Projeto BOTUS: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Estes instrutíveis descreverão o robô BOTUS, que foi construído como um projeto final para nosso primeiro ano de engenharia na Universite de Sherbrooke, em Sherbrooke, Quebec, Canadá. BOTUS significa roBOT Universite de Sherbrooke ou, como gostamos de chamá-lo, roBOT Under Skirt:) O projeto que nos foi proposto consistia em encontrar uma aplicação interessante para controle de voz. Com um de nossos membros sendo um fã de robótica e seguindo os passos de nosso projeto anterior *, decidimos construir um robô controlado remotamente que usaria o comando de voz como um recurso adicional para pessoas que não estão acostumadas a manipular controles remotos complexos com múltiplos botões (ou seja, não jogadores;)). A equipe responsável pela realização do robô é composta por (em ordem alfabética): - Alexandre Bolduc, Engenharia de Computação- Louis-Philippe Brault, Engenharia Elétrica- Vincent Chouinard, Engenharia Elétrica- JFDuval, Engenharia Elétrica- Sebastien Gagnon, Engenharia Elétrica- Simon Marcoux, Engenharia Elétrica- Eugene Morin, Engenharia da Computação- Guillaume Plourde, Engenharia da Computação- Simon St-Hilaire, Engenharia ElétricaComo alunos, não temos exatamente um orçamento ilimitado. Isso nos obrigou a reutilizar muito material, de policarbonato a baterias e componentes eletrônicos. De qualquer forma, vou parar de divagar agora e mostrar a vocês do que é feito esse bicho! Nota: Para manter o espírito de compartilhamento, todos os esquemas para o PCB, bem como o código que aciona o robô, serão fornecidos neste instrutível… Divirta-se! * Veja Cameleo, o robô que muda de cor. Este projeto não foi concluído no prazo, note os movimentos desiguais, mas ainda assim conseguimos receber uma menção de inovação pelo nosso recurso "Color Matching".

Etapa 1: Uma rápida evolução do robô

Como muitos projetos, o BOTUS passou por vários estágios de evolução antes de se tornar o que é agora. Primeiramente foi feito um modelo 3D para dar uma ideia melhor do projeto final a todos os envolvidos. Em seguida, iniciou-se a prototipagem, com a confecção de uma plataforma de teste. Após a validação de que tudo estava funcionando bem, iniciamos a construção do robô final, que teve que ser modificado algumas vezes. A forma básica não foi modificada. Usamos policarbonato para suportar todos os cartões eletrônicos, MDF como base e tubulação ABS como torre central que suporta nossos sensores infravermelhos de distância e nosso conjunto de câmera.

Etapa 2: Movimentos

Originalmente, o robô era equipado com dois motores Maxon que moviam duas rodas de patins. Embora o robô pudesse se mover, o torque fornecido pelos motores era muito pequeno, e eles tinham que ser acionados ao máximo em todos os momentos, o que reduzia a precisão dos movimentos do robô. Para resolver este problema, reutilizamos dois Fuja dos motores P42 do esforço Eurobot 2008 da JFDuval. Eles tiveram que ser montados em duas caixas de engrenagens customizadas e as rodas foram alteradas para duas rodas de scooter. O terceiro suporte no robô consiste em uma roda livre simples (na verdade, é apenas um rolamento de esferas de metal neste caso)

Etapa 3: garras

As garras também são resultado da recuperação. Eles eram originalmente parte de um conjunto de braço robótico usado como ferramenta de ensino. Um servo foi adicionado para permitir que ele gire, além de sua capacidade de agarrar. Tivemos muita sorte, pois as garras tinham um dispositivo físico que os impedia de abrir muito ou fechar muito apertado (embora depois de um "teste de dedo", percebemos que tinha uma boa aderência …).

