controlador del motor para que el motor gire.

Los cables negros representan el cable negativo o "tierra". Una nota importante es que todos los motores / componentes deben estar conectados a un cable de tierra negativo para ser controlados por Arduino.

Los cables rojos representan el cable positivo. Los cables positivo y negativo deben estar en el circuito para que funcione.

Paso 5: Paso 3: la codificación

Ésta es la parte más difícil de entender del proyecto. Nuestro programa requiere el uso del IDE de Arduino, que se puede descargar en el sitio web de Arduino. El editor en línea de Arduino se puede utilizar en lugar del IDE descargado si es preferible.

IDE ARDUINO

Una vez que este IDE está descargado / listo para usar, y el programa que hemos creado se descarga en el IDE, entonces todo lo que tiene que hacer es cargar el código en el Arduino, ¡y el aspecto de software de este proyecto está listo!

Nota: el archivo ZIP del código de este proyecto se adjunta a continuación.

Esencialmente, nuestro programa lee los valores de voltaje a una tasa continua, y si los valores de voltaje están fuera de un cierto rango (lo que indica una flexión), entonces se envía una señal de datos al controlador del motor del motor, lo que hace que el motor gire. Además, si se presiona uno o ambos botones, los motores individuales giran en diferentes direcciones, lo que permite que el robot se mueva hacia adelante, hacia atrás y gire en ambas direcciones.

Paso 6: Paso 4: ¡Celebre

Después de realizar los tres pasos anteriores (construir el chasis y el circuito, así como descargar el código), ¡ya está! Todo lo que tiene que hacer ahora es conectar las baterías de 9 voltios a los rieles de la placa de pruebas (2 baterías de 9 voltios), una batería de 9 voltios al microcontrolador Arduino, y listo. ¡Coloque el sensor muscular en su bíceps, encienda el Arduino y FLEX! Recuerde, presionar los botones le permitirá mover el chasis hacia la izquierda, la derecha y también hacia atrás.

¡Se adjunta un video para ver este proyecto en acción!