OmniBoard: Скейтборд и ховърборд хибрид с Bluetooth контрол: 19 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

OmniBoard е нов хибриден електрически скейтборд-ховърборд, управляем чрез приложение за смартфон с Bluetooth. Той е в състояние да се движи с всичките три степени на свобода, постижими от двете дъски, комбинирани, да върви напред, да се върти около оста си и да се забива настрани.

Това ви позволява да се движите в желаната от вас посока, както и да правите изящни трикове, които иначе не бихте могли да направите с типичния си начин на транспорт, като (електрически) скейтбордове, ховърбордове, автомобили, мотори и т.н.

С моя приятел решихме да изградим OmniBoard като забавно упражнение и предизвикателство, както и да участваме в някои състезания по Instructables, а именно предизвикателството с колелата. Искахме да направим нещо, което никога досега не е правено, готино е и би било полезно. Тъй като системата на обществения транспорт често е ненадеждна, а градският трафик е ужасен по време на сутрешното и следобедното шофиране до и от работа, алтернативен начин на транспорт, като колоездене или скейтборд, са полезни. Електрическите скейтбордове и велосипеди са полезни за пътувания на дълги разстояния, но вече има много потребителски и DIY решения за тази тема. Затова решихме да преоткрием колелото, буквално, и да направим нов и забавен OmniBoard.

Стъпка 1: Инструменти и материали

Задвижваща система

• (4) Omni Wheels
• (4) 60 зъбна ролка
• (4) 20 зъбна ролка
• (4) ГРМ зъбен ремък (използвахме 140 зъба)
• (8) 7 мм ID, 19 мм OD лагер*
• (20) Винтове за машина M5 (или подобен размер), с дължина приблизително 25 мм*
• (28) Гайки, със същия размер като машинните винтове*
• (32) № 2 винтове за дърво, 3/8 "дълги*
• (16) Ъгловите скоби, за предпочитане четири отвора, трябва да са най -малко 1/2 "от ъгъла до отвора за винт*
• 1'x2 'лист от шперплат*
• Повърхност на скейтборд

Електроника:

Задвижваща система

• (4) DC двигатели
• (4) Електронни контролери на скоростта (ESC)
• Борд за разпределение на енергия (PDB)
• 16AWG Силиконов проводник - червен и черен
• Паралелен сплитер за конектор XT90
• XT90 конектор мъжки с опашка
• (8 двойки) 4 мм конектор за куршуми
• (4 двойки) XT60 конектори
• (2) LiPo батерии

Дистанционно

• Двустранна Perf Board*
• LM7805 Регулатор на напрежение*
• 24AWG твърди жици - различни цветове*
• Bluetooth модул HC-05*
• Arduino Uno v3*
• (32 пина) Двустранни мъжки щифтове*
• (12 пина) Едностранни заглавки за ейл пинове*

Инструменти:

• Поялна станция и запояване
• Резачки за тел
• Машини за сваляне на тел
• Клещи
• Ножици
• Свредла: 1-3/8 ", 3/4", 1/4"

Оборудване

• 3D принтер
• Лазерен нож
• Банциг
• Преса за бормашина

*Получено от местния магазин за електроника или магазин за хардуер.

Стъпка 2: Как работи

Omniboard е електрически скейтборд и ховърборд в едно! Той е в състояние да се движи напред и назад, отстрани на страна и да се върти, всичко това се контролира от джойстик на телефона ви.

Omniboard се задвижва от четири двигателя, всеки от които е прикрепен към еднопосочно колело. Тъй като многофункционалните колела могат да се плъзгат странично, промяната на скоростта и посоката на всеки двигател позволява на дъската да се движи във всяка посока, която потребителят избере, както е показано на изображението по -горе.

Стъпка 3: Сглобяване на омни колесни оси

Частите, които ще ви трябват за сглобяването на осите, са:

• (8) 3D отпечатан дистанционер за лагери
• (4) 3D отпечатан дистанционер за големи ролки
• (8) Лагер
• (4) Omni колело
• (4) Голяма ролка
• (4) 3x3x80mm ключодържател

Първо, искате да поставите лагерен дистанционер в края на вала, както е показано. Дистанционното устройство е направено така, че да приляга много плътно, затова препоръчвам да го използвате с менгеме или чук. Ако прекалено хлабавото прилягане, преместете го малко по -нагоре по ключодържателя и прикрепете яка. Не е нужно да се притеснявате за яка за другия край.

След това плъзнете колелото omni, последвано от дистанционен лагер, обърнат в обратна посока. Вече можете да поставите лагерите (няма значение, тъй като не са плътни) и трябва да изглежда като на снимката. И накрая, можете да пъхнете дългите тънки дистанционни шайби в ролките. В този момент не затягайте винтовете за закрепване на ролките и не ги поставяйте върху ключалката. Те идват по -късно.

Стъпка 4: Нарязване и пробиване на камионите Omni Wheel

Тук вашият лазерен нож и 3/8 дебел шперплат са полезни! CAD за лазерно рязане на рамката е прикрепен във формат.dxf.

След това ще пробиете две дупки над малките кръстове, които лазерният нож ще остави върху шперплата. Малко по-малкият кръст ще бъде пробит с бита 3/4 "само 1/4" от пътя, докато по-големият кръст ще бъде пробит с 1-3/8 "бита през целия път. Много е важно че си спомняте за половината парчета да изрежете 3/4 "дупките от едната страна, а другата половина от другата страна. След това пробийте по -малък отвор 3/8 "през средата на отворите 3/4", през целия слой, който не сте изрязали преди.

Накрая завийте ъгловите скоби към по -късите страни на правоъгълните парчета. Вече имате почти всичко необходимо за сглобяването на камионите за колела omni.

Стъпка 5: Сглобяване на камионите Omni Wheel

Сега можем да завършим монтажа на камиона! Ще ви трябват частите от последните две стъпки плюс:

• (4) зъбен ремък
• (4) 3D отпечатан дистанционер за малки ролки
• (4) Малка ролка
• (4) Мотор

Плъзнете всяка страна от шперплат върху лагерите. Ако отворите 3/4 не се побират лесно върху лагерите, използвайте Dremel, за да ги шлайфате малко по -широко. След като прилепнат, поставете ролката върху стърчащия ключ и затегнете фиксиращите винтове. Завинтете правоъгълното парче в прорез над омни колелото.

В този момент проверете дали вашето многофункционално колело се върти свободно. Ако това не стане, шайбата ви може да се притиска към шперплата. Повдигнете го малко по -нагоре.

След това ще монтираме двигателите. Отворите 1-3/8 са малко прекалено малки, така че бавно шлайфайте вътрешния кръг с Dremel, докато моторът прилепне плътно вътре. Внимавайте да не принудите двигателя и да го деформирате След като моторът е в позиция, плъзнете колана върху малките ролки, след това малките шайби върху техните дистанционни елементи и върху вала на двигателя 3,175 мм. Затегнете фиксиращите винтове.

За по -компактност и симетрия ще искате да поставите ролките и коланите от едната страна на камиона за две от тях, а от другата страна за другите две.

Стъпка 6: Монтиране към скейтборд платформата

Сега ще прикачим камионите към платформата за скейтборд. Можете да направите своя от шперплат и захващаща лента; нашата беше взета от стар скейтборд.

Първо, ще искате да пробиете 1/4 дупки от двете страни на шперплата, както е показано на снимката. Във всеки отвор прикрепете ъглова скоба с винт М5 и я поставете с двойна гайка от вътрешната страна, за да не дойде разхлабени поради вибрации. Измерете и пробийте отворите, които ви позволяват да монтирате камионите възможно най -близо до краищата и с възможно най -стръмен ъгъл, докато стоите в отпечатъка на платформата. !

Стъпка 7: Запояване на двигателите

Запоявайте 4 -милиметровите мъжки съединители с куршуми към проводник, който ще се свърже с двигателите, след това запоявайте този проводник към клемите на двигателя. За кабелна организация всеки проводник се нарязва на 6 см и се отстранява от двата края

Съвет: По -лесно е да запоите проводниците първо върху съединителите за куршуми, след това да ги запоите към двигателя, отколкото обратното.

За да запоите съединителя на куршума върху проводника, поставете го върху изолирана алигаторна скоба на помощната ръка (тъй като топлината се разсейва бързо от тялото на съединителя за куршуми към металното, топлопроводимо тяло на помощната ръка). След това поставете малко спойка върху съединителя за куршуми, около половината път и докато държите желязото в конектора, потопете проводника върху резервоара за спойки, както е показано във видеото. След това термично свийте жицата и конектора на куршума.

След това поставете проводника до клемата на двигателя и го задръжте изправен с помощта на ръката за помощ. Използвах припойната ролка, за да държа двигателя с главата надолу. След това запоявайте проводника върху клемата на двигателя. Редът и цветът на проводниците са двусмислени и нямат значение, тъй като подреждането може да се превключи, за да се обърне въртенето, което ще бъде направено в следващите стъпки, ако е необходимо.

Стъпка 8: Запояване на конектори за батерии ESC

Преди запояване, изрежете малко термосвиване за всеки от проводниците, което ще се използва за изолиране на откритите запоени краища.

Изрежете един от проводниците към конектора на батерията, отстранете го, поставете термосвиваемия елемент и го запоявайте към конектора XT60 с червеното свързване към положителния извод на XT60 и черното към отрицателния извод на XT60.

Предупреждение: Прекъсвайте проводниците ESC само един по един, тъй като има кондензатор, който може да се зареди между положителния и отрицателния извод, който ще се късо, ако ножиците или ножовете за рязане пресичат и двете наведнъж.

За да запоите проводника към конектора XT60, използвайте помощните ръце, за да държите тялото на конектора XT60. След това съберете малко спойка към терминала XT60 около половината път и докато държите поялника на конектора XT60, потопете проводника в резервоара за течни спойки, както е показано във видеото от предишната стъпка. След като се охлади, плъзнете топлинното свиване надолу, за да изолирате открития край и го загрейте със страните на поялника.

Повторете това за останалите проводници на конекторите на батериите на ESC.

Стъпка 9: Запояване на платката за разпределение на мощността (PDB)

PDB ще приема вход от двете литиево -полимерни (LiPo) батерии с комбинирано напрежение и ток съответно 11.1V и 250A и ще го разпределя към четирите ESC.

Съвет: По -лесно е да запоявате първо кабелните конектори на XT90 към PDB подложките, след това 16 AWG проводниците към ESC, последвани от конекторите XT60 към тези проводници.

Преди запояване на проводниците, отрежете термосвиваемия, за да пасне на всеки от проводниците, така че да може да се плъзне върху открития запоен край по -късно, за да се предотврати късо съединение.

За да запоя проводниците върху подложките на PDB, открих, че е най -лесно да използвам помощните ръце, за да държим проводниците изправени (особено големия кабел XT90) и да го поставим върху PDB, поставен върху масата. След това запойте проводника около PDB подложката. След това плъзнете топлинното свиване надолу и го загрейте, за да изолирате веригата.

Повторете това за останалите проводници на ESC.

За да запоите XT60, следвайте предишната стъпка за това как терминалът на батерията ESC е заменен с XT60s.

Стъпка 10: Свързване на проводниците

Свържете проводниците на двигателя към клемите на конектора на куршума на ESC. След това включете белия сигнален щифт от ESC към щифт 9 и черния заземен щифт към щифта GND на Arduino. Двойните заключващи ленти бяха използвани за закрепване на всички ESC и проводници към платката.

За да проверите дали въртенето на двигателите е правилно (въртене напред), стартирайте примерния код на Arduino по -долу.

#включва

Серво мотор;

байт по часовниковата стрелка Speed = 110; без знак дълъг интервал = 1500; int motorPin = 9;

void setup ()

{Serial.begin (9600); motor.attach (motorPin); Serial.println ("Начален тест"); }

void loop ()

{motor.write (clockwiseSpeed); Serial.println ("Спиране на въртенето на двигателя"); забавяне (интервал); }

Редът на проводниците, свързани от ESC към двигателя, определя ротацията на двигателя. Ако въртенето на двигателя е обратно на часовниковата стрелка, след това отбележете двигателя и променете логическото в кода на контролера на стъпка "Програмиране на контролера за многофункционална платка". Ако се върти по посока на часовниковата стрелка напред, тогава въртенето е правилно. Направете това за всеки от четирите двигателя. Ако двигателят не се върти, проверете отново всичките си съединители дали има студено спойка, което води до разхлабена връзка.

Стъпка 11: Промяна на режима ESC

По подразбиране четките ESC са в режим на практика. Това се обозначава с мигаща LED светлина. За да се управлява програмно двигател в обратна посока, е необходим режим на катерене.

За достъп до този режим свържете ESC към Arduino, като включите белия сигнален щифт от ESC към пин 9 и черния заземен щифт към GND щифта на Arduino. След това качете и стартирайте следната програма на дъската на Arduino:

#включва

Серво мотор;

байт stopSpeed = 90; без знак дълъг интервал = 1500; int motorPin = 9;

void setup ()

{Serial.begin (9600); motor.attach (motorPin); Serial.println ("Начален тест"); }

void loop ()

{motor.write (stopSpeed); Serial.println ("Спиране на въртенето на двигателя"); забавяне (интервал); }

Включете ESC, след това натиснете и задръжте бутона за програмиране за две секунди. Светодиодният индикатор сега ще бъде постоянен, за разлика от мигащия, което означава, че режимът е успешно променен в режим на катерене.

Стъпка 12: Свързване с Bluetooth модул и телефон

Bluetooth модулът HC-05 позволява на Arduino да се свърже с телефон, за да позволи безжично управление на скейтборда чрез приложение. Тъй като открих проблеми с някои дефектни интерфейси на Bluetooth модула, би било по -добре първо да го изпробвам преди запояване на крайната схема, Ще използваме 4 от 6 -те пина на Bluetooth модула. Това са: Tx (предаване), Rx (получаване), 5V и GND (заземяване). Свържете щифтовете Tx и Rx от Bluetooth модула HC-05 към съответно пинове 10 и 11 на Arduino. След това свържете 5V щифта и GND щифтовете към щифтовете със същия етикет на Arduino.

В приложението Blynk добавете джаджи за Bluetooth и бутони, както е показано на изображенията по -горе. След това задайте на бутона цифров щифт D13, който е свързан към вградения светодиод на Arduino Uno.

Качете и стартирайте следния код в Arduino с включен Bluetooth модул и отворете сериен монитор, за да видите дали Bluetooth модулът е свързан. След това включете бутона за включване/изключване и наблюдавайте вградения светодиод на промяната на Arduino.

#define BLYNK_PRINT Сериен

#включва

#включва

// Трябва да получите Auth Token в приложението Blynk.

// Отидете в Настройки на проекта (икона на гайка). char auth = "Вашият маркер за удостоверяване";

SoftwareSerial SerialBLE (10, 11); // RX, TX

BLYNK_WRITE (V1)

{int pinValue = param.asInt (); // присвояване на входяща стойност от пин V1 към променлива}

void setup ()

{Serial.begin (9600); // конзола за отстраняване на грешки SerialBLE.begin (9600); Blynk.begin (SerialBLE, auth); Serial.println ("Изчакване на връзки …"); }

void loop ()

{Blynk.run (); }

Стъпка 13: Запояване на щита Arduino

За да изчистим веригата и да разхлабим джъмперните проводници от прототипа, ще запояваме Arduino щит, който се свързва с всеки от ESC и Bluetooth модул, както и захранване към Arduino.

Запоявайте следната схема по-горе върху двустранна перф дъска.

Първо оразмерих и включих двустранните мъжки щифтове към женските заглавки на Arduino, след което го запоявах към горната страна на перф дъската за двете страни. След като бяха запоени, я премахнах от дъската на Arduino, за да запоя долната част на дъската. След това запоявах едностранните мъжки щифтове на ESC в 4 комплекта по 3 върху долната страна на перф дъската. След това поставих HC-05 Bluetooth модула изправен и запоявам конекторите и от долната страна на перф платката.

Тъй като Bluetooth модулът изисква вход за напрежение 5V и PDB е регулиран само до 12V, използвах LM7805, за да намаля тока, за да огранича изтеглянето на ток от Arduino. Същото 5V захранване също е свързано към 5V щифта на Arduino, така че Arduino може да се захранва през щита, за разлика от допълнителен адаптер за жак.

