Arduino jõul töötav maalimisrobot: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Fusion 360 projektid »

Kas olete kunagi mõelnud, kas robot suudab teha lummavaid maale ja kunsti? Selles projektis püüan seda Arduino jõul töötava maalimisrobotiga reaalsuseks muuta. Eesmärk on, et robot saaks ise maale teha ja kasutada võrdluspilti kunstiteose kordamiseks. Kasutasin CAD -i ja digitaalse valmistamise jõudu, et luua tugev šassii, millele paigaldasin õlavarre, millega saaks pintsli kasta ühte seitsmest värvikonteinerist ja joonistada lõuendile.

Robot on valmistatud tavalistest osadest nagu samm -mootorid ja servomootorid ning see on loodud töötama igasuguse värviga.

Jätkake oma Arduino jõul töötava maalimisroboti loomisega ja jätke selle projekti poolt "Paint Challenge" -is hääl, kui teile projekt meeldis ja otsustate luua oma versiooni.

Samm: disaini ülevaade

Värvimisroboti disain on inspireeritud Roomba puhastusroboti struktuurist. See koosneb kahest suurest süsteemist:

• Veosüsteem, mis koosneb kahest rataste külge kinnitatud samm -mootorist ja passiivsetest purilennukitest. See võimaldab robotil lõuendil liikuda suvalises suunas.
• Harjasüsteem, mis koosneb kolmandast samm -mootorist, mis asetab pintsli värvimahutite kohale, ja servomootorist, mis kastab pintsli värvi sisse.

Robot võib kanda kuni 7 erinevat värvi korraga. Kujundus tehti algselt Autodeski Fusion 360-l. Seejärel eksporditi osad laserlõikamiseks või 3D-printimiseks sobivatesse vormingutesse.

Roboti šassii disain on tehtud mastaapsust silmas pidades, kasutades mitmeid kinnituspunkte ja moodulosi. See võimaldab sama šassii kasutada mitmesuguste muude rakenduste jaoks. Selles kontekstis kasutatakse šassii värvi abil imeliste kunstiteoste valmistamiseks.

Samm: vajalikud materjalid

Siin on nimekiri kõikidest komponentidest ja osadest, mis on vajalikud teie enda Arduino jõul töötava maalimisroboti valmistamiseks. Kõik osad peaksid olema üldkasutatavad ja kergesti leitavad kohalikest riistvara kauplustest või veebist.

ELEKTROONIKA:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servomootor x 1
• NEMA17 samm -mootor x 3
• CNC kilp V3 x 1
• 11,1 V LiPo aku x 1

RIISTVARA:

• M4 mutrid ja poldid
• M3 mutrid ja poldid
• Rattad (diameeter 7 cm x 2)
• 3D -printeri hõõgniit (kui teil pole 3D -printerit, peaks kohalikus tööruumis olema 3D -printer või saab printida Internetis üsna odavalt)
• Akrüülplaadid (3 mm)
• Värvid
• Värvipintsel

TÖÖRIISTAD:

• 3D printer
• Laserlõikur

Kui tööriistad välja arvata, on selle projekti kogumaksumus ligikaudu 60 dollarit.

3. samm: digitaalselt valmistatud osad

Enamik selle projekti jaoks vajalikke osi on kohandatud vastavalt nõuetele, seetõttu otsustasin kasutada digitaalselt valmistatud osade võimsust. Osad ehitati algselt Fusion 360-le ja seejärel kasutati osade laserlõikamiseks või 3D-printimiseks CAD-mudeleid. Prindid tehti 40% täite, 2 perimeetri, 0,4 mm düüsi ja kihi kõrgusega 0,1 mm PLA abil. Mõned osad vajavad tuge, kuna neil on keeruline kuju ja üleulatuvad osad, kuid toed on kergesti ligipääsetavad ja neid saab mõne lõikuri abil eemaldada. Hõõgniidi jaoks saate valida soovitud värvi. Laserlõigatud tükid lõigati välja 3 mm läbipaistvast akrüülist.

Allpool leiate täieliku osade loendi koos disainifailidega.

Märkus. Siit alates viidatakse osadele järgmises loendis olevate nimede abil.

3D trükitud osad:

• Sammuklamber x 2
• Kihi vahekaugus x 4
• Käepide x 1
• Passiivne purilennuk x 2
• Värviga kaubaaluste hoidja x 2
• Värvialus x 2

Laserlõigatud osad:

• Alumine paneel x 1
• Ülemine paneel x 1
• Harjavars x 1

Kokku on 13 3D-prinditud osa ja 3 laserlõigatud osa. Kõigi osade valmistamiseks kulub umbes 12 tundi.

4. samm: šassii ja ajamisüsteemi ehitamine (alumine kiht)

Kui kõik osad on valmistatud, võite hakata värvimisroboti alumist kihti kokku panema. See kiht vastutab ajamisüsteemi eest ja hoiab ka elektroonikat. Alustuseks paigaldage kaasasolevate kruvide abil 2 samm -mootorit kahele sammuhoidikule. Seejärel kasutage kahe astmelise kronsteini kinnitamiseks alumisele plaadile 8 x M4 mutrit ja polti. Kui sammud on paigaldatud, saate kaks ratast samm -mootorite telgede külge kinnitada. Samuti saate Arduino oma kohale paigaldada, kasutades M3 mutreid ja polte ning mõningaid takistusi, et muuta Arduino hõlpsasti juurdepääsetavaks. Kui Arduino on kinnitatud, paigaldage CNC kilp Arduino külge. Roboti esi- ja tagaosas on kaks auku. Laske passiivsed purilennukid aukudest läbi ja liimige need oma kohale. Need tükid takistavad roboti keha lõuendi pinnal kraapimist.

Samuti saate kaks tagumist kihti asetada M4 mutrite ja poltide abil.

Märkus. Ärge kinnitage veel kahte esiotsa, kuna peate need lõpuks eemaldama.

Samm: värvihoidja (ülemine kiht) paigaldamine

Kui ajamisüsteem on üles ehitatud, võite hakata kokku panema pealmist kihti, mis hoiab värvipintslit liigutavat värvikätt ja kastab pintsli erinevatesse värvimahutitesse. Alustuseks kinnitage kaks värvi kaubaaluse hoidikut. Pilu piki osa sisekülge joondub kahe esikihi vaheosaga. Kombineeritud osa kinnitatakse kahe mutri ja poldiga ülemise ja alumise kihi külge. Tükk on veelgi tugevdatud nelja täiendava poltmutrite komplektiga ülemise paneeli külge.

Seejärel kinnitatakse värviga kaubaalused mõlema külje kahe mutri ja poldi abil kaubaaluste hoidjaosade põhja külge.

Lükake ülemine paneel oma kohale ja kinnitage tagumise kihi vahekaugused ülemise paneeli külge veel kahe mutri ja poldiga. Paigaldage pöörlev samm -mootor ülemise paneeli keskele, kasutades kaasasolevaid polte, teljega ülespoole. Sellega ehitatakse roboti šassii ja saame alustada värvimishoova kokkupanekuga.

6. samm: värvimisvarre ja pintslikomplekti ehitamine

Värvimishoova ehitamiseks kinnitage õlgade pistik laserlõigatud harjavarre külge, kasutades 4 mutrit ja polti. Seejärel paigaldage servomootor teise otsa, kasutades veel 4 mutrit ja polti. Veenduge, et servomootori telg on õlaliidese vastassuunas. Lükake õlaliides ülemise samm -mootori telje sisse.

Kasutage servo pikka sarve ja kinnitage sellele värvipintsel kummipaelade või tõmblukkude abil. Ma soovitaksin kasutada kummiribasid, kuna see annab harjasõlmele teatud vastavuse, mis on vajalik süsteemi hästi toimimiseks. Veenduge, et pintsel on kinnitatud nii, et kui sarv on servoga ühendatud, libiseb harja vaevalt mööda põranda või paberi pinda.

Sellega on värvimisroboti riistvara valmis ja saate alustada juhtmestiku ja programmeerimisega.

Samm: elektroonika ja vooluringid

Selle projekti elektroonika on üsna lihtne, seda selgitatakse järgmises tabelis:

• Vasak rattasamm CNC -kilbi X -telje porti
• Parema ratta samm CNC kilbi Y -telje porti
• Pööratav samm -samm CNC -kilbi Z -telje porti
• Servomootori signaal spindli aktiveerimisnõelale CNC kilbil
• Servomootor 5v kuni +5v CNC kilbil
• Servomootor GND kuni GND CNC kilbil

Sellega on selle projekti ahel lõpule viidud. Aku saab roboti sisse- ja väljalülitamiseks ühendada järjestikku lülituslülitiga CNC kilbi toite klemmidega.

8. samm: natuke teooriast

Mis puutub punkti paigutamisse 2D -ruudustikku, siis kõige tavalisem ja lihtsam viis seda teha on esitada punkti ristkoordinaadid. Seda tehakse, määratledes tüübi, tavaliselt (x, y), kus x on x -koordinaat või kaugus x -telje punkti projektsiooni ja lähtepunkti vahel ning y on punkti y -koordinaat või projektsiooni vaheline kaugus y -telje punktist lähtepunkti. Sel viisil saab mis tahes keerulist pilti või vormi kirjeldada punktide jada abil, nii et punktidega liitumisel moodustub pilt. See on mugav viis punkti asukoha kirjeldamiseks päritolu suhtes. Selle projekti jaoks kasutati aga teistsugust süsteemi.

2D -ruudustiku punkti saab kirjeldada ka polaarkoordinaatide abil. Selle meetodi puhul kirjeldatakse punkti asukohta, kasutades mõnda muud tüüpi, mida tavaliselt tähistatakse kui (teeta, r), kus teeta on nurk x -telje ja pooljoone vahel, mis ühendab lähtepunkti ja punkti ning r on kaugus päritolu ja mõte.

Valemi teisendamiseks ühelt teisele leiate lisatud pildilt. Valemitest pole vaja täielikult aru saada, kuigi nende tundmine aitab.

Samm: Arduino programmeerimine

Programmi koostamisel kasutatakse objektorienteeritud tehnikat, mis muudab programmi kasutamise lihtsaks. Alustage robotobjekti loomisega, mille parameetrid on lõuendi laiused ja kõrgused (mõõtke neid joonlaua või mõõdulindi abil sentimeetrites ja asendage skripti paintRobot.ino 4. rea väärtused). Objektile orienteeritud programmeerimistehnikad võimaldavad edasist arengut.

Seejärel pakutakse teile 3 lihtsat funktsiooni:

1. gotoXY võtab Descartes'i koordinaadi ja liigutab roboti sellesse asendisse. (Nt robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl võtab tõeväärtuse: false tõstab harja lõuendilt maha, samas kui true asetab pintsli lõuendile. (Nt robot.brushControl (tõsi))
3. pickPaint võtab täisarvu -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, mis paneb roboti kastma pintsli vastavasse värvimahutisse. (Nt robot.pickPaint (3))

Allpool olev programm paneb roboti liikuma juhuslikesse asenditesse ja valib juhuslikke värve, mis lõpuks loob kauni ja ainulaadse kunstiteose. Kuigi seda saab hõlpsasti muuta, et robot joonistaks kõike, mis teile meeldib.

Märkus. Kui kood on üles laaditud, peate võib -olla harjaga ühendatud servosignaali ümber paigutama. Kui p

Samm: värvi lisamine

Kui riistvara, elektroonika ja programmeerimine on lõpule jõudnud, saate lõpuks üksikutele värvimahutitele mõned värvid lisada. Maali sujuvamaks muutmiseks soovitaksin värvi veidi lahjendada.

Paremal kaubaaluse äärmisel anumal lisage veidi tavalist vett. Robot kasutab seda vett harja puhastamiseks enne värvide vahetamist.

Maalimise alustamiseks asetage robot lõuendi vasakusse alumisse nurka, muutes selle näoga mööda alumist serva ja käivitage robot ning istuge maha ja vaadake, kuidas kunstiteos aeglaselt ellu ärkab.

11. samm: lõpptulemused

Praeguse programmiga sooritab robot lõuendil juhuslikke liigutusi, mis toodavad ainulaadseid ja ilusaid maale. Kuigi mõningate muudatustega saab roboti panna viitepildi abil tegema konkreetseid maale. Praegune süsteem annab tugeva aluse arendamiseks. Samuti on roboti šassii projekteeritud modulaarselt ja mitme standardiseeritud kinnituspunktiga, nii et robotit saab hõlpsasti teie vajadustele vastavaks muuta.

Loodetavasti meeldis teile see juhendatav ja see on inspireerinud teid oma maalimisroboti ehitamiseks.

Kui teile projekt meeldis, toetage seda, jättes hääletuse väljaandes „Paint Challenge”.

Head tegemist!

Paint Challenge peaauhind