Modificação do Wild Thing - Direção por joystick: 9 etapas (com imagens)

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

ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE: A Barstow School e FRC Team 1939 ou qualquer um de seus membros 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.

Fundada em 2006, a Barstow KUHNIGITS é uma equipe da FIRST Robotics Competition localizada na The Barstow School em Kansas City, Missouri. Veja mais sobre nós em: www.frcteam1939.com

Nosso premiado treinador principal, Gavin Wood, ensina seus alunos como suas habilidades em STEM podem ajudar a tornar o mundo um lugar melhor e inspirar os jovens de hoje a seguirem carreiras em campos STEM e criar os líderes de amanhã.

Em 2015, iniciamos nossa parceria com a Variety KC GoBabyGo Powered by Rockhurst University liderada por Kendra Gagnon em Kansas City, Mo. GoBabyGo é uma organização internacional fundada pelo Dr. Cole Galloway para fornecer a crianças com deficiência a oportunidade de se moverem independentemente. A Variety KC forneceu generosamente doações para comprar todas as peças e carros necessários para modificação.

O Power Wheels ® Wild Thing da Fisher-Price (LINK) foi construído e modificado como resultado da colaboração

entre nossa equipe e GoBabyGo. Zuhair Hawa e Joey Holliday da Escola Barstow lideraram a modificação do carro e compilaram essas instruções. Gavin Wood, Miles Knight, George Whitehill, Sophie Johnson, Aasim Hawa, Aiden Jacobs, Ashley Decker e vários outros membros da equipe também ajudaram nas adaptações. A Dra. Kendra Gagnon, da Rockhurst University, também contribuiu para este manual.

As modificações incluem:

• Um exoesqueleto de PVC apoiado em macarrão de piscina para amortecimento.
• Um kickboard na parte de trás do assento para aumentar o apoio das costas da criança.
• Converter os controles de dois joysticks em um único joystick. Esta adaptação exigiu a adição de um processador e controladores de velocidade.
• Um potenciômetro, semelhante a um interruptor de dimmer, para que os pais possam ajustar a velocidade facilmente.
• Um sensor ultrassônico (opcional) para a frente do carro para detectar obstáculos e um piezo para emitir um som para alertar a criança.

NOTA IMPORTANTE: Se a criança para a qual você está modificando tem bom uso dos braços e das mãos, reúna apenas as peças e ferramentas do esqueleto de PVC e pule para a etapa 6 depois. Se você quiser um único joystick e exoesqueleto de PVC, comece a partir da etapa 1. Ao concluir o projeto, certifique-se de controlar todos os parafusos / parafusos removidos do carro.

Etapa 1: reunindo peças e suprimentos

Abaixo estão as listas de todas as peças necessárias para as modificações. A maioria deles será encontrada em lojas de ferragens, como Home Depot ou Lowe's, a menos que indicado de outra forma. Os eletrônicos têm hiperlinks direcionados às páginas dos produtos para encomenda. O fio extra pode ser comprado em lojas como _. As modificações internas exigem habilidades em soldagem, fiação e programação.

Se for apenas completar o exoesqueleto de PVC, só reúna as ferramentas até a pistola de cola quente

Exoesqueleto de PVC:

• Tubo de PVC - ¾”
• Gravatas zip
• Cotovelos de PVC (3/4 ") - 6 peças
• Conector t de PVC (3/4 ") - 1 peça
• Parafusos de 1/4 "- 2" de comprimento - 1 caixa pequena (cerca de 25 unidades)
• 1/4”Nozes - 1 caixa pequena (cerca de 25 peças)
• Arruelas de 1/4”- 1 caixa pequena (cerca de 25 peças)
• Parafusos de madeira pequenos e curtos, não maiores que 1/2 "de comprimento - 1 caixa

Eletrônicos:

• Trinket Adafruit:

  • O computador costumava ler joystick e controlar motores
  • Qualquer variante do Arduino funcionará
  • https://www.adafruit.com/products/2000

• Sensor ultrassônico (opcional):

  • Usado para detectar a distância de um objeto na frente do carro
  • Qualquer sensor ultrassônico deve funcionar
  • https://www.adafruit.com/products/172

• Controle de video game:

  • Qualquer potenciômetro analógico de eixo duplo deve funcionar
  • https://www.adafruit.com/products/3102?gclid=CIyvt6bzjNACFQooaQodII0Onw

• Piezo (opcional):

  • Usado para fornecer feedback automático sobre a proximidade de objetos na frente do carro
  • https://www.adafruit.com/products/1739

• Barramento de distribuição de energia (x2):

  • Usado para simplificar a fiação
  • https://www.adafruit.com/products/737

• Potenciômetro (opcional):

  • Usado para ajustar a velocidade do carro
  • Qualquer potenciômetro deve funcionar
  • https://www.adafruit.com/product/562

• Capacitores (x2):

  • Usado para nivelar a tensão no sistema. Altamente recomendado.
  • Qualquer capacitor de substituição deve ser classificado para uma tensão maior do que a bateria
  • https://www.digikey.com/product-detail/en/UVK1E472MHD/UVK1E472MHD-ND/2539398?curr=usd&WT.z_cid=ref_octopart_dkc_buynow&site=us

• Trocar:

  • Usado para ligar e desligar o carro
  • https://www.lowes.com/pd/SERVALITE-Single-Pole-Silver-Metallic-Light-Switch/50107274
• Cabos PWM ou fio de pequena bitola

• Controlador de velocidade (x2):

  • Usamos controladores de velocidade Talon SR, que foram descontinuados.
  • Recomendamos o controlador de motor de faísca
  • https://www.revrobotics.com/spark/
  • Você também pode usar qualquer controlador de velocidade de 12V compatível com PWM que encontrar

• Disjuntor / fusível de 30 amperes

  Usado para evitar incêndios e queima de componentes

• Bola de espuma pequena para o joystick (opcional)

  Isso pode ser comprado na loja do dólar ou em qualquer loja de hobby, como a Michael's

• Parafusos 10/32 - 1 caixa
• 10/32 Nozes - 1 caixa
• Velcro - Força Industrial - 1 rolo
• Terminais de anel para fiação

Ferramentas:

• Fita métrica / régua
• Cortadores de PVC (a serra mecânica funcionará como um substituto)
• Cola de PVC
• Furar
• Brocas - 3/16”, 1/4”, 1/8”
• Chaves de fenda
• Caneta, lápis ou marcador
• Chaves
• Hack Saw
• Arquivo
• Alicate
• Pistola de cola quente e varas
• Decapantes de arame
• Ferro de solda
• Solda
• Cortadores de arame
• Arame
• Crimpers
• Fita isolante
• Pistola de calor

Etapa 2: remover os dois joysticks (isso deve ser concluído primeiro, se desejar um único joystick)

1. Remova a bateria do veículo
2. Remova a peça de plástico que protege a placa de circuito sob o assento
3. Desconecte todos os fios da placa de circuito e remova a placa.
4. Desaparafuse os parafusos que prendem cada pneu e remova os pneus. Desaparafuse o parafuso que prende o pneu ao eixo laranja. Retire o suporte laranja e a arruela na extremidade de cada um dos eixos.
5. Remova cada um dos 4 parafusos de cada lado que conecta os protetores dos pneus à carroceria do veículo. 2 dos parafusos estão sob cada um dos protetores de pneu e os outros 2 parafusos estão na parte interna de cada protetor de pneu.
6. Desaparafuse os 2 parafusos na frente do veículo que prendem o apoio para os pés de plástico à base de metal do veículo.
7. Remova cada joystick removendo os braços de metal laterais que estão presos ao protetor de pneus.
8. Reconecte cada protetor de pneu e, em seguida, cada um dos pneus aparafusando cada um dos parafusos que foram desparafusados de volta em seus lugares originais. Certifique-se de que cada parafuso tenha uma arruela.
9. Empurre a peça de metal que contém o apoio para os pés de volta nas duas fendas de metal que prendem a barra de metal. Aparafuse cada parafuso que prende a peça de metal presa ao apoio de pés de plástico.

