Làm thế nào để tạo một đôi giày tự động sử dụng Arduino?

Trong kỷ nguyên hiện đại, các nhà khoa học và kỹ sư đang cố gắng làm cho mọi thứ trở nên tự động hóa. Có nghĩa là mọi thứ sẽ tự hoạt động mà không cần đến sự cố gắng của con người. Một vấn đề rất phổ biến đã được xác định trong xã hội là một số người gặp khó khăn khi tự buộc dây giày. Những người này bao gồm người tàn tật, người bị đau lưng, trẻ em và người mù ở một mức độ nào đó. Vì vậy, một giải pháp cần được thực hiện để những người này không coi đây là một vấn đề.

Trong dự án này, chúng tôi sẽ thực hiện một màn trình diễn Dây viền tự động sẽ tự động buộc dây của nó mà không cần bất kỳ nỗ lực nào của con người. Nó sẽ làm được điều đó với sự trợ giúp của bảng vi điều khiển, cảm biến tấm chắn động cơ và động cơ servo, ngay khi người ta đặt chân vào bên trong giày.

Làm thế nào để AutoLace Show của bạn bằng Arduino?

Bây giờ, khi chúng ta đã biết phần tóm tắt của dự án, chúng ta hãy bắt đầu thu thập thêm thông tin và thực hiện quy trình làm thế nào để tạo ra chiếc giày AutoLace này bằng cách sử dụng Arduino.

Bước 1: Thu thập các thành phần

Cách tiếp cận tốt nhất để bắt đầu bất kỳ dự án nào là lập danh sách các thành phần và nghiên cứu ngắn gọn về các thành phần này bởi vì không ai sẽ muốn mắc kẹt ở giữa dự án chỉ vì thiếu một thành phần. Dưới đây là danh sách các thành phần mà chúng tôi sẽ sử dụng trong dự án này:

Bước 2: Nghiên cứu các thành phần

Bây giờ, khi chúng ta đã biết tóm tắt về dự án của mình và chúng ta cũng có một danh sách đầy đủ của tất cả các thành phần, chúng ta hãy đi trước một bước và xem qua một nghiên cứu ngắn gọn về các thành phần chúng ta sẽ sử dụng.

Seeeduino v4.2là một trong những bo mạch tương thích Arduino tốt nhất trên thế giới dựa trên vi điều khiển Atmega 328 MCU. bởi vì nó dễ sử dụng, ổn định hơn và nó trông đẹp hơn nhiều bảng khác. Nó dựa trên bộ nạp khởi động Arduino. nó có ATMEGA16U2 như một bộ chuyển đổi UART-to-USB vì nó có thể được sử dụng như một chip FTDI. nó được kết nối với máy tính bằng cáp micro USB thường được gọi là cáp Android. Một giắc cắm DC cũng có thể được sử dụng để cấp nguồn cho bo mạch. nguồn điện đầu vào phải từ 7V đến 15V.

Lá chắn động cơ Arduino cho phép bạn dễ dàng điều khiển hướng và tốc độ động cơ bằng cách sử dụng Arduino. Bằng cách cho phép bạn chỉ định địa chỉ các chân Arduino, nó giúp bạn dễ dàng điều khiển bất kỳ động cơ nào vào công việc của mình. Nó cũng cho phép bạn có tùy chọn điều khiển động cơ có nguồn điện khác lên đến 12v. Hơn hết, lá chắn rất dễ tìm. Vì tất cả những lý do này, Arduino Motor Shield nếu có một chút thú vị để có trong kho vũ khí của bạn để tạo mẫu nhanh và thử nghiệm chung.

Điện trở cảm biến lực (FSR)là cảm biến áp suất rất đơn giản và dễ sử dụng. Sự cản trở của FSR phụ thuộc vào trọng lượng được áp dụng cho lãnh thổ phát hiện. Bạn áp dụng càng nhiều trọng lượng, sự chống đối càng giảm. Phạm vi cản trở là khá lớn:> 10 MΩ (không trọng lượng) đến ~ 200 Ω (trọng lượng tối đa). Hầu hết các FSR có thể phát hiện sức mạnh trong phạm vi từ 100 g đến 10 kg. FSR bao gồm hai lớp và một chất kết dính đệm. Các lớp dẫn được cách ly bởi một khe hở không khí mỏng khi không có trọng lượng tác động vào. Một trong các màng chứa hai vết chạy từ đuôi đến vùng phát hiện (phần tròn). Những dấu vết này được đan vào nhau, tuy nhiên không liên hệ. Bộ phim còn lại được bao phủ bởi một loại mực hàng đầu. Khi bạn ấn vào cảm biến, mực in ngắn hai dấu vết lại với nhau tạo thành một đối lập phụ thuộc vào trọng lượng.

A Động cơ Servolà một bộ truyền động quay hoặc một bộ truyền động tuyến tính có thể được điều khiển và di chuyển theo từng bước chính xác. Những động cơ này khác với động cơ DC. Những động cơ này cho phép điều khiển chính xác chuyển động góc hoặc chuyển động quay. Động cơ này được kết hợp với một cảm biến đang gửi phản hồi về chuyển động của nó.

