Wild Thing modificado - Joystick Steering - Novo e aprimorado: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Atualização 2019-08-01: Dois anos após a conclusão deste projeto, projetei e fabriquei várias placas de circuito para facilitar a conversão dessas cadeiras de rodas. A primeira placa de circuito é quase a mesma que o protoboard personalizado soldado aqui, mas em vez disso é uma placa fabricada profissionalmente que usa um Arduino Nano. Há também um substituto direto para a placa de controle de estoque original (ela tem um circuito de driver de motor integrado), bem como uma placa que se conecta à placa de controle de estoque e emula seus joysticks, tornando-os muito mais fáceis de usar. Aqui estão todas as informações para essas placas: https://github.com/willemcvu/Bumblebee-dual-motor-… Se você quiser uma dessas placas, entre em contato comigo através do meu blog e podemos seguir a partir daí: https: / /willemhillier.wordpress.com/contact-me/

Este manual foi escrito por Willem Hillier, um aluno da Champlain Valley Union High School, localizada em Hinesburg, VT. Este projeto foi realizado dentro e fora das aulas de Design Tech e Engenharia Robótica ministradas por Olaf Verdonk.

No final de março de 2017, um fisioterapeuta local entrou em contato com a escola e perguntou se seríamos capazes de modificar uma Fisher Price Wild Thing para o uso de um único joystick, seguindo este Instructable: https://www.instructables.com/id/ Wild-Thing-Modification /

Pegamos essas instruções e melhoramos o design onde podíamos. As áreas em que melhoramos incluíram:

• Montagem / fiação de eletrônicos
• Código
• Joystick e montagem de joystick
• Sistema de montagem em PVC
• Encosto, apoio de cabeça e outras estruturas de suporte
• Roda giratória

Não usamos um sensor de sonar e um bip piezoelétrico em nossa construção como o original fazia.

No último dia de construção, quando montamos as estruturas finais de suporte e apresentamos o projeto à menina, a imprensa local esteve presente. Filmaram e entrevistaram várias pessoas e, depois de estar no noticiário local, o vídeo foi destaque no noticiário nacional, bem como em inúmeros locais online.

Essas instruções não são abrangentes como o Instructable original, mas são um "complemento" que aborda apenas as áreas que alteramos.

Pedimos desculpas pelas fotos abaixo da média ao longo deste Instructable. Eu tive um iPhone 5 durante este projeto e ele não tem a melhor câmera …

ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE: Champlain Valley Union High School ou qualquer outro, seus alunos, professores e funcionários não são responsáveis por quaisquer ferimentos a qualquer pessoa ou danos a qualquer objeto, incluindo o carro, causados pelas modificações. Qualquer tipo de modificação também anulará a garantia fornecida pelo fabricante do carro

Etapa 1: Peças e suprimentos

Embora seja basicamente igual à lista de peças do Instructable original, existem algumas diferenças.

Muitas dessas peças podem ser compradas localmente em Home Depot, Lowe's ou em sua loja de ferragens local. Todos os preços são aqueles listados no momento da postagem.

Estrutura de PVC:

• Tubo de PVC 3/4"
• Porcas, parafusos e arruelas para aparafusamento
• Cotovelos de PVC de 90 graus - x4
• Cotovelos de PVC de 30 graus - x2

Custo aproximado de enquadramento: $ 30-40

Eletrônicos:

• Trinket Adafruit Pro - 5V 16MHz

  • Usado para obter as entradas do joystick e controlar os motores de forma adequada
  • https://www.adafruit.com/products/2000
  • $9.95

• Controle de video game

  • Qualquer joystick analógico de 2 eixos funcionará - use aquele que funciona melhor fisicamente para sua aplicação.
  • https://amzn.to/2sejh4q9.99Power

• Barramento de distribuição (x2)

  • Usado para distribuir energia e simplificar a fiação
  • https://www.adafruit.com/product/737
  • $ 1,95x 2

