🕗 ΔΕΥΤ-ΠΑΡ: 08.15-14.00
PROJECT : Ρομποτικός βραχίονας τηλεχειριζόμενος από μία εφαρμογή κινητού τηλεφώνου.
Η αρχική ιδέα προήλθε από παλαιότερη συμμετοχή σχολείου στο Φεστιβάλ με αντίστοιχο έργο και θελήσαμε να την υλοποιήσουμε με αφορμή την απόκτηση από το σχολείο μας ενός 3D εκτυπωτή Ultimaker 2+ και 8 σετ ρομποτικής Arduino. Προηγήθηκε στην Α’ τάξη η ενασχόλησή μας με το περιβάλλον App Inventor και έτσι με αυτό το project βρήκαμε την ευκαιρία να συνδυάσουμε και τα 3 αυτά στοιχεία σε μία κατασκευή.
Αρχικά να αναφέρουμε ότι η ιδέα προήλθε από την ιστοσελίδα How to Mechatronics στην οποία βρήκαμε όλα τα βήματα κατασκευής, σαφείς οδηγίες αλλά και τον απαραίτητο κώδικα τόσο για το Arduino όσο και για την εφαρμογή App Inventor τον οποίο τροποποιήσαμε κατάλληλα ώστε να τον φέρουμε στις δικές μας απαιτήσεις.
Η κατασκευή μας ξεκίνησε με την εκτύπωση όλων των τμημάτων του ρομποτικού βραχίονα στο εκτυπωτή του εργαστηρίου. Τα τμήματα τα είχαμε στην διάθεσή μας σε αρχεία STL και χειριστήκαμε την εκτύπωση με το πρόγραμμα Cura 4. Η εκτύπωση διήρκησε αρκετές ημέρες και έγινε με προσοχή ώστε το φινίρισμα τους να είναι άψογο και να μην επηρεάζει την κίνηση του βραχίονα. Για την συναρμολόγηση του βραχίονα, χρησιμοποιήθηκαν βίδες που προμηθευτήκαμε από αντίστοιχο κατάστημα της πόλης μας. Να σημειώσουμε ότι εκτυπώσαμε εις διπλούν κάθε κομμάτι του βραχίονα ώστε να κατασκευάσουμε και μία εναλλακτική πρόταση για χειρισμό του βραχίονα με μπουτόν (με ροοστάτες) κάτι το οποίο τελικά δεν ολοκληρώσαμε αλλά χρησιμοποιήσαμε τα εκτυπωμένα μέρη ως ανταλλακτικά σε περίπτωση που κάτι δεν πήγαινε καλά.
Κατά την συναρμολόγηση του βραχίονα χρησιμοποιήθηκαν 6 σέρβο κινητήρες:
- 3 σέρβο SG90 180o για την κίνηση της δαγκάνας και του καρπού ΚΑΙ
- 3 σέρβο MG996R 180o που είναι πιο ισχυροί, για την κίνηση του αγκώνα, του ώμου και της βάσης
Στην συνέχεια υλοποιήθηκε το κύκλωμα του Arduino. Χρησιμοποιήσαμε μία πλακέτα breadboard και ένα Arduino UNO από το εργαστήριο καθώς και καλώδια σύνδεσης. Συνδέσαμε με προσοχή τους σέρβο κινητήρες ώστε να δημιουργήσουμε ένα καλαίσθητο αποτέλεσμα. Επίσης χρησιμοποιήσαμε έναν αισθητήρα Bluetooth HC05 για την επικοινωνία με την εφαρμογή του κινητού τηλεφώνου.
Τέλος, όσον αφορά το Arduino, φορτώσαμε τον κώδικα στον μικροεπεξεργαστή αφού πρώτα τον μελετήσαμε με τον καθηγητή μας προκειμένου να γνωρίζουμε ακριβώς τι κάνει κάθε εντολή και να δοκιμάσουμε μικροτροποποιήσεις ώστε να επιτύχουμε την καλύτερη δυνατή απόκριση του βραχίονα.
Στην συνέχεια και με έτοιμο το κύκλωμα του βραχίονα, δημιουργήσαμε την εφαρμογή του κινητού τηλεφώνου με χρήση του App Inventor και αφού τροποποιήσαμε μερικά στοιχεία της εφαρμογής, την αποθηκεύσαμε στο κινητό μας κάθε μαθητής.
Αντιμετωπίσαμε μερικά προβλήματα με την επικοινωνία του αισθητήρα Bluetooth με την εφαρμογή τα οποία είχαν να κάνουν με την χρήση του σωστού baud rate και με την απόκριση του αισθητήρα, οπότε χρειάστηκε να τροποποιήσουμε κάποιες εντολές που είχαν σχέση με την συχνότητα επικοινωνίας και με το timeout μεταξύ δύο εντολών κίνησης.
Στο τέλος, ο βραχίονας δούλεψε ικανοποιητικά και μπορεί να “πιάνει” μικρά και ελαφρά αντικείμενα και να τα μετακινεί στον χώρο.
Μιας και δεν έχουμε την δυνατότητα για μία δια ζώσης παρουσίαση και δοκιμή του ρομποτικού βραχίονα, σας έχουμε ετοιμάσει ένα πολύ μικρό video που παρουσιάζει την βασική κινησιολογία του βραχίονα μας.
Με την κατασκευή του βραχίονα, ήρθαμε πρώτη φορά σε επαφή με την τρισδιάστατη εκτύπωση καθώς και με την κατασκευή ενός πιο πολύπλοκου project σε Arduino σε σχέση με αυτά που είχαμε αναπτύξει στο εργαστήριο. Η ομάδα μας χωρίστηκε σε 3 υποομάδες :
- Μία για την συναρμολόγηση των εκτυπωμένων τμημάτων του βραχίονα
- Μία για την ανάπτυξη του κυκλώματος Arduino
- και μία για την ανάπτυξη της εφαρμογής App Inventor
Υπεύθυνοι εκπαιδευτικοί : Αρβάλης Κωνσταντίνος ΠΕ86, Ζυγούρα Μαρία ΠΕ86