פרויקט BOTUS: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

מדריכים אלה יתארו את הרובוט BOTUS, שנבנה כפרויקט מונח לשנת ההנדסה הראשונה שלנו באוניברסיטת דה שרברוק, בשרברוק, קוויבק, קנדה. BOTUS מייצג roBOT Universite de Sherbrooke או, כפי שאנו אוהבים לקרוא לזה, roBOT Under Skirt:) הפרויקט שהוצע לנו כלל מציאת אפליקציה מעניינת לשליטה קולית. כשאחד מחברינו היה מעריץ של רובוטיקה, והלך בעקבות הפרויקט הקודם שלנו*, החלטנו לבנות רובוט בשלט רחוק שישתמש בפקודה קולית כתכונה נוספת לאנשים שאינם רגילים לתמרן שלטים מורכבים. עם מספר כפתורים (במילים אחרות, לא-גיימרים;)). הצוות האחראי על ביצוע הרובוט מורכב (בסדר אלפביתי):- אלכסנדר בולדוק, הנדסת מחשבים- לואי-פיליפ בראולט, הנדסת חשמל- וינסנט צ'וינארד, הנדסת חשמל- JFDuval, הנדסת חשמל- סבסטיאן גנון, הנדסת חשמל- סיימון מרקו, הנדסת חשמל- יוג'ין מורין, הנדסת מחשבים- גיום פלורד, הנדסת מחשבים- סיימון סנט-הילייר, הנדסת חשמל כתלמידים, אין לנו בדיוק תקציב בלתי מוגבל. זה אילץ אותנו לעשות שימוש חוזר בהרבה חומרים, מפוליקרבונט ועד סוללות ועד רכיבים אלקטרוניים. בכל אופן, אני אפסיק לנדוד עכשיו ואראה לך ממה מורכבת החיה הזו! הערה: כדי לשמור על רוח השיתוף, כל הסכימות של הלוח PCB כמו גם הקוד המניע את הרובוט יינתנו במדריך זה … תהנו!*ראו קמלאו, הרובוט שמשנה את הצבעים. פרויקט זה לא הסתיים במועד האחרון, שימו לב לתנועות הלא שוות, אך עדיין הצלחנו לקבל אזכור לחדשנות עבור תכונת "התאמת הצבעים" שלנו.

שלב 1: אבולוציה מהירה של הרובוט

כמו פרויקטים רבים, BOTUS עבר מספר שלבי אבולוציה לפני שהפך למה שהוא עכשיו. ראשית, נוצר מודל תלת מימד כדי לתת מושג טוב יותר על העיצוב הסופי לכל המעורבים. לאחר מכן, החל אב הטיפוס, עם יצירת פלטפורמת ניסוי. לאחר אימות שהכל עובד טוב, התחלנו בבניית הרובוט הסופי, אותו היה צריך לשנות כמה פעמים. הצורה הבסיסית לא שונתה. השתמשנו בפוליקרבונט כדי לתמוך בכל הכרטיסים האלקטרוניים, MDF כבסיס ובצינורות ABS כמגדל המרכזי התומך בחיישני המרחק האינפרא אדום שלנו ובהרכבת המצלמות שלנו.

שלב 2: תנועות

במקור, הרובוט היה מצויד בשני מנועי מקסון שהניבו שני גלגלי רולרבלייד. למרות שהרובוט היה מסוגל לנוע, המומנט המסופק על ידי המנועים היה קטן מדי, והיה צריך להניע אותם למקסימום בכל עת, מה שהוריד את דיוק תנועות הרובוט. כדי לפתור בעיה זו, השתמשנו שוב בשניים נמלט מנועי P42 ממאמץ יורובוט 2008 של JFDuval. הם היו צריכים להיות מותקנים על שתי תיבות הילוכים שנבנו בהתאמה אישית ועל הגלגלים החלפנו לשני גלגלי קטנועים. התמיכה השלישית ברובוט מורכבת מגלגל חופשי פשוט (למעשה מדובר רק בכדור מתכת במקרה זה).

שלב 3: גריפרים

האוחזות הן גם תוצאה של החלמה. במקור הם היו חלק ממכלול זרועות רובוטיות ששימש ככלי הוראה. נוסף סרוו כדי לאפשר לו להסתובב, בנוסף ליכולת התפיסה שלו. יש לנו מזל גדול, שכן לאחוזים היה מכשיר פיזי שמנע מהם לפתוח רחוק מדי או להיסגר חזק מדי (אם כי לאחר "בדיקת אצבע" הבנו שיש לו אחיזה די טובה …).