Etapa 3: Montar os eletrônicos sem soldar

Esta etapa trata principalmente da montagem de alguns dos componentes eletrônicos que não requerem solda. Você simplesmente monta esses componentes eletrônicos e conecta os fios

1. Prenda os dois ônibus elétricos à base do veículo, fazendo quatro orifícios de 3/16 polegadas e aparafusando-os. Montamos bem na frente do compartimento. Veja a imagem 1 como referência.
2. Para cada motor, corte os condutores dos fios mantendo os fios o mais longos possível.
3. Retire 1/4”do isolamento de cada fio e prenda em um terminal de anel (terminal de anel).
4. Identifique o lado do motor dos controladores de velocidade. Conecte os dois fios que vão do primeiro motor ao lado do motor do primeiro controlador de velocidade e repita para o segundo motor em um controlador separado. Positivo e negativo não importam do lado do motor.
5. Monte os dois controladores de velocidade. Usamos velcro. Nós os montamos bem acima dos barramentos de força. Consulte a 4ª imagem.
6. Faça um furo na parte de trás do carro para encaixar a chave. Use uma broca que tenha aproximadamente o tamanho das roscas da chave. Faça um orifício dentro do carro para direcionar os fios para o orifício na parte de trás. Consulte a 6ª imagem para obter uma localização.
7. Ligue o fio positivo (branco) do conector da bateria através do orifício e no interruptor.
8. Ligue o outro lado do interruptor de volta para dentro do carro e para o disjuntor / fusível dentro. Conecte o outro lado do disjuntor / fusível no barramento de força positivo do carro. (Não importa qual ônibus é positivo ou negativo, mas certifique-se de ser consistente.)
9. Ligue o fio negativo (preto) do conector da bateria ao barramento de força negativo.
10. Conecte o barramento positivo ao terminal positivo no lado da bateria de ambos os controladores de velocidade.
11. Ligue do barramento negativo ao terminal negativo no lado da bateria de ambos os controladores de velocidade. O resultado final deve ser semelhante à imagem 8, mas com mais fios.
12. (Opcional, mas altamente recomendado) Pegue cada capacitor e gire as pernas para formar loops, semelhantes à imagem 9. Para cada controlador de velocidade, pegue um capacitor e enrole a perna negativa em torno do terminal negativo no lado da bateria e envolva a perna positiva em torno o terminal positivo do lado da bateria. O resultado final deve ser como a imagem 10.
13. Verifique novamente toda a fiação. Certifique-se de que as conexões positivas sejam conectadas apenas ao barramento positivo. Certifique-se de que as conexões negativas sejam conectadas apenas ao barramento negativo. Certifique-se de conectar a energia da bateria ao lado da bateria dos controladores de velocidade. Certifique-se de que em nenhum lugar o negativo da bateria se conecte diretamente ao positivo da bateria.

Etapa 4: Base e tampa do joystick de impressão 3D

Esta etapa requer uma impressora 3D para criar a base e a tampa. Você pode comprar um online ou acessar um por meio de um makerpace local ou de uma universidade.

1. Use o link a seguir e role para baixo para baixar os arquivos STL para a impressora 3D:
2. Use uma impressora 3D para imprimir a Base do Joystick primeiro. Coloque o arquivo no software da impressora. Se parecer muito pequeno, aumente o tamanho para 1000%.
3. Imprima a tampa do joystick. Ao colocar no programa, vire a tampa da parte superior para fazer uma impressão limpa. Se parecer muito pequeno, aumente o tamanho para 1000%
4. Se achar que as bordas ou cantos estão muito afiados, você pode usar uma lima para suavizá-los.
5. Coloque-os de lado, pois serão necessários para a etapa 5.

Etapa 5: Soldar eletrônicos e montá-los

Esta etapa trata de soldar os componentes eletrônicos restantes e montá-los no carro. Esta etapa requer conhecimento técnico para ser concluída corretamente.

