Γάντι αισθητήρα Flex: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αυτό είναι ένα διασκεδαστικό έργο που μπορεί να προσαρμοστεί για να ελέγξει οτιδήποτε, από ρομποτικούς βραχίονες έως διεπαφές εικονικής πραγματικότητας.

Βήμα 1: Υλικά και ανταλλακτικά

Για το γάντι:

• Φθηνό γάντι κηπουρικής
• Arduino Lilypad
• Θήκη κυψελών μπαταρίας Lilypad
• Αγώγιμο νήμα ραψίματος
• Κανονικό νήμα ραψίματος
• Velostat
• Κολλήστε ταινία
• υπερκόλλα
• Ελαστικό
• Πέντε αντιστάσεις 4,7Kohm

Για το χέρι:

• Πέντε σερβο SG90
• Ηλεκτρικό σύρμα
• Νήμα PLA ή ABS
• Ninjaflex (ή άλλο εύκαμπτο νήμα)
• Πετονιά
• Τροφοδοσία 5V
• Μικρή σανίδα ψωμιού (προαιρετική αλλά χρήσιμη για παράλληλη καλωδίωση των σερβιτόρων)

Σημείωση: εάν δεν έχετε εύκαμπτο νήμα τρισδιάστατης εκτύπωσης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικό ρομποτικό βραχίονα στο Flexy Hand

Βήμα 2: Δημιουργία Flex αισθητήρων

Το υλικό που χρησιμοποίησα, το velostat, είναι ένα πιεζοανθεκτικό υλικό. Αυτό σημαίνει ότι είναι ευαίσθητο στην πίεση και όταν το πιέζετε, λυγίζετε ή παραμορφώνετε, η αντίσταση θα αλλάξει. Είναι αυτή η ιδιότητα που θα χρησιμοποιήσουμε για να μετρήσουμε πόσο λυγίζει κάθε δάχτυλο.

Ξεκινήστε κόβοντας 5 λωρίδες velostat, περίπου 0,7cm x 8cm, οι ακριβείς διαστάσεις είναι άσχετες καθώς μας ενδιαφέρει μια ποιοτική ανάγνωση της αντίστασης και όχι μια ποσοτική.

Στη συνέχεια τοποθετήστε 2 μακριά κομμάτια κολλητικής ταινίας με την όψη προς τα πάνω σε μια επίπεδη επιφάνεια και κόψτε δύο μήκη αγώγιμου νήματος ραψίματος, θα έλεγα τουλάχιστον 40 εκατοστά σε μήκος, είναι πάντα καλύτερο να υπάρχει περίσσεια. Προαιρετικά εφαρμόστε μια μικρή σταγόνα σούπερ κόλλας στην κολλητική ταινία, κοντά στη βάση. Αυτό δεν απαιτείται, αλλά διαπίστωσα ότι εμποδίζει το λάμα ραψίματος να τραβηχτεί κατά λάθος. Εάν δεν έχετε αγώγιμο νήμα ραψίματος, ίσως είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε λεπτό σύρμα χαλκού για αυτό το βήμα, όπως το σύρμα που βρίσκετε στα καλώδια των ακουστικών (λέω "μπορεί" καθώς δεν έχω δοκιμάσει αυτήν την ιδέα).

Τοποθετήστε τα 2 μήκη του νήματος ραψίματος πάνω από την κολλητική ταινία κατά μήκος του κέντρου, με την ουρά του νήματος ραψίματος να βγάζει προς τα έξω το άκρο της κολλητικής ταινίας. Είναι σημαντικό να μεταβείτε σχεδόν σε όλο το μήκος της κολλητικής ταινίας, επειδή αν δεν το κάνετε, ο αισθητήρας κάμψης θα συλλέγει μόνο ενδείξεις κοντά στη βάση του δακτύλου σας και όχι την άκρη.

Τοποθετήστε το velostat πάνω από ένα κομμάτι νήματος ραψίματος έτσι ώστε να καλύπτει το άκρο του (δεν θέλετε τα 2 κομμάτια νήματος ραψίματος να αγγίζουν). Στη συνέχεια, σηκώστε το άλλο κομμάτι κολλητικής ταινίας στην ακάλυπτη πλευρά του velostat, πιέζοντας προς τα κάτω για να αφαιρέσετε τις φυσαλίδες αέρα. Στη βάση του αισθητήρα, βεβαιωθείτε ότι τα 2 κομμάτια του νήματος ραπτικής δεν δημιουργούν βραχυκύκλωμα, για να αποφύγετε αυτό να τους βγάλετε από την κολλητική ταινία από τις αντίθετες πλευρές (παρόμοια με μια διασταύρωση σε σχήμα "Υ", δείτε την εικόνα).

