فليكس بوت: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

استخدم هذا التوجيه لإنشاء هيكل روبوت رباعي الدفع تتحكم فيه عضلاتك!

الخطوة 1: القصة

نحن صغار من مدرسة إيرفينغتون الثانوية نأخذ مبادئ الهندسة ، فئة PLTW. أعطتنا معلمتنا ، السيدة بيرباوي ، الفرصة لاختيار مشروع SIDE الذي سيتم عرضه في منطقة خليج Maker Faire. انتهى بنا المطاف بالعثور على موقع ويب يسمى "Backyard Brains" (https://backyardbrains.com) ، والذي ساعدنا في تطوير فكرة استخدام عضلات مرنة لتحريك المحرك. زودنا مدرسنا بمتحكم Arduino الدقيق ، ومستشعر عضلات EMG ، ومعدات vex ، وأسلاك العبور ، والبطاريات. قمنا بعد ذلك بتطبيق مهاراتنا السابقة في البرمجة والروبوتات (المكتسبة من خلال تجربة الروبوتات التنافسية والتدريب الداخلي) لتصميم هيكل نتحكم فيه باستخدام عضلاتنا! هذا المشروع ، كما رأينا بعد البحث عبر الإنترنت ، لم يتم تنفيذه من قبل أي شخص من قبل ، مما يعني أنه كان علينا إنشاء كل شيء من الصفر! تضمن هذا الكثير من الاختبار والتعديل وإعادة الاختبار ، ولكن رؤية عملنا النهائي في المشروع في النهاية كان يستحق كل هذا العناء.

الخطوة الثانية: الوصف الأساسي

مشروعنا عبارة عن هيكل روبوت رباعي العجلات و 4 محركات يتم التحكم فيه باستخدام متحكم Arduino. متصل بـ Arduino عبارة عن مستشعر عضلي EMG ينقل بيانات جهد العضلات إلى منفذ تناظري في Arduino. يتم توصيل العديد من المسامير الرقمية ودبابيس Arduino الأرضية / 5 فولت بلوحة توصيل أعلى الهيكل ، وتشغيل 4 محركات وإرسال إشارات البيانات إليها.

بشكل عام ، عندما ينثني المرء ، فإن التباين في الجهد المسجل بواسطة مستشعر EMG يشير إلى منفذ رقمي لإرسال البيانات إلى دبوس البيانات الخاص بوحدة التحكم في المحرك ، والتي تنتهي بتشغيل المحرك. بالإضافة إلى ذلك ، لدينا زران متصلان بالدبابيس التناظرية في Arduino. عند الضغط على الأزرار ، يتم إرسال التيار إلى المسامير التناظرية ، وعندما تسجل هذه المسامير التناظرية الإدخال الحالي ، تدور المحركات في اتجاهات مختلفة للسماح للهيكل بالانتقال إلى الأمام أو الخلف أو اليسار أو اليمين.

فيما يلي أساسيات الشراء لهذا المشروع:

- مستشعر EMG

- VEX 393 MOTORS

- أجهزة التحكم VEX MOTOR

- مجموعة أدوات VEX

- عجلات VEX

- اللوح والأسلاك

- أردوينو أونو

- 9 بطاريات فولت (سوف تحتاج إلى الكثير لأن هذه البطاريات تموت في حوالي 30 دقيقة بسبب الكمية الكبيرة من استخدام 4 محركات VEX الحالية):

الخطوة 3: الخطوة 1: محرك الأقراص

لإنشاء هذا الهيكل ، يمكنك استخدام أي أجهزة / محركات ، على الرغم من أنه يوصى باستخدام أجهزة VEX و VEX Version 4 Motors ووحدات التحكم في محرك VEX. أثناء بناء هذا الهيكل ، يجب أن تأخذ في الاعتبار المساحة اللازمة لوضع لوح التجارب ، متحكم Arduino ، والبطاريات ، والتبديل في الجزء العلوي من الهيكل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تتمتع المحركات المستخدمة بقدرة PWM. لأغراض هذا المشروع ، هذا يعني بشكل أساسي أن المحرك يجب أن يكون له دبوس موجب ، ودبوس سالب ، ودبوس بيانات.

إلى جانب المعلومات المذكورة أعلاه ، يمكن تخصيص هذا الهيكل بالكامل وفقًا لرغباتك طالما أنه يحتوي على دفع رباعي!

