Müosensoriga töötav protees: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-31 10:18

See projekt on proteesitud käe väljatöötamine amputeeritud inimestele. Selle projekti eesmärk on luua taskukohane proteesivars inimestele, kes ei saa endale professionaalset kätt lubada.

Kuna see projekt on alles prototüüpimise faasis, võib see alati parem olla, sest praegu saab see ainult peopesa avada ja sulgeda, et kraami haarata! Sellegipoolest on tegemist DIY proteesiga, mida saab teha kodus või kohalikus tootmislaboris.

Samm: vajalikud materjalid, tööriistad ja masinad

Masinad:

1. 3D printer
2. Laserlõikur
3. CNC lauaarvuti

Tööriistad:

1. Õngenöör
2. 3 mm hõõgniit
3. Puurida
4. Superliim
5. Augutangid
6. Multimeeter
7. Jootmisjaam
8. Töödeldav vaha
9. Räni vormide jaoks

Materjalid:

1. Vaskplekk
2. 1x ATMEGA328P-AU
3. 1x 16MHz kristall
4. 1x 10k takisti
5. 2x 22pF kondensaatorit
6. 1x 10uF kondensaator
7. 1x 1uF kondensaator
8. 1x 0,1uF kondensaator
9. 1x müosensor
10. 5x mikro servomootorid
11. 1x Arduino UNO

Tarkvara:

1. Arduino IDE
2. Fusion360
3. Cura
4. Kotkas
5. GIMP

2. samm: 2D ja 3D disain

3D disain

Esimene samm oli proteesi käe sõrmede, peopesa ja käsivarre kujundamine, võttes arvesse proteesi käe elektroonikat. Ausalt öeldes kasutasin baasina avatud lähtekoodiga inmoovi projekti ja alustasin sealt.

Peopesa on üsna raske kujundada, kuna sõrmedel peaks olema erinev suhe. Niisiis:

Sõrmed: laadisin sõrmed alla inmoovi projektist.

Palm:

1. Esmalt visandasin peopesa paigutuse ja pressisin selle välja.
2. Seejärel tegin eskiiside, lõike- ja fileekäsu abil sõrme ja käsivarre ühenduste jaoks augud.
3. Pärast seda pidin tegema torusid, et saaksin õngenööridest mööda minna, et saaksin mootorite kaudu sõrmi juhtida.
4. Lõpuks tuli peopesa sisse lisada augud, et õngenööri tõmmates oleks võimalik peopesa sulgeda.

Küünarvarred:

1. Erinevates tasandites lõin kaks visandit ja kasutasin käsku ellips. Kasutasin soovitud kuju loomiseks käsku loft.
2. Pärast seda kasutati shelli käsku selle õõnsaks muutmiseks ja split -käsku selle pooleks lõikamiseks, et saaksin selle kujundada ja parima ligipääsetavuse tagamiseks, kui paigaldan oma elektroonikat sisse.
3. Randme lähedal tehti ka visand, mis pressiti välja ja ühendati peamise küünarvarrega, et see saaks peopesaga ühendada.
4. Olles nähtav küünarvarre sisekujunduses, lõin visandi viie kasutatava mootori mõõtmetega, ühe iga sõrme jaoks ja oma PCB (trükkplaat), mida ma kasutan. Seejärel pressisin neid välja, kuni nad saavutasid soovitud kõrguse, ja kustutasin tagasilükkeklahvi abil mittevajalikud osad silindri tagaosast.
5. Lõpuks konstrueeriti poltide avad viisil, mis ei ole üldkonstruktsioonil nii nähtav, et küünarvarre oleks võimalik sulgeda, kasutades sarnaseid käske nagu eespool.

Kujunduse lõpetamisel valisin iga keha ja laadisin selle alla.stl -failina ja printisin need 3D -s eraldi.

2D disain

Kuna ma tahtsin, et mu õngenöörid oleksid mootorite käitamisel eraldatud, otsustasin neile juhtplaadid teha. Selleks ei pidanud ma tegelikult midagi uut kujundama, vaid kasutama väiksemat ellipsi, kui kasutasin käsivarre loomiseks käsku loft.

Ekspordisin selle visandi.dxf -failina pärast laserlõikuri kasutamist. Pärast soovitud kuju puurimist lõikasin pilu sisse 0,8 mm auke, mida pidasin vajalikuks.

Samm: 3D -printimine

Pärast iga stl -faili eksportimist genereerisin Cura abil sõrmede, peopesa ja käsivarre erinevate osade.gcode. Kasutatud seaded on näidatud ülaltoodud piltidel. 3D -trükitud osade materjal on PLA.

4. samm: vormimine ja valamine

Peopesa valamise eesmärk on, et proteesil oleks tugevam haare, kuna PLA võib olla libe.

3D disain

1. Kasutades peopesa olemasolevat visandit, proovisin meie peopesa jäljendada, kujundades sellele kaare käsu abil omamoodi ringid.
2. Pärast seda pressisin neid erinevatel kõrgustel ja kasutasin fileekäsku sisemiste "ringide" servade silumiseks.
3. Seejärel kujundasin kasti, mille mõõtmed olid samad kui minu töödeldaval vahal, ja panin oma disaini negatiivi sinna, kasutades käsku cut.

CAM protsess

Pärast seda, kui olin disaini töölaua CNC -masinaga freesimiseks valmis pidanud, pidin selle jaoks genereerima gcode. Minu puhul kasutasin Roland MDX-40 CNC-masinat!

1. Esiteks sisenesin Fusion360 CAM -keskkonda.
2. Seejärel valisin seadistusmenüüst "uue seadistuse".
3. Valisin õiged parameetrid (vaata pilte) ja vajutasin ok.
4. Järgmisena valisin 3D -menüü alt adaptiivse puhastamise ja valisin õiged parameetrid pärast kasutatud tööriista sisestamist, nagu piltidel näidatud.
5. Lõpuks valisin adaptiivse arvelduse ja klõpsasin postitusprotsessil. Veendusin, et see on mõeldud rolandi masinale mdx-40, ja klõpsasin gcode saamiseks nuppu OK.
6. Pärast seda freesisin masina abil vahaploki oma disaini järgi.

Räni valamine

1. Esiteks segasin hoolikalt kahte räni lahust, et mitte tekitada õhumulle, järgides andmelehte (link materjalidel), võttes arvesse segamissuhet, kasutusaega ja lahtivõtmise aega.
2. Seejärel valasin selle oma vormi madalaimast kohast, veendudes, et kontaktpunkt jääb konstantseks ja valatud lahuse läbimõõt on võimalikult õhuke, et vältida õhumulle.
3. Pärast räni oma vormi valamist pidin veenduma, et õhumulle pole sees, nii et raputasin vormi kaldus naelaga puuri abil.
4. Lõpuks, kuna ma unustasin seda oma kujunduses teha, lõikasin auke tangide abil oma räni sisse pärast selle valmimist augud, nii et need sobiksid peopesa pinnal olevate aukudega.

Samm: elektroonika projekteerimine ja tootmine

Tahvli kujundamiseks ja mikrokontrolleri tihvtides toimuva mõistmiseks pidin lugema selle andmelehte. Baas -trükkplaadina kasutasin mikro -satshakit ja seejärel muutsin seda vastavalt oma süsteemi vajadustele.

Kuna satshakit on isetehtud arduino-põhine plaat, saaksin seda muuta vastavalt oma otsingutele osade ja arduino ühenduste otsimisel. Niisiis ühendub müosensor arduinoga ühe GND tihvti, ühe VCC tihvti ja ühe analoogpinna abil. Seevastu üks servomootor kasutab ühte GND tihvti, ühte VCC tihvti ja ühte PWM tihvti. Niisiis pidin paljastama kokku kuus GND ja VCC kontakti, võttes arvesse plaadi toiteallikat, ühte analoogi ja viit PWM tihvti. Samuti pidin arvestama tahvli programmeerimiseks mõeldud tihvtide (mis on MISO, MOSI, SCK, RST, VCC ja GND) paljastamisega.

