Биік бес! - Робот қол: 5 қадам

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

Бір күні біз «Инженерия принциптері» сабағында VEX бөлшектерінен құрама машиналар құрастыруға кірістік. Біз механизмдерді құра бастағанда, біз бірге жиналуы қажет көптеген күрделі компоненттерді басқара алмадық. Егер біреу бізге қол ұшын берсе …

Сондықтан біз, Бервави ханымның сыныбындағы Ирвингтон орта мектебінің үш оқушысы, нөлден бастап роботтық қолды жобалап, жасауды шештік! Бұл үшін $ 150 қаржылық болжаммен S. I. D. E. Жоба бойынша біз барлық қажетті материалдарды сатып ала алдық, сонымен бірге біз бюджет есебінде қалып отырмыз. Дайын өнім Arduino Mega-ден тұрады, олардың әрқайсысы шынайы қосылыстармен жеке қозғалуға қабілетті 3D басып шығарылған саусаққа қосылған 5 серво жүргізетін серво микроконтроллері.

Бұл өте өршіл жоба болды, өйткені команданың барлық мүшелері кіші курс кестесімен айналысатын жоғары сынып оқушылары, және электроникаға негізделген жобаны түбегейлі жобалауда бұрын тәжірибесі жоқ. Біздің команда мүшелерінің бұрын компьютерлік дизайн мен бағдарламалау тәжірибесі болса да, бұл жоба біздің күнделікті тапсырмаларды орындауға көмектесетін Arduino аппараттық және бағдарламалық құралдарының әлеуетті қолданылуына біздің көзімізді ашты.

Патрик Диннің 3D модельдеуі мен дизайны

Ашвин Натампаллидің құжаттамасы және Arduino кодтауы

Сандеш Шреста Arduino кодтау, схема және нұсқаулық

1 -қадам: CADing

Бұл жобаның бірінші және ең қиын қадамы - саусақтармен қолдың 3D модельдерін жасау. Ол үшін Autodesk Inventor немесе Autodesk Fusion 360 пайдаланыңыз (біз біріншісін қолдандық).

Алақанға, саусақтардың сегменттеріне, саусақтардың ұштарына және қызғылт саусақ сегментіне жеке АЖЖ жасау үшін қосалқы файлдарды пайдаланыңыз. Бұл буындар мен сервоприводтардың жұмысының біркелкі болуы үшін бізге бір бөлшекке 2-3 рет түзету қажет болды.

Дизайн кез келген мөлшерде және пішінде болуы мүмкін, егер жіптің жолы саусақтардың тегіс жұмысына мүмкіндік берсе және саусақтар бір -бірімен соқтығыспаса. Жабық жұдырық үшін саусақтардың толық құлап кететініне көз жеткізіңіз.

Жолдың кедергісі мен тиімсіз жолдар мәселесін шешу үшін, біз бірінші нұсқада тапқанымыздай, ілмектер, жіптер мен туннельдер қосылды, осылайша жіпті оңай тартып алуға болады.

Міне, әр бөлікке арналған біздің мульти көріністер мен.stl CAD файлдары.

2 -қадам: 3D басып шығару

АЖЖ толтырғаннан кейін оларды өмірге келтіру үшін 3D принтерді қолданыңыз. Бұл кезең бірнеше рет қайталануы мүмкін, егер сіз жасаған дизайнда кейбір ақаулар болса.

3D басып шығару үшін алдымен CAD файлдарын STL файлдары ретінде экспорттаңыз. Мұны Autodesk Inventor бағдарламасында жасау үшін, Файл ашылмалы мәзірін нұқыңыз және Экспортқа апарыңыз. Қалқымалы бағаннан CAD форматын таңдаңыз. Windows File Explorer мәзірі ашылмалы мәзірден.stl файлын таңдауға және файлдың орнын таңдауға мүмкіндік береді.