فيما يلي بعض الأشياء الإضافية التي يجب وضعها في الاعتبار أثناء بناء الهيكل (يمكن رؤية كل هذه الأشياء على صور الهيكل المرفقة أيضًا!):

1) يجب دعم كل محور عند نقطتين لتجنب الانحناء

2) يجب ألا تلمس العجلة جانب الهيكل (يجب أن تكون هناك فجوة صغيرة ، والتي يمكن تحقيقها من خلال استخدام الفواصل) وهذا يقلل من الاحتكاك الذي يبطئ من سرعة العجلة عند الدوران

3) استخدم محاور المحور على الجانب الآخر من العجلة (مواجهة بعيدًا عن الهيكل المعدني) لتأمين العجلة بالهيكل

الخطوة 4: الخطوة 2: الدوائر

* ملاحظة ، لإنشاء الدائرة لهذا المشروع ، نوصي بشدة باستخدام سلك اللوح الصلب / المثني مسبقًا لأنه أكثر نظافة / يسهل فهمه أثناء فحص الدائرة بحثًا عن الأخطاء ، والتي ستحدث على الأرجح. للحصول على مثال لاستخدام الأسلاك المصمتة ، يرجى الاطلاع على الصور التمهيدية لهذا المشروع. *

يستخدم هذا المشروع لوحة توصيل للأسباب التالية:

- لإعطاء الجهد للعديد من المحركات التي يتم التحكم فيها

- لإرسال إشارات البيانات إلى وحدات التحكم في المحرك

- لاستقبال إشارات البيانات من الأزرار

- لتوفير الجهد لجهاز الاستشعار EMG

- لاستقبال إشارات البيانات من مستشعر EMG

يرجى الاطلاع على صورة دائرة TinkerCAD المرفقة للرجوع إليها.

فيما يلي بعض الخطوات لفهم كيفية توافق دائرة TinkerCAD مع الدوائر الفعلية التي صنعناها / استخدمناها:

تمثل الأسلاك الصفراء أسلاك "البيانات" ، والتي ترسل الإشارات بشكل أساسي إلى وحدة التحكم في المحرك مما يدفع المحرك إلى الدوران.

تمثل الأسلاك السوداء السالب أو السلك "الأرضي". ملاحظة مهمة واحدة هي أنه يجب توصيل جميع المحركات / المكونات بسلك أرضي سالب ليتم التحكم فيه بواسطة Arduino.

تمثل الأسلاك الحمراء السلك الموجب. يجب أن تكون الأسلاك الموجبة والسالبة في الدائرة حتى تعمل.

الخطوة 5: الخطوة 3: التشفير

هذا هو أصعب جزء من المشروع يجب فهمه. يتطلب برنامجنا استخدام Arduino IDE ، والذي يمكن تنزيله من موقع Arduino الإلكتروني ، ويمكن استخدام محرر Arduino عبر الإنترنت بدلاً من IDE الذي تم تنزيله إذا كان ذلك مفضلاً.

اردوينو IDE

بمجرد أن يتم تنزيل / جاهز للاستخدام ، ويتم تنزيل البرنامج الذي أنشأناه في IDE ، فكل ما عليك فعله هو تحميل الكود إلى Arduino ، ويتم الانتهاء من جانب البرنامج في هذا المشروع!

ملاحظة - ملف ZIP لرمز المشروع مرفق أدناه.

في الأساس ، يقرأ برنامجنا قيم الجهد بمعدل مستمر ، وإذا كانت قيم الجهد خارج نطاق معين (مما يشير إلى الثني) ، فسيتم إرسال إشارة البيانات إلى وحدة التحكم في المحرك ، مما يدفع المحرك إلى الدوران. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم الضغط على أي من الأزرار أو كليهما ، فإن المحركات الفردية تدور في اتجاهات مختلفة ، مما يسمح للروبوت بالتحرك للأمام والخلف والانعطاف في كلا الاتجاهين.

الخطوة 6: الخطوة 4: احتفل

بعد القيام بالخطوات الثلاث السابقة (بناء الهيكل والدائرة ، وكذلك تنزيل الكود) ، تكون قد انتهيت! كل ما عليك فعله الآن هو توصيل البطاريات 9 فولت بقضبان اللوح (2 بطاريات 9 فولت) ، وبطارية 9 فولت في متحكم Arduino ، وبذلك تكون جاهزًا. ضع مستشعر العضلات على العضلة ذات الرأسين ، وقم بتشغيل Arduino ، و FLEX! تذكر أن الضغط على الأزرار سيسمح لك بتحريك الهيكل إلى اليسار واليمين والعودة أيضًا!

مرفق شريط فيديو لمشاهدة هذا المشروع قيد التنفيذ!