Flex Bot: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Use-o para fazer um chassi de robô com tração nas quatro rodas que seja controlado pelos SEUS músculos!

Etapa 1: a história

Somos dois juniores da Irvington High School, cursando Princípios de Engenharia, uma classe PLTW. Nossa professora, Sra. Berbawy, nos deu a oportunidade de escolher um Projeto SIDE que seria exibido na Maker Faire Bay Area. Acabamos encontrando um site chamado "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com), que nos ajudou a desenvolver a ideia de usar um músculo flex para movimentar um motor. Nosso professor nos forneceu o microcontrolador Arduino, o sensor muscular EMG, o equipamento vex, os cabos de ligação e as baterias. Em seguida, aplicamos nossas habilidades anteriores de programação e robótica (aprendidas por meio de robótica competitiva e experiência de estágio) para projetar um chassi que controlamos usando nossos músculos! Este projeto, como vimos após uma pesquisa online, não tinha sido realmente feito por ninguém antes, o que significa que tivemos que criar tudo do zero! Isso envolveu muitos testes, modificações e retestes, mas ver o trabalho do nosso projeto final valeu a pena.

Etapa 2: Descrição básica

Nosso projeto é essencialmente um chassi de robô de 4 rodas e 4 motores controlado por um microcontrolador Arduino. Anexado ao Arduino está um sensor de músculo EMG que transmite dados de tensão muscular para uma porta analógica do Arduino. Vários pinos digitais e os pinos de aterramento / 5 volts do Arduino são conectados a uma placa de ensaio na parte superior do chassi, alimentando 4 motores e enviando-lhes sinais de dados.

No geral, ao flexionar, a variação de tensão registrada pelo sensor EMG sinaliza uma porta digital para enviar um dado ao pino de dados do controlador do motor, que acaba ligando o motor. Além disso, temos dois botões conectados aos pinos analógicos de nosso Arduino. Quando os botões são pressionados, a corrente é enviada para os pinos analógicos e quando esses pinos analógicos registram a entrada de corrente, os motores giram em direções diferentes para permitir que o chassi vá para frente, para trás, para a esquerda ou para a direita.

Abaixo estão os fundamentos para comprar para este projeto:

- Sensor EMG

- MOTORES VEX 393

- CONTROLADORES DE MOTOR VEX

- KIT DE HARDWARE VEX

- RODAS VEX

- PÃO E FIOS

- ARDUINO UNO

- BATERIAS DE 9 VOLTS (você vai precisar de muito, pois essas baterias morrem em cerca de 30 minutos devido à grande quantidade de uso de motores 4 VEX atuais):

Etapa 3: Etapa 1: o Drive

Para criar este chassi, você pode usar qualquer hardware / motor, embora o hardware VEX, os motores VEX versão 4 e os controladores de motor VEX sejam recomendados. Ao construir este chassi, você deve levar em consideração o espaço necessário para colocar uma placa de ensaio, microcontrolador Arduino, baterias e interruptores na parte superior do chassi. Além disso, os motores usados devem ter capacidade PWM. Para os fins deste projeto, isso significa essencialmente que o motor deve ter um pino positivo, um pino negativo e um pino de dados. Servo motores contínuos ou motores CC com controladores de motor têm capacidade PWM.

Além das informações acima, este chassi pode ser totalmente personalizado de acordo com seus desejos, desde que tenha tração nas 4 rodas!

Aqui estão algumas coisas extras para se manter em mente ao construir o chassi (todas essas coisas podem ser vistas nas fotos do chassi anexadas também!):

1) cada eixo deve ser apoiado em dois pontos para evitar flexão

2) A roda não deve tocar diretamente na lateral do chassi (deve haver uma pequena folga, que pode ser conseguida com o uso de espaçadores), isso reduz o atrito que diminui a velocidade da roda ao girar

3) Use os cubos do eixo do outro lado da roda (de costas para o chassi) para prender a roda ao chassi

Etapa 4: Etapa 2: Circuito

* Nota, para a criação do circuito para este projeto, recomendamos ALTAMENTE o uso de fio sólido / pré-dobrado da placa de ensaio, pois é muito mais limpo / fácil de entender durante a verificação do circuito em busca de erros, o que provavelmente acontecerá. Para obter um exemplo do uso de fio sólido, consulte as fotos introdutórias deste projeto. *

Este projeto usa um breadboard pelos seguintes motivos:

- para dar tensão aos vários motores sendo controlados

- para enviar sinais de dados para os controladores de motor do motor

- para receber sinais de dados dos botões

- para fornecer tensão ao sensor EMG

- para receber sinais de dados do sensor EMG

Por favor, veja a imagem do circuito TinkerCAD anexada para referência.

Aqui estão algumas etapas para entender como o circuito TinkerCAD corresponde ao circuito real que fizemos / usamos:

Os fios amarelos representam fios de "dados", que essencialmente enviam os sinais para o controlador do motor, fazendo com que o motor gire.

Os fios pretos representam o negativo, ou fio "terra". Uma observação importante é que todos os motores / componentes devem ser conectados a um fio terra negativo para serem controlados pelo Arduino.

Os fios vermelhos representam o fio positivo. Os fios positivo e negativo devem estar no circuito para que funcione.

Etapa 5: Etapa 3: a codificação

Esta é a parte mais difícil de entender do projeto. Nosso programa requer o uso do IDE do Arduino, que pode ser baixado no site do Arduino. O editor online do Arduino pode ser usado em vez do IDE baixado, se preferir.

ARDUINO IDE

Assim que este IDE for baixado / pronto para uso, e o programa que fizemos for baixado no IDE, então tudo que você precisa fazer é carregar o código no Arduino, e o aspecto do software deste projeto está feito!

Nota - o arquivo ZIP para o código deste projeto está anexado abaixo.

Essencialmente, nosso programa lê os valores de tensão em uma taxa contínua e, se os valores de tensão estiverem fora de uma determinada faixa (o que indica um flex), um sinal de dados é enviado ao controlador do motor, fazendo com que o motor gire. Além disso, se um ou ambos os botões forem pressionados, os motores individuais giram em direções diferentes, permitindo que o robô se mova para frente, para trás e gire em ambas as direções.

Etapa 6: Etapa 4: Comemore

Depois de seguir as três etapas anteriores (construir o chassi e o circuito, bem como fazer o download do código), está tudo pronto! Tudo o que você precisa fazer agora é conectar as baterias de 9 volts aos trilhos da placa de ensaio (2 baterias de 9 volts), uma bateria de 9 volts ao microcontrolador Arduino e pronto. Coloque o sensor de músculo em seu bíceps, ligue o Arduino e FLEX! Lembre-se de que pressionar os botões permitirá que você mova o chassi para a esquerda, para a direita e para trás também!

Em anexo está um vídeo para ver este projeto em ação!