Թխի թող գա! - ռոբոտական ձեռք. 5 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Մի օր, մեր Prարտարագիտության սկզբունքների դասին, մենք ձեռնամուխ եղանք VEX մասերից բարդ մեքենաների կառուցմանը: Երբ մենք սկսեցինք կառուցել մեխանիզմները, մենք պայքարեցինք կառավարելու բազմաթիվ բարդ բաղադրիչներ, որոնք անհրաժեշտ էին միասին հավաքել: Եթե ինչ -որ մեկը կարողանար մեզ ձեռք մեկնել…

Ահա թե ինչու մենք ՝ Իրվինգթոնի ավագ դպրոցի երեք աշակերտներ, տիկին Բարբավիի դասարանում, որոշեցինք նախագծել և կառուցել ռոբոտացված ձեռքը զրոյից: Այս S. I. D. E.- ի համար $ 150 ֆինանսական գնահատականով: Նախագծի համաձայն, մենք կարողացանք ձեռք բերել անհրաժեշտ բոլոր նյութերը ՝ բյուջեի տակ մնալով: Պատրաստի արտադրանքը բաղկացած է Arduino Mega- ից, սերվո միկրոկառավարիչից, որը քշում է 5 սերվո, որոնցից յուրաքանչյուրը միացված է 3D տպագրված մատին, որն ունակ է առանձին շարժվել իրատեսական հոդերով:

Սա շատ հավակնոտ նախագիծ էր ՝ հաշվի առնելով, որ թիմի բոլոր անդամները ավագ դպրոցի աշակերտներ են `կրտսեր տարվա գրաֆիկով և չունեն նախնական փորձ` էլեկտրոնիկայի վրա հիմնված նախագիծն ամբողջովին նախագծելու սկզբից ի վեր: Մինչ մեր թիմի անդամները նախկինում համակարգչային նախագծման և ծրագրավորման փորձ ունեին, նախագիծը մեր աչքերը բացեց Arduino- ի ապարատային և ծրագրային ապահովման հնարավոր օգտագործման վրա այնպես, որ կարողանա օգնել մարդկանց կատարել իրենց ամենօրյա խնդիրները:

3D մոդելավորում և ձևավորում ՝ Պատրիկ Դինգ

Փաստաթղթավորում և Arduino կոդավորում ՝ Աշվին Նաթամպալիի կողմից

Arduino կոդավորումը, սխեմաները և հրահանգները ՝ Սանդեշ Շրեստայի կողմից

Քայլ 1: CADing

Այս նախագծի առաջին և ամենադժվար քայլը մատներով ձեռքի 3D մոդելների ստեղծումն է: Դա անելու համար օգտագործեք Autodesk Inventor կամ Autodesk Fusion 360 (Մենք օգտագործում էինք առաջինը):

Օգտագործեք մասային ֆայլեր `ափի, մատների հատվածների, մատների ծայրերի և վարդագույն մատների հատվածի համար անհատական CAD- ներ ստեղծելու համար: Սա մեզանից վերցրեց 2-3 վերանայում մեկ մասի համար, որպեսզի հոդերի և սերվերի աշխատանքը հարթ լինի:

Դիզայնը կարող է լինել ցանկացած չափի և ձևի, քանի դեռ լարային ուղին թույլ է տալիս մատների սահուն գործել և մատները չեն բախվում միմյանց: Նաև համոզվեք, որ մատները կարող են ամբողջությամբ փլվել փակ բռունցքի համար:

Լարերի միջամտությունների և անարդյունավետ ուղիների հարցը շտկելու համար, ինչպես մենք գտանք մեր առաջին տարբերակում, օղակներ, լարերի ուղեցույցներ և թունելներ ավելացվեցին, որպեսզի լարը հեշտությամբ քաշվի և թուլանա:

Ահա մեր վերջնականացված բազմատեսակ դիտարկումները և.stl CAD ֆայլերը յուրաքանչյուր մասի համար:

Քայլ 2: 3D տպագրություն

CAD- երն ավարտելուց հետո օգտագործեք 3D տպիչ `դրանք կյանքի կոչելու համար: Այս փուլը կարող է կրկնվել մի քանի անգամ, եթե ձեր ստեղծած դիզայնը որոշակի խնդիրներ ունի:

3D տպման համար նախ արտահանեք CAD ֆայլերը որպես STL ֆայլեր: Autodesk Inventor- ում դա անելու համար կտտացրեք Պատկեր բացվող ընտրացանկին և սավառնել Արտահանման վրա: Բացվող սյունակից ընտրեք CAD ձևաչափ: Windows File Explorer- ի ընտրացանկը թույլ կտա Ձեզ բացվող ընտրացանկից ընտրել.stl ֆայլը և ընտրել ֆայլի գտնվելու վայրը:

Երբ ֆայլը պատրաստ է ներմուծվել 3D տպիչի ծրագրակազմ, կազմաձևեք տպման ընտրանքները ըստ ձեր ցանկության կամ հետևեք մեր կազմաձևին: 3D տպիչի ծրագրակազմը տարբերվում է ապրանքանիշից ապրանքանիշ, այնպես որ խորհրդակցեք առցանց ուղեցույցների կամ ձեռնարկի հետ ՝ իրենց ծրագրակազմում նավարկելու համար: Մեր ձեռքի համար մենք օգտագործեցինք LulzBot Mini- ն `մեր դասի պարամետրերում առկայության պատճառով:

Քայլ 3: Հավաքում

Երբ բոլոր մասերը հաջողությամբ 3D տպվեն, լաստանավերն ու հենարանները հանվում են (եթե կիրառելի է), ապա յուրաքանչյուր մաս պետք է նախապատրաստվի հավաքումը սկսելու համար:

Քանի որ 3D տպիչները շատ ճշգրիտ չեն, և կարող են առաջանալ փոքր թերություններ, որոշ երեսներ հարթեցնելու համար օգտագործեք ֆայլ կամ հղկաթուղթ կամ հղկող կցորդով դրեմել: Հոդերի առավել հարթ աշխատանքի համար կենտրոնացեք հոդերի և խաչմերուկի կետերի վրա `հարթելու համար` օպտիմալ միացումների համար: Երբեմն լարերի թունելները մատների հատվածներում և այլ մասերում կարող են ընկնել կամ անկատար լինել: Խոշոր անհամապատասխանությունների դեմ պայքարելու համար թունելները փորելու համար օգտագործեք 3/16 դյույմանոց հորատիչով փորվածք:

Լարերի ամենահեշտ ուղղորդման համար հավաքեք յուրաքանչյուր մատը, անցեք թելը թունելների միջով և լարը կապեք ծայրերում: Նախքան յուրաքանչյուր մատը ափի մեջ միաձուլելը, լարն անցկացրեք ուղեցույցի օղակների միջով ՝ մեկը վերևի անցքից և մեկը ներքևից, ափի վրա և ամրացրեք այն սերվոյի պարուրակված պտուտակների հակառակ ծայրերին: Երբ երկարությունները ճիշտ են, մատները միացրեք ափի մեջ:

Ինչպես ցույց է տրված վերևի նկարում, յուրաքանչյուր հոդի մեջ տեղադրեք m4x16 պտուտակներ `մատը միասին պահելու համար: Կրկնեք մատների կառուցման յուրաքանչյուր գործընթացը բոլոր մատների համար ՝ օգտագործելով վարդագույն հատվածները վարդագույնի համար:

Քայլ 4: Arduino միացում

Բոլոր կմախքը հավաքված, այժմ մկաններն ու ուղեղը պետք է ինտեգրված լինեն: Բոլոր սերվերը միանգամից գործարկելու համար մենք պետք է օգտագործենք Adafruit- ի PCA 9685 շարժիչով վերահսկիչ: Այս կարգավարը պահանջում է արտաքին էներգիայի մատակարարում `սերվերին սպասարկելու համար: Օգտագործելով այս վերահսկիչը և դրա սեփականության ծածկագրման գրադարանը, կարող եք գտնել այստեղ:

Arduino- ն վերահսկիչին միացնելիս համոզվեք, որ գրանցում եք քորոցների ելքերը: Եթե օգտագործում եք Arduino Mega, ապա դա անհրաժեշտ չի լինի: Բոլոր դեպքերում, սակայն, համոզվեք, որ գրանցեք, թե որ նավահանգիստների վրա են տեղադրված սերվերը:

Սպասարկումներն ու ձեռքը IR Remote- ի միջոցով կառավարելու համար պարզապես ավելացրեք IR ընդունիչը և միացրեք հոսանքն ու սնուցողը Arduino- ին ՝ տվյալների հաղորդալարով թվային նավահանգիստներին: Ստուգեք ձեր IR ընդունիչի քորոցը `համոզվելու համար, որ էլեկտրագծերը ճիշտ են: Circuitույց է տրված մեր շրջանի օրինակը:

Այս սխեման ստեղծելու համար սկզբում յուրաքանչյուր սերվո միացրեք servo շարժիչի կառավարման տախտակի 3, 7, 11, 13 և 15 նավահանգիստներին: Ամբողջ տախտակը ներքևի հինգ կապում ամրացրեք հացահատիկի վրա:

Օգտագործելով ցատկող մալուխներ, միացրեք Arduino- ի 5V հոսանքը և գետնանցումը տախտակի մեկ հոսանքի գծին (Համոզվեք, որ նշեք կամ հիշում եք, թե որ կողմն ունի 5V Arduino- ից): Սա սնուցելու է IR սենսորը և շարժիչի վերահսկիչը: Միացրեք 6 Վ հոսանքի փաթեթը մյուս հոսանքի ռելսին: Սա կսնուցի սերվերին:

Տեղադրեք IR սենսորի բոլոր 3 կապում տախտակի մեջ: Միացրեք հոսանքը և հողը 5 Վ ռելսին, իսկ ելքը ՝ թվային կապին 7:

Քանի որ մենք օգտագործում ենք Arduino Mega- ն, շարժիչի վերահսկիչի SDA և SCL նավահանգիստները միացված կլինեն Arduino- ի SDA և SCL նավահանգիստներին: ԵԿԽ -ն և ցամաքային նավահանգիստները կկապվեն 5 Վ ռելսերի հետ:

Մարտկոցի տուփը միացված է իր սեփական հոսանքի ռելսին, օգտագործեք ցատկող մալուխներ և փոքր հարթ գլխի պտուտակահան `էներգիայի մուտքի կանաչ վերնագրի միջոցով սերվո շարժիչներին ապահովելու համար:

Համոզվեք, որ բոլոր կապերն ամուր են և նորից ստուգեք բոլոր մալուխային գծերը ՝ կցված մեր TinkerCAD սխեմայով:

Քայլ 5: Կոդավորում

Վերջին քայլը, նախքան այս ձեռքը շահագործման հանձնելը, Arduino- ն կոդավորելն է: Քանի որ այս ձեռքը օգտագործում է PCA 9685 շարժիչային վերահսկիչը, մենք նախ պետք է տեղադրենք գրադարանը, ինչը կարելի է անել Arduino կոդավորման միջավայրի ներսում: Տեղադրելուց հետո տեղադրեք նաև IRremote գրադարանը IR Remote գործառույթի համար:

Մեր ծածկագրում IR հեռակառավարման վահանակի յուրաքանչյուր կոճակի սահմանումները ցուցադրվում են 8 նիշանոց կոդերով: Սրանք հայտնաբերվել են IRRecord ծրագրի միջոցով, որը Serial Monitor- ում տպում է յուրաքանչյուր կոճակի 8 նիշանոց ծածկագիրը:

Կցված է ինչպես IRRecord ծրագիրը, այնպես էլ ձեռքի վերահսկման վերջնական ծրագիրը:

Կոդի սկզբում ներառեք IRremote, Wire և Adafruit_PWMServoDriver գրադարանները:

Հետո, IRRecord- ի արդյունքները օգտագործեք IR հեռակառավարման վահանակի յուրաքանչյուր կոճակ սահմանելու համար: Թեև բոլորը պարտադիր չեն (անհրաժեշտ է ընդամենը 10 -ը), բոլորն ունենալը թույլ են տալիս արագ ընդլայնում (գործառույթներ և կանխորոշված ժեստեր ավելացնել) ապագայի համար: Ստեղծեք pwm- ն ՝ օգտագործելով servo վարորդի գործառույթը և սերվերը նշանակեք շարժիչի վերահսկիչի կապում: Օգտագործեք SERVOMAX/MIN- ի նույն արժեքները, ինչպես ցույց է տրված: Նշանակեք IR տվիչի թվային մուտքի քորոցը որպես 7 և նախաստորագրեք:

Հայտարարեք կարգաբերման գործառույթը ՝ 9600 baud արագությամբ Serial- ի սկզբնավորմամբ: Միացրեք IR սենսորը և միացրեք servo- ն 60Hz հաճախականությամբ servo հաճախականությամբ:

Վերջապես ստեղծեք if/else անջատիչ ՝ հիմնված հանգույցի գործառույթում IR հեռակառավարման մուտքի փոխանցման վրա: Այնուհետև ստեղծեք անջատիչ/պատյան ՝ IR հեռակառավարման յուրաքանչյուր կոճակի դեպքերով, որը կօգտագործվի: Դրանք կարող են փոխվել ձեր նախընտրած կառավարման տարրերի համար: Յուրաքանչյուր դեպքի համար վրիպազերծման համար տպեք կոճակը, որը սեղմված է սերիական մոնիտորի վրա և օգտագործեք մի օղակ `սերվոն տեղափոխելու համար: Բոլոր դեպքերը ստեղծվելուց հետո, համոզվեք, որ վերսկսեք IR սենսորը ավելի շատ մուտքային ազդանշանների համար, նախքան հանգույցի գործառույթը փակելը: Շարժիչային կառավարման տախտակի միջոցով սերվերի ծածկագրումը կարող եք գտնել https://learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-driver?view=all հասցեով: