Tele Operated Bionic Arm: 13 βήματα (με εικόνες)

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

Σε αυτό το Instructable, θα φτιάξουμε έναν τηλεχειριζόμενο βιονικό βραχίονα, ο οποίος είναι ένας ρομποτικός βραχίονας παρόμοιος με το ανθρώπινο χέρι με έξι βαθμούς ελευθερίας (πέντε για φιγούρες και ένα για τον καρπό). Ελέγχεται με ανθρώπινο χέρι χρησιμοποιώντας ένα γάντι που διαθέτει προσαρμοσμένους αισθητήρες για ανάδραση των δακτύλων και IMU για ανατροφοδότηση γωνίας καρπού.

Αυτά είναι τα βασικά χαρακτηριστικά του χεριού:

1. Ένα ρομποτικό χέρι με 6 βαθμούς ελευθερίας: Πέντε για κάθε δάχτυλο που ελέγχονται από χορδές που συνδέονται με το σερβο και η κίνηση του καρπού γίνεται ξανά με σερβο. Καθώς όλοι οι βαθμοί ελευθερίας ελέγχονται χρησιμοποιώντας ένα σερβο, δεν χρειαζόμαστε επιπλέον αισθητήρες για ανάδραση.
2. Flex αισθητήρες: Πέντε flex αισθητήρες είναι προσαρτημένοι σε ένα γάντι. Αυτοί οι εύκαμπτοι αισθητήρες δίνουν την ανάδραση σε μικροελεγχόμενο που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του βιονικού βραχίονα.
3. IMU: Το IMU χρησιμοποιείται για να πάρει γωνία στον καρπό του χεριού.
4. Χρησιμοποιούνται δύο evive (μικροελεγκτές με βάση το Arduino): Το ένα είναι προσαρτημένο στο γάντι για να πάρει γωνία καρπού και κάμψη και το άλλο είναι προσαρτημένο στον βιονικό βραχίονα που ελέγχει τα servos.
5. Και οι δύο evive επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας Bluetooth.
6. Δύο επιπλέον βαθμοί ελευθερίας δίνονται για να δώσουν στον βιονικό βραχίονα κίνηση Χ και Ζ επίπεδο, το οποίο μπορεί περαιτέρω να προγραμματιστεί για να επιτελέσει πολύπλοκες εργασίες όπως τα ρομπότ PICK AND PLACE.
7. Οι δύο επιπλέον κινήσεις ελέγχονται χρησιμοποιώντας ένα χειριστήριο.

Καθώς τώρα έχετε μια σύντομη ιδέα για το τι έχουμε κάνει σε αυτόν τον βιονικό βραχίονα, αφήστε να περάσει κάθε βήμα λεπτομερώς.

Βήμα 1: Χέρι και Forarm

Δεν έχουμε σχεδιάσει ολόκληρο το χέρι και τον εαυτό μας. Υπάρχουν πολλά σχέδια για το χέρι και το σκεύος άμεσα διαθέσιμα στο Διαδίκτυο. Πήραμε ένα από τα σχέδια από το InMoov.

Έχουμε φτιάξει το δεξί χέρι, οπότε αυτά είναι τα μέρη που απαιτούνται για την τρισδιάστατη εκτύπωση:

• 1x αντίχειρα
• 1x Ευρετήριο
• 1x Ανωτέρα Βία
• 1x Auriculaire
• 1x Pinky
• 1x Bolt_entretoise
• 1x Wristlarge
• 1x Wristsmall
• 1x άνω επιφάνειας
• 1x κάλυμμα δακτύλου
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotawrist2
• 1x rotawrist1
• 1x rotawrist3
• 1x WristGears
• 1x CableHolderWrist

Μπορείτε να βρείτε ολόκληρο τον οδηγό συναρμολόγησης εδώ.

Βήμα 2: Σχεδιασμός άξονα Z

Έχουμε σχεδιάσει ένα προσαρμοσμένο εξάρτημα προσαρτημένο στο τέλος του σκελετού το οποίο έχει υποδοχές για έδρανο και βίδα μολύβδου. Το έδρανο χρησιμοποιείται για την καθοδήγηση του βραχίονα στον άξονα z και η κίνηση του άξονα ελέγχεται χρησιμοποιώντας μηχανισμό μολύβδου και κοχλία. Στο μηχανισμό βιδώματος μολύβδου, όταν ο άξονας σαν βίδα περιστρέφεται, το παξιμάδι του κοχλία μολύβδου μετατρέπει αυτή την περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση, με αποτέλεσμα την γραμμική κίνηση του βραχίονα.

Η βίδα μολύβδου περιστρέφεται χρησιμοποιώντας ένα βηματικό μοτέρ με αποτέλεσμα την ακριβή κίνηση του ρομποτικού βραχίονα.

Το Stepper Motor, οι άξονες και η βίδα μολύβδου είναι όλα προσαρτημένα σε ένα προσαρμοσμένο τρισδιάστατο τμήμα ανάμεσα στο οποίο κινείται ο ρομποτικός βραχίονας.

