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Aufbau eines RC Roboters unter Verwendung einer Rollstuhlbasis

Servos - Funktionsweise und Eigenbauten (Januar 2019).

Anonim

Aufbau eines RC Roboters unter Verwendung einer Rollstuhlbasis


Erfahren Sie, wie Sie mit einem Elektrorollstuhl eine RC-Roboterbasis bauen.

Dieses zweiteilige Projekt wird Ihnen zeigen, wie Sie aus Elektrorollstuhlteilen eine Roboterbasis erstellen. Teil 1 führt Sie durch die Erstellung einer einfachen Roboterplattform zur Verwendung mit Radio Control. Teil 2 wird eine andere Plattform für die Verwendung mit Arduino entwickeln.

Ein Hinweis zu diesem Projekt

Dies ist der erste Teil eines zweiteiligen Projekts.

Teil 1 soll einen nicht gebrauchten Rollstuhl nehmen, um eine mobile Roboterplattform zum Spaß zu schaffen. Kein Teil der Elektronik oder der Schaltung ist dazu bestimmt, in Verbindung mit irgendeinem Lebewesen verwendet zu werden. Dieses Projekt ist nicht dazu bestimmt, Menschen zu befördern (und Ihnen auch nicht die Möglichkeit zu geben, Ihr Kind von der Couch aus in die Kindertagesstätte zu bringen).

Teil 2 soll die gleiche Roboterbasis mit einem Arduino Uno oder ähnlichen Mikrocontroller steuern. Auf diese Weise können Sie alle verfügbaren Arduino-kompatiblen Sensoren verwenden und daraus einen benutzerdefinierten Controller für Ihren Roboter erstellen.

Zusammen geben die Projekte Ihnen das grundlegende Wissen, das erforderlich ist, um einen Roboter zu steuern, der mehrere hundert Pfund tragen kann und sich mit Schrittgeschwindigkeit bewegt.

Teile benötigt

TeilBeschreibungBeispielKostenAnmerkungen
Jumper-Drähte (4 erforderlich)Weibliche Terminal zu männlichen Terminal DrähtenVerknüpfung2 $Dies sind Standard-DuPont-Steckverbinder. Sie können sie auch finden, indem Sie Servoverlängerungskabel auseinander schneiden.
Säbelzahn 2x25 v2Dual 25A MotorsteuerungVerknüpfung125 $
Elektrischer RollstuhlVerdienst P101 KlappstuhlVerknüpfung$ 1400 neu (<$ 150 verwendet)Wenn Sie mehr als $ 150 kaufen, sollten Sie Motoren und Batterien online kaufen.
RF-FernsenderFlySky FS-T6 6Ch 2.4 GHz FunksteuerungssystemVerknüpfung53 $Jede Fernbedienung mit passendem Empfänger (außer AM) kann verwendet werden.
RF-FernempfängerFlySky FS-iA6 6Ch 2, 4 GHz AFHDSVerknüpfung14 $

Der Sabertooth 2x25 wurde neu online gekauft. Den Rest der Teile habe ich irgendwann beim örtlichen Goodwill oder auf dem Gebrauchtmarkt (Craigslist) abgeholt.

Soweit es Fernbedienungen gibt, gibt es separate Fernbedienungen für landgestützte und luftgestützte Systeme. Da Sie ein landgestütztes Projekt erstellen, sollten Sie eine landgestützte Fernbedienung erhalten. Ich demonstriere dieses Projekt mit einem anpassbaren FlySky-Flugzeug-Sender, weil der AM-Sender / Empfänger, den ich beim lokalen Goodwill abgeholt habe, aufgrund von EM-Interferenz für dieses spezielle Projekt nicht funktioniert hat.

Ich bin mit elektrischen Rollstühlen vertraut, weil mein Vater in den letzten Jahren seines Lebens arbeitsunfähig geworden war und wir irgendwann drei Rollstühle erworben hatten, die dem Aussehen des Artikels ähnlich waren. Alle waren verschiedene Marken und in verschiedenen Jahren hergestellt, aber alle waren funktional identisch: Sie haben zwei Motoren, zwei 12V-Batterien, einen Motorcontroller und einen Rahmen. Solange Sie zwei funktionierende Motoren und Batterien haben, sollte jede Rollstuhlbasis oder jeder Rollstuhlsockel funktionieren.