שלב 4: מצלמה וחיישנים

המאפיין העיקרי של הרובוט, לפחות עבור הפרויקט שקיבלנו, היה המצלמה, שצריכה להיות מסוגלת להסתכל מסביב ולאפשר שליטה מדויקת בתנועתו. הפתרון שהסתפקנו בו היה הרכבה פשוטה של Pan & Tilt, המורכבת משני סרוו שהודבקו אמנותית (הממ) שמעליה מצלמה מצלמה גבוהה במיוחד הזמינה ב- eBay בסביבות 20 $ (חח …). השליטה הקולית שלנו אפשרה לנוע את המצלמה עם שני הצירים שמספקים הסרוווס. המכלול עצמו מותקן על גבי "המגדל" המרכזי שלנו, בשילוב עם סרוו אחד המותקן מעט מחוץ למרכז, איפשר למצלמה להביט מטה ולראות את האוחזים, עזרה למפעיל בתמרוניו. כמו כן, ציידנו את BOTUS עם 5 אינפרא אדום חיישני מרחק, המותקנים בצד המגדל המרכזי, ומאפשרים להם "מבט" טוב על החלק הקדמי והצדי של הרובוט. טווח החיישן הקדמי הוא 150 ס"מ, החיישנים בצדדים הם בעלי טווח של 30 ס"מ והאלכסונים בעלי טווח של עד 80 ס"מ.

שלב 5: אבל מה עם המוח?

כמו כל רובוט טוב, גם שלנו היה זקוק למוח. לוח בקרה מותאם אישית תוכנן לעשות זאת בדיוק. הלוח המכונה "Colibri 101" (שמייצג Hummingbird 101 כי הוא קטן ויעיל, כמובן), הלוח כולל יותר ממספיק כניסות אנלוגיות/דיגיטליות, כמה מודולי כוח לגלגלים, צג LCD ומודול XBee המשמש לתקשורת אלחוטית. כל המודולים הללו נשלטים על ידי שבב PIC18F8722 Microchip. הלוח תוכנן מרצון להיות קומפקטי מאוד, הן כדי לחסוך מקום ברובוט והן לחסוך בחומר PCB. רוב הרכיבים בלוח אנחנו דוגמאות, מה שאפשר לנו להפחית את העלות הכוללת של ה- PCB. הלוחות עצמם נעשו בחינם על ידי AdvancedCircuits, אז תודה רבה להם על החסות. הערה: כדי לשמור על רוח השיתוף תמצא את התרשימים, קבצי Cadsoft Eagle לעיצוב הלוח וקוד C18 עבור ה- מיקרו -בקר כאן וכאן.

שלב 6: כוח

עכשיו, כל הדברים האלה די מסודרים, אבל צריך קצת מיץ כדי לרוץ עליהם. לשם כך, פנינו שוב לרובוט יורובוט 2008, מפשיטים אותו מהסוללות שלו, שבמקרה הן New פוספט ליתיום יון 36V עם 10 תאים A123. אלה במקור אנו נתרמים על ידי DeWALT קנדה. במהלך המצגת האחרונה שלנו, הסוללה נמשכה כ -2.5 שעות, וזה מאוד מכובד.

שלב 7: אבל … כיצד אנו שולטים על הדבר?

כאן נכנס החלק ה"רשמי "במונח פרויקט. למרבה הצער, מכיוון שהמודולים השונים בהם השתמשנו כדי לסנן את הקול שלנו ולהמיר אותם לפקודות קוליות תוכננו על ידי אוניברסיטת דה שרברוק, לא אוכל לתאר אותם בעזרתם עם זאת, אני יכול להגיד לך שאנחנו מתייחסים לקול באמצעות סדרה של מסננים, שמאפשרים ל- FPGA לזהות, בהתאם למצב של כל פלט שהמסננים שלנו נותנים, איזה פונם מבוטא על ידי המפעיל. הסטודנטים שלנו להנדסת מחשבים עיצבו ממשק גרפי המציג את כל המידע שנאסף על ידי הרובוט, כולל הזנת וידאו בשידור חי. (קוד זה אינו כלול, למרבה הצער) מידע זה מועבר דרך מודול XBee ב- Colibri 101, המתקבל לאחר מכן על ידי מודול XBee אחר, שעובר לאחר מכן באמצעות ממיר סידורי ל- USB (תוכניות ללוח זה מוצגות גם כן כלול בקובץ.rar) ולאחר מכן מתקבלים על ידי התוכנית. המפעיל משתמש בגיימפאד רגיל כדי להעביר את פקודות התנועה/אחיזת לרובוט ואוזנייה לשליטה במצלמה. להלן דוגמה של הרובוט בפעולה:

שלב 8: סיכום

ובכן, זהו בערך. למרות שמדריך ההוראות הזה אינו מתאר בפירוט כיצד בנינו את הרובוט שלנו, שכנראה לא יעזור לכם בגלל החומרים ה"ייחודיים "למדי שהשתמשנו בהם, אני ממליץ לכם בחום להשתמש בסכימות ובקוד שסיפקנו כדי לעורר השראה אתה בונה רובוט משלך! אם יש לך שאלות, או שבסופו של דבר תעשה רובוט בעזרת הדברים שלנו, נשמח לדעת! תודה שקראת! נ.ב: אם לא בא לך להצביע לי תסתכל על הפרויקט של ג'רום דמרס כאן או אפילו על הפרויקט של JFDuval הזמין בדף האישי שלו כאן. אם אחד מהם ינצח, אולי אצליח לכבוש כמה חתיכות בלייזר;)