Minu sammud olid järgmised:

1. Esiteks laadisin alla mikro-satshakiti kotkafailid.
2. Järgmisena muutsin Eagle'i abil mikro-satshakitit vastavalt oma vajadustele. Eagle'i kasutamise juhendi leiate siit ja siit.
3. Pärast plaadi juurdumist eksportisin selle-p.webp" />

Pärast seda, kui mu plaadi sise- ja välised teed on png, on aeg genereerida nende gcode, et saaks seda freesida töölaua cnc-masinas roland mdx-40.. Gcode'i genereerimiseks kasutasin fab mooduleid. Seadistused, mis tuleks teha fab moodulites ja leida siit.

Lõpuks jootsin oma kotkalaua järgi kõik vajaliku. Skemaatilise pildi ja joodetud tahvli leiate ülal.

Arduino UNO kasutamise asemel oma PCB -plaadi valmistamise põhjus on ruum, mille säästan oma plaadi kasutamisel.

6. samm: kokkupanek

Niisiis, pärast sõrmede trükkimist:

1. Pidin puurima sisemised augud 3,5 mm läbimõõduga puuriga ja välisavad 3 mm läbimõõduga puuriga. Sees olevad augud tähendavad seda osa, mis osade ühendamisel on seest ja väljast ava, osa, mis ühendamisel on väljastpoolt.
2. Pärast seda pidin esimese sõrmega superliimima teise sõrmega ja kolmanda neljanda sõrmega.
3. Pärast seda ühendasin osad 1+2 koos 3+4 ja 5 läbi väikeste aukude, kasutades 3 mm läbimõõduga hõõgniiti.
4. Lõpuks olid sõrmed peopesaga ja seejärel käsivarrega kokkupanemiseks valmis.

Niisiis, oli aeg õngenöör sõrmede vahelt läbi lasta.

Üks joon läks sõrme tagaküljelt läbi sõrme-peopesa pistiku toru ja küünarvarre ning teine joon läks sõrme esiküljelt peopesa siseküljele ja küünarvarre

Eriline märkus on lasta õngenöör läbi puidutüki, millel on läbimõõduga auk ja teha sõlm. Vastasel juhul võib nööri tõmmates see sõrmest alla minna, mis juhtus minuga, olenemata sellest, kui palju sõlme tegin.

• Pärast õngenööri sõrmede läbimist tuleks peopesa ja küünarvarre ühendada mõne 3D -prinditud robotpoldiga,
• Lasin jooned uuesti läbi laserlõigatud ava, et neid eraldada ja seejärel ühendasin need servomootoritega.
• Õngenööri kinnitamine servo õigesse asendisse on natuke keeruline. Kuid ma tegin sõrme äärmuslikud asendid ja ühendasin selle servo äärmise asendiga.
• Pärast õigete asukohtade leidmist puurisin servodesse spetsiaalsetesse piludesse augud ja kruvisin servod õigetele kohtadele, veendudes, et kaks servot on teistest veidi kõrgemal, vastasel juhul põrkuvad need töötamise ajal kokku.

Samm: programmeerimine

Enne programmi kirjutamist pidin võimaldama muudetud mikro-satshakiti programmeerimise. Selleks pidin järgima alltoodud samme.

