Viska viis! - robotkäsi: 5 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Ühel päeval asusime inseneriteaduse klassis konstrueerima VEX -osadest liitmasinaid. Mehhanismide ehitamist alustades nägime vaeva mitme keeruka komponendi haldamisega, mis tuli kokku panna. Kui keegi saaks meile käe anda…

Sellepärast otsustasime meie, kolm Irvingtoni keskkooli õpilast pr Berbawy klassis, kavandada ja ehitada robotkäsi nullist! Rahalise hinnanguga 150 dollarit selle S. I. D. E. Projekt, suutsime hankida kõik vajalikud materjalid, jäädes siiski eelarve alla. Valmistoode koosneb Arduino Mega, servo mikrokontrollerist, mis ajab 5 servot, millest igaüks on ühendatud 3D-prinditud sõrmega, mis suudab realistlike liigestega individuaalselt liikuda.

See oli väga ambitsioonikas projekt, arvestades, et kõik meeskonnaliikmed on keskkooliõpilased, kellel on tihe juunioride ajakava, ja neil pole eelnevat kogemust elektroonikapõhise projekti täielikust kavandamisest. Kuigi meie meeskonnaliikmetel on varasem arvutipõhine projekteerimise ja programmeerimise kogemus, avas projekt meie silmad Arduino riist- ja tarkvara võimalikule kasutamisele viisil, mis aitaks inimestel oma igapäevaseid ülesandeid täita.

3D modelleerimine ja disain, autor Patrick Ding

Ashwin Natampalli dokumentatsioon ja Arduino kodeerimine

Arduino kodeerimine, vooluringid ja juhendatav Sandesh Shrestha

1. samm: CADing

Selle projekti esimene ja kõige raskem samm on sõrmedega käe 3D -mudelite loomine. Selleks kasutage Autodesk Inventorit või Autodesk Fusion 360 (kasutasime esimest).

Osafailide abil saate luua peopesa, sõrme-, sõrme- ja roosaka sõrme segmendi jaoks individuaalseid CAD -sid. Selleks, et vuugid ja servod toimiksid sujuvalt, kulus meil 2-3 muudatust osa kohta.

Disain võib olla soovitud suuruse ja kujuga, kui nööride tee võimaldab sõrmede sujuvat tööd ja sõrmed ei põrka üksteisega kokku. Veenduge ka, et sõrmed saaksid suletud rusika saamiseks täielikult kokku kukkuda.

Stringihäirete ja ebatõhusate radade probleemi lahendamiseks, nagu meie esimeses versioonis leidsime, lisati silmuseid, stringijuhikuid ja tunneleid, et stringi oleks lihtne tõmmata ja lahti saada.

Siin on meie lõplikud multivaated ja.stl CAD -failid iga osa jaoks.

Samm: 3D -printimine

Pärast CAD -ide täitmist kasutage nende elustamiseks 3D -printerit. Seda etappi võib korrata mitu korda, kui teie loodud kujundusel on probleeme.

3D -printimiseks eksportige esmalt CAD -failid STL -failidena. Selleks Autodesk Inventoris klõpsake rippmenüüd Fail ja hõljutage kursorit ekspordi kohal. Valige hüpikakna veerust CAD -vorming. Windows File Exploreri menüü võimaldab teil rippmenüüst valida.stl -faili ja valida faili asukoha.

Kui fail on 3D -printeri tarkvarasse importimiseks valmis, seadistage printimisvalikud oma maitse järgi või järgige meie konfiguratsiooni. 3D -printeritarkvara on bränditi erinev, seega lugege tarkvaraga navigeerimiseks veebijuhendeid või kasutusjuhendit. Oma käe jaoks kasutasime LulzBot Mini selle kättesaadavuse tõttu meie klassis.

3. samm: kokkupanek

Kui kõik osad on edukalt 3D -trükitud, kui parved ja toed on eemaldatud (kui see on olemas), tuleb monteerimise alustamiseks iga osa ette valmistada.

Kuna 3D -printerid ei ole väga täpsed ja võivad esineda väikesed puudused, kasutage teatud nägude silumiseks viili või liivapaberit või lihvimiskinnitusega dremelit. Ühise sujuva töö tagamiseks keskenduge liigestele ja ristumispunktidele, et siluda optimaalseid ühendusi. Mõnikord võivad sõrmede ja muude osade nööritunnelid sisse tungida või olla ebatäiuslikud. Suurte lahknevuste vastu võitlemiseks kasutage tunnelite puurimiseks 3/16 tollise puuriga külvikut.

Nööride lihtsaima suunamise jaoks pange kokku iga sõrm, suunake nöör läbi tunnelite ja seo nöör otsadesse. Enne iga sõrme ühendamist peopesaga lase nöör peopesal läbi juhtsilmuste, üks ülemisest ja teine alt, ja kinnita servo kaasasolevate poolide vastasotstele. Kui pikkused on õiged, ühendage sõrmed peopesaga.