1. Escolha um local para montar o Arduino. Solde um fio vermelho ao pino BAT + e conecte-o ao barramento positivo. Solde um fio preto ao pino GND e conecte-o ao barramento negativo.
2. Solde os fios no joystick, de preferência um cabo PWM indo para um potenciômetro, conecte os vermelhos e pretos entre os dois potenciômetros, e um único fio branco para o segundo potenciômetro. Veja a imagem anexada do joystick.
3. Remova a base do joystick removendo os parafusos na parte inferior. Coloque o resto do joystick na base impressa em 3D, certificando-se de que os fios passem pelas ranhuras retangulares. Empurre o joystick com firmeza, certificando-se de que o anel superior esteja alinhado com o topo da base. Usando os parafusos, aparafuse o joystick através dos orifícios na parte inferior
4. Remova o anel de plástico na parte superior do joystick. Coloque a tampa impressa em 3D sobre ele, certificando-se de que os orifícios estejam alinhados. Aparafuse a tampa usando os parafusos.
5. Ao prender no carro, pergunte à família a distância de alcance da criança. Isso determinará o quão à frente o joystick é colocado.
6. Meça esta distância e marque no tubo de PVC.
7. Alinhe o centro do joystick com esta marcação.
8. Usando uma broca de 1/4”, faça os orifícios que estão no suporte de montagem da base do joystick. Certifique-se de perfurar o PVC.
9. Use um parafuso de 1/4”e uma arruela e insira através do orifício, passando primeiro pela base do joystick. Do outro lado, use uma porca de 1/4”. Apertar. Cole a tampa na base.
10. Faça um orifício de 3/16”na parte inferior da bola de espuma. Monte a bola no joystick. Você pode adicionar uma gota de cola para garantir que ela grude.
11. Passe os fios do joystick através do orifício do joystick antigo e monte o joystick e os fios de sinal de solda no Arduino. Um fio branco deve ir para a porta A0 e o outro para a porta A1.
12. Conecte um cabo PWM a cada controlador de velocidade usando uma extremidade. Corte o conector da outra extremidade e separe os fios. Solde os fios de sinal brancos para o Arduino. Um fio branco deve ir para a porta 10 e o outro para a porta 11.
13. (Opcional) Conecte o sensor ultrassônico na frente do carro e direcione os fios pela lateral e para o compartimento do joystick antigo e para o corpo e solde o fio de sinal para o Arduino. O fio branco deve ir para a porta 6.
14. (Opcional) Conecte o piezo ao invólucro do joystick e direcione os fios através do orifício do joystick antigo para o corpo e solde o fio de sinal para o Arduino. O fio branco deve ir para a porta 9.
15. (Opcional) Faça um orifício na parte traseira do carro para o botão de ajuste de velocidade e um orifício atrás dele na carroceria. Solde um cabo PWM no potenciômetro. Monte o potenciômetro e passe o cabo pelo corpo. Solde o fio de sinal branco no Arduino. Isso deve ir para a porta A1.
16. Solde um fio vermelho no pino 5V do Arduino. Conecte todos os fios vermelhos que vão para os sensores, controladores de velocidade, etc. a este fio usando uma porca de fio, solda ou uma placa de ensaio.
17. Aparafuse um fio preto no barramento negativo. Conecte todos os fios pretos que vão para os sensores, controladores de velocidade, piezos, etc. a este fio usando uma porca de fio, solda ou placa de ensaio.
18. Verifique novamente toda a fiação. Certifique-se de que os fios do sensor e do controlador de velocidade se conectem apenas ao pino de 5 V e não ao barramento de 12 V. Certifique-se de que todos os aterramentos se conectem ao barramento negativo. Certifique-se de que todos os fios de sinal estejam presos ao Arduino. Certifique-se de que a solda no Arduino não conecte os pinos.

Etapa 6: construção de exoesqueleto horizontal de PVC

Nesta etapa, você criará o exoesqueleto de PVC horizontal que ficará apoiado nos para-lamas. Haverá também um componente vertical na frente do carro.

