Создание RC-робота с использованием базы для инвалидных колясок
Узнайте, как построить базу роботов RC с помощью электрической инвалидной коляски.
Этот двухчастный проект начнется с демонстрации того, как создать базу роботов из электрических частей инвалидных колясок. Часть 1 поможет вам создать простую платформу робота для использования с Radio Control. Часть 2 разработает другую платформу для использования с Arduino.
Примечание об этом проекте
Это первая часть двухчастного проекта.
Часть 1 предназначена для того, чтобы вынуть инвалидную коляску из-под контроля, чтобы создать мобильную платформу роботов для развлечения. Никакая часть электроники или схемы не предназначена для использования в сочетании с любым живым существом. Этот проект не предназначен как средство передачи людей (и не предоставляет вам способ доставки вашего ребенка в детский сад с комфортом вашего дивана).
Часть 2 предназначена для обеспечения контроля над той же базой роботов с помощью Arduino Uno или аналогичного микроконтроллера. Это позволяет вам использовать любой из доступных для Arduino датчиков и использовать их для создания пользовательского контроллера для вашего робота.
Вместе эти проекты дадут вам базовые знания, необходимые для управления роботом, который может нести несколько сотен фунтов и двигаться со скоростью движения.
Необходимые детали
| Часть | Описание | пример | Стоимость | Заметки |
|---|---|---|---|---|
| Провода для перемычек (требуется 4) | Клеммные клеммы для терминалов | Ссылка | $ 2 | Это стандартные разъемы DuPont. Вы также можете найти их, вырезая удлинители сервопривода. |
| Sabertooth 2x25 v2 | Двойной контроллер мотора 25A | Ссылка | $ 125 | |
| Электрическое кресло-коляска | Merits P101 Складной силовой стул | Ссылка | $ 1400 новых (<$ 150) | Если более 150 долларов, подумайте о покупке моторов и батарей в Интернете. |
| Радиочастотный дистанционный передатчик | FlySky FS-T6 6Ch Система радиоуправления 2, 4 ГГц | Ссылка | $ 53 | Может использоваться любой пульт с сопрягаемым приемником (кроме AM). |
| Приемник радиочастотный | FlySky FS-iA6 6Ch 2, 4 ГГц AFHDS | Ссылка | $ 14 |
Sabertooth 2x25 был приобретен новый онлайн. Остальные части, которые я подобрал в тот или иной момент на местном гудвилле или на используемом рынке (Craigslist).
Что касается пультов дистанционного управления, то есть отдельные пульты дистанционного управления для наземных и воздушных систем. Поскольку вы строите наземный проект, вы должны получить наземный пульт. Я демонстрирую этот проект с помощью настраиваемого передатчика FlySky, потому что передатчик / приемник AM, который я получил в местной Goodwill, не работал для этого конкретного проекта из-за электромагнитных помех.
Я знаком с электрическими инвалидными креслами, потому что мой отец был недееспособным в последние годы его жизни, и мы в какой-то момент приобрели три инвалидных кресла, похожих по внешнему виду на тот, что изображен в статье. Все были разными брендами и выпускались в разные годы, но все они были функционально идентичны: у них два двигателя, две 12-вольтовые батареи, контроллер двигателя и рама. Пока у вас есть два работающих двигателя и батареи, любая база для инвалидных колясок или база для сидения.
Многие люди, которые покупают электрические инвалидные коляски для своих близких, будут платить много сотен, если не тысячи, долларов для них новых. К сожалению, у покупателей нет возможности перепродать их для чего угодно. Как и алмазное обручальное кольцо, новые и использованные значения на порядок отличаются друг от друга. Местный бизнес, который занимается им в моем районе, будет предлагать ровно 50 долларов за любое рабочее электрическое кресло-каталку.
Это оставляет энтузиастов роботов со многими недорогими двигателями мощностью 24 В постоянного тока, с которыми можно играть, и это оставляет людей, которые хотят помочь инвалидам с обилием запасных частей на подержанном рынке, чтобы исправить сломанные стулья. Мой совет - не торговаться с кем-то, кто недавно потерял любимого человека, и теперь борется с финансовыми трудностями. Вместо этого найдите продавца, который просто хочет, чтобы ушла вещь, или источник двигателей, которые вам нужны, от eBay и батареи от автомобильного магазина.
Несколько заметок о двигателях и тормозах
Двигатели, с которыми я столкнулся, имеют 24 В постоянного тока с ручным рычагом, который включает в себя приводное колесо мотора с колесной осью. В одном положении колесо может свободно вращаться независимо от двигателя. В другом положении шестерни сцеплены, и любое вращение двигателя приведет к вращению колеса.
