OWI робот гарыг удирдахын тулд гараа даллах Оосор залгаагүй: 10 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

САНАА:

Instructables.com дээр (2015 оны 5 -р сарын 13 -ны байдлаар) OWI Robotic Arm -ийг өөрчлөх, хянах талаар дор хаяж 4 өөр төсөл байдаг. Гайхалтай нь гайхмаар зүйл биш юм, учир нь энэ нь тоглоход тохиромжтой, маш хямд робот хэрэгсэл юм. Энэ төсөл нь оюун санааны хувьд ижил төстэй (өөрөөр хэлбэл Arduino -той робот гарыг удирдах) боловч арга барилаараа ялгаатай. [видео]

Энэхүү санаа нь робот гарыг дохио зангаа ашиглан утасгүй удирдах боломжтой болно. Түүнчлэн, би робот гарны өөрчлөлтийг аль болох бага байлгахыг хичээсэн тул үүнийг анхны хянагчтай хамт ашиглах боломжтой хэвээр байв.

Энгийн сонсогдож байна.

Энэ нь гурван хэсгээс бүрдсэн төсөл юм.

1. LED болон 5 моторыг хянах хангалттай мэдрэгч бүхий бээлий
2. Arduino Nano дээр суурилсан дамжуулагч төхөөрөмж нь бээлий дээрх хяналтын тушаалуудыг хүлээн авч, утас хянагч төхөөрөмж рүү утасгүй илгээдэг.
3. OWI робот гар дээр залгагдсан Arduino Uno-д суурилсан утасгүй хүлээн авагч, моторын хяналтын төхөөрөмж

ОНЦЛОХ

1. Эрх чөлөөний 5 градус (DOF) болон LED -ийг дэмжих
2. Том улаан товчлуур - гар дээрх моторыг гэмтээхээс урьдчилан сэргийлэх
3. Зөөврийн модульчлагдсан загвар

Гар утасны хэрэглэгчдийн хувьд: энэ төслийн "сурталчилгааны видео" энд YouTube дээр байна.

Алхам 1: эд анги

Бээлий:

Бээлий хянагч барихын тулд танд дараахь зүйлс хэрэгтэй болно.

1. Isotoner Smartouch Tech Stretch оёмол бээлий (эсвэл үүнтэй төстэй) - Amazon.com дээр
2. Spectra Symboflex Sensor 2.2 " - Amazon.com дээр
3. GY -521 6DOF MPU6050 3 Axis Gyroscope + Accelerometer Module - Fasttech.com дээр
4. 2X5 BOX HEADER STRAIGHT - Phoenixent.com дээр
5. 2X5 IDC SOCKET -RECEPTACLE - Phoenixent.com дээр
6. FLAT RIBBON CABLE 10 Кондуктор.050 "давирхай - Phoenixent.com дээр
7. 2 х 5 мм хэмжээтэй LED - Ногоон, шар
8. 2 x жижиг товчлуур
9. Резистор, утас, зүү, хар утас, цавуу буу, гагнуурын буу, гагнуур гэх мэт.

ДАМЖУУЛАХ ОСОН ОНОН ХУВЦАС:

1. Arduino нийцтэй Nano v3.0 ATmega328P -20AU самбар - Fasttech.com дээр
2. nRF24L01+ 2.4GHz утасгүй дамжуулагч Arduino нийцтэй - Amazon.com дээр
3. Gymboss WRISTBAND - Amazon.com дээр
4. Утас асаах/унтраах унтраалттай 9В батерейны хайрцагны хайрцаг - Amazon.com дээр
5. 2X5 BOX HEADER STRAIGHT - Phoenixent.com дээр
6. 9в батерей
7. 47uF (50v) конденсатор
8. Резистор, утас, цавуу буу, гагнуурын буу, гагнуур гэх мэт.

OWI ROBOTIC ARM хянагчийн хайрцаг:

1. Arduino нийцтэй Uno R3 Rev3 хөгжлийн самбар - Fasttech.com дээр
2. Arduino (эсвэл үүнтэй төстэй) загварын Shield DIY иж бүрдэл - Amazon.com дээр
3. nRF24L01+ 2.4GHz утасгүй дамжуулагч Arduino нийцтэй - Amazon.com дээр
4. 3 x L293D 16 зүү нэгдсэн хэлхээний IC мотор драйвер - Fasttech.com дээр
5. 1 x SN74HC595 74HC595 8 битийн ээлжийн бүртгэл, 3 улсын гаралтын бүртгэлтэй DIP16-Amazon.com дээр
6. 47uF (50v) конденсатор
7. Arduino -д зориулсан хайрцаг - Amazon.com дээр
8. Асаах/унтраах унтраалга
9. 2 x 13 мм товчлуур (нэг улаан, нэг ногоон таг)
10. 2 x 2X7 BOX HEADER STRAIGHT - Phoenixent.com дээрх дээрхтэй адил
11. FLAT RIBBON CABLE 14 Conductor.050 "Pitch - Phoenixent.com дээрх дээрхтэй ижил
12. 9в батерей + хавчаартай холбогч
13. Резистор, утас, цавуу буу, гагнуурын буу, гагнуур гэх мэт.

… мөн мэдээж:

OWI Robotic Arm Edge - Робот гар - OWI -535 - Adafruit.com дээр

Алхам 2: ХАМГААЛАХ

Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гагнахаасаа өмнө хянагч төхөөрөмж бүрийн загварыг гаргахыг зөвлөж байна.

Энэ төсөл нь хэд хэдэн хэцүү тоног төхөөрөмжийг ашигладаг:

nRF24L01

Хоёр nRF24 -ийг өөр хоорондоо ярихын тулд хэсэг хугацаа зарцуулсан. Нано ч, Юно ч модулийг тогтвортой ажиллуулахын тулд 3.3V тогтворжуулсан хангалттай хүчийг өгдөггүй бололтой. Миний хувьд шийдэл бол nRF24 модулийн хоёулангийнх нь цахилгаан холбогч дээрх 47uF конденсатор байв. IR24 болон IRQ бус горимд RF24 номын санг ашиглах цөөн хэдэн онцлог шинж чанарууд байдаг тул жишээг сайтар судалж үзэхийг зөвлөж байна.

Хэд хэдэн гайхалтай эх сурвалжууд:

nRF24L01 Хэт бага хүчин чадалтай 2.4GHz RF -ийн дамжуулагч IC бүтээгдэхүүний хуудас

RF24 жолоочийн номын сангийн хуудас

Зөвхөн googling nRF24 + arduino нь маш олон холбоос үүсгэх болно. Үүнийг судлах нь зүйтэй юм

74HC595 SHIFT БҮРТГЭГЧ

5 мотор, LED, хоёр товчлуур, Утасгүй модулийг удирдах шаардлагатай болсон нь Uno -ийн зүү харьцангуй хурдан дууссан нь гайхах зүйл биш юм. Зүү тоолох хугацааг "сунгах" сайн мэддэг арга бол ээлжийн бүртгэлийг ашиглах явдал юм. NRF24 нь SPI интерфэйсийг аль хэдийн ашиглаж байсан тул SHIFT -ийг shiftout () функцийн оронд ээлжийн бүртгэлийн програмчлалд (хурд болон зүү хадгалах) ашиглахаар шийдсэн. Анхнаасаа л энэ нь сэтгэл татам зүйл шиг ажилласан нь миний гайхшралыг төрүүлэв. Та үүнийг зүү даалгавар болон тойм дээрээс шалгаж болно.

Талх, холбогч утас нь таны найзууд юм.

Алхам 3: Бээлий

OWI Robotic ARM нь хянах 6 зүйлтэй (OWI Robotic Arm Edge Picture)

1. Төхөөрөмжийн GRIPPER дээр байрладаг LED
2. АШИГЛАГЧ
3. БУГУЙ
4. ШАРНА - бугуйнд бэхлэгдсэн робот гарны хэсэг
5. ГҮНЦЭГЧ бол БАЗА -д бэхлэгдсэн робот гарны хэсэг юм
6. СУУРЬ

Энэхүү бээлий нь Robotic Arm -ийн LED болон бүх 5 мотор (Эрх чөлөөний зэрэг) -ийг хянах зориулалттай.

Надад зураг дээр тусдаа мэдрэгч, доорх тайлбарыг бичсэн болно.

1. GRIPPER нь дунд хуруун дээр байрлах ягаан өнгөтэй товчлууруудаар хянагддаг. Бариулыг индекс ба дунд хуруугаа дарж хаадаг. Бариулыг бөгж ба ягаан өнгийг хамт дарