OWI робот қолын басқару үшін қолыңызды сермеңіз Жіпсіз: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

ОЙ:

Instructables.com сайтында OWI Robotic Arm -ды өзгерту немесе басқару бойынша кемінде 4 басқа жоба бар (2015 жылғы 13 мамырдағы жағдай бойынша). Таңқаларлық емес, өйткені бұл ойнауға болатын керемет және қымбат емес робот жиынтығы. Бұл жоба рухы жағынан ұқсас (яғни, Arduino көмегімен роботтық қолды басқару), бірақ көзқарасы жағынан әр түрлі. [бейне]

Идея - роботтық қолды қимылмен сымсыз басқара білу. Сондай -ақ, мен роботтық қолдың модификациясын барынша азайтуға тырыстым, сондықтан оны бұрынғы контроллермен бірге қолдануға болады.

Қарапайым естіледі.

Бұл үш бөліктен тұратын жоба:

1. Жарықдиодты және 5 қозғалтқышты басқаруға жеткілікті сенсорлармен жабдықталған қолғап
2. Қолғаптан басқару пәрмендерін қабылдауға және оны Arm контроллеріне сымсыз жіберуге арналған Arduino Nano негізіндегі таратқыш құрылғы.
3. OWI роботтық қолына бекітілген Arduino Uno негізіндегі сымсыз қабылдағыш пен моторды басқару құралы

МҮМКІНДІКТЕР

1. Барлық 5 бостандық дәрежесі (DOF) мен жарықдиодты қолдау
2. Үлкен қызыл түйме - зақымдалуды болдырмайтын моторды бірден тоқтату
3. Портативті модульдік дизайн

Мобильді пайдаланушылар үшін: бұл жобаның «жарнамалық видеосы» YouTube -те осында.

1 -қадам: бөлшектер

ҚОЛҒАУШЫ:

Қолғапты басқару құралын жасау үшін сізге мыналар қажет:

1. Isotoner Smartouch Tech Stretch Stitched қолғап (немесе ұқсас) - Amazon.com сайтында
2. Spectra Symboflex сенсоры 2.2 « - Amazon.com сайтында
3. GY -521 6DOF MPU6050 3 осьті гироскоп + акселерометр модулі - Fasttech.com сайтында
4. 2X5 BOX HEADER STRAIGHT - Phoenixent.com сайтында
5. 2X5 IDC SOCKET -RECEPTACLE - Phoenixent.com сайтында
6. FLAT RIBBON CABLE 10 өткізгіш.050 дюйм - Phoenixent.com сайтында
7. 2 х 5 мм жарық диоды - жасыл және сары
8. 2 x шағын түймелер
9. Резисторлар, сымдар, ине, қара жіп, желім тапанша, дәнекер мылтық, дәнекерлеуіш т.б.

Трансмиссия бауы бар қорап:

1. Arduino үйлесімді Nano v3.0 ATmega328P -20AU тақтасы - Fasttech.com сайтында
2. nRF24L01+ 2,4 ГГц сымсыз трансивер Arduino үйлесімді - Amazon.com сайтында
3. Gymboss WRISTBAND - Amazon.com сайтында
4. 9В аккумуляторлық ұстағыш қорапшасы, сымды қосулы/өшірулі, Amazon.com сайтында
5. 2X5 BOX HEADER STRAIGHT - Phoenixent.com сайтында
6. 9в батарея
7. 47uF (50v) конденсатор
8. Резисторлар, сымдар, желім пистолеті, дәнекерлеу пистолеті, дәнекерлеуіш және т.б.

OWI ROBOTIC ARM контроллер қорабы:

1. Arduino үйлесімді Uno R3 Rev3 әзірлеу тақтасы - Fasttech.com сайтында
2. Arduino (немесе ұқсас) үшін Shield DIY жиынтығының прототипі - Amazon.com сайтында
3. nRF24L01+ 2.4 ГГц сымсыз трансивер Arduino үйлесімді - Amazon.com сайтында
4. 3 x L293D 16 істікшелі интегралды микросхеманың IC мотор драйвері - Fasttech.com сайтында
5. 1 x SN74HC595 74HC595 8 разрядты ауысымдық регистр, DIP16 3 күйлік тіркеу регистрлерімен-Amazon.com сайтында
6. 47uF (50v) конденсатор
7. Arduino үшін қорап - Amazon.com сайтында
8. Қосу/өшіру қосқышы
9. 2 x 13 мм түймелер (бір қызыл және бір жасыл қалпақ)
10. 2 x 2X7 BOX HEADER STRAIGHT - жоғарыда Phoenixent.com сайтындағыдай
11. FLAT RIBBON CABLE 14 өткізгіш.050 дюйм - Phoenixent.com сайтындағы жоғарыдағыдай
12. 9в аккумулятор + қысқыш қосқыш
13. Резисторлар, сымдар, желім пистолеті, дәнекерлеу пистолеті, дәнекерлеуіш және т.б.

… және, әрине:

OWI Robotic Arm Edge - Robot arm - OWI -535 - Adafruit.com сайтында

2 -қадам: ҚОРҒАУ

Мен барлық компоненттерді дәнекерлеу алдында контроллер құрылғыларының әрқайсысының прототипін жасауды ұсынамын.

Бұл жоба бірнеше күрделі жабдықты пайдаланады:

nRF24L01

Екі nRF24 бір -бірімен сөйлесуі үшін маған біраз уақыт қажет болды. Шамасы, Nano да, Uno да модульдердің тұрақты жұмыс істеуі үшін тұрақтандырылған 3,3 вольтты қамтамасыз етпейді. Менің жағдайда шешім nRF24 екі модуліндегі қуат түйреуіштері бойынша 47uF конденсатор болды. IR24 және IRQ емес режимдерде RF24 кітапханасын қолданудың бірнеше ерекшеліктері бар, сондықтан мен мысалдарды мұқият зерделеуді ұсынамын.

Бірнеше керемет ресурстар:

nRF24L01 Өте төмен қуатты 2,4 ГГц жиілікті RF қабылдағыш IC өнімі беті

RF24 драйвер кітапханасының беті

Тек googling nRF24 + arduino көптеген сілтемелер шығарады. Зерттеуге тұрарлық

74HC595 ауысымды тіркеуші

5 қозғалтқышты, светодиодты, екі түймені және сымсыз модульді басқару керек екені таңқаларлық емес, мен Uno түйреуіштерінен тез таусылдым. PIN кодын «ұзартудың» белгілі әдісі - ауысым регистрін пайдалану. NRF24 SPI интерфейсін қолданып жүргендіктен, мен shift () функциясының орнына ауысымды регистрлерді бағдарламалау үшін (жылдамдық пен түйреуіштерді сақтау үшін) SPI қолдануды шештім. Менің таң қалғаным, бұл бірінші кезден бастап сүйкімділік сияқты жұмыс істеді. Сіз мұны пин тағайындау мен эскиздерде тексере аласыз.

Нан тақтасы мен секіргіш сымдар сіздің достарыңыз.

3 -қадам: ЖҰМЫС

OWI Robotic ARM -де басқарылатын 6 элемент бар (OWI Robotic Arm Edge Picture)

1. Құрылғының GRIPPER -де орналасқан жарық диоды
2. ҰСТАУШЫ
3. БІЛЕК
4. ТАРБА - бұл білекке бекітілген робот қолының бөлігі
5. ЕРКЕК - бұл базаға бекітілген робот қолының бөлігі
6. БАЗА

Қолғап Robotik Arm светодиодын және барлық 5 қозғалтқышты басқаруға арналған (Бостандық дәрежесі).

Менде суреттерде жеке сенсорлар, сондай -ақ төменде сипаттама бар:

1. GRIPPER ортаңғы саусақта орналасқан және қызғылт түсті түймелермен басқарылады. Тұтқыш сұқ саусақ пен ортаңғы саусақтарды басу арқылы жабылады. Қысқыш сақина мен қызғылт түсті бірге басу арқылы ашылады.
2. WRIST индексті табудағы икемді резистормен басқарылады. Саусақты жартылай қисайту білекті төмен түсіреді, ал толықтай бұрау білекті жоғары көтереді. Көрсеткіш саусақты тік ұстау білекті тоқтатады.
3. ELBOW акселерометрмен басқарылады - алақанды жоғары және төмен еңкейту шынтақты тиісінше жоғары және төмен жылжытады
4. ИЫҚ акселерометрмен басқарылады - алақанды оңға және солға еңкейту (бірақ төңкерілмеген!) Тиісінше иықты жоғары және төмен жылжытады
5. Базаны иық - алақанды оңға және солға еңкейту (алақан жоғары қаратылған) тәрізді акселерометр де басқарады, негізді тиісінше оңға және солға жылжытады
6. Тұтқаның жарық диоды қосқыштың басқару түймелерінің екеуін де басу арқылы қосылады/өшеді.

Дірілдеуді болдырмау үшін барлық түйме жауаптары 1/4 секундқа кешіктіріледі.