Viele Menschen, die elektrische Rollstühle für ihre Angehörigen kaufen, werden viele Hundert, wenn nicht Tausende von Dollars für sie neu bezahlen. Leider gibt es keine Möglichkeit für die Käufer, sie für irgendetwas in der Nähe zu verkaufen. Ähnlich wie bei einem Diamant-Verlobungsring liegen die neuen und verwendeten Werte um eine Größenordnung auseinander. Das lokale Geschäft, das mit ihnen in meiner Region beschäftigt, wird genau $ 50 für jeden funktionierenden elektrischen Rollstuhl anbieten.

Das lässt viele Roboter-Enthusiasten mit vielen preiswerten 24 VDC-Motoren spielen und es gibt Menschen, die auf der Suche nach kaputten Stühlen Menschen mit Behinderungen auf dem Gebrauchtmarkt helfen möchten. Mein Rat ist, nicht mit jemandem zu feilschen, der kürzlich einen geliebten Menschen verloren hat und jetzt mit finanziellen Schwierigkeiten zu kämpfen hat. Finden Sie stattdessen einen Verkäufer, der nur das Ding weg hat oder die Motoren sucht, die Sie von eBay und eine Batterie vom Automobilgeschäft benötigen.

Ein paar Anmerkungen zu Motoren und Bremsen

Die Motoren, die ich angetroffen habe, waren alle 24 VDC mit einem manuellen Hebel, der das Motorantriebszahnrad mit der Radachse in Eingriff bringt. In einer Position kann sich das Rad völlig unabhängig vom Motor drehen. In der anderen Position greifen die Zahnräder ineinander und bei jeder Drehung des Motors dreht sich das Rad.

Eine elektromechanische Bremse mit 24 VDC ist standardmäßig aktiviert. Es ist ein Fail-Safe, der verhindert, dass der Motor dreht, es sei denn, 24V wird an zwei Drähte angelegt, die von den dicken Leitern getrennt sind, die den Motor antreiben. Sie können diese Bremsen von der anderen Seite des Motors entfernen oder sie einfach in das Stromnetz einbinden und elektrisch deaktivieren.

Wenn ein Benutzer den Joystick in seinem Rollstuhl bewegt, löst die Steuerschaltung die elektromechanische Bremse aus, bevor Strom an den Motor gesendet wird, um diesen zu drehen. Der Sabertooth 2x25, den wir für diesen Artikel verwenden, kann die Bremsen nicht separat steuern, aber im zweiten Teil dieser Serie verwenden wir den Sabertooth 2x32, der Bremsleitungen steuern kann.

Ihre RC-Fernbedienung

Ihre RC-Fernbedienung ist wahrscheinlich nicht genau wie meine RC-Fernbedienung. Sie können ein wenig in ihren Kanalzuweisungen variieren, und neuere sind vollständig programmierbar. Die Fernbedienung, die ich verwendete, hatte Kanal 3, der als Vorwärts / Rückwärts bezeichnet wurde, und Kanal 4, der als Links / Rechts bezeichnet wurde. Nehmen Sie entsprechende Anpassungen basierend auf der Fernbedienung vor, die Ihnen zur Verfügung steht.

Um festzustellen, welche Kanäle am Empfänger mit welchen Joysticks am Sender übereinstimmen, verbinden Sie die Servos mit den Kanälen 1, 2, 3 und 4 Ihres Receivers und verschieben Sie die Bedienelemente für jeden Kanal, bis das Servo reagiert. Dein entfernter Kanal (mein Kanal 3), der dem vorwärts / rückwärts Joystick entspricht, sollte an den Sabertooth S1 Port angeschlossen werden, und dein Kanal (mein Kanal 4) für den linken / rechten Joystick sollte an den Sabertooth S2 Port angeschlossen werden.

Der Sabertooth kann entweder im gemischten Modus oder im unabhängigen Modus arbeiten:

Im gemischten Modus steuert ein Kanal beide Motoren und der Rollstuhl fährt wie ein Auto.

Im unabhängigen Modus steuert ein Kanal einen Motor und der Rollstuhl fährt wie ein Tank.

Kabelbaum vorbereiten

Die drei Kabelbäume, die ich persönlich auf den Stühlen meines Vaters gesehen habe, waren körperlich und funktional identisch. Auch wenn Sie einen anderen als den hier gezeigten Kabelbaum haben, sollten die Schritte identisch sein.

