Introduction: Stewart Platform - Flight Simulator X

Picture of Stewart Platform - Flight Simulator X

El proyecto consta del control de movimiento de una plataforma Stewart, el cual está dictado por los movimientos de un avión dentro de un juego de video llamado Flight Simulator X. Mediante el enlace de estos dos a través de un arduino, se logra manipular el movimiento de la plataforma de Stewart en tiempo real.

Primeramente se maquinó la plataforma y se ensamblo de manera que fuera una representación a escala completamente funcional. La posición y orientación de la plataforma de 6 grados de libertad es controlada por medio de 6 servos, conectados a 6 ejes por medio de rótulas, para mantener libre el movimiento en cada eje.

Se utilizaron diversos softwares para establecer un vínculo en la plataforma. Se utilizó un simulador de vuelo para enviar los movimientos a la plataforma y un programa que lee los valores de la simulación para posteriormente poder realizar operaciones con ellos.

La ruta de instrucciones que se sigue es la siguiente: Por medio de un joystick se controla el juego de vídeo, el avión dentro del juego tiene, por naturaleza, valores de heading, pitch y roll, los cuales varían en una cantidad de grados. Estos valores son monitoreados por el programa Link2fs, quien accede a los registros del juego y los envía por medio de la comunicación serial hacia el Arduino.

El Arduino recibe las lecturas y las interpreta, por medio de cinemática inversa, para computar el movimiento equivalente repartido entre los 6 servos que componen a la plataforma Stewart.

Finalmente, los servos hacen la mímica de movimientos realizados dentro del simulador de vuelo.

Step 1: Materiales

Picture of Materiales

Materiales

Placa de acrílico de 3 y 5 mm de 30x30 cm $0.00, material sobrante laboratorio

Acceso a cortadora láser.

12 Rotulas de 5 mm de rosca $64.70

2 varillas de 5 mm por 1m $16.80

6 Servomotores MG995 de 9 Kg $200.00

6 Soportes para servomotor impreso en 3D $0.00

3 Soportes para placa superior impresos en 3D $0.00

6 Brazos para servo impresos en 3D $0.00

1 Joystick $0.00 1 Switch $45.00

1 Jack hembra para DC $15.00

1 Arduino uno $400.00 1 Cable para arduino

1 Servo shield $300.00

3 Reguladores de voltaje DC-DC $200.00 c/u

20 Jumpers $50.00

Tornillos 6 - M5X20mm $1.00 6 - M5X10mm $1.00 12 - M4X60mm $1.00 15 - M4X25mm $1.00 3 - M3X30mm $1.00 24 - M3X25mm $1.00 6 - M2.5X15mm $1.00 Tuercas 27 - M4 $0.50 27 - M3 $0.50 12 - M5 $0.50

Flight Simulator X: http://store.steampowered.com/app/314160/Microsoft...

Link2fs: http://www.jimspage.co.nz/Link2fs_Multi.htm

Archivos diseñados para impresion 3D incluidos en archivos adjuntos.

Step 2: Conexiones

Picture of Conexiones

Para las conexiones electricas, primero procederemos a adecuar nuestro shield controlador de servomotores. Hace falta soldar unos pines a la placa como se muestra en las fotos de este paso.

Una vez soldados los pines, podemos proceder a posar nuestro shield sobre el arduino para llevar a cabo las conecciones referentes a los pines del servo.

Se utiliza un jack de DC para alimentar el shield, esto es completamente opcional.

Para controlar el encendido y apagado incluimos un interruptor, el cual ya está contemplado en los planos de la base de en medio.

Para conectar los step down voltages, se requieren 2 cables, tanto para las entradas como para las salidas. Estos step downs pueden alimentar hasta 2 de nuestros servomotores, por lo que utilizaremos 3. Cada salida de los step downs alimentará a 2 servos en sus pines de voltaje y tierra, correspondientemente.

Todo lo descrito se muestra dentro de las imágenes de este paso.

Step 3: Ensamble

Picture of Ensamble

El ensable debe quedar como en las imagenes contenidas en la descripción de este paso.

Primero, es necesario ensamblar las rotulas con sus respectivas varillas.

Nuestras varillas fueron cortadas en tramos de 23 cm, pues la parte que va adentro de las rotulas mide 1 cm, dejando la varilla visible a una distancia de 21 cm.

Antes de ensamblar nuestras varillas con cualquier otro componente, debemos preparar nuestros servos.

Para calibrarlos, hay que colocar un brazo de nuestro diseño 3D sobre el eje del servo y girarlo hasta que tope hacia arriba o hacia abajo. Una vez con el limite fisico del servo fijo, debemos fijar el mismo brazo a un angulo de 90 o -90 grados, sea cual sea el caso.

Se incluye la base de montura del servo, la cual utilizaremos para fijar cada uno de los servomotores con la placa de la base.

Habiendo tenido ensamblado cada servo, podemos montar sobre el excedente de cada tornillo de las bases de los servos la placa de en medio, la cual fijaremos por medio de tuercas.

Posteriormente, nos podemos dirigir a ensamblar ya sea la base superior o la inferior con las varillas y rotulas que ensamblamos en primer lugar.

Si el caso es ensamblar las rotulas con la base, es necesario solamente atravesar con un tornillo entre la rotula y el brazo del servo y apretar.

Para ensamblar las rotulas con la plataforma superior, es necesario primero ensamblar los soportes superiores con la plataforma superior, para después unir las rotulas con dichos soportes.

NOTA: Para una fácil identificación, todas las rotulas quedaran sujetas a partes con un tipo de cúpula.

Todo lo descrito se encuentra en fotos dentro de este paso.

Step 4: A Volar!

Picture of A Volar!

Para llevar a cabo la correcta comunicación entre el joystick, el simulador de vuelo, el arduino y la plataforma, es necesario tener descargada la version de Steam de Flight Simulator X.

Una ves instalada y corriendo correctamente, procederemos a descargar e instalar el programa llamado Link2fs, el cual es el encargado de comunicar los parametros del juego al arduino.

En este caso en particular, estaremos solicitando la lectura de los valores referentes al yaw, pitch, roll, aceleracion en x, y y aceleración en z, para replicar con la plataforma.

Dentro de este paso se incluyen imagenes del funcionamiento de estos programas.

Dentro del siguiente link encontrarán los pasos y un código base para relacionar variables y leerlas por serial con el Arduino.

http://www.jimspage.co.nz/Link2fs_Multi.htm

Comments

Swansong (author)2017-12-04

That's a fun idea, I used to love playing on flight sims when I was a kid :)

Luis AngelA3 made it! (author)2017-12-04

Fun DIY project!

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