Қолғапты жинау үшін аздап дәнекерлеу және көп тігу қажет. Негізінде бұл 2 түймені, икемді резисторды, Accel/Gyro модулін қолғап матасына бекіту және сымдарды қосқыш қорабына бағыттау.

Қосылу қорабындағы екі жарық диоды:

1. ЖАСЫЛ - қуат қосылады
2. САРЫ - деректерді басқару пультіне беру кезінде жыпылықтайды.

4 -қадам: Транслятор қорабы

Таратқыш қорапта негізінен Arduino Nano, nRF24 сымсыз модулі, икемді сым қосқышы және 3 резистор бар: қолғаптағы ұстағышты басқару түймелері үшін 10 кОм тартылатын 2 резистор және білекті басқаратын икемді сенсор үшін 20 кОм кернеу бөлімі.

Барлығы веро-тақтаға дәнекерленген. Назар аударыңыз, nRF24 Nano үстінде «ілулі». Мен бұл кедергі келтіруі мүмкін деп алаңдадым, бірақ ол жұмыс істейді.

9 вольтты батареяны пайдалану белдік бөлігін біршама көлемді етеді, бірақ мен LiPo батареяларымен араласқым келмеді. Мүмкін кейінірек.

Дәнекерлеу нұсқаулары үшін түйреуішті тағайындау қадамын қараңыз

5 -қадам: ҚОЛДАРДЫ БАСҚАРУ БОКСЫ

Қолмен басқару қорабы Arduino Uno -ға негізделген. Ол nRF24 модулі арқылы қолғаптан командаларды сымсыз қабылдайды және 3 L293D драйвер чиптері арқылы OWI Robotoc Arm басқарады.

Барлық Uno түйреуіштері дерлік қолданылғандықтан, қораптың ішінде көптеген сымдар бар - ол әрең жабылады!

Дизайн бойынша қорап ӨШІРУ режимінде басталады (қызыл тоқтату түймесі басылғандай), операторға қолғапты киіп, дайын болуға уақыт береді. Дайын болғаннан кейін оператор жасыл түймені басады және қолғап пен басқару қорабы арасындағы байланыс дереу орнатылуы керек (қолғаптағы сары жарықдиодты және басқару қорабындағы қызыл жарықдиодты көрсеткендей).

OWI -ге қосылу

Робот қолына қосылу 14 істікшелі қос қатарлы үстіңгі деректеме (жоғарыдағы суретке сәйкес) 14 сымды жалпақ кабель арқылы жүзеге асады.

• Жарық диодты қосылымдар жалпы жерге (-) және A0 ардуино түйрегіне 220 Ом резистор арқылы қосылады
• Барлық қозғалтқыш сымдары L293D түйреуіштеріне 3/6 немесе 11/14 (+/- сәйкесінше) қосылады. Әрбір L293D 2 қозғалтқышты қолдайды, демек екі жұп түйреуіш.
• OWI Қуат желілері - сары жоғарғы бөлігінің артқы жағындағы 7 істікшелі қосқыштың сол жақ (+6в) және оң жақтағы (GND) түйреуіштері. (Жоғарыдағы суретте сымдар қосылғанын көруге болады). Бұл екеуі барлық L293D 8 (+) және 4, 5, 12, 13 (GND) түйреуіштеріне қосылған.

Келесі қадамда пин тағайындаудың қалған бөлігін қараңыз

6 -қадам: PIN ТАПСЫРМАСЫ

НАНО:

• 3.3v - 3.3v to nRF24L01 чипі (түйреуіш 2)
• 5v - 5v акселерометр тақтасына, түймелерге, икемді сенсорға
• a0 - резистордың икемді кірісі
• a1 - сары «комм» жарықдиодты басқару
• a4 - SDA акселерометрге
• a5 - SCL акселерометрге
• d02 - nRF24L01 чипі Үзіліс түйреуіші (түйреуіш 8)
• d03 - ұстағыш түймесінің ашылуы
• d04 - ұстағыш түймесінің кіруін жабу
• d09 - nRF24L01 чипіне SPI CSN түйреуіші (түйреуіш 4)
• d10 - nRF24L01 чипіне SPI CS түйреуіші (түйреуіш 3)
• d11 - SPI MOSI nRF24L01 микросхемасына (пин 6)
• d12 - SPI MISO nRF24L01 чипіне (түйреуіш 7)
• d13 - SPR SCK nRF24L01 микросхемасына (түйреуіш 5)
• Вин - 9в +
• GND - ортақ негіз

БҰҰ:

• 3.3v - 3.3v to nRF24L01 чипі (түйреуіш 2)
• 5в - 5в түймелерге дейін
• Вин - 9в +
• GND - ортақ негіз
• a0 - білек жарық диоды +
• a1 - Shift Register үшін SPI SS түйреуішін таңдау - Shift Register -ге 12 бекіту үшін
• a2 - ҚЫЗЫЛ батырманы енгізу
• a3 - ЖАСЫЛ батырманы енгізу
• a4 - бағыттың негізі оңға - L293D бойынша 15 -штырь
• a5 - хабарландырулар басқарды
• d02 - nRF24L01 IRQ кірісі (пин 8)
• d03 - L293D -де 1 немесе 9 түйреуішті серво (pwm) қосыңыз
• d04 - бағыт негізі сол жақ - тиісті L293D бойынша 10 -штырь
• d05 - L293D 1 немесе 9 иық серво (pwm) түйреуішін қосыңыз
• d06 - L293D -дегі шынтақ серво (pwm) 1 немесе 9 -штырын қосыңыз
• d07 - nRF24L01 чипіне арналған SPI CSN түйреуі (4 -штырь)
• d08 - nRF24L01 чипіне арналған SPI CS түйреуіші (3 -штырь)
• d09 - L293D -де 1 немесе 9 білек сервосын (pwm) қосыңыз
• d10 - L293D 1 немесе 9 түйреуіш серво (pwm) түйреуін қосыңыз
• d11 - SPR MOSI nRF24L01 чипіне (6 -штырь) және Shift Register -дегі 14 -ші түйінге
• d12 - SPI MISO nRF24L01 чипіне (түйреуіш 7)
• d13 - SPR SCK nRF24L01 чипіне (түйреуіш 5) және Shift Register -дегі 11 істікшеге

SHIFT ТІРКЕУШІ ЖӘНЕ L293Ds:

• 74HC595 QA (15) түйреуішін L293D № 1 2 істігіне
• 74HC595 QB (1) түйреуішін L293D № 1 7 штырына
• 74HC595 QC (2) түйрегішін L293D № 1 сымына 10
• 74HC595 QD (3) түйреуішін L293D № 1 штырьіне 15
• 74HC595 QE (4) түйреуішін L293D № 2 сымына 2
• 74HC595 QF (5) түйреуішін L293D № 2 7 -ші істікке
• 74HC595 QG (6) түйрегішін L293D #2 10 түйреуішіне
• 74HC595 QH (7) түйреуіші L293D № 2 15 -ші істікке

7 -қадам: Байланыс

Қолғап секундына 10 рет немесе сенсорлардың бірінен сигнал келген кезде басқару қорабына 2 байт дерек жібереді.

6 байт үшін 2 байт жеткілікті, себебі бізге тек жіберу қажет:

• Жарықдиодты қосу/өшіру (1 бит) - мен қозғалтқыштарға сәйкес болу үшін 2 бит қолдандым, бірақ біреуі жеткілікті
• ӨШІРУ/ОҢ/СОЛ 5 қозғалтқыш үшін: әрқайсысы 2 бит = 10 бит

Барлығы 11 немесе 12 бит жеткілікті.

Бағыт кодтары:

• ӨШІРУ: 00
• ҚҰҚЫҚ: 01
• СОЛ: 10

Басқару сөзі келесідей көрінеді:

2 байт ---------------- 1 байт ----------------

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 LED-M5-- M4-- M3-- M2-- M1--

• M1 - ұстағыш
• М2 - білек
• M3 - шынтақ
• M4 - иық
• M5 - негізі

1 байтты тікелей ауысым регистріне беруге болады, себебі 1 -ден 4 -ке дейінгі қозғалтқыштардың оңға/солға бағытын басқарады.

Байланыс үшін 2 секунд күту уақыты қосылады. Егер күту уақыты пайда болса, барлық қозғалтқыштар ҚЫЗЫЛ түйме басылғандай тоқтайды.

8 -қадам: ЭСКЕРТУЛЕР және тағы басқалар …

ЖҰМЫС

Қолғап эскизі келесі кітапханаларды қолданады:

• DirectIO - Github -те қол жетімді
• I2Cdev - Github -те қол жетімді
• Сым - Arduino IDE бөлігі
• MPU6050 - Github -те қол жетімді
• SPI - Arduino IDE бөлігі
• RF24 - Github -те қол жетімді

және мен жасаған үш кітапхана:

• AvgFilter - Github қол жетімді
• DhpFilter - Github -те қол жетімді
• TaskScheduler - Github -те қол жетімді

Қолғап эскизі мына жерде: Glove Sketch v1.3

ҚОЛДАРДЫ БАСҚАРУ БОКСЫ

Қол эскизі келесі кітапханаларды қолданады:

• DirectIO - Github -те қол жетімді
• PinChangeInt - Github -те қол жетімді
• SPI - Arduino IDE бөлігі
• RF24 - Github -те қол жетімді

және мен жасаған кітапхана:

TaskScheduler - Github -те қол жетімді

Қол эскизі мұнда қол жетімді: Arm Sketch v1.3

Қолданылатын жабдыққа арналған мәліметтер парағы

• 74HC595 ауысым регистрі - мәліметтер парағы
• L293D мотор драйвері - мәліметтер парағы
• nRF24 сымсыз модулі - мәліметтер парағы
• MPU6050 акселерометр/гироскоп модулі - мәліметтер парағы

31 мамыр, 2015 ЖАҢАРТУ:

Қолғап пен қолмен басқару қорабының эскиздерінің жаңа нұсқасы мұнда қол жетімді: Қолғап пен қол эскиздері v1.5

Олар сонымен қатар github -да осында орналасқан.

Өзгерістер

• Білек, шынтақ, иық және базалық қозғалтқыштар үшін қозғалтқыш жылдамдығын қолғаптан 5 разрядты мәнге (0.. 31) жіберу үшін байланыс құрылымына тағы екі байт қосылды. Arm Control Box әр қозғалтқыш үшін [0.. 31] мәндерін сәйкес PWM мәндерімен салыстырады. Бұл оператордың жылдамдықты біртіндеп басқаруына және дәлірек қолмен жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.
• Жаңа қимылдар жиынтығы:

1. Жарықдиодты: түймешіктер басқару светодиоды - ортаңғы саусақ түймесі - ҚОСУ, қызғылт саусақ түймесі - ӨШІРУ

2. ГРИППЕР: Иілгіш жолақты басқару ұстағыш - жартылай бүгілген саусақ - АШЫҚ, толық бүгілген саусақ - ЖАБУ

3. БІЛЕК: білек тиісінше жоғары және төмен төмен көлденең қалыптан алақанды еңкейту арқылы басқарылады. Көбірек қисайу жылдамдықты арттырады

4. ARM: Қолды толық көлденеңінен солға және оңға еңкейту арқылы басқарады. Көбірек қисайу жылдамдықты арттырады

5. ИЫҚ: Иық алақаннан оңға және солға бұрылып, жоғары қаратылады. Алақан шынтақ осінің бойымен айналады (қолыңызды сермеп тұрғандай)

6. НЕГІЗ: Негіз алақаны төмен қаратылған иық сияқты басқарылады.

9 -қадам: ҚАЛҒАНЫ ҚАНДАЙ?

ЖҰМЫСТА ЕЛДЕУ

Әдетте, мұндай жүйелерде олар көп нәрсені жасауға бағдарламалануы мүмкін.

Мысалы, қазіргі дизайн қосымша мүмкіндіктерді қамтиды, стандартты қашықтан басқару пультінде мүмкін емес:

• Жылдамдықтың біртіндеп жоғарылауы: әрбір қозғалыс қозғалысы алдын ала белгіленген минималды жылдамдықпен басталады, ол максималды жылдамдыққа жеткенше әр 1 секунд сайын біртіндеп жоғарылайды. Бұл әр қозғалтқышты дәл бақылауға мүмкіндік береді (әсіресе білек пен ұстағыш)
• Қозғалыстың жылдам тоқтатылуы: моторды тоқтату туралы пәрменді Arm Box алған кезде, ол моторды шамамен 50 мс уақытқа кері айналдырады, осылайша қозғалысты «бұзады» және дәлірек басқаруға мүмкіндік береді.

ТАҒЫ НЕ?

Мүмкін, неғұрлым күрделі бақылау қимылдары қолданылуы мүмкін. Немесе бір мезгілде қимылдарды күрделі басқару үшін қолдануға болады. Арм билей ала ма?

Егер сіз қолғапты қалай қайта бағдарламалау керектігін білсеңіз немесе эскиздің нұсқасын тексергіңіз келсе - маған хабарлаңыз: [email protected]

10 -қадам: *** Біз жеңдік !!! ***

Бұл жоба Microsoft корпорациясының демеушілігімен жасалған Coded Creations байқауында бірінші жүлдені жеңіп алды.

Мынаны көр! WOO-HOO !!!

Кодталған туындылар бойынша екінші сыйлық