Κόψτε την περίσσεια κολλητικής ταινίας όπως θέλετε. Τέλος σούπερ κόλλα ένα μικρό κομμάτι ελαστικού στο άκρο του αισθητήρα. Επαναλάβετε αυτό 5 φορές προσαρμόζοντας το μέγεθος κάθε αισθητήρα ώστε να ταιριάζει καλύτερα στο δάχτυλό σας.

Βήμα 3: Φτιάξτε το γάντι

Θα δώσω μια επισκόπηση των βημάτων που έκανα προσωπικά, αλλά πώς θα το κάνετε θα διαφέρει κατά περίπτωση, σε μεγάλο βαθμό εξαρτώμενο από το γάντι που χρησιμοποιείτε.

Ένα βασικό σημείο που δεν μπορώ να τονίσω αρκετά είναι ότι το αγώγιμο νήμα ραψίματος ΔΕΝ είναι σαν το συνηθισμένο σύρμα χόμπι, δεν υπάρχει μονωτικό περίβλημα. Επιπλέον, επειδή το γάντι είναι εύκαμπτο και μπορεί να λυγίσει μόνο του, είναι πολύ εύκολο να δημιουργήσετε ένα βραχυκύκλωμα, με αποτέλεσμα να καταστραφούν εξαρτήματα και μεγάλες οπές να λιώσουν στο γάντι σας.

Εάν δεν έχετε αγώγιμο νήμα ραψίματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κανονικά καλώδια και να κολλήσετε τις συνδέσεις σας.

Ξεκίνησα συνδέοντας την μπαταρία στο γάντι και συνδέοντας 5V και GND στο Arduino Lilypad. Μην ράβετε πλήρως το Lilypad, καθώς θα χρειαστεί να το λυγίσετε προς τα πίσω και να το ράψετε από κάτω (δείτε τις εικόνες παραπάνω).

Θα συνιστούσα επίσης να επενδύσετε την κάτω πλευρά του πίνακα Lilypad με ηλεκτρική ταινία για να αποφύγετε τυχόν βραχυκυκλώματα.

Στη συνέχεια κολλήστε τα άκρα πέντε αντιστάσεων 4,7Kohm σε μικρούς βρόχους (ίσως χρειαστεί να ρυθμίσετε την τιμή αντίστασης με βάση το μήκος και το πλάτος των λωρίδων velostat). Προαιρετικά: χρησιμοποιήστε ζεστή κόλλα για να τα στερεώσετε στο γάντι, είναι πιο δύσκολο να τα ράψετε αν δεν έχουν αρχικά κρατηθεί στη θέση τους.

Συμβουλευτείτε τις παραπάνω εικόνες και το διάγραμμα κυκλώματος προσεκτικά πριν συνεχίσετε, είναι σημαντικό να χαρτογραφήσετε τη διαδρομή σας για το νήμα ραψίματος πριν ξεκινήσετε, διαφορετικά "θα ράψετε τον εαυτό σας σε μια γωνία".

Προσωπικά άρχισα να ράβω από το GND στη μπαταρία στις 5 αντιστάσεις και στη συνέχεια από κάθε μεμονωμένη αντίσταση στις ακίδες A0 έως A4 περνώντας κάτω από τον πίνακα Lilypad που καλύψαμε με μονωτική ταινία νωρίτερα. Μετά από αυτό, κόλλησα υπερβολικά το άκρο του πρώτου εύκαμπτου αισθητήρα στον αντίχειρα με το ένα άκρο του νήματος ραψίματος να πηγαίνει στα 5V και το άλλο άκρο να πηγαίνει στο A0. Επαναλάβετε αυτό για κάθε δάχτυλο, αλλά αντί να πηγαίνετε απευθείας στα 5V κάθε φορά (και να δημιουργείτε έναν λαβύρινθο από βελονιές) απλά ράψτε στον προηγούμενο αισθητήρα κάμψης.

Για να διασφαλίσετε ότι κάθε ένας από τους αισθητήρες κάμψης παραμένει υπό τάση όταν μετακινείτε τα δάχτυλά σας, βελονιάστε το ελαστικό που συνδέσαμε με τον αισθητήρα κάμψης στο τελευταίο βήμα στις άκρες των δακτύλων στο γάντι. Προαιρετικά ράψτε μερικούς βρόχους γύρω από τον αισθητήρα κάμψης για να διασφαλίσετε ότι θα παραμείνουν στη θέση τους καθώς κινείτε το χέρι σας.

Τέλος, συγκολλήστε 5 καλώδια σε ψηφιακές ακίδες 5 έως 9, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν αργότερα για να πείτε στα servos πού να πάνε.