Щифтовете на LM7805 бяха запоени към долната страна на перф платката с компонент на регулатора на напрежението, разположен върху перф дъската, както е показано на изображението по -горе. Запоявах всички захранващи връзки към всеки от компонентите и щифтовете на ESC и модула за HC-05 Bluetooth, както е описано в схемата. 12V изходът на PDB след това беше запоен към VCC входа (най -ляво) щифт и заземителен щифт (в средата) на регулатора на напрежението LM7805. И накрая, всеки от заглавките на сигналните щифтове на ESC и HC-05 Bluetooth модула Tx и Rx щифтове към цифровите щифтове на Arduino чрез двустранните мъжки заглавки, както е показано на схемата.

Стъпка 14: Създаване на приложението чрез Blynk

Omniboard ще се управлява чрез Bluetooth с помощта на всеки смартфон чрез приложението Blynk. Blynk е приложение за Android и iOS, което позволява да се използват модули и приспособления, които могат да взаимодействат с няколко микроконтролера с Bluetooth или безжични възможности или Bluetooth / безжични модули, като HC-05.

1. Инсталирайте Blynk на телефона си.

2. Създайте акаунт и влезте

3. Създайте нов проект и го кръстете. Нарекох моя „Omniboard controller“, изберете Arduino Uno като микроконтролер и изберете Bluetooth като тип интерфейс.

4. Плъзнете и пуснете следните приспособления на екрана: Bluetooth, Карта, 2 бутона и джойстик

Стъпка 15: Свързване на приспособления с Arduino

Бутонът ще се използва за превключване на режим на ховърборд срещу режим на скейтборд. Режимът на ховърборд позволява прецизен контрол на въртенето и разтягането, като същевременно поддържа скорост на круиз. Докато режимът на скейтборд дава прецизен контрол на скоростта и въртенето напред. Джойстикът ще управлява скейтборда с две степени на свобода, които се заменят с бутона за превключване. Картата ще показва вашето текущо местоположение, както и точки за други места, до които да отидете. Bluetooth позволява интерфейсът да се свърже с Bluetooth модул.

Настройки на джойстика:

Изберете „Обединяване“за типа на изхода и го задайте на Виртуален щифт V1

Настройка на бутоните:

• Назовете първия бутон „Hover Mode“и втория бутон „Cruise Control“.
• Присвойте изхода на първия бутон към Виртуален щифт V2 и променете режима на „Превключване“.
• Присвойте изхода на втория бутон към Виртуален щифт V3 и променете режима на „Превключване“.
• Преименувайте имената на превключвателите на първите бутони като „Hover“и „Skate“и запазете „ON“и „OFF“.

Настройки на картата:

Задайте входа V4

Bluetooth настройки:

Изберете Bluetooth джаджа в приложението Blynk и се свържете с вашия модул. Паролата по подразбиране за Bluetooth модула е „1234“

Стъпка 16: Програмиране на Omniboard Controller

Динамиката на Omniboard е програмирана въз основа на алгоритъма за динамика, извлечен от раздела „Как работи“. Всяка от трите степени на свобода, напред, стрейф и завъртане се изчисляват независимо и се наслагват една върху друга, за да се постигне пълен обхват на управление на движението на Omniboard. Управлението на всеки двигател е линейно пропорционално на движението на джойстика. Качете и стартирайте следния код в Arduino.

#define BLYNK_PRINT Сериен

#включва

#включва

#включва

Серво моторFR; Серво моторFL; Серво мотор BR; Серво моторBL;

bool motorFRrev = вярно;

bool motorFLrev = вярно; bool motorBRrev = вярно; bool motorBLrev = вярно;

поплавъчен двигателFRang = 330.0*PI/180.0;

поплавъчен моторFLang = 30,0*PI/180,0; поплавъчен моторBRang = 210,0*PI/180,0; поплавъчен двигателBLang = 150,0*PI/180,0;

поплавъчен двигателFRspeedT;

поплавъчен двигателFLspeedT; поплавъчен двигателBRspeedT; поплавъчен двигателBLspeedT;

поплавъчен двигателFRspeedR;

поплавъчен двигателFLspeedR; поплавъчен моторBRspeedR; поплавъчен двигателBLspeedR;

поплавък maxAccel = 10;

байт forwardSpeed = 110;

байт backSpeed = 70; байт stopSpeed = 90; // промяна на експериментално определено число

int cruiseControl;

int yawMode;

// Трябва да получите Auth Token в приложението Blynk.

// Отидете в Настройки на проекта (икона на гайка). char auth = "8523d5e902804a8690e61caba69446a2";

SoftwareSerial SerialBLE (10, 11); // RX, TX

BLYNK_WRITE (V2) {cruiseControl = param.asInt ();}

BLYNK_WRITE (V3) {yawMode = param.asInt ();} WidgetMap myMap (V4);

BLYNK_WRITE (V1)

{int x = param [0].asInt (); int y = param [1].asInt ();

if (! cruiseControl) calcTranslation (x, y);

if (yawMode) calcRotation (x, y); else {motorFRspeedR = 0; motorFLspeedR = 0; motorBRspeedR = 0; motorBLspeedR = 0; } writeToMotors (); }

void setup ()

{motorFR.attach (9); motorFL.закрепване (6); моторен прикачен елемент (5); motorBL.attach (3); забавяне (1500); // изчакайте двигателите да се инициализират // Конзола за отстраняване на грешки Serial.begin (9600);

SerialBLE.begin (9600);

Blynk.begin (SerialBLE, auth);

Serial.println ("Изчакване на връзки …");

// Ако искате да премахнете всички точки:

//myMap.clear ();

int индекс = 1;

поплавък lat = 43.653172; float lon = -79,384042; myMap.location (индекс, lat, lon, "стойност"); }

void loop ()

{Blynk.run (); }

void calc Превод (int joyX, int joyY)

{float normX = (joyX - 127.0) /128.0; поплавъчна норма Y = (радостY - 127.0) /128.0; motorFRspeedT = (норма Y*cos (motorFRang) + норма X*sin (motorFRang))*(1 - 2*motorFRrev); motorFLspeedT = (норма Y*cos (motorFLang) + норма X*sin (motorFLang))*(1 - 2*motorFLrev); motorBRspeedT = (норма Y*cos (motorBRang) + норма X*sin (motorBRang))*(1 - 2*motorBRrev); motorBLspeedT = (норма Y*cos (motorBLang) + норма X*sin (motorBLang))*(1 - 2*motorBLrev); }

void calcRotation (int joyX, int joyY)

{float normX = (joyX - 127.0) /128.0; поплавъчна норма Y = (радостY - 127.0) /128.0; motorFRspeedR = joyX*(1 - 2*motorFRrev); motorFLspeedR = -joyX*(1 - 2*motorFLrev); motorBRspeedR = -joyX*(1 - 2*motorBRrev); motorBLspeedR = joyX*(1 - 2*motorBLrev); }

void writeToMotors ()

{float motorFRspeed = motorFRspeedT + motorFRspeedR; float motorFLspeed = motorFLspeedT + motorFLspeedR; поплавъчен моторBRspeed = моторBRspeedT + моторBRspeedR; поплавъчен двигателBLspeed = моторBLspeedT + моторBLspeedR;

long motorFRmapped = map ((long) (100*motorFRspeed), -100, 100, backSpeed, forwardSpeed);

long motorFLmapped = map ((long) (100*motorFLspeed), -100, 100, backSpeed, forwardSpeed); long motorBRmapped = map ((long) (100*motorBRspeed), -100, 100, backSpeed, forwardSpeed); long motorBLmapped = map ((long) (100*motorBLspeed), -100, 100, backSpeed, forwardSpeed); motorFR.write (motorFRmapped); motorFL.write (motorFLmapped); motorBR.write (motorBRmapped); motorBL.write (motorBLmapped); }

Стъпка 17: Инсталиране на корпуса на електрониката

За да предпазите всички проводници и части от висяне от дъното, 3D отпечатайте прикрепения корпус, след което го завийте върху скейтборда с помощта на винтове M5.

Стъпка 18: Боядисване

Вдъхновението за дизайна на горната палуба са схеми и модели на печатни платки. За да направите това, първо дъното на скейтборда е покрито с лентата на моя опаковъчен художник около него. След това цялата горна палуба е покрита с бяла боя. След като изсъхне, той се маскира с негатива на схемата на веригата, след което се пребоядисва с черен слой. След това внимателно отлепете маскировките от горния слой и ето го, хладно изглеждащ скейтборд.

Насърчавам ви да персонализирате дизайна на своя Omniboard и да упражнявате творческата си свобода.

Стъпка 19: Тест и демонстрация

Втора награда в конкурса за колела 2017 г.

Първа награда в конкурса за дистанционно управление 2017