  1. Trennen Sie die Batterien vollständig vom Kabelbaum. Markieren Sie alle positiven und negativen Verbindungen, um sicherzustellen, dass Sie sie ordnungsgemäß sichern. Falsche Polarität zerstört Ihre Motorcontroller.
  2. Trennen Sie die Motoren vom Kabelbaum.
  3. Schneiden Sie den Kabelbaum auf der Seite aus, die dem Joystick am nächsten ist
  4. Streifen Sie den Kabelbaum ab, um etwa 3 "Drähte freizulegen.
  5. Die Isolierung von den Drähten abisolieren, um ungefähr 1/4 "Kupfer freizulegen.
  6. Verwenden Sie die Multiple-Continuity-Check-Funktion ("Piepton bei Kurzschluss"), um die Drähte zu identifizieren und zu beschriften. Sie können etwas Zeit sparen, indem Sie eine Krokodilklemme verwenden, um die Multimetersonde an der frisch abisolierten Leitung zu halten, während Sie Kontakte in den Anschlüssen des Kabelbaums berühren. Schrumpfschläuche halten die Etiketten auf den Drähten. (* Beachten Sie, dass möglicherweise zusätzliche Kabel in den Kabelbäumen vorhanden sind. *)

Anschluss des Sabertooth 2x25 Motor Controllers

Der Sabertooth 2x25 Motorcontroller ist ein vielseitiger Motorcontroller, der mehrere Eingangsmodi akzeptiert:

  • Pulsweitenmodulierte (PWM) Signale von einem Mikrocontroller oder einem RC-Empfänger
  • Analogeingang - Ein 0-5VDC-Signal
  • Vereinfachte serielle- Für die Kommunikation mit einem Mikrocontroller oder einem PC (Letzteres würde einen RS-232-Pegelwandler oder eine USB-zu-UART-Brücke erfordern)
  • Paketierte serielle- Zum Verbinden mehrerer Sabertooths mit einem Mikrocontroller oder PC

Wir werden den PWM-Modus der Kommunikation mit dem Sabertooth verwenden. Der Sabertooth verfügt über eine 5-V- und Referenz-Erde, die den RC-Empfänger mit Strom versorgt. An den Dip-Schaltern des Sabertooths schalten Sie den Schalter 1 aus und die Schalter 2-6 an. Dieser Mixed-Modus ermöglicht es einem RC-Kanal, die Vorwärts- / Rückwärtsbewegung und einen zweiten RC-Kanal zur Steuerung der Links / Rechts-Bewegung zu steuern.

Wenn Sie einen schnellen Weg zur Montage des neuen Kabelbaums benötigen, schien ein NEMA-17-Motorhalter mit einer Kabelverschraubung perfekt zum Kabelbaum zu passen.

Der RC-Empfänger verfügt über drei Reihen von 0, 1-Zoll-Buchsenleisten. Eine Zeile ist für Masse, eine für + 5VDC-Eingang und eine Reihe von Stiften für PWM-Signalausgabe.

  1. Verbinden Sie die + Leitungen von jedem Bremskabel mit dem + Kabel von der Batterie. Verbinde diese mit der + Linie auf dem Sabertooth.
  2. Verbinden Sie die - Leitungen von jedem Bremskabel mit dem - Kabel von der Batterie. Verbinden Sie diese mit der - Linie auf dem Sabertooth.
  3. Schließen Sie (L Motor +) an Sabertooth M1A an.
  4. Verbinden Sie (L Motor -) mit Sabertooth M1B.
  5. Verbinden Sie (R Motor +) mit dem Sabertooth M2A.
  6. (R-Motor -) an Sabertooth M2B anschließen.

  7. Verwenden Sie einen weiblichen Stecker, um den Stift des RC-Empfängers (GND) mit der Sabeltooth 0V Referenz-Schraubklemme zu verbinden.
  8. Verwenden Sie einen weiblichen Stecker, um den RC-Empfänger-Pin (5V-Leitung) mit der 5-Volt-Versorgungsschraubklemme des Sabertooth zu verbinden.
  9. Verwenden Sie einen weiblichen Stecker, um den Pin des RC-Empfängers (Ch3 Signal) mit der Eingangsklemme des Sabertooth S1-Eingangs zu verbinden.
  10. Verwenden Sie einen weiblichen Stecker, um den Pin des RC-Empfängers (Ch4-Signal) mit der Eingangsklemme des Sabertooth S2-Eingangs zu verbinden.

HALT

Bevor Sie fortfahren, beachten Sie bitte, dass ein Fehler bei der korrekten Verbindung der Komponenten zu einem zerstörten Motorcontroller oder einem unkontrollierbaren Killerroboter führen kann, der zu schweren Körperverletzungen und in der Lage ist, eine große Menge an Sachschäden zu verursachen.

Überprüfen Sie Ihre Verbindungen. Kippen Sie den Rollstuhl oder suchen Sie nach einem anderen Weg, um die Räder des Rollstuhls anzuheben, damit sie bei der Herstellung der endgültigen Verbindungen nicht mit dem Boden in Berührung kommen.