Βήμα 4: Φτιάξτε τον βραχίονα

Τρισδιάστατα εκτύπωσα τα αρχεία από τα χέρια που διατίθενται από τον χρήστη Gyrobot στο Thingiverse. Μπορείτε να τα βρείτε εδώ.

Εάν θέλετε, μπορείτε να εκτυπώσετε και ένα αντιβράχιο 3D, αλλά λόγω των περιορισμών νήματος έφτιαξα ένα μοντέλο χαρτιού από το δικό μου αντιβράχιο. Χρησιμοποίησα πέντε σερβο SG90 που κρατούνται σε ένα τρισδιάστατο τυπωμένο πλαίσιο, που συνδέονται με κάθε δάχτυλο με γραμμή αλιείας. Συνδέστε όλες τις συνδέσεις GND και Vin παράλληλα με μια εξωτερική πηγή ενέργειας, όπως έναν μετασχηματιστή τοίχου 5V AC-DC.

Συνδέστε τους πείρους εισόδου σερβο (συνήθως τα πορτοκαλί σύρματα κατά σύμβαση) στους αντίστοιχους ψηφιακούς πείρους στο γάντι.

Βήμα 5: Ανεβάστε τον κώδικα

Αν δεν έχετε καλώδιο FTDI, θα χρειαστεί να προγραμματίσετε το Lilypad μέσω Arduino Uno. Τα βήματα για αυτό περιγράφονται σε αυτό το διδακτικό. Βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει τον σωστό τύπο πλακέτας Arduino, για να τον αλλάξετε, μεταβείτε στο Tools/Board/Lilypad Arduino.

Ακολουθώντας τις παραπάνω οδηγίες, ανεβάστε πρώτα τον κωδικό βαθμονόμησης.

Αντιγράψτε την έξοδο από τον κωδικό βαθμονόμησης στη γραμμή 31 αυτού του κώδικα και, στη συνέχεια, ανεβάστε τον.

Βήμα 6: Σχολιάστε το ποσοστό Baud

Είχα ένα αρκετά απογοητευτικό σφάλμα με το ρυθμό baud (που είναι η ταχύτητα με την οποία τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω της σειριακής θύρας) να είναι ένας παράγοντας δύο μεγαλύτερος από αυτό που είχα προγραμματίσει να είναι. Δείτε το βίντεο μου στο youtube περίπου στις 2:54 για μια επίδειξη του θέματος. Δυστυχώς, αυτό με εμπόδισε να ακολουθήσω το αρχικό μου σχέδιο που ήταν να χρησιμοποιώ bluetooth και να επικοινωνώ ασύρματα μεταξύ του γαντιού και του ρομποτικού χεριού.

Δεν μπόρεσα να επιλύσω το ζήτημα του ρυθμού baud, αλλά η καλύτερη εικασία μου είναι ότι υπάρχει ασυμφωνία μεταξύ του υλικού του λογισμικού πιστεύοντας ότι ο ταλαντωτής στην πλακέτα είναι είτε 8mHz είτε 16mHz. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι αγόρασα μια φθηνή σανίδα κλωνοποίησης και όχι το επίσημο προϊόν. Εάν χρησιμοποιείτε το πραγματικό προϊόν, ενδέχεται να μην έχετε αυτό το ζήτημα. Παρ 'όλα αυτά, αυτό είναι καθαρά δική μου εικασία και αν κάποιος γνωρίζει τον πραγματικό λόγο, παρακαλώ ενημερώστε με στα παρακάτω σχόλια.

Ως προσωρινές διορθώσεις βρήκα 2 τρόπους γύρω από αυτό:

• Διπλασιάστε το baudrate χρησιμοποιώντας το κουμπί στην κάτω αριστερή γωνία της σειριακής οθόνης. Για παράδειγμα, εάν ο κωδικός λέει Serial.begin (9600). αλλάξτε την έξοδο σειριακής οθόνης σε 19200.
• Αντί να επιλέξετε το Arduino Lilypad ως πίνακα, επιλέξτε το Arduino Pro καθώς επιβιβάζεστε. Για να το κάνετε αυτό στο Arduino IDE, μεταβείτε: Tools/Board/Arduino Pro ή Pro Mini και, στη συνέχεια, ανεβάστε.

Βήμα 7: Ολοκλήρωση

Ελπίζω να βρήκατε αυτό το διδακτικό ενημερωτικό, αν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή προτάσεις, αφήστε τις στο σχόλιο παρακάτω.

Τρίτο Βραβείο στο Διαγωνισμό Make It Move 2017