• Potenciômetro trim

  • Usado para controlar a velocidade do carro.
  • https://www.adafruit.com/product/356
  • $4.50

• Perfboard

  • Usado para soldar outros componentes eletrônicos no local. Atua como uma placa de circuito para os componentes eletrônicos do controlador.
  • https://www.adafruit.com/product/1609
  • $4.50

• Cabeçalhos masculinos

  • Usado para criar plugues para outros componentes
  • https://www.adafruit.com/product/2671
  • $2.95

• Cabeçalhos femininos

  • Usado para a outra extremidade - iremos conectá-lo ao cabo do joystick para que ele possa ser conectado à nossa placa de controle.
  • https://www.adafruit.com/product/598
  • $2.95

• Controladores de motor (x2)

  • Você pode usar qualquer controlador de motor PWM de 12 V com recursos reversos, embora esses sejam os que usamos e sejam excelentes (embora um pouco caros).
  • $ 45,00 x 2
  • https://www.revrobotics.com/spark/

• Capacitores (x2)

  • Nivela a tensão quando você consome muita energia (por exemplo, acelerando rapidamente).
  • https://www.digikey.com/product-detail/en/UVK1E472M
  • $ 1,37 x 2
• Chave de força
  • Usado para ligar / desligar o carro
  • https://www.lowes.com/pd/SERVALITE-Single-Pole-Si
  • $3.42

• Fusível

  • https://amzn.to/2seAlYf
  • $2.98
• Fusível automotivo 20A

  Você pode comprar muito barato localmente

• Qualquer fio de bitola pesada
  • Usado para fiação de energia
  • Pode ser facilmente comprado localmente

• Cabo pequeno de 4 ou mais pinos

  • Usado como cabo de joystick
  • O cabeamento USB funciona bem

• Terminais de anel

  Você pode comprar estes localmente

• Opcional: bateria atualizada
  • Dá-lhe um tempo de execução aproximadamente o dobro da bateria padrão
  • https://amzn.to/2ssMjPV
  • $33.11

• Conectores Powerpole

  • Para fácil remoção da bateria e facilidade de carregamento
  • https://amzn.to/2sDocOY
  • $12.95

Custo total de eletrônicos: $ 190,69

Custo de modificação estimado total: $ 200-300

Etapa 2: Montagem / fiação de eletrônicos

Em vez de soldar todos os fios necessários diretamente no Adafruit Trinket Pro, optei por construir um PCB que tivesse todas as conexões necessárias quebradas.

Usei perfboard e soldou cabeçotes femininos para o Trinket Pro. Usei cabeçalhos masculinos para as conexões de alimentação, servo e joystick. O potenciômetro de velocidade é soldado diretamente nesta placa de controle, ao contrário do projeto original em que o potenciômetro de ajuste de velocidade era externo à placa de controle. Isso é significativamente mais confiável (em oposição a um conector) e é mais simples de fabricar.

Além disso, há dois interruptores que controlam qual cabeçalho do joystick está ativo. Um switch alterna o sinal do eixo x entre os dois cabeçalhos e o outro alterna o sinal do eixo y. Cada cabeçalho é conectado "oposto" ao outro - por exemplo, terra e VCC são comutados na posição da outra plataforma. Isso permite que o joystick seja alternado entre a operação com a mão esquerda e direita simplesmente mudando o cabeçalho do joystick e girando dois interruptores, sem reprogramação do controlador.

Etapa 3: Código

Ao tentar o código original, descobri que era extremamente lento. Após algumas pesquisas / testes, foi determinado que o código do sonar fazia o circuito de controle funcionar muito lentamente quando nenhum sensor de sonar estava conectado. Isso acontecia porque o Arduino enviava um "ping" para o sensor do sonar e aguardava a hora de receber um "ping" de volta do sensor do sonar. Quando não há sensor de sonar conectado, ele nunca recebe um ping de volta, mas espera um pouco para receber um antes de eventualmente expirar.

