Arduino хөдөлгүүртэй зургийн робот: 11 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Fusion 360 төслүүд »

Робот гайхалтай уран зураг, урлаг бүтээж чадах болов уу гэж та бодож байсан уу? Энэ төсөлд би үүнийг Arduino хөдөлгүүртэй будгийн робот ашиглан бодит болгохыг хичээж байна. Зорилго нь роботыг бие даан уран зураг хийх, урлагийн бүтээлийг хуулбарлахдаа лавлах дүрсийг ашиглах явдал юм. Би CAD болон дижитал хийцийн хүчийг ашиглан бат бөх явах эд анги бүтээж, будагны сойзыг 7 будагтай савны аль нэгэнд дүрж, зураг дээр зурж болно.

Роботыг stepper мотор, servo мотор гэх мэт нийтлэг эд ангиудыг ашиглан бүтээсэн бөгөөд энэ нь ямар ч будгаар ажиллах зориулалттай юм.

Үргэлжлүүлэн өөрийн Arduino Powered Painting робот бүтээж, хэрэв танд энэ төсөл таалагдсан бөгөөд өөрийн хувилбарыг бүтээхээр шийдсэн бол "Paint Challenge" хэсэгт энэхүү төслийн саналаа өгөөрэй.

Алхам 1: Дизайн тойм

Будгийн роботын загварыг Roomba цэвэрлэх роботын бүтцээс санаа авсан болно. Энэ нь хоёр үндсэн системээс бүрдэнэ:

• Жолоодлогын систем нь дугуй болон идэвхгүй планер дээр бэхлэгдсэн хоёр шатлалт мотороос бүрдэнэ. Энэ нь роботыг даавууны дагуу аль ч чиглэлд шилжүүлэх боломжийг олгодог.
• Сойзны систем нь сойзыг будгийн савны дээгүүр байрлуулдаг гуравдагч шатлалт мотор, будгийн сойзыг будаг руу дүрдэг servo мотороос бүрдэнэ.

Робот нь 7 хүртэлх өнгийг нэгэн зэрэг авч явах чадвартай. Энэхүү загварыг анх Autodesk's Fusion 360 дээр хийсэн бөгөөд дараа нь эд ангиудыг зохих формат руу экспортлож, лазераар хайчилж эсвэл 3D хэвлэх боломжтой болсон.

Роботын явах эд ангиудын загварыг олон тооны холбох цэгүүд болон модульчлагдсан хэсгүүдийг харгалзан өргөтгөх боломжтой болгосон. Энэ нь ижил явах эд ангиудыг өөр бусад програмуудад ашиглах боломжийг олгодог. Энэ утгаараа явах эд анги нь будаг ашиглан гайхалтай урлагийн бүтээлүүдийг хийхэд ашиглагддаг.

Алхам 2: Шаардлагатай материал

Эндээс өөрийн гараар зурсан Arduino зургийн робот хийхэд шаардлагатай бүх эд анги, эд ангиудын жагсаалтыг энд оруулав. Бүх эд ангиудыг орон нутгийн тоног төхөөрөмжийн дэлгүүрүүд эсвэл онлайнаар олж авахад хялбар байх ёстой.

ЦАХИЛГААН:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servo мотор x 1
• NEMA17 Stepper x 3
• CNC бамбай V3 x 1
• 11.1 V LiPo зай x 1

ТОНОГ ТӨХӨӨРӨМЖ:

• М4 самар ба боолт
• М3 самар ба боолт
• Дугуй (7 см диаметр x 2)
• 3D принтерийн утас (хэрэв та 3D принтер эзэмшээгүй бол орон нутгийн ажлын талбарт 3D принтер байх ёстой эсвэл хэвлэх ажлыг онлайнаар хямд үнээр хийх боломжтой)
• Нийлэг хуудас (3 мм)
• Будаг
• Бийр

Багаж хэрэгсэл:

• 3D принтер
• Лазер таслагч

Багаж хэрэгслийг оролцуулалгүйгээр энэ төслийн нийт өртөг нь ойролцоогоор 60 доллар юм.

Алхам 3: Тоон хэлбэрээр үйлдвэрлэсэн эд анги

Энэхүү төсөлд шаардагдах ихэнх эд ангиудыг шаардлагын дагуу өөрчилсөн тул дижитал хэлбэрээр хийсэн эд ангиудын хүчийг ашиглахаар шийдсэн юм. Эд ангиудыг анх Fusion 360 дээр бүтээсэн бөгөөд дараа нь эд ангиудыг лазераар огтлох эсвэл 3D хэвлэхэд CAD загварыг ашигласан болно. Хэвийг 40% дүүргэлт, 2 периметр, 0.4мм цорго, давхаргын өндөр 0.1мм PLA ашиглан хийсэн. Зарим хэсгүүд нь нарийн төвөгтэй хэлбэртэй тул тулгуур шаардлагатай байдаг боловч тулгуурыг хялбархан авах боломжтой бөгөөд зарим зүсэгч ашиглан арилгаж болно. Та утаснаас хүссэн өнгөө сонгож болно. Лазераар зүссэн хэсгүүдийг 3 мм тунгалаг нийлэг материалаар хайчилж авсан.

Доор та дизайны файлуудын хамт эд ангиудын бүрэн жагсаалтыг олж болно.

Тэмдэглэл: Эндээс дараах хэсгүүдэд байгаа нэрсийг ашиглан хэсгүүдийг дурдах болно.

3D хэвлэмэл хэсгүүд:

• Stepper хаалт x 2
• Давхаргын зай 4
• Гар холбогч x 1
• Идэвхгүй гулсагч x 2
• Будаг тавиур эзэмшигч x 2
• Будгийн тавиур x 2

Лазер хайчлах хэсгүүд:

• Доод самбар x 1
• Дээд самбар x 1
• Гар сойз x 1

Нийтдээ 3D хэвлэсэн 13 хэсэг, лазер хайчлах 3 хэсэг байдаг. Бүх эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ойролцоогоор 12 цаг шаардагдана.

Алхам 4: Явах эд анги ба хөтчийн системийг бий болгох (доод давхарга)

Бүх эд ангиудыг үйлдвэрлэсний дараа та будгийн роботын доод давхаргыг угсарч эхэлж болно. Энэ давхарга нь хөтөчийн системийг хариуцахаас гадна электроникийг хадгалдаг. Өгөгдсөн боолтыг ашиглан 2 шатлалт хөдөлгүүрийг хоёр алхам хаалтанд холбож эхэл. Дараа нь 8 х M4 самар ба боолтыг ашиглан хоёр гишгүүрийн хаалтыг доод хавтан дээр бэхлэв. Stepper -ийг суурилуулсны дараа та хоёр дугуйг stepper моторын тэнхлэгт холбож болно. Та мөн Arduino -г M3 самар, боолт ашиглан бэхэлж, зарим зогсолтыг ашиглан Arduino -ийг хялбархан ашиглах боломжтой болгоно. Arduino -г хамгаалсны дараа CNC бамбайг Arduino дээр бэхлээрэй. Роботын урд болон хойд хэсэгт хоёр нүх бий. Идэвхгүй планерыг нүхээр дамжуулж, нааж байрлуул. Эдгээр хэсгүүд нь роботын биеийг зурагны гадаргуу дээгүүр хусахаас сэргийлдэг.

Та мөн M4 самар ба боолт ашиглан хойд давхаргын хоёр тусгаарлагчийг холбож болно.

Тэмдэглэл: Урд талын хоёрыг нь бүү холбоорой, учир нь та эцэст нь арилгах хэрэгтэй болно.

Алхам 5: Будаг эзэмшигч суурилуулах (дээд давхарга)

Жолоодлогын системийг барьсны дараа та будгийн сойзыг хөдөлгөж, сойзоо янз бүрийн будгийн саванд дүрж буй будгийн гарыг барьдаг дээд давхаргыг угсарч эхэлж болно. Будгийн тавиур эзэмшигчийн хоёр хэсгийг хавсаргаж эхэл. Хэсгийн дотор талын үүр нь урд талын давхаргын тусгаарлагчийн хоёр хэсэгтэй нийцдэг. Хосолсон хэсгийг дээд ба доод давхаргад хоёр самар, боолтоор бэхэлсэн. Энэ хэсгийг дээд самбарт дөрвөн нэмэлт боолт самараар бэхжүүлсэн болно.

Дараа нь будагны тавиурыг будаг тавиур эзэмшигчийн доод хэсэгт хоёр самар, боолт ашиглан бэхлэнэ.

Дээд самбарыг гулсуулж, хоёр самар, боолт ашиглан арын давхарга тусгаарлагчийг дээд самбарт бэхлээрэй. Тэнхлэгийг дээш чиглэсэн тэнхлэгтэй боолтыг ашиглан тэнхлэгийн эргэлтийн моторыг дээд хавтангийн төв хэсэгт холбоно. Үүний тусламжтайгаар роботын явах эд ангиудыг бүтээсэн бөгөөд бид будгийн гарыг угсарч эхэлж болно.

Алхам 6: Будгийн гар ба сойз угсрах

Будгийн гарыг бүтээхийн тулд 4 самар, боолт ашиглан гар холбогчийг лазераар зүссэн сойзны гарт холбож эхлээрэй. Дараа нь 4 өөр самар, боолт ашиглан servo моторыг нөгөө үзүүрт холбоно. Серво хөдөлгүүрийн тэнхлэг нь гар холболтын эсрэг талд байгаа эсэхийг шалгаарай. Гар холбогчийг дээд шатны хөдөлгүүрийн тэнхлэг рүү түлх.

Сервогийн урт эвэр ашиглаж, резинэн тууз эсвэл цахилгаан товч ашиглан будагны сойзоо хавсаргана уу. Би резинэн тууз ашиглахыг зөвлөж байна, учир нь энэ нь сойз угсралт нь системийг сайн ажиллахад шаардлагатай зарим нийцлийг өгдөг. Сойзыг ээрмэлийг servo -д холбосны дараа сойз нь шал эсвэл цаасны гадаргуу дээгүүр бараг гулсдаггүй байдлаар бэхлэгдсэн эсэхийг шалгаарай.

Үүний тусламжтайгаар будгийн роботын тоног төхөөрөмж бүрэн хийгдсэн бөгөөд та утас, програмчлалаа эхлүүлж болно.

Алхам 7: Электроник ба хэлхээ

Энэхүү төслийн электроник нь маш энгийн бөгөөд үүнийг дараах хүснэгтэд тайлбарласан болно.

• Зүүн дугуйны алх нь CNC бамбайны X тэнхлэгийн порт руу
• Баруун дугуйт алх нь CNC бамбайны Y тэнхлэгийн порт руу
• CNC бамбайны Z тэнхлэгийн порт руу шилжих алхам
• CNC бамбай дээрх Spindle идэвхжүүлэх зүү рүү серво моторын дохио
• CNC бамбай дээрх 5V -аас +5V хүртэлх servo мотор
• Servo мотор GND -аас GND хүртэл CNC бамбай дээр

Үүнтэй холбогдуулан энэ төслийн хэлхээ дууссан болно. Батерейг роботыг асаах, унтраахын тулд CNC бамбайны тэжээлийн терминалуудтай ээлжлэн сольж залгах боломжтой.

Алхам 8: Онолын тухай бага зэрэг

2D сүлжээнд цэг байрлуулах тухайд үүнийг хийх хамгийн түгээмэл бөгөөд энгийн арга бол тухайн цэгийн картезийн координатыг өгөх явдал юм. Энэ нь ерөнхийдөө (x, y) гэсэн x -ийг зааж өгөх замаар хийгддэг бөгөөд x нь x координат эсвэл x тэнхлэг дээрх цэгийн проекцийн хоорондох зай ба y нь цэгийн y координат эсвэл проекцийн хоорондох зай юм. y тэнхлэг дээрх цэгийн гарал үүсэл. Ийм байдлаар аливаа цэгцтэй дүрс, хэлбэрийг цэгүүдийн дарааллаар дүрсэлж болох бөгөөд ингэснээр та "цэгүүдтэй нэгдэх" үед дүрс үүснэ. Энэ бол гарал үүсэлтэй холбоотой цэгийн байрлалыг тайлбарлах тохиромжтой арга юм. Гэсэн хэдий ч энэ төслийн хувьд өөр системийг ашигласан.

2D сүлжээ дээрх цэгийг туйлын координат ашиглан дүрсэлж болно. Энэ аргын хувьд цэгийн байрлалыг өөр туп ашиглан дүрсэлдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн (тета, r) гэж тэмдэглэдэг бөгөөд тета нь x тэнхлэг ба эх шугамын хооронд холбосон хагас шугамын хоорондох өнцөг ба r нь хоорондын зай юм. гарал үүсэл ба цэг.

Нэгээс нөгөө рүү хөрвүүлэх томъёог хавсаргасан зургаас олж болно. Томъёог бүрэн ойлгох шаардлагагүй боловч тэдгээрийг мэдэх нь тус болно.

Алхам 9: Arduino програмчлах

Хөтөлбөрийг объектод чиглэсэн техник ашиглан бүтээсэн бөгөөд програмыг ашиглахад хялбар болгодог. Зургийн өргөн ба өндөр нь робот обьект үүсгэж эхэл (тэдгээрийг захирагч эсвэл хэмжих соронзон хальсны тусламжтайгаар см -ээр хэмжиж, paintRobot.ino скриптийн 4 -р мөр дэх утгыг орлуулна уу). Объект хандалтат програмчлалын техник нь цаашдын хөгжүүлэлт хийх боломжийг олгодог.

Дараа нь танд 3 энгийн функцийг өгөх болно.

1. gotoXY нь картезийн координатыг аваад роботыг тэр байрлалд шилжүүлнэ. (Жишээ нь робот.gotoXY (100, 150))
2. brushControl нь логик утгыг авдаг: false нь сойзыг зотон дээрээс дээшлүүлдэг бол үнэн нь сойзыг зураг дээр байрлуулдаг. (Жишээ нь робот. BrushControl (үнэн))
3. pickPaint -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 гэсэн бүхэл тоог авна. (Жишээ нь робот.pickPaint (3))

Доор хавсаргасан програм нь роботыг санамсаргүй байрлалд шилжүүлж, санамсаргүй өнгийг сонгож, улмаар үзэсгэлэнтэй, өвөрмөц урлагийн бүтээлийг бий болгодог. Хэдийгээр үүнийг хялбархан өөрчилж болох бөгөөд роботыг хүссэн зүйлээ зурж болно.

Тэмдэглэл: Кодыг байршуулсны дараа сойзтой холбогдсон servo эвэрний байрлалыг өөрчлөх шаардлагатай болж магадгүй юм. Хэзээ p

Алхам 10: Будаг нэмэх

Тоног төхөөрөмж, электроник, програмчлал дууссаны дараа та будагны саванд зарим будаг нэмж болно. Уран зургийг жигд болгохын тулд будгийг бага зэрэг шингэлэхийг зөвлөж байна.

Баруун тавиурын хамгийн гадна талын саванд жаахан ус нэмнэ. Робот өнгийг солихын өмнө энэ усаар сойзоо цэвэрлэх болно.

Уран зураг зурж эхлэхийн тулд роботыг зурагны зүүн доод буланд доод ирмэгээр нь харуулан байрлуулж, роботыг эхлүүлээд суугаад уран бүтээл аажмаар амилахыг ажигла.

Алхам 11: Эцсийн үр дүн

Одоогийн хөтөлбөрийн дагуу робот зураг дээр санамсаргүй хөдөлгөөн хийж, өвөрмөц, үзэсгэлэнтэй уран зураг бүтээдэг. Хэдийгээр зарим өөрчлөлт орсон ч гэсэн роботыг лавлах зургийг ашиглан тодорхой зураг зурах боломжтой. Одоогийн систем нь хөгжүүлэлтийг хийх бат бөх суурийг бий болгож байна. Роботын явах эд анги нь хэд хэдэн стандарт суурилуулах цэг бүхий модульчлагдсан байдлаар хийгдсэн бөгөөд ингэснээр роботыг таны хэрэгцээнд нийцүүлэн хялбархан хөрвүүлэх боломжтой болно.

Энэхүү зааварчилгаа танд таалагдсан гэж найдаж байгаа бөгөөд энэ нь танд өөрийн зурах робот бүтээх урам зориг өгсөн гэж найдаж байна.

Хэрэв танд төсөл таалагдсан бол "Paint Challenge" -д саналаа өгч дэмжээрэй.

Аз жаргалтай болгох!

Paint Challenge -ийн гол шагнал