1. Meça dois tubos de PVC de 28”que serão usados como suporte do lado direito e esquerdo. Esses tubos de PVC ficarão apoiados em cada um dos para-lamas.
2. Use um cortador de PVC (a serra também funciona bem) para cortar os dois tubos de PVC de 28"
3. Adicione uma peça em cotovelo em cada extremidade dos tubos de PVC de 28”.
4. Meça um tubo de PVC de 20,5”que será usado como barra transversal traseira. Use cortadores de PVC para cortá-lo.
5. Coloque um tubo de PVC de 20,5”dentro dos cotovelos traseiros de forma que o tubo seja colocado como a barra transversal traseira.
6. Corte dois tubos de PVC de 10”que serão usados como barra transversal frontal.
7. Use um conector T para conectar os dois tubos de PVC de 10”, de modo que formem uma linha reta. Use um cortador de PVC para cortar um tubo de PVC de 6,5”.
8. Conecte este tubo de PVC de 6,5 "na parte inferior do conector T, de modo que fique voltado para baixo
9. Conecte esta seção à frente dos tubos de PVC de 28”. A estrutura resultante deve ser semelhante à foto anexada do PVC na mesa.
10. Coloque no carro, apoiando as peças mais compridas nos guarda-lamas. Consulte a segunda imagem.
11. Use dois laços zip de 14”para conectar a barra transversal traseira ao suporte de aço traseiro. Você também pode optar por usar parafusos. Consulte a terceira imagem e veja a nota.
12. Usando uma broca de 1/4 ", faça um furo em cada suporte lateral 12,5" da frente dos suportes de PVC
13. Usando a mesma broca de 1/4 ", em cada protetor de pneu dos lados, faça um orifício diretamente abaixo do orifício de 1/4" nos suportes.
14. Enrosque um parafuso de 2”de comprimento e 1/4” nos suportes laterais e nos protetores dos pneus. Insira o parafuso de forma que a cabeça do parafuso fique sobre o PVC. Coloque uma arruela entre o parafuso e o suporte de PVC.
15. Aparafuse uma porca de 1/4”na parte inferior do parafuso. Apertar.
16. No poste vertical da frente, faça um pequeno orifício piloto de 1”na parte inferior do PVC. Certifique-se de perfurar o logotipo de PVC e Power Wheels. Veja a última imagem para referência.
17. Aparafuse um parafuso através do PVC e do logotipo
18. Corte qualquer excesso de comprimento do parafuso com uma serra. Lixe para garantir um acabamento liso
19. Em cada lado dos cotovelos e conectores em T, faça um pequeno orifício piloto usando a broca de 1/8”e aparafuse um parafuso para evitar o movimento dos tubos de PVC.
20. Use uma serra / canivete (cortadores de PVC também funcionam bem) para cortar um macarrão de piscina de 22 "de comprimento (vermelho)
21. Use uma serra / canivete para cortar um lado do macarrão de piscina longo de 22”. Deve ser cortado de forma que o macarrão da piscina se abra e se enrole no PVC. Deve ser semelhante a um pão de cachorro-quente quando concluído.
22. Coloque este macarrão de piscina de 22 "ao redor do suporte frontal

Etapa 7: construção de exoesqueleto de PVC vertical

Nesta etapa, você criará o exoesqueleto de PVC vertical e o acessório de kickboard, que criarão o suporte para as costas.

1. Meça um tubo de PVC de 18,25”que será usado como suporte horizontal para os montantes verticais. Use um cortador de PVC para cortá-lo.
2. Meça dois tubos de PVC de 19,25”que serão usados como montantes verticais. Use um cortador de PVC para cortar as duas peças.
3. Em cada lado do veículo, coloque as duas barras verticais sobrepostas diretamente no lado direito do logotipo da Wild Things. A parte inferior dos montantes deve estar nivelada com a parte inferior da base do veículo. Certifique-se de que os montantes estão apoiados no parafuso do suporte laranja. Essas colunas devem formar um ângulo de aproximadamente 95 graus. Olhe a primeira imagem para obter uma referência visual.
4. Usando uma broca de 1/4”, faça um orifício de 1” na parte inferior do tubo de PVC de cada lado. Certifique-se de passar pelo PVC e pelo plástico. Veja as notas na segunda imagem.
5. Use um parafuso de 1/4”para prender o PVC ao carro. Certifique-se de que a cabeça fique na lateral do PVC e que haja uma arruela deste lado do parafuso. Use uma porca de 1/4”para manter sua localização.
6. Usando uma broca de 1/4”, faça um orifício de 3” no conector do cotovelo nos suportes horizontais. Veja a nota na segunda imagem. Certifique-se de passar pelos tubos de PVC vertical e horizontal. Faça isso para cada lado.
7. Use um parafuso de 1/4”para unir o PVC. A cabeça do parafuso deve estar no interior da estrutura, mais próxima do centro do carro. Coloque a porca do lado de fora do parafuso.
8. Anexe um cotovelo voltado para o veículo até o topo de cada uma das colunas verticais.
9. Coloque o tubo de PVC de 18,25”entre esses cotovelos.
10. Use cola de PVC para prender o tubo de PVC de 18,25 "entre os cotovelos nas colunas ou, em cada lado dos cotovelos, faça um pequeno orifício piloto usando uma broca de 1/8" e aparafuse um parafuso para evitar o movimento do PVC tubos.
11. Corte o comprimento do parafuso em excesso com uma serra. Lixe para garantir um acabamento liso
12. Coloque o kickboard contra os montantes e no assento.
13. Faça dois pares de orifícios, um acima e outro abaixo do tubo de PVC com a broca de 3/16”. Cole as arruelas de 1/4”com cola quente em cada lado do orifício no kickboard para evitar que estrague o orifício.
14. Use zipties para prender o kickboard ao carro. Mantenha-os um pouco frouxos para permitir a rotação do kickboard por cima do carro. Veja a terceira imagem do carro completo.

Etapa 8: codificação e depuração

Nesta etapa, você fará o upload do código para o processador. Esta etapa requer algum conhecimento de programação.

Código

1. Baixe e instale o Arduino IDE
2. Configure o IDE para Trinket
3. Baixe o código e abra-o no IDE
4. Defina as configurações na parte superior do código. Use a palavra-chave “verdadeiro” para habilitar uma configuração e “falso” para desabilitá-la.
5. Verifique todos os pinos listados no código e verifique os pinos aos quais os fios estão conectados.
6. Conecte um cabo USB ao Trinket e depois ao computador.
7. No IDE vá para Ferramentas-> Placa-> Pro Trinket 5V / 16MHz (USB)
8. Em seguida, clique em upload. O código deve ser carregado no Arduino.

Depuração de código

1. Siga este guia apenas se o código não estiver funcionando conforme o esperado e depois de verificar todas as conexões elétricas e configurações de código.
2. Compre um FTDI Friend ou equivalente
3. Solde o cabeçalho de seis pinos na extremidade do Arduino.
4. No código, defina “DEBUG” como “true” e carregue o novo código.
5. Conecte o Conector FTDI ao Arduino e o cabo USB ao seu computador.
6. No IDE, vá para Ferramentas-> Monitor Serial
7. Uma janela aparecerá e listará os valores de todos os sensores e saídas do carro.
8. Use essas informações para verificar se todos os sensores funcionam corretamente.

Etapa 9: Testar dicas e suporte postural

Dicas de avaliação gratuita:

Para o primeiro test drive, comece na velocidade mais lenta. Pode haver uma grande curva de aprendizado com os controles do joystick, e algumas crianças levam muito tempo para pegar o jeito de "nivelar" os movimentos do joystick para dirigir o carro. Você pode praticar em uma grande área aberta com muito espaço para se mover e “brincar” com o controle do joystick. A criança pode precisar de ajuda direta no início, mas também deve ter muitas oportunidades de usar o carro “sem as mãos” para aprender como ele funciona por meio de causa e efeito.

Suporte postural:

Um bom suporte postural é fundamental para dar à criança um tronco estável para que ela possa se concentrar no uso do braço / mão. Você pode desenvolver soluções para suporte postural usando Velcro, macarrão de piscina, espuma, etc. Você pode criar um cinto de segurança aparafusando duas peças de Velcro de força industrial de 12 polegadas ao assento. Se a criança precisar de mais estabilidade de tronco, você pode tentar um arnês disponível no mercado (tivemos sucesso usando o arnês GoGoBabyz, cruzando as tiras peitorais para suporte extra). Você pode usar algumas tiras de velcro para prender o arnês ao assento. Bancos adaptáveis portáteis, como o banco Firely GoTo, também se encaixam bem no carro. Não existe uma maneira “certa” de construir o suporte postural - seja criativo!