Etapa 4: câmera e sensores

A principal característica do robô, pelo menos para o projeto que nos foi dado, era a câmera, que deveria ser capaz de olhar ao redor e permitir um controle preciso de seu movimento. A solução que escolhemos foi uma montagem Pan & Tilt simples, que consiste em dois servos artisticamente colados (hmmm) em cima dos quais está uma câmera de alta definição disponível no eBay por cerca de 20 $ (heh …). Nosso controle de voz nos permitiu mover a câmera com os dois eixos fornecidos pelos servos. O conjunto em si é montado no topo de nossa "torre" central, combinado com um servo montado um pouco fora do centro, permitia que a câmera olhasse para baixo e enxergasse as garras, auxiliando o operador em suas manobras. Também equipamos BOTUS com 5 infravermelhos sensores de distância, montados na lateral da torre central, permitindo uma boa “visão” frontal e lateral do robô. O alcance do sensor frontal é de 150cm, os sensores laterais possuem alcance de 30cm e os diagonais possuem alcance de até 80cm.

Etapa 5: Mas e o cérebro?

Como todo bom robô, o nosso precisava de um cérebro. Um painel de controle personalizado foi projetado para fazer exatamente isso. Chamada de "Colibri 101" (que significa Hummingbird 101 porque é pequena e eficiente, é claro), a placa inclui entradas analógicas / digitais mais do que suficientes, alguns módulos de potência para as rodas, um display LCD e um módulo XBee que é usado para comunicação sem fio. Todos esses módulos são controlados por um Microchip PIC18F8722. A placa foi voluntariamente projetada para ser muito compacta, tanto para economizar espaço no robô quanto para economizar material de PCB. A maioria dos componentes da placa são amostras, o que nos permitiu diminuir o custo geral do PCB. As placas em si foram feitas gratuitamente pela AdvancedCircuits, portanto, um grande agradecimento a eles pelo patrocínio. Observação: para manter o espírito de compartilhamento, você encontrará os esquemas, os arquivos Cadsoft Eagle para o design da placa e o código C18 para o microcontrolador aqui e aqui.

Etapa 6: alimentação

Agora, tudo isso é muito legal, mas precisa de um pouco de energia para funcionar. Para isso, recorremos mais uma vez ao robô Eurobot 2008, retirando-o de suas baterias, que por acaso é um Nano Fosfato de Íons de Lítio Dewalt 36V com 10 células A123. Originalmente, foram doados pela DeWALT Canada. Durante nossa apresentação final, a bateria durou cerca de 2,5 horas, o que é muito respeitável.

Etapa 7: Mas … Como controlamos a coisa?

É aqui que entra a parte "oficial" do termo projeto. Infelizmente, como os vários módulos que usamos para filtrar nossa voz e convertê-los em comandos de voz foram projetados pela Universite de Sherbrooke, não poderei descrevê-los com muitos detalhes. No entanto, posso dizer que tratamos a voz por meio de uma série de filtros, que permitem que um FPGA reconheça, dependendo do estado de cada saída que nossos filtros fornecem, qual fonema foi pronunciado pelo operador. nossos alunos de engenharia da computação projetaram uma interface gráfica que mostra todas as informações coletadas pelo robô, incluindo o feed de vídeo ao vivo. (Este código não está incluso, infelizmente) Essas informações são transmitidas através do módulo XBee no Colibri 101, que são então recebidas por outro módulo XBee, que então passa por um conversor Serial-para-USB (planos para esta placa também são incluídos no arquivo.rar) e são recebidos pelo programa. O operador usa um Gamepad normal para transmitir os comandos de movimento / garra para o robô e um fone de ouvido para controlar a câmera. Aqui está um exemplo do robô em ação:

Etapa 8: Conclusão

Bem, é sobre isso. Embora estes instrutíveis não descrevam em detalhes como construímos nosso robô, o que provavelmente não ajudaria vocês por causa dos materiais um tanto "únicos" que usamos, eu os encorajo fortemente a usar os esquemas e o código que fornecemos para inspirar você está construindo seu próprio robô! Se você tiver alguma dúvida, ou acabar fazendo um robô com a ajuda de nossos produtos, ficaríamos felizes em saber! Obrigado pela leitura! PS: Se você não quiser votar em mim, dê uma olhada no projeto de Jerome Demers aqui ou mesmo no projeto de JFDuval disponível em sua página pessoal aqui. Se algum deles ganhar, posso conseguir alguns pedaços cortados a laser;)