  1. Bewegen Sie den Schalter am Motor, der die Zahnräder zwischen dem Rad und dem Motor einrückt, so dass sich die Räder nicht frei bewegen können.
  2. Den Kabelbaum an den linken und rechten Motor des Rollstuhls anschließen.
  3. Setze deine Joysticks auf Null und schalte deinen RC-Sender ein.
  4. Verbinden Sie die Batterie mit dem Kabelbaum. (Dies sollte zu einem "Klick" von den Bremsen führen, die den Sabertooth und Ihren RC-Empfänger ausschaltet und mit Strom versorgt.)
  5. Verwenden Sie den Joystick auf der rechten Seite des RC-Senders, um die Räder des Rollstuhls zu bewegen. Testen Sie vorwärts, rückwärts, links und rechts alles korrekt und reibungslos.
  6. Wenn alles richtig funktioniert, dann leg los und spiel ein wenig mit.

Fehler beheben

Wenn die Robotersteuerungen nicht entsprechend reagieren (z. B. muss sich der Steuerknüppel in der oberen linken Ecke befinden, damit der Roboter rückwärts fahren kann), haben Sie möglicherweise einfach die Eingänge S1 und S2 auf dem Sabertooth vertauscht.

Wenn der Roboter zittert und springt, ist es möglich, dass der Empfänger gestört wird. Bewegen Sie den Empfänger so weit wie möglich vom Sabertooth und den Motoren weg. AM-Funkempfänger können sehr anfällig für Störungen sein, die von diesen Elementen erzeugt werden.

Wenn die Vorwärts- / Rückwärts- oder Links / Rechts-Kontrollen nicht korrekt sind, ist es möglich, dass sich am Sender ein Rückwärtsschalter befindet, der umgeschaltet werden kann.

Nächste Schritte: Kill-Schalter

Einer der Gründe, warum ich den Sabentooth 2x25 für dieses Projekt gewählt habe, ist, dass er die Motoren stoppt, wenn das PWM-Signal von einem RC-Empfänger verloren geht. Viele der neueren RC-Sender- / Empfängerpaare können programmiert werden, um das Senden von PWM-Signalen zu stoppen, wenn Sie den Sender ausschalten oder sich außerhalb der Reichweite bewegen - was bedeutet, dass der Roboter anhalten sollte. Andere Empfänger senden das letzte bekannte gute Signal - was bedeutet, dass Ihr Roboter von Ihnen wegläuft. Testen Sie diese Bedingungen, wenn die Räder des Roboters vom Boden abgehoben sind.

Ein einfacher Sicherheitszusatz zu der Schaltung wäre ein Not-Aus-Schalter zwischen der Sabertooth-5-V-Ausgangsleitung und der 5-V-Eingangsleitung des RC-Empfängers. Eine robustere Sicherheitslösung wäre ein Not-Aus-Schalter, der den Batteriestromkreis unterbricht. Ich kenne keinen erschwinglichen Notschalter, der mit dem Strom umgehen kann, den der Sabertooth zeichnen kann. Eine Lösung wäre vielleicht eine kostengünstige Not-Aus-Schalter / Relais-Kombination.

Bei einem Roboter, der sich schlecht benimmt, ist natürlich ein Notstopp ein schwer zu erreichendes Ziel (was mit der Kreissäge und den Lasern alles andere zur Zerstörung anderer Roboter benötigt). Ziehen Sie also eine große Kick-Bar in Betracht, um den Schalter auszulösen.

Theoretisch sollte die Unterbrechung der Stromversorgung des RC-Empfängers verhindern, dass Signale gesendet werden. Dies sollte ausreichen, um zu verhindern, dass der Sabertooth die Motoren mit Strom versorgt. Bitte beachten Sie die Verwendung des Wortes "sollte" und nicht "wird". Für einen garantierten Stopp empfiehlt DimensionEngineering die paketierte serielle Kommunikation (Seite 20) oder den anpassungsfähigeren Sabertooth 2x32, was die Komplexität des Projekts erhöht.

Die Erhöhung der Komplexität des Projekts ist genau das, was wir in Teil 2 tun werden, wo wir versuchen, eine Rollstuhlbasis und einen Joystick zu modifizieren.

In den Download-Dateien enthalten sind lasergeschnittene Muster für Leiterplattenhalter, die Sie verwenden können, wenn Sie möchten.

Corel Draw-Dateien für Laserschneider

Zum Schluss noch ein Video der Basis in Aktion:

Nächster Artikel in der Serie: Aufbau eines RC-Roboters mit Rollstuhlbasis-Teil 2

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