1. Ühendage Arduino Uno arvutiga.
2. Valige tööriistade alt õige port ja Arduino Uno plaat.
3. Leidke ja avage jaotisest> Fail> Näited ja avage visand "ArduinoISP".
4. Laadige visand Arduinole üles.
5. Ühendage Arduino arvutist lahti.
6. Ühendage plaat Arduinoga, järgides pildil olevat skeemi.
7. Ühendage Arduino arvutiga.
8. Valige tahvel "Arduino/Genuino Uno" ja programmeerija "Arduino kui Interneti -teenuse pakkuja".
9. Klõpsake> Tools> Burn Bootloader.
10. Pärast alglaaduri edukat lõpetamist saame oma programmi kirjutada:

// sealhulgas raamatukogu, mida kasutasin servomootorite jaoks

#include #include SoftwareSerial mySerial (7, 8); #define MYO_PIN A0 int sensorValue; ujukpinge; // määrake minu servole nimi VarSpeedServo servo1; VarSpeedServo servo2; VarSpeedServo servo3; VarSpeedServo servo4; VarSpeedServo servo5; #define PINKY 5 #define PINKY_PIN 10 #define RINGFINGER 4 #define RINGFINGER_PIN 9 #define MIDDLE 3 #define MIDDLE_PIN 3 #define INDEX 2 #define INDEX_PIN 5 #define THUMB 1 #define_PINPIN); // tihvt, mille külge kinnitasin oma mootori servo1.attach (THUMB_PIN); servo2.attach (INDEX_PIN); servo3.attach (MIDDLE_PIN); servo4.attach (RINGFINGER_PIN); servo5.attach (PINKY_PIN); defaultPosition (PÖÖT, 40); defaultPosition (INDEX, 40); defaultPosition (KESK, 40); defaultPosition (RINGFINGER, 40); defaultPosition (PINKY, 40); mySerial.begin (9600); mySerial.print ("Initsialiseerimine …"); } void loop () {sensorValue = analogRead (A0); pinge = sensorVäärtus * (5,0 / 1023,0); mySerial.println (pinge); viivitus (100); if (pinge> 1) {closePosition (PINKY, 60); closePosition (RINGFINGER, 60); closePosition (KESK, 60); closePosition (INDEX, 60); closePosition (PÖÖT, 60); } else {openPosition (PINKY, 60); openPosition (RINGFIGER, 60); openPosition (KESK, 60); openPosition (INDEX, 60); openPosition (PÖÖT, 60); }} void defaultPosition (uint8_t sõrm, uint8_t _kiirus) {if (sõrm == PINKY) servo5.write (90, _kiirus, tõene); else if (sõrm == RINGFINGER) servo4.write (70, _kiirus, tõene); else if (sõrm == KESKMINE) servo3.write (20, _kiirus, tõene); else if (sõrm == INDEX) servo2.write (20, _kiirus, tõene); else if (sõrm == PÖÖL) servo1.write (20, _kiirus, tõene); } void closePosition (uint8_t sõrm, uint8_t _kiirus) {if (sõrm == PINKY) servo5.write (180, _kiirus, tõene); else if (sõrm == RINGFINGER) servo4.write (180, _kiirus, tõene); else if (sõrm == KESK) servo3.write (180, _kiirus, tõene); else if (sõrm == INDEX) servo2.write (180, _kiirus, tõene); else if (sõrm == PÖÖL) servo1.attach (180, _kiirus, tõene); } void openPosition (uint8_t sõrm, uint8_t _kiirus) {if (sõrm == PINKY) servo5.write (0, _kiirus, tõene); else if (sõrm == RINGFINGER) servo4.write (0, _kiirus, tõene); else if (sõrm == KESKMINE) servo3.write (0, _kiirus, tõene); else if (sõrm == INDEX) servo2.write (0, _kiirus, tõene); muidu if (sõrm == PÖÖL) servo1.write (0, _kiirus, tõene); } // Pärast programmi kirjutamist laadime selle tahvlile, valides> Visand> Laadi üles programmeerija abil // Nüüd saate oma mikro -satshakiti oma arduino juurest lahti ühendada ja toitepanga kaudu toita // Ja voila !! Sul on käe protees