Robot Flex : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Utilisez cette instructable pour faire un châssis de robot à 4 roues motrices qui est contrôlé par VOS muscles !

Étape 1: L'histoire

Nous sommes deux juniors de l'Irvington High School en train de suivre les principes de l'ingénierie, une classe PLTW. Notre professeur, Mme Berbawy, nous a donné l'opportunité de choisir un projet SIDE qui serait exposé à Maker Faire Bay Area. Nous avons fini par trouver un site Web appelé "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), qui nous a aidés à développer l'idée d'utiliser un muscle flex pour déplacer un moteur. Notre professeur nous a fourni le microcontrôleur Arduino, le capteur musculaire EMG, l'équipement vex, les câbles de démarrage et les batteries. Nous avons ensuite appliqué nos compétences antérieures en programmation et en robotique (acquises grâce à la robotique compétitive et à l'expérience de stage) pour concevoir un châssis que nous contrôlons à l'aide de nos muscles ! Ce projet, comme nous l'avons vu après des recherches en ligne, n'avait vraiment été réalisé par personne auparavant, ce qui signifie que nous avons dû tout créer à partir de zéro ! Cela impliquait beaucoup de tests, de modifications et de nouveaux tests, mais voir notre travail de projet final en valait la peine.

Étape 2: Description de base

Notre projet est essentiellement un châssis de robot à 4 roues et 4 moteurs contrôlé à l'aide d'un microcontrôleur Arduino. Attaché à l'Arduino se trouve un capteur musculaire EMG qui transmet les données de tension musculaire à un port analogique de l'Arduino. Plusieurs broches numériques et les broches de masse/5 volts de l'Arduino sont connectées à une maquette au-dessus du châssis, alimentant 4 moteurs et leur envoyant des signaux de données.

Dans l'ensemble, lorsque l'on fléchit, la variation de tension enregistrée par le capteur EMG signale à un port numérique d'envoyer des données à la broche de données du contrôleur de moteur, qui finit par allumer le moteur. De plus, nous avons deux boutons connectés aux broches analogiques de notre Arduino. Lorsque les boutons sont enfoncés, le courant est envoyé aux broches analogiques, et lorsque ces broches analogiques enregistrent l'entrée de courant, les moteurs tournent dans différentes directions pour permettre au châssis d'avancer, de reculer, de gauche ou de droite.

Vous trouverez ci-dessous les éléments essentiels à acheter pour ce projet:

- Capteur EMG

- MOTEURS VEX 393

- CONTRLEURS DE MOTEUR VEX

- KIT DE QUINCAILLERIE VEX

- ROUES VEX

- PLATEFORME ET FILS

- ARDUINO UNO

- BATTERIES 9 VOLT (vous en aurez besoin de beaucoup car ces batteries meurent en 30 minutes environ en raison de la grande quantité d'utilisation actuelle des moteurs 4 VEX):

Étape 3: Étape 1: le Drive

Pour créer ce châssis, vous pouvez utiliser n'importe quel matériel/moteur, bien que le matériel VEX, les moteurs VEX version 4 et les contrôleurs de moteur VEX soient recommandés. Lors de la construction de ce châssis, vous devez prendre en compte l'espace nécessaire pour placer une maquette, un microcontrôleur Arduino, des batteries et des commutateurs sur le dessus du châssis. De plus, les moteurs utilisés doivent avoir une capacité PWM. Aux fins de ce projet, cela signifie essentiellement que le moteur doit avoir une broche positive, une broche négative et une broche de données. Les servomoteurs continus ou les moteurs à courant continu avec contrôleurs de moteur ont tous deux une capacité PWM.

Outre les informations ci-dessus, ce châssis peut être entièrement personnalisé selon vos souhaits tant qu'il dispose d'une 4 roues motrices !

Voici quelques éléments supplémentaires à garder à l'esprit lors de la construction du châssis (toutes ces choses peuvent également être vues sur les photos du châssis ci-jointes !):

1) chaque essieu doit être soutenu en deux points pour éviter de se plier

2) La roue ne doit pas toucher directement le côté du châssis (il doit y avoir un petit espace, ce qui peut être réalisé en utilisant des entretoises) cela réduit la friction qui ralentit la vitesse de la roue lors des virages

3) Utilisez des moyeux d'essieu de l'autre côté de la roue (à l'opposé du châssis) pour fixer la roue au châssis

Étape 4: Étape 2: Circuits

* Remarque, pour la création du circuit pour ce projet, nous recommandons FORTEMENT d'utiliser du fil de planche à pain solide/pré-plié car il est beaucoup plus propre/plus facile à comprendre tout en vérifiant le circuit pour les erreurs, ce qui se produira très probablement. Pour un exemple d'utilisation de fil solide, veuillez consulter les images d'introduction de ce projet. *

Ce projet utilise une maquette pour les raisons suivantes:

- pour mettre en tension les différents moteurs commandés

- pour envoyer des signaux de données aux contrôleurs de moteur du moteur

- pour recevoir des signaux de données des boutons

- pour fournir une tension au capteur EMG

- pour recevoir des signaux de données du capteur EMG

Veuillez consulter l'image du circuit TinkerCAD ci-jointe pour référence.

Voici quelques étapes pour comprendre comment le circuit TinkerCAD correspond au circuit réel que nous avons fabriqué/utilisé:

Les fils jaunes représentent les fils de "données", qui envoient essentiellement les signaux au contrôleur de moteur incitant le moteur à tourner.

Les fils noirs représentent le fil négatif ou "terre". Une note importante est que tous les moteurs/composants doivent être connectés à un fil de terre négatif pour être contrôlés par l'Arduino.

Les fils rouges représentent le fil positif. Les fils positif et négatif doivent être dans le circuit pour que cela fonctionne.

Étape 5: Étape 3: le codage

C'est la partie la plus difficile du projet à comprendre. Notre programme nécessite l'utilisation de l'IDE Arduino, qui peut être téléchargé sur le site Web d'Arduino. L'éditeur en ligne Arduino peut être utilisé à la place de l'IDE téléchargé si cela est préférable.

IDE ARDUINO

Une fois que cet IDE est téléchargé/prêt à l'emploi et que le programme que nous avons créé est téléchargé dans l'IDE, tout ce que vous avez à faire est de télécharger le code dans l'Arduino, et l'aspect logiciel de ce projet est terminé !

Remarque - le fichier ZIP du code de ce projet est joint ci-dessous.

Essentiellement, notre programme lit les valeurs de tension à un rythme continu, et si les valeurs de tension sont en dehors d'une certaine plage (ce qui indique un flex), alors un signal de données est envoyé au contrôleur de moteur du moteur, incitant le moteur à tourner. De plus, si l'un ou les deux boutons sont enfoncés, les moteurs individuels tournent dans des directions différentes, permettant au robot d'avancer, de reculer et de tourner dans les deux sens.

Étape 6: Étape 4: Célébrez

Après avoir effectué les trois étapes précédentes (construire le châssis et le circuit, ainsi que télécharger le code), vous avez terminé ! Il ne vous reste plus qu'à attacher les piles 9 volts aux rails de la planche à pain (2 piles 9 volts), une batterie 9 volts au microcontrôleur Arduino, et le tour est joué. Mettez le capteur musculaire sur votre biceps, allumez l'Arduino et FLEX ! N'oubliez pas qu'appuyer sur les boutons vous permettra de déplacer le châssis vers la gauche, la droite et l'arrière également !

Ci-joint une vidéo pour voir ce projet en action!