Arduino հզորությամբ նկարչական ռոբոտ. 11 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Fusion 360 նախագծեր »

Երբևէ մտածե՞լ եք ՝ ռոբոտը կարո՞ղ է հմայիչ նկարներ և արվեստ անել: Այս նախագծում ես փորձում եմ դա իրականություն դարձնել Arduino Powered Painting Robot- ի միջոցով: Նպատակն այն է, որ ռոբոտը կարողանա ինքնուրույն նկարել նկարներ և օգտագործել հղումային պատկեր ՝ որպես ուղեցույց ՝ ստեղծագործությունը կրկնօրինակելու համար: Ես օգտագործեցի CAD- ի և թվային կեղծիքի ուժը `ստեղծելով ամուր շասսի, որի վրա ես ամրացրեցի մի թև, որը կարող էր ներկի խոզանակը թաթախել ներկի 7 տարաներից մեկի մեջ և նկարել կտավի վրա:

Ռոբոտը պատրաստված է սովորական մասերի օգտագործմամբ, ինչպիսիք են ՝ stepper և servo շարժիչները, և այն նախատեսված է ցանկացած ներկով աշխատելու համար:

Շարունակեք ՝ ստեղծելու ձեր սեփական Arduino Powered Painting Robot- ը և ձայն տվեք այս նախագծին «Ներկի մարտահրավեր» -ում, եթե ձեզ դուր եկավ նախագիծը և որոշեք կառուցել ձեր սեփական տարբերակը:

Քայլ 1: Դիզայնի ակնարկ

Ներկող ռոբոտի դիզայնը ներշնչված է Roomba մաքրող ռոբոտի կառուցվածքով: Այն բաղկացած է երկու հիմնական համակարգերից.

• Շարժիչային համակարգը, որը բաղկացած է երկու քայլային շարժիչներից, որոնք ամրացված են անիվներին և պասիվ սահնակներ: Սա թույլ է տալիս ռոբոտին շարժվել կտավի երկայնքով ցանկացած ուղղությամբ:
• Խոզանակների համակարգը, որը բաղկացած է երրորդ քայլող շարժիչից, որը խոզանակը տեղադրում է ներկի տարաների վրա և մի սերվո շարժիչ, որը ներկի խոզանակը ներծծում է ներկի մեջ:

Ռոբոտը կարող է միաժամանակ կրել մինչեւ 7 տարբեր գույներ: Նախագծումը կատարվել է Autodesk's Fusion 360- ի վրա: Հետո մասերն արտահանվել են համապատասխան ձևաչափերով `լազերային կտրվածքով կամ 3D տպագրությամբ:

Ռոբոտի շասսիի դիզայնը կատարվել է `հաշվի առնելով մասշտաբայնությունը` մի քանի ամրացման կետերի և մոդուլային մասերի միջոցով: Սա թույլ է տալիս նույն շասսին օգտագործել տարբեր այլ ծրագրերի համար: Այս համատեքստում շասսին օգտագործվում է ներկի միջոցով արվեստի հրաշալի կտորներ պատրաստելու համար:

Քայլ 2: Անհրաժեշտ նյութեր

Ահա այն բոլոր բաղադրիչների և մասերի ցանկը, որոնք անհրաժեշտ են ձեր սեփական Arduino Powered Painting Robot- ը պատրաստելու համար: Բոլոր մասերը պետք է լինեն մատչելի և հեշտությամբ գտնվեն տեղական սարքավորումների խանութներում կամ առցանց:

ELECTRONICS:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servo շարժիչ x 1
• NEMA17 Տագնապային շարժիչ x 3
• CNC վահան V3 x 1
• 11.1 V LiPo մարտկոց x 1

HARDWARE:

• M4 ընկույզներ և պտուտակներ
• M3 ընկույզներ և պտուտակներ
• Անիվներ (7 սմ տրամագիծ x 2)
• 3D տպիչի թել (եթե 3D տպիչ չունեք, տեղական աշխատավայրում պետք է լինի 3D տպիչ, կամ տպումները կարող են կատարվել առցանց բավականին էժան գնով)
• Ակրիլային թերթեր (3 մմ)
• Ներկեր
• Ներկի խոզանակ

Գործիքներ:

• 3D տպիչ
• Լազերային կտրիչ

Առանց գործիքների, այս ծրագրի ընդհանուր արժեքը մոտավորապես 60 դոլար է:

Քայլ 3. Թվայնորեն պատրաստված մասեր

Այս նախագծի համար պահանջվող մասերի մեծ մասը հարմարեցված է ըստ պահանջների, այդ իսկ պատճառով որոշեցի օգտագործել թվային պատրաստված մասերի հզորությունը: Մասերը սկզբում կառուցվել են Fusion 360-ի վրա, այնուհետև CAD մոդելներն օգտագործվել են մասերը լազերային կտրելու կամ 3D տպելու համար: Տպագրությունները կատարվել են 40% լցմամբ, 2 պարագծով, 0.4 մմ վարդակով և 0.1 մմ շերտի բարձրությամբ `օգտագործելով PLA: Որոշ մասեր պահանջում են հենարաններ, քանի որ դրանք ունեն բարդ ձև ՝ վրայի եզրերով, այնուամենայնիվ, հենարանները հեշտությամբ հասանելի են և կարող են հեռացվել ՝ օգտագործելով որոշ դանակներ: Դուք կարող եք ընտրել ձեր նախընտրած գույնը թելերի համար: Լազերային կտրված կտորները կտրված էին 3 մմ հստակ ակրիլից:

Ստորև կարող եք գտնել մասերի ամբողջական ցանկը ՝ դիզայնի ֆայլերի հետ միասին:

Նշում. Այստեղից մասերը կվերաբերվեն հետևյալ ցուցակի անունների օգտագործմանը:

3D տպագիր մասեր

• Stepper բրա x2
• Շերտի տարածություն x 4
• Ձեռքի միակցիչ x 1
• Պասիվ սահնակ x 2
• Ներկերի ներկապնակ պահող x 2
• Ներկերի ներկապնակ x2

Լազերային կտրված մասեր

• Ներքևի վահանակ x 1
• Վերին վահանակ x 1
• Վրձին թև x 1

Ընդհանուր առմամբ կա 13 3D տպագիր մաս և 3 լազերային կտրված մաս: Բոլոր մասերի արտադրության համար պահանջվող ժամանակը մոտավորապես 12 ժամ է:

Քայլ 4. Շասսիի և շարժիչի համակարգի կառուցում (ստորին շերտ)

Երբ բոլոր մասերը արտադրվեն, կարող եք սկսել հավաքել նկարչական ռոբոտի ստորին շերտը: Այս շերտը պատասխանատու է սկավառակի համակարգի համար և ունի նաև էլեկտրոնիկա: Սկսեք `տեղադրելով 2 պտուտակավոր շարժիչ` երկու տափակ փակագծերի վրա `օգտագործելով տրված պտուտակները: Հաջորդը, օգտագործեք 8 x M4 ընկույզներ և պտուտակներ `երկու սանդղակի փակագծերը ամրացնելու համար ներքևի ափսեի վրա: Երբ սանդղակները տեղադրված են, կարող եք երկու անիվները ամրացնել քայլող շարժիչների առանցքներին: Դուք կարող եք նաև տեղադրել Arduino- ն տեղում ՝ օգտագործելով M3 ընկույզներն ու պտուտակները և որոշ անջատումներ, որպեսզի Arduino- ն դյուրամատչելի լինի: Երբ Arduino- ն ապահովված է, տեղադրեք CNC վահանը Arduino- ի վրա: Ռոբոտի առջևի և հետևի մասում կա երկու անցք: Անցեք պասիվ սահնակները անցքերի միջով և կպցրեք դրանք տեղում: Այս կտորները թույլ չեն տալիս ռոբոտի մարմինը քերվել կտավի մակերեսի երկայնքով:

Կարող եք նաև տեղադրել երկու հետևի շերտի անջատիչներ ՝ օգտագործելով M4 ընկույզներ և պտուտակներ:

Նշում. Առայժմ մի ամրացրեք առջևի երկուսը, քանի որ դրանք ի վերջո պետք է հեռացնեք:

Քայլ 5: Ներկերի ամրացման ամրացում (վերին շերտ)

Սկավառակի համակարգը կառուցվելուց հետո կարող եք սկսել հավաքել վերին շերտը, որը պահում է ներկերի թևը, որը շարժում է ներկի խոզանակը և խոզանակը թաթախում ներկի տարբեր տարաների մեջ: Սկսեք ՝ ամրացնելով ներկերի ծղոտե ներքնակի կրիչի երկու կտոր: Մասի ներսի երկայնքով անցքը համընկնում է առջևի շերտի երկու բաժանարար կտորների հետ: Համակցված հատվածը ամրացված է երկու ընկույզով և պտուտակներով `վերին և ստորին շերտերին: Կտորը հետագայում ամրացվում է պտուտակների չորս լրացուցիչ հավաքածուներով դեպի վերին վահանակը:

Ներկերի ներկապնակներն այնուհետև ամրացվում են ներկերի ներկապնակի ամրակի կտորների ներքևի մասում ՝ յուրաքանչյուր կողմի համար օգտագործելով երկու ընկույզ և պտուտակներ:

Սահեցրեք վերին վահանակը տեղում և օգտագործեք ևս երկու ընկույզ և պտուտակներ `հետևի շերտի անջատիչները վերին վահանակին ամրացնելու համար: Տեղադրեք առանցքաձև շարժիչով շարժիչը դեպի վերին վահանակի կենտրոնը `օգտագործելով տրված պտուտակները, որի առանցքը դեպի վերև է ուղղված: Սրանով կառուցվում է ռոբոտի շասսին, և մենք կարող ենք սկսել հավաքել նկարչական թևը:

Քայլ 6. Կառուցեք ներկերի թևերի և վրձինների հավաքածու

Ներկարարական թևը կառուցելու համար սկսեք թևի միակցիչը ամրացնելով լազերային կտրված խոզանակի թևին `օգտագործելով 4 ընկույզ և պտուտակներ: Հաջորդը, տեղադրեք servo շարժիչը մյուս ծայրին ՝ օգտագործելով ևս 4 ընկույզ և պտուտակներ: Համոզվեք, որ servo շարժիչի առանցքը դեպի թևի միակցիչի հակառակ ծայրն է: Ձեռքի միակցիչը մղեք դեպի վերին աստիճանական շարժիչի առանցք:

Օգտագործեք servo- ի երկար եղջյուրը և դրան ամրացրեք ներկի խոզանակը `օգտագործելով ռետինե ժապավեններ կամ փակագծեր: Ես խորհուրդ կտայի օգտագործել ռետինե ժապավեններ, քանի որ դա խոզանակների հավաքածուն տալիս է որոշակի համապատասխանություն, որն անհրաժեշտ է համակարգի լավ աշխատանքի համար: Համոզվեք, որ խոզանակն ամրացված է այնպես, որ երբ եղջյուրը միանում է սերվոյին, վրձինը հազիվ է սահում հատակի կամ թղթի մակերեսի երկայնքով:

Դրանով նկարիչ ռոբոտի սարքավորումն ավարտված է, և դուք կարող եք սկսել էլեկտրագծերի տեղադրումը և ծրագրավորումը:

Քայլ 7: Էլեկտրոնիկա և սխեմաներ

Այս նախագծի էլեկտրոնիկան բավականին պարզ է, այն բացատրվում է հետևյալ աղյուսակում.

• Ձախ անիվը դեպի CNC վահանի X առանցքի նավահանգիստ
• Աջ անիվը դեպի CNC վահանի Y առանցքի նավահանգիստ
• CNP վահանի Z առանցքի դեպի առանցք պտտվող
• Servo շարժիչի ազդանշանը Spindle- ին միացնում է CNC վահանի քորոցը
• Servo շարժիչ 5v- ից +5v CNC վահանի վրա
• Servo շարժիչ GND- ից GND CNC վահանի վրա

Սրանով այս ծրագրի միացումն ավարտված է: Ռոբոտը միացնելու և անջատելու համար մարտկոցը կարող է միացվել CNC վահանի հոսանքի տերմինալներին մի շարք անջատիչով:

Քայլ 8: Մի քիչ տեսության մասին

Երբ խոսքը վերաբերում է 2D ցանցի վրա կետի տեղադրմանը, դա անելու ամենատարածված և պարզ միջոցը կետի Cartesian կոորդինատների ապահովումն է: Դա արվում է ՝ նշելով մի զույգ, ընդհանրապես (x, y), որտեղ x- ն x կոորդինատն է կամ x առանցքի վրա կետի պրոյեկցիայի միջև մինչև ծագումը և y- ն կետի կամ պրոյեկցիայի միջև հեռավորության y կոորդինատն է: y առանցքի ծագման կետի վրա: Այս կերպ, ցանկացած բարդ պատկեր կամ ձև կարող է նկարագրվել ՝ օգտագործելով կետերի հաջորդականություն, այնպես, որ «կետերին միանալիս» ձևավորվում է պատկերը: Սա ծագման հետ կապված կետի դիրքը նկարագրելու հարմար միջոց է: Այնուամենայնիվ, այս նախագծի համար այլ համակարգ էր օգտագործվում:

2D ցանցի կետը կարող է նկարագրվել նաև բևեռային կոորդինատների միջոցով: Այս մեթոդում կետի դիրքը նկարագրվում է մեկ այլ եռանկյունի միջոցով, որը սովորաբար նշվում է որպես (theta, r), որտեղ theta- ն x առանցքի և կես գծի միջև եղած անկյունն է, որը կապում է սկզբնաղբյուրը և կետը, իսկ r- ն հեռավորությունն է ծագումը և կետը:

Մեկից մյուսին փոխարկելու բանաձևը կարելի է գտնել կցված պատկերում: Պարտադիր չէ լիովին հասկանալ բանաձևերը, չնայած դրանք իմանալը օգնում է:

Քայլ 9. Arduino- ի ծրագրավորում

Programրագիրը պատրաստված է օբյեկտի վրա հիմնված տեխնիկայի միջոցով, ինչը ծրագիրը դարձնում է պարզ օգտագործելի: Սկսեք ՝ ստեղծելով ռոբոտ -օբյեկտ, որի պարամետրերը կտավի լայնություններն ու բարձրություններն են (դրանք չափեք քանոնի կամ չափիչ ժապավենի միջոցով սանտիմետրերով և փոխարինեք paintRobot.ino սցենարի 4 -րդ տողի արժեքները): Օբյեկտին ուղղված ծրագրավորման տեխնիկան հնարավորություն է տալիս հետագա զարգացումների:

Այնուհետև ձեզ տրվում են 3 պարզ գործառույթներ.

1. gotoXY- ն վերցնում է քարտեզի կոորդինատը և ռոբոտին տեղափոխում այդ դիրքը: (Օրինակ ՝ robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl- ը վերցնում է բուլյան արժեքը. false- ը վրձինը բարձրացնում է կտավից, իսկ ճշմարիտը վրձինը դնում է կտավի վրա: (Օրինակ ՝ robot.brushControl (ճշմարիտ))
3. pickPaint- ը վերցնում է -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 ամբողջ թիվը, ինչը ռոբոտին ստիպում է ներկի խոզանակը թաթախել ներկի համապատասխան տարայի մեջ: (Օրինակ ՝ robot.pickPaint (3))

Ստորև կցված ծրագիրը ստիպում է ռոբոտին տեղափոխվել պատահական դիրքեր և ընտրել պատահական գույներ, ինչը, ի վերջո, ստեղծում է գեղեցիկ և եզակի արվեստի գործ: Թեև դա հեշտությամբ կարող է փոխվել ՝ ստիպելով ռոբոտին նկարել այն ամենը, ինչ զգում եք:

Նշում. Երբ ծածկագիրը վերբեռնվի, գուցե ստիպված լինեք խոզանակին միացված սերվո եղջյուրը վերատեղադրել: Երբ պ

Քայլ 10: Ներկի ավելացում

Սարքավորումների, էլեկտրոնիկայի և ծրագրավորման ավարտից հետո, վերջապես, կարող եք ներկեր ավելացնել ներկի առանձին տարաներին: Խորհուրդ կտամ ներկը փոքր -ինչ նոսրացնել, որպեսզի նկարն ավելի հարթ լինի:

Պալետի աջ ծայրամասային տարայի վրա մի քիչ ջուր ավելացրեք: Ռոբոտը կօգտագործի այս ջուրը `խոզանակը մաքրելու համար, նախքան գույները փոխանակելը:

Նկարչություն սկսելու համար ռոբոտը տեղադրեք կտավի ներքևի ձախ անկյունում և դարձեք այն երեսով ներքևի եզրին:

Քայլ 11: Վերջնական արդյունքներ

Ընթացիկ ծրագրով ռոբոտը պատահական շարժումներ է կատարում կտավի վրա, որը ստեղծում է յուրահատուկ և գեղեցիկ նկարներ: Չնայած որոշ փոփոխություններով, ռոբոտին կարելի է ստիպել կատարել որոշակի նկարներ ՝ հղումային պատկերի միջոցով: Ներկայիս համակարգը կայուն հիմք է ստեղծում զարգացումներ կատարելու համար: Ռոբոտի շասսին նույնպես նախագծված է մոդուլային եղանակով `մի քանի ստանդարտացված մոնտաժային կետերով, որպեսզի ռոբոտը հեշտությամբ փոխարկվի` ըստ ձեր կարիքների:

Հուսով եմ, որ ձեզ դուր եկավ այս Instructable- ը, և դա ձեզ ոգեշնչեց կառուցել ձեր սեփական նկարչական ռոբոտը:

Եթե ձեզ դուր եկավ նախագիծը, ապա աջակցեք դրան ՝ ձայնը հանելով «Ներկի մարտահրավեր» -ում:

Happy Making!

Գլխավոր մրցանակ Paint Challenge- ում