По умолчанию используется электромеханический тормоз 24 В постоянного тока. Это отказоустойчивость, которая предотвращает вращение двигателя, если 24 В не применяется к двум проводам, которые отделены от толстых проводников, которые питают двигатель. Вы можете снять эти тормоза с дальней стороны двигателя или просто привязать их к основному источнику питания и отключить их электрически.
Когда пользователь перемещает джойстик в своем инвалидном кресле, цепь управления отключает электромеханический тормоз перед отправкой тока на двигатель, чтобы он повернулся. Sabertooth 2x25, который мы используем для этой статьи, не может отдельно контролировать тормоза, но в Части 2 этой серии мы будем использовать Sabertooth 2x32, который может управлять тормозными линиями.
Ваш пульт дистанционного управления
Ваш RC-пульт, скорее всего, не такой, как мой RC-пульт. Они могут немного различаться в назначении каналов, а новые - полностью программируемыми. Пульт дистанционного управления, который я использовал, имел канал 3, обозначенный как прямой / обратный, и канал 4, обозначенный как «Влево / Вправо». Внесите соответствующие корректировки на основе удаленного устройства, которое вам доступно.
Чтобы определить, какие каналы на приемнике соответствуют тем, какие джойстики на передатчике, подключите сервоприводы к каналам 1, 2, 3 и 4 канала вашего приемника и переместите элементы управления для каждого канала, пока сервопривод не ответит. Ваш удаленный канал (мой канал 3), который соответствует джойстику вперед / назад, должен подключаться к порту Sabertooth S1, а ваш канал (мой канал 4) для джойстика влево / вправо должен подключаться к порту Sabertooth S2.
Sabertooth может работать как в смешанном, так и в независимом режиме:
В смешанном режиме один канал управляет как двигателями, так и приводами для инвалидных колясок, такими как автомобиль.
В независимом режиме один канал управляет одним двигателем, а инвалидная коляска работает как бак.
Подготовка жгута проводов
Три кабельных жгута, которые я видел лично на стульях моего отца, были физически и функционально идентичны. Даже если у вас есть кабельный жгут, отличный от показанного здесь, шаги должны быть одинаковыми.
- Полностью отсоедините батареи от жгута проводов. Отметьте все положительные и отрицательные соединения, чтобы убедиться, что вы правильно их подключили. Неправильная полярность разрушит ваши контроллеры двигателя.
- Отсоедините электродвигатели от жгута проводов.
- Прорежьте жгут на стороне, ближайшей к джойстику
- Разделите жгут проводов, чтобы выставить примерно 3 "проводов.
- Снимите изоляцию с проводов, чтобы выставить примерно 1/4 "меди.
- Используйте функцию проверки целостности мультиметра («звуковой сигнал при коротком замыкании») для идентификации и маркировки проводов. Вы можете сэкономить немного времени, используя зажим для аллигатора, чтобы удерживать зонд мультиметра на свежезаваренном проводе, когда вы касаетесь контактов в разъемах жгута проводов. Термоусадочная трубка будет хранить этикетки на проводах. (* Обратите внимание, что в жгутах могут быть дополнительные провода. *)
Подключение контроллера двигателя Sabertooth 2x25
Контроллер двигателя Sabertooth 2x25 - это универсальный контроллер двигателя, который может принимать несколько режимов ввода:
- Сигналы с широтно-импульсной модуляцией (PWM) от микроконтроллера или RC-ресивера
- Аналоговый вход - сигнал 0-5 В постоянного тока
- Упрощенный последовательный порт - для связи с микроконтроллером или ПК (для последнего потребуется преобразователь уровня RS-232 или мост USB-to-UART)
- Packetized serial - для связывания нескольких Sabertooths с микроконтроллером или ПК
Мы будем использовать режим PWM для связи с Sabertooth. Sabertooth обеспечивает 5V и опорное основание, которая обеспечивает питание приемника RC. На dip-переключателях Sabertooth выключите переключатель 1 и включите 2-6. Этот смешанный режим позволяет одному каналу RC управлять движением вперед / назад и вторым каналом RC для управления левым / правым движением.
Если вам нужен быстрый способ крепления нового жгута проводов, то мотор NEMA-17 с кабельным сальником, по-видимому, идеально подходит для кабельного жгута.
Приемник RC будет иметь три ряда 0, 1-дюймовых мужских заголовков. Одна строка для заземления, одна для входа + 5 В постоянного тока, а одна строка контактов - для вывода сигнала ШИМ.
- Подключите + провода от каждого троса тормоза с помощью провода + от аккумулятора. Подключите их к строке + на Sabertooth.
- Соедините провода от каждого троса тормоза с помощью провода от аккумулятора. Подключите их к линии на Sabertooth.
- Подключите (L двигатель +) к Sabertooth M1A.
- Подключите (L двигатель -) к Sabertooth M1B.