Файл 3D принтердің бағдарламалық жасақтамасына импортталуға дайын болғаннан кейін, басып шығару опцияларын өз қалауыңыз бойынша конфигурациялаңыз немесе біздің конфигурацияны орындаңыз. 3D принтерінің бағдарламалық жасақтамасы брендтен брендке қарай өзгереді, сондықтан олардың бағдарламалық жасақтамасын шарлау үшін онлайн нұсқаулықтарды немесе нұсқаулықты қараңыз. Біз өз қолымызбен LulzBot Mini -ді қолдандық, ол біздің сыныпта қол жетімді болды.

3 -қадам: құрастыру

Барлық бөлшектер салдар мен тіректерді алып тастау арқылы 3D басып шығарылғаннан кейін (егер қажет болса), онда жинауды бастау үшін әр бөлікті алдын ала дайындау қажет.

3D принтерлер өте дәл емес болғандықтан және кішігірім ақаулар пайда болуы мүмкін болғандықтан, белгілі бір беттерді тегістеу үшін файлды немесе тегістеуішті немесе тегістеу қондырғысы бар дремельді қолданыңыз. Қосылымның тегіс жұмыс істеуі үшін қосылыстар мен қиылысу нүктелеріне назар аударыңыз, осылайша оңтайлы қосылыстар тегістеледі. Кейде саусақ сегменттеріндегі және басқа бөліктердегі жіптік туннельдер үңгірге енуі немесе жетілмеген болуы мүмкін. Үлкен сәйкессіздіктермен күресу үшін туннельдерді бұрғылау үшін 3/16ин бұрғылау ұшы бар бұрғылауды қолданыңыз.

Жолды оңай бағыттау үшін әр саусақты жинап, жіпті туннельдер арқылы бағыттап, жіпті ұштарына байлаңыз. Әр саусақты алақанға біріктірмес бұрын, жіпті бағыттағыш ілмектер арқылы өткізіңіз, бірін жоғарғы тесік арқылы, екіншісі астыңғы жағынан, алақанда және оны серво қосылған катушкалардың қарама -қарсы ұштарына бекітіңіз. Ұзындықтар дұрыс болғаннан кейін саусақтарыңызды алақанға қосыңыз.

Жоғарыдағы суретте көрсетілгендей, саусақты біріктіру үшін m4x16 бұрандаларды әр буынға салыңыз. Пинкиге арналған қызғылт сегменттерді қолдана отырып, барлық саусақтар үшін әр саусақ салу процесін қайталаңыз.

4 -қадам: Arduino схемасы

Қаңқа жиналған кезде, енді бұлшықеттер мен ми біріктірілуі керек. Барлық серверлерді бірден іске қосу үшін біз Adafruit компаниясының PCA 9685 мотор контроллерін қолдануымыз керек. Бұл контроллерге сервоприводтарды қосу үшін сыртқы қуат көзі қажет. Бұл контроллер мен оның меншікті кодтау кітапханасын пайдалану арқылы мына жерден табуға болады.

Arduino -ны контроллерге қосқанда, түйреуіш шығысын жазып алғаныңызға көз жеткізіңіз. Егер Arduino Mega қолданылса, бұл қажет емес. Алайда, барлық жағдайда, сервостар мотор контроллерінің қай порттарына орнатылғанын жазғаныңызға көз жеткізіңіз.

Серверлер мен қолмен IR қашықтан басқару пультін басқару үшін, IR қабылдағышты қосып, деректер сымы бар сандық порттарға Arduino -ға қуат пен жерге қосыңыз. Сымдардың дұрыс қосылғанына көз жеткізу үшін инфрақызыл қабылдағыштың түйінін тексеріңіз. Біздің схеманың мысалы көрсетілген.

Бұл тізбекті құру үшін алдымен әрбір сервоприводты серво қозғалтқышының басқару тақтасындағы 3, 7, 11, 13 және 15 порттарына қосыңыз. Бүкіл тақтаны астына бес түйреуішпен бекітіңіз.

