Obligatorisk oppgave nr. 4
Denne oppgaven består av valgfrie deloppgaver, flere valg kommer snart. Man velger en av oppgavene
Hva som skal leveres
Fysisk demonstrasjon for din gruppelærer av system som virker som beskrevet under:
All kode må lastes opp på Devilry.
Det kan bli etterspurt muntlig forklaring av koden, og gruppelærer vil typisk ikke godkjenne obligen hvis dere ikke kan forklare godt hva koden gjør.
Tilbakemeldinger
Under demonstrasjon for gruppelærer i gruppetime, vil man kunne diskutere med gruppelærer de løsninger og metoder som er valgt, samt problemer og overraskelser som måtte dukke opp.
Leveringsfrist
- 10/5 kl. 23.59
Oppgave - valg 1
Lysfølger
Den medfølgende fototransistoren er mest følsom for lys som kommer inn vinkelrett på toppplaten. Vil man ha enda bedre retningsfølsomhet kan man evt. lime sort tape rundt sidene slik at man får en trakt/skylapper. Denne effekten kan man bruke til å lage en liten robotarm som følger solen eller en annen lyskilde som beveger seg. Man kan enkelt montere fototransistoren til servoen i Adruino kittet slik som vist i figurene under. Servoen roterer til vinkel gitt av gjennomsnittsverdien på et PWM signal (analogWrite). Sort ledning er GND, rød ledning er 5V (power) og hvit ledning er PWM.
Man kan koble den lysfølsomme transistoren til ledninger slik som vist i figurene under. Hvis man presser med fingeren slik som vist, vil pinnene få relativt god kontakt med ledningene.
For å få servoen til å følge en lyskilde må man lese av fototransistorens verdi. Man kan for eksempel la servoen søke ved å øke vinkelen så lenge lysstyrken øker, og når styrken minker - stopper man og går tilbake. På denne måten oscillerer servoens vinkel rundt den vinkelen som gir størst lysstyrke. Det kan være gunstig å inkludere noe delay i koden.
Arduinos fototransistor - datablad. 1kOhm resistor i serie er bra. Lang pinne kobles mot Vdd.
- NB: med kun en sensor må servoen oscillere rundt målvinkel. Hvis dere vil slippe dette, kan dere låne en ekstra sensor (hør med grupelærer) slik at dere leser av to sensorer som har en liten vinkel mellom seg. Dette gir enklere kontroll, men mer å koble opp.
Oppgave - valg 2
Dynamixel-basert robotarm
I figuren under ser vi de komponentene som skal til for å lage en 2-akse robotarm. Dynamixel-sevoene er her montert inn i en 3D printet fot. Hvis dere har lyst og tid kan dere også 3D printe holdere og fiksturer, men det er også greit å bruke de ferdige brakettene som ligger på labben til å lage en minimalistisk robot arm.
De komponeneten som må brukes er:
- En power regulator, kobles til 12V batterieliminator
- En USB dongle, pass på at bryteren peker vekk fra USB porten
- 2 stk AX12 eller AX18 servoer
- 3-pins kabler som kobler sammen alle komponentene over. Vilkårlig rekkefølge
Servoene styres fra din egen Python kode (spør GPT-4) gjennom serieport. For å få en servo til å rotere til en gitt vinkel med en gitt hastighet
- Send først over hastigheten (1-1023) til "Moving Speed"-register i servoen, adressen til dette registeret er 32
- Send så over den nye vinkelen (0-1023) tilsvarer 0-300 grader, til "Goal Position"-registeret i servoen, adresse er 30
I det øyeblikket den nye vinkelen er sendt over til registeret vil servoen gå til den nye vinkelen med spesifisert hastighet.