- Подключите (R двигатель +) к Sabertooth M2A.
-
Подключите (R двигатель -) к Sabertooth M2B.
Image - Используйте перемычку женщины к мужчине, чтобы подключить RC-приемник (GND) контакт с опорным винтовым зажимом Sabertooth 0В.
- Используйте перемычку типа «женщина-мужчина» для подключения штекера RC-приемника (5 В) к клемме вилки питания Sabertooth 5V.
- Используйте перемычку типа «женщина-мужчина», чтобы подключить контакт RC-ресивера (Ch3 Signal) к входному винтовому разъему Sabertooth S1.
- Используйте перемычку типа «женщина-мужчина», чтобы подключить контакт RC-ресивера (Ch4 Signal) к входному винтовому разъему Sabertooth S2.
СТОП
Перед тем, как продолжить, помните, что любой отказ в правильном подключении компонентов может привести к разрушению контроллера двигателя или к неконтролируемому роботу-убийце, который способен к серьезным телесным повреждениям и может нанести большой ущерб имуществу.
Дважды проверьте свои соединения. Либо наклоните кресло-коляску, либо найдите другой способ поднять колеса инвалидной коляски, чтобы они не соприкасались с землей, когда сделаны окончательные соединения.
- Переместите переключатель на двигателе, который зацепляет шестерни между колесом и двигателем, чтобы колеса не перемещались свободно.
- Подключите жгут проводов к левому и правому двигателям инвалидной коляски.
- Заверните свои джойстики и включите ваш RC-передатчик.
- Подключите аккумулятор к жгуту проводов. (Это должно привести к «щелчку» от разъединения тормозов и обеспечению питания Sabertooth, а также вашего RC-ресивера.)
- Используйте джойстик с правой стороны передатчика RC, чтобы заставить колеса инвалидной коляски двигаться. Проверьте, что вперед, назад, слева и справа все работает правильно и плавно.
- Если все работает правильно, продолжайте движение и поместите колеса вниз и немного поиграйте с ним.
Устранение проблем мышц
Если элементы управления роботом не отвечают соответствующим образом (например, палка должна находиться в верхнем левом углу для вращения робота), вы могли бы просто поменять местами S1 и S2 на Sabertooth.
Если робот дрожит и прыгает, возможно, что приемник испытывает помехи. Переместите приемник как можно дальше от Sabertooth и двигателей. Радиоприемники AM могут быть очень восприимчивыми к помехам, создаваемым этими элементами.
Если кнопки прямого / обратного или левого / правого управления являются неправильными, возможно, что на передатчике имеется переключатель заднего хода, который можно переключить.
Следующие шаги: Kill Switches
Одной из причин, по которой я выбрал Sabertooth 2x25 для этого проекта, является то, что он останавливает двигатели, если сигнал PWM теряется с RC-ресивера. Многие из новых пар передатчиков / приемников RC могут быть запрограммированы на прекращение отправки сигналов ШИМ при выключении передатчика или выхода из диапазона, что означает, что робот должен остановиться. Другие приемники отправят последний известный хороший сигнал, что означает, что ваш робот убежит от вас. Проверьте эти условия, когда колеса робота находятся вне земли.
Простое дополнение безопасности к цепи будет переключателем e-stop между выходной строкой Sabertooth 5V и входной линией RCV-приемника 5V. Более надежным решением для безопасности будет выключатель e-stop, который прерывает цепь батареи. Я не знаю о доступном переключателе e-stop, который может обрабатывать ток, который Sabertooth способен рисовать, поэтому, возможно, решение было бы недорогой комбинацией переключателей / реле e-stop.
Разумеется, на неправильном роботе электронная остановка может быть трудной целью (что с циркулярной пилой и лазерами и все, что она использует для уничтожения других роботов), поэтому подумайте о создании большого пин-бара для запуска коммутатора.
Опять же, теоретически, отсоединение питания от RC-приемника должно прекратить его от отправки сигналов, и этого должно быть достаточно, чтобы остановить работу Sabertooth от двигателей. Обратите внимание, что использование слова «должно», а не «будет». Для гарантированной остановки DimensionEngineering рекомендует пакетированную последовательную связь (стр. 20) или более настраиваемый Sabertooth 2x32, что увеличивает сложность проекта.
Увеличение сложности проекта - это то, что мы будем делать в Части 2, где мы пытаемся изменить базу для инвалидных колясок и джойстик.
В загружаемые файлы включены шаблоны с лазерной резкой для держателей печатных плат, которые вы можете использовать, если хотите.
Файлы Corel Draw для лазерной резки
Наконец, вот видео из базы в действии:
Следующая статья в серии: Создание RC-робота с использованием основания для инвалидного кресла-Часть 2
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.