Өткізгіш кабельдерді қолдана отырып, Arduino 5В қуаты мен жерге тұйықталу тақтасының бір рельсіне қосыңыз (Arduino 5В қай жақта екенін белгі қойыңыз немесе есте сақтаңыз!). Бұл IR сенсоры мен мотор контроллерін қуаттандырады. 6 Вт қуат жинағын басқа қуат жолына қосыңыз. Бұл сервоға қуат береді.

IR сенсорының барлық 3 түйреуішін тақтаға салыңыз. Қуат пен жерді 5В рельске және шығуды цифрлық істікке 7 қосыңыз.

Біз Arduino Mega қолданатындықтан, мотор контроллеріндегі SDA және SCL порттары Arduino -дегі SDA және SCL порттарымен қосылады. VCC және жер порттары 5В рельске қосылады.

Аккумуляторлық жинақ жеке рельске жалғанған кезде, серво қозғалтқыштарының қуатын жасыл түспен енгізу жолағы арқылы бекіту үшін өтпелі кабельдер мен шағын жалпақ бұрағышты қолданыңыз.

Барлық байланыстардың тығыз екеніне көз жеткізіңіз және TinkerCAD схемасы қосылған барлық кабельдік желілерді қайта тексеріңіз.

5 -қадам: кодтау

Қолды пайдалануға берудің алдындағы соңғы қадам - Arduino кодтау. Бұл қол PCA 9685 мотор контроллерін қолданатындықтан, біз алдымен кітапхананы орнатуымыз керек, оны Arduino кодтау ортасында жасауға болады. Орнатқаннан кейін IR Remote функционалдығы үшін IRremote кітапханасын орнатыңыз.

Біздің кодта ИҚ пультіндегі әр түйменің анықтамасы 8 таңбалы кодпен көрсетілген. Олар IRRecord бағдарламасының көмегімен табылды, ол Serial Monitor -да әр түйменің 8 таңбалы кодын басып шығарады.

IRRecord бағдарламасы да, аяқталған қолмен басқару бағдарламасы да бекітілген.

Кодтың басында IRremote, Wire және Adafruit_PWMServoDriver кітапханаларын қосыңыз.

Содан кейін IR қашықтан басқару пультінің әр түймесін анықтау үшін IRRecord нәтижелерін пайдаланыңыз. Барлығы қажет болмаса да (тек 10 -ы ғана қажет), олардың барлығы болашақта жылдам кеңейтуге (функциялар мен алдын ала орнатылған қимылдарды қосуға) мүмкіндік береді. Серво драйверінің функциясын қолдана отырып, pwm жасаңыз және мотор контроллеріндегі түйреуіштерге серво тағайындаңыз. Көрсетілгендей SERVOMAX/MIN мәндерін қолданыңыз. IR сенсорының цифрлық кіріс штырын 7 деп белгілеп, инициализациялаңыз.

9600 беру жылдамдығымен Serial инициализациясымен орнату функциясын жариялаңыз. ИК сенсорын қосыңыз және 60 Гц серво жиілігімен сервоны іске қосыңыз.

Ақырында цикл функциясында IR қашықтан басқару пультінің кіріс берілуіне негізделген if/else қосқышын жасаңыз, содан кейін ИҚ қашықтан басқару пультіндегі әр түйменің жағдайлары бар коммутатор/корпус жасаңыз. Оларды таңдаулы басқару элементтері үшін өзгертуге болады. Әр жағдайда, күйін келтіру үшін сериялық мониторға басылған түймені басып шығарыңыз, ал сервоны жылжыту үшін for циклін пайдаланыңыз. Барлық жағдайлар жасалғаннан кейін, цикл функциясын жаппас бұрын кіретін сигналдар үшін ИҚ сенсорын қайта қосқаныңызға көз жеткізіңіз. Серверлерді мотор контроллері тақтасы арқылы кодтауды https://learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-driver?view=all сайтынан табуға болады.