Bước 3: Nguyên tắc làm việc

Nguyên lý hoạt động của dự án này rất đơn giản. Một cảm biến lực sẽ được sử dụng để phát hiện xem bàn chân có được đặt trong màn hình hay không. Nếu phát hiện chân, nó sẽ gửi tín hiệu đến bảng Arduino, bảng này sẽ di chuyển động cơ servo với sự trợ giúp của Lá chắn động cơ Arduino. Động cơ servo này sẽ di chuyển theo cách mà nó sẽ kéo tất cả các dây buộc cùng một lúc. Do đó tự động buộc tất cả các dây buộc của giày.

Bước 4: Lắp ráp các thành phần

Bây giờ khi chúng ta biết ý tưởng chính và nguyên tắc hoạt động đằng sau dự án này, chúng ta hãy đi trước một bước và bắt đầu lắp ráp mọi thứ để tạo ra một chương trình sẽ tự động diễn ra. Để tạo ra sản phẩm cuối cùng, hãy thực hiện các bước dưới đây:

Trước hết, hãy tỉa một tấm kim loại nhỏ để nó được cố định ở mặt sau của chương trình. Sử dụng chất tổng hợp để nó cố định vĩnh viễn và không lỏng lẻo. Hãy chắc chắn rằng bạn để lại một khoảng trống giữa tấm kim loại và màn hình vì chúng tôi sẽ vượt qua một số dây buộc cáp để che đi khoảng cách đó.
Bây giờ lấy hai động cơ servo và gắn chúng vào tấm kim loại bằng keo nóng. Bây giờ để làm cho chúng cố định vĩnh viễn, hãy sử dụng dây buộc zip xung quanh chúng để các động cơ servo này không di chuyển sau này. Sau khi các động cơ servo bắt nhịp, hãy cắt cáp thừa còn lại.
Bây giờ, hãy gắn hộp pin bên dưới động cơ để công tắc nguồn của nó hướng ra ngoài.
Bây giờ gắn bảng Arduino trên động cơ. Trước khi kết nối lá chắn động cơ với Arduino, cần thêm một số thứ vào mạch.
Lấy một đèn LED và hàn một điện trở vào chân dương của nó và hàn một đoạn dây có chiều dài ngắn vào chân âm và chân còn lại của điện trở. Sau đó, kết nối cụm này với Arduino và đẩy nó vào một trong những ổ cắm dây giày không sử dụng.
Bây giờ lấy một Cảm biến lựcvà đặt nó vào trong giày của bạn, nơi gót chân của bạn sẽ nghỉ ngơi. không nên hàn các chân của cảm biến lực vì nhiệt của mỏ hàn có thể làm chảy nhựa của cảm biến. Vì vậy, nó tốt hơn nếu bạn dán nó hoặc băng keo nó.
Cuối cùng sử dụng dây buộc zip để buộc tất cả các dây buộc vào động cơ servo, để khi động cơ quay, nó sẽ kéo tất cả các dây buộc cùng một lúc.

Đảm bảo rằng dây dương của đèn LED được kết nối với chân 2 của Arduino. Chân Vcc và chân nối đất của Cảm biến lực sẽ được kết nối với nguồn 5V và nối đất của Arduino và chân IN của cảm biến lực sẽ được kết nối với chân A0 của bảng Arduino. Cuối cùng, hãy cắm cẩn thận các chân của Động cơ Servo vào tấm chắn động cơ để bạn không kết nối sai.

Bước 5: Bắt đầu với Arduino

Nếu bạn chưa quen với Arduino IDE trước đây, đừng lo lắng vì dưới đây, bạn có thể thấy rõ các bước ghi mã trên bảng vi điều khiển bằng Arduino IDE. Bạn có thể tải xuống phiên bản Arduino IDE mới nhất từ đây và làm theo các bước được đề cập bên dưới:

Khi bảng Arduino được kết nối với PC của bạn, hãy mở “Bảng điều khiển” và nhấp vào “Phần cứng và Âm thanh”. Sau đó nhấp vào “Thiết bị và Máy in”. Tìm tên của cổng mà bảng Arduino của bạn được kết nối. Trong trường hợp của tôi, nó là “COM14” nhưng nó có thể khác trên PC của bạn.
Chúng tôi sẽ phải bao gồm một thư viện để sử dụng Servo Motor. Thư viện được đính kèm bên dưới trong liên kết tải xuống cùng với mã. Đi đến Phác thảo> Bao gồm Thư viện> Thêm Thư viện .ZIP.
Bây giờ hãy mở Arduino IDE. Từ Công cụ, đặt bảng Arduino thành Arduino / Genuino UNO.
Từ cùng một menu Công cụ, hãy đặt số cổng mà bạn đã thấy trong bảng điều khiển.
Tải xuống mã được đính kèm bên dưới và sao chép nó vào IDE của bạn. Để tải mã lên, hãy nhấp vào nút tải lên.

Bạn có thể tải xuống mã bằng cách nhấp vào đây.