Depois de remover esse código, bem como outro código desnecessário (especificamente código projetado para rodar um carro com um servo de direção), ele funcionou muito bem.

Etapa 4: Joystick e montagem de joystick

O projeto original usava um joystick de potenciômetro de 2 eixos padrão de um controle remoto para um avião, etc. Embora funcionem, muitas vezes não são de alta qualidade e, além disso, o cabo não é ideal, pois é feito para ser usado com um único polegar. Optamos por usar um joystick de 2 eixos com alça esférica para facilidade de uso. Eu projetei e imprimi em 3D um suporte para o joystick. No total, passou por 4 revisões de impressão antes de ser satisfatório.

Há várias coisas a serem observadas sobre a montagem do joystick:

• Ele usa dois parafusos de furo passante para montagem com grampo em PVC de 1 ". Para determinar o tamanho exato necessário para isso, imprimimos um conjunto de" anéis de teste "com diâmetros internos ligeiramente diferentes (veja a foto acima).
• Este arquivo em particular precisa de suporte para imprimir melhor - eu o imprimi em um Ultimaker 3. Suponho que pode imprimir em um lado, mas provavelmente não sairia muito bem. Anexei um modelo sem suporte necessário também.
• Há um canal em forma de U cortado no interior que permite que o cabo passe entre o orifício de saída e o outro potenciômetro.
• Meu projeto usa uma tampa superior de acrílico cortada a laser, que poderia ser facilmente impressa em 3D.

Etapa 5: Sistema de montagem em PVC

Como no projeto original, usamos PVC para construir uma estrutura ao redor do veículo. Esta estrutura oferece mais proteção para o usuário, bem como pontos de montagem convenientes para outras partes, como o joystick e o apoio de cabeça.

Usamos parafusos passantes para prender a estrutura de PVC à estrutura existente em quatro pontos (veja a imagem acima; os pontos de montagem estão circulados em vermelho).

Etapa 6: encosto, apoio de cabeça e outras estruturas de suporte

Considerando que estamos construindo uma cadeira de rodas, a estrutura de suporte e a ergonomia do produto é muito importante. Três áreas foram drasticamente melhoradas em relação ao Wild Thing original.

1. Encosto

Usamos um kickboard de espuma, com duas cunhas de madeira em forma de triângulo entre ele e o assento original, para que o encosto ficasse em um ângulo mais acentuado. Parafusos do elevador foram usados para proteger toda a configuração.

2. Estruturas de suporte do tronco lateral

Usamos uma folha de metal montada na moldura laranja posterior que envolveu as laterais da cintura do usuário. A espuma foi enrolada nas "pontas" desta peça de metal. Ver fotos.

3. Apoio de cabeça

O encosto do kickboard é bom em termos de apoio para as costas, mas não era alto o suficiente para suportar a cabeça do usuário em nosso caso. Por causa disso, um apoio de cabeça foi adicionado. Tiramos o encosto de cabeça da cadeira de rodas (manual) existente do usuário e simplesmente o parafusamos no kickboard.

Etapa 7: Rodízio

O rodízio original e sua estrutura de suporte eram de plástico, tinham muita folga e não rolavam bem. (veja a foto acima para uma vista desmontada). Optamos por substituir esta roda giratória por uma roda giratória de borracha projetada para uso na parte inferior de carrinhos de rolamento, etc.

Eu projetei duas placas no Fusion 260 que caberiam na parte superior e inferior do cubo giratório de plástico na parte traseira do veículo (veja a foto). Essas placas foram cortadas em um cortador de plasma CNC. Um pequeno pedaço de tubo de aço foi soldado em cada orifício dessas placas. Os parafusos passaram pela placa superior, placa inferior e, em seguida, orifícios na placa de montagem na roda de rodízio.

Obrigado por ler este Instructable, e vote nele no Concurso PVC e Concurso Make It Move!

Primeiro prêmio no concurso Make It Move 2017