For å spesifisere hvilken servo dere vil snakke med, må dere FØRST sette inn en unik ID i hver servo - typisk verdi 1-10. Dette gjør dere ved å
- først sørge for at KUN en servo er koblet til 3-pins bussen. Første gang dere bruker en servo har den ID=1, og baud rate = 1000000 som default,
- bruke programmet DYNAMIXEL Wizard 2.0 til å sette ID til en unik verdi. Fint å teste servoen samtidig fra programmet. Vi bruker position mode ikke wheel mode
Under ser vi DynamixelWizard. Først klikker man options, i vinduet som kommer opp setter man parametre for skanning slik som vist med din aktuelle serieport valgt, så skanner man, og så finner programmet servoen og du kan sette ID slik som indikert. Her kan man også teste å bevege servoen til en ny posisjon
Oppgave - valg 3
I denne oppgaven styrer vi en steppermotor i begge retninger ved å kommutere den i fullstep. Vi bruker en enkel og billig motordriver (TB6612FNG) som er basert på 2 stk H-bruer. Denne motordriveren er brukt i eksempler i forelesningene som snart kommer. Forelesning fra 2025. Det vil være tilgjengelig steppermotorer på labben av typen Nema-17 Mercury motors. Motordriveren bør forsynes med 10V på pinne VM (maks 12V). Bruk fortrinnsvis en fast spenningsforsyning på labben, ikke batteri, da et batteri vil lade seg fort ut.
Hva som skal demonstreres:
- Motor som kjører i fullstep med 0.1 omdreininger per sekund (6 RPM) i 10 sekund. Retning: med klokken (CW)
- Motor som kjører i fullstep med 0.2 omdreininger per sekund (12 RPM) i 5 sekund. Retning: mot klokken (CCW)
Man må bruke motordriveren TB6612FNG
Frivillig - konkurranse:
Ved fullstep lager motoren tydelig lyd med en frekvens som er gitt av steppfrekvensen, dvs. man kan spille musikk på en steppermotor. Eksempel: 440 stepp per sekund gir 440 Hz som er note A. Pause mellom noter kan lages av delayMicroseconds(). På nettet finner man mange gratis eksempler på musikk i formatet MIDI. Dette er et enkelt format som man kan kikke på og manuelt eller automatisk omforme MIDI musikkfiler til stepp med riktige pauser mellom.
Her er endel eksempler på musikk spilt av på diverse mekatroniske system. Alle er MIDI basert. Man kan godt bruke flere motorer i denne konkurransen, maks 4 stk.
- Steppermotorer: Star Wars, Daft Punk, Dr. Wily's Theme
- Floppotron: Final countdown
- Tesla coils (livsfarlig å være nær, 1 million volt): Bach - Toccata, Beethoven - Virus
Det vil bli demonstrasjon og kåring av beste steppermusikk på siste fellesøvelse - premie til den beste.
Oppgave - valg 4
"Do it yourself" DC motor
I denne oppgaven vikler dere en spole av kobbertråd ved hjelp av en elektrisk drill, og bygger en DC motor slik som vist i denne videoen.
Dere kan bruke ferdig 3D printede deler slik som vist i figuren under.
Her vises permanentmagnet (nedodynium) med blå farge, spole med gul farge og aksling med rød farge. Kommutatoren er ikke vist på dette bildet. Dere kan tilføre strøm ved å manuelt holde to ledninger fra spenningskilden intil kommutatoren.
Før dere kobler til spenning må dere måle motstanden i spolen med multimeteret og beregne strømmen som vil gå. Strømmen bør ikke være større en 2 -3 ampere pga. varmeutvikling og smelting av PLA plasten i spolen. Ha dette i tankene når dere velger antall vindinger.
Dere må vikle deres egne spoler og montere deres eget oppsett.
Bruk fortrinnsvis en fast spenningsforsyning på labben, ikke batteri, da et batteri vil lade seg fort ut.
NB1 : Når dere vikler spolen, pass på å vikle veldig forsiktig så ikke den 3-delte spoleholderen demonteres, da får dere ikke på den tråden dere har viklet og må starte å vikle ny tråd på nytt
NB2 : Når dere har tredd tråd i kommutatoren må dere slipe vekk lakken med sandpapir. Lakken er en isolator.
NB3 : For å få hastighet må dere holde ledningene veldig forsiktig intill kommutatoren slik at den ikke bremses.
(Husk at mangetene har en retning) :)