Bước 6: Mã

Mã được nhận xét khá tốt và tự giải thích. Tuy nhiên, mã được giải thích ngắn gọn bên dưới.

1. Khi bắt đầu, một thư viện đặc biệt được bao gồm để động cơ servo có thể được tích hợp với bảng vi điều khiển và được lập trình thông qua đó. Hai đối tượng được tạo ra để sử dụng với động cơ servo. một số chân hoặc Arduino được khởi tạo sẽ được kết nối với trình điều khiển động cơ và một số biến cũng được khai báo sẽ lưu một số giá trị tạm thời sẽ được sử dụng sau này trong chương trình chính.

#include       // bao gồm thư viện để giao diện động cơ servo với bo mạch điều khiển miccroller Servo myservo; // tạo servo objec 1 Servo myservo2; // tạo đối tượng servo 2 int forcePin = 0; // chân analog 0 kết nối với cảm biến lực int ledPin = 2; // chân số 2 kết nối với LED int switchPin = 19; // thiết lập công tắc mở khóa thành chân tương tự 5 int valF; // giá trị của cảm biến lực int valS; // giá trị của switch int thresHold = 500; // xác định ngưỡng áp suất của cảm biến lực int servoUnlock = 0; // đặt servo chính thành vị trí không thay thế trung tính (0 độ) int servoLock = 180; // đặt servo chính thành vị trí viền (180 độ) int servoUnlock2 = 180; // đặt servo phụ trợ ở vị trí không thay thế trung tính (0 độ) int servoLock2 = 0; // đặt servo phụ trợ đến vị trí được gắn (180 độ)

2. void setup ()là một chức năng chỉ chạy một lần khi khởi động khi bộ vi điều khiển được cấp nguồn hoặc nút bật được nhấn. Trong chức năng này, các chân của Arduino được khởi tạo để sử dụng như INPUT hoặc OUTPUT. Các đối tượng đã được tạo cho động cơ servo trước đây, đang được sử dụng để gắn động cơ servo vào chân cụ thể của bảng Arduino và servo đang được chuyển đến điều kiện ban đầu chưa được thay thế. Tốc độ Baud cũng được đặt trong chức năng này. Tốc độ Baud là tốc độ tính bằng bit trên giây mà vi điều khiển giao tiếp với các thiết bị bên ngoài được gắn vào.

void setup () {Serial.begin // thiết lập tốc độ truyền của pinMode vi điều khiển (ledPin, OUTPUT); // chân số 2 là đầu ra cho LED pinMode (switchPin, INPUT); // chân analog 5 là đầu vào cho switch myservo.attach (9); // gắn servos vào chân 9 myservo2.attach (10); // gắn servos vào chân 10 myservo.write (servoUnlock); // di chuyển servo 1 vào các vị trí chưa thay thế myservo2.write (servoUnlock2); // di chuyển servo 2 vào các vị trí chưa được thay thế}

3. void loop ()là một hàm chạy lặp đi lặp lại trong một vòng lặp. Đầu tiên, một giá trị tương tự được đọc bởi cảm biến lực. Sau đó, nó đợi giá trị của cảm biến lực vượt qua một giá trị ngưỡng. Nó sẽ đợi cho chân hoàn toàn ổn định vào vị trí của nó và sẽ đặt cả hai servo về vị trí khóa. Nếu các công tắc được nhấn, servo sẽ được đặt để mở khóa và sẽ đợi cho đến khi đèn LED nhấp nháy bảy lần.

void loop () {valF = analogRead (forcePin); // đọc giá trị của cảm biến lực valS = digitalRead (switchPin); // đọc giá trị của switch if (valF> = thresHold) {// đợi cảm biến lực bằng hoặc vượt qua ngưỡng áp suất rồi: delay (1000); // đợi chân ổn định vào vị trí trong shoe myservo2.write (servoLock2); // đặt servo phụ trợ thành độ trễ vị trí bị khóa (1000); // đợi một giây myservo.write (servoLock); // đặt servo chính thành độ trễ vị trí bị khóa (1000); // đợi một giây digitalWrite (ledPin, HIGH); // bật đèn LED cho đến khi mở khóa servo. Loại bỏ dòng này để tiết kiệm pin. } if (valS == HIGH) {// đợi công tắc được nhấn và sau đó: myservo2.write (servoUnlock2); // mở khóa độ trễ servo phụ trợ (1000); // đợi hai giây myservo.write (servoUnlock); // mở khóa độ trễ của servo chính (500); // đợi, sau đó nhấp nháy LED 7 lần digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, HIGH); chậm trễ (200); digitalWrite (ledPin, LOW); // tắt độ trễ của đèn LED (1000); }}

Vì vậy, đây là toàn bộ quy trình để tạo ra một màn trình diễn tự động buộc các dây buộc của nó với sự trợ giúp của động cơ servo, bộ vi điều khiển và tấm chắn động cơ. Bây giờ khi bạn đã biết toàn bộ quy trình này, hãy tận hưởng việc thực hiện AutoLacing Show tại nhà của bạn.