Βήμα 3: Κίνηση και πλαίσιο X άξονα

Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο βήμα, ένα δεύτερο προσαρμοσμένο μέρος σχεδιάστηκε για τη συγκράτηση του βηματικού κινητήρα και των αξόνων. Στο ίδιο μέρος υπάρχουν επίσης οι οπές για το ρουλεμάν και το παξιμάδι που χρησιμοποιούνται για τον μηχανισμό βιδών μολύβδου για κίνηση X -Axis. Ο βηματικός κινητήρας και το στήριγμα άξονα είναι τοποθετημένα σε πλαίσιο αλουμινίου κατασκευασμένο με εξώθηση αλουμινίου t-slot 20mm x 20mm.

Η μηχανική πτυχή του έργου έχει ολοκληρωθεί, τώρα ας δούμε ότι είναι μέρος των ηλεκτρονικών.

Βήμα 4: Εκτέλεση του διαγράμματος κυκλώματος οδηγού Stepper: A4988

Χρησιμοποιούμε το evive ως μικροελεγκτή μας για τον έλεγχο των σερβομηχανών και των κινητήρων μας. Αυτά είναι τα εξαρτήματα που απαιτούνται για τον έλεγχο του βηματικού κινητήρα χρησιμοποιώντας ένα χειριστήριο:

• XY Joystick
• Jumper Wires
• A4988 Πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα
• Μπαταρία (12V)

Πάνω φαίνεται το διάγραμμα κυκλώματος.

Βήμα 5: Κωδικός Stepper Motor

Χρησιμοποιούμε τη βιβλιοθήκη BasicStepperDriver για τον έλεγχο του βηματικού κινητήρα με evive. Ο κώδικας είναι απλός:

• Εάν η ένδειξη του ποτενσιόμετρου άξονα Χ είναι μεγαλύτερη από 800 (αναλογική ανάγνωση 10-bit), μετακινήστε τη λαβή προς τα πάνω.

• Εάν η ένδειξη του ποτενσιόμετρου άξονα Χ είναι μικρότερη από 200 (αναλογική ανάγνωση 10-bit), μετακινήστε τη λαβή προς τα κάτω.

• Εάν η ένδειξη του ποτενσιόμετρου άξονα Υ είναι μεγαλύτερη από 800 (αναλογική ανάγνωση 10-bit), μετακινήστε τη λαβή προς τα αριστερά.
• Εάν η ένδειξη του ποτενσιόμετρου άξονα Υ είναι μικρότερη από 200 (αναλογική ανάγνωση 10-bit), μετακινήστε τη λαβή προς τα δεξιά.

Ο κωδικός δίνεται παρακάτω.

Βήμα 6: Flex αισθητήρες

Αυτός ο αισθητήρας κάμψης είναι μια μεταβλητή αντίσταση. Η αντίσταση του αισθητήρα κάμψης αυξάνεται καθώς το σώμα του εξαρτήματος κάμπτεται. Έχουμε χρησιμοποιήσει πέντε εύκαμπτους αισθητήρες μήκους 4,5 για την κίνηση των δακτύλων.

Ο απλούστερος τρόπος για να ενσωματώσουμε αυτόν τον αισθητήρα στο έργο μας ήταν με τη χρήση του ως διαχωριστή τάσης. Αυτό το κύκλωμα απαιτεί μία αντίσταση. Θα χρησιμοποιήσουμε μια αντίσταση 47kΩ σε αυτό το παράδειγμα.

Οι εύκαμπτοι αισθητήρες είναι προσαρτημένοι στην αναλογική ακίδα A0-A4 στο evive.

Το παραπάνω είναι ένα από τα πιθανά διαχωριστικά κυκλώματα με evive.

Βήμα 7: Βαθμονόμηση Flex Sensor

"loading =" τεμπέλης "το τελικό αποτέλεσμα ήταν φανταστικό. wereμασταν σε θέση να ελέγξουμε τον βιονικό βραχίονα χρησιμοποιώντας ένα γάντι.

Τι είναι το evive; evive είναι μια ηλεκτρονική πλατφόρμα πρωτότυπης ηλεκτρονικής για όλες τις ηλικίες για να τους βοηθήσει να μάθουν, να δημιουργήσουν, να διορθώσουν τη ρομποτική τους, ενσωματωμένα και άλλα έργα. Με ένα Arduino Mega στην καρδιά του, το evive προσφέρει μια μοναδική οπτική διεπαφή βασισμένη στο μενού που αφαιρεί την ανάγκη επαναπρογραμματισμού του Arduino επανειλημμένα. Το evive προσφέρει τον κόσμο του IoT, με τροφοδοτικά, αισθητήρες και υποστήριξη ενεργοποιητών σε μια μικρή φορητή μονάδα.

Εν ολίγοις, σας βοηθά να φτιάξετε έργα/πρωτότυπα γρήγορα και εύκολα.

Για να εξερευνήσετε περισσότερα, επισκεφθείτε εδώ.