Nagu ülaltoodud pildil näidatud, sisestage m4x16 kruvid igasse liigendisse, et sõrme koos hoida. Korrake iga sõrme loomise protsessi kõigi sõrmede jaoks, kasutades roosade jaoks roosasid segmente.

Samm: Arduino vooluring

Kui luustik on kokku pandud, tuleb nüüd lihased ja aju integreerida. Kõigi servode korraga käivitamiseks peame kasutama Adafruit'i PCA 9685 mootorikontrollerit. See kontroller vajab servode toiteks välist toiteallikat. Selle kontrolleri ja selle patenteeritud kodeerimisteegi kasutamise leiate siit.

Kui ühendate Arduino kontrolleriga, veenduge, et salvestate tihvtide väljundid. Kui kasutate Arduino Mega, pole see vajalik. Kuid igal juhul veenduge, et registreerite, millistele mootorikontrolleri portidele on servod paigaldatud.

Servode ja käe juhtimiseks IR -kaugjuhtimispuldi abil lisage lihtsalt IR -vastuvõtja ja ühendage toide ja maandus Arduinoga, kasutades andmesidekaablit digitaalsetesse portidesse. Kontrollige IR -vastuvõtja pistikut, et veenduda õiges juhtmestikus. Näidatud on meie vooluringi näide.

Selle vooluahela loomiseks ühendage esmalt iga servo servomootori juhtpaneeli portidega 3, 7, 11, 13 ja 15. Kinnitage kogu plaat viie all oleva tihvtiga leivaplaadi külge.

Ühendage hüppakaablitega Arduino 5V toide ja maandus leivaplaadi ühe toiteliiniga (märgistage või mäleta kindlasti, kummal pool on Arduino 5V!). See toidab IR -andurit ja mootorikontrollerit. Ühendage 6V toiteplokk teise toiteliiniga. See käivitab servod.

Asetage infrapunaanduri kõik 3 tihvti leivaplaadile. Ühendage toide ja maandus 5V rööpaga ning väljund digitaalse kontaktiga 7.

Kuna kasutame Arduino Megat, ühendatakse mootorikontrolleri pordid SDA ja SCL Arduino SDA- ja SCL -portidega. VCC ja maapealsed pordid ühendatakse 5V rööpaga.

Kui aku on ühendatud oma toitekaabliga, kasutage ülekandetrosse ja väikest lamepeaga kruvikeerajat, et kindlustada servomootorite toide rohelise toitesisendi kaudu.

Veenduge, et kõik ühendused on tihedad ja kontrollige uuesti kõiki kaabellinge, kui meie TinkerCAD -ahel on ühendatud.

Samm: kodeerimine

Viimane samm enne selle käe kasutuselevõtmist on Arduino kodeerimine. Kuna see käsi kasutab PCA 9685 mootorikontrollerit, peame esmalt installima raamatukogu, mida saab teha Arduino kodeerimiskeskkonnas. Pärast installimist installige IR Remote'i teek ka IR Remote funktsionaalsuse jaoks.

Meie koodis kuvatakse IR -puldi iga nupu määratlused 8 -kohaliste koodidega. Need leiti programmi IRRecord abil, mis prindib Serial Monitorile iga nupu kaheksakohalise koodi.

Lisatud on nii IRRecordi programm kui ka lõppenud käsijuhtimisprogramm.

Sisestage koodi algusesse teegid IRremote, Wire ja Adafruit_PWMServoDriver.

Seejärel kasutage IRRecordi leidude abil IR -puldi iga nupu määratlemiseks. Kuigi kõik pole vajalikud (vaja on ainult 10), võimaldab see kõik kiiret laiendamist (funktsioonide ja eelseadistatud žestide lisamine) tulevikuks. Looge pwm servo draiveri funktsiooni abil ja määrake servod mootorikontrolleri tihvtidele. Kasutage samu SERVOMAX/MIN väärtusi, nagu näidatud. Määrake IR -anduri digitaalsisendi tihvt 7 -ks ja lähtestage.

Deklareerige häälestusfunktsioon, käivitades Serial, edastuskiirusega 9600. Lülitage infrapunaandur sisse ja käivitage servo servosagedusega 60 Hz.

Lõpuks looge tsüklifunktsioonis IR/kaugjuhtimispuldi sissetuleva edastamise põhjal lüliti if/else. Seejärel looge lüliti/ümbris koos kasutatavate IR -puldi iga nupu juhtumitega. Neid saab eelistatud juhtelementide jaoks muuta. Printige igaks juhuks silumiseks jadamonitorile vajutatud nupp ja kasutage servo liigutamiseks silmust. Pärast kõikide juhtumite loomist jätkake enne silmusefunktsiooni sulgemist kindlasti IR -anduri sissetulevate signaalide leidmist. Servode kodeerimise mootorikontrolleri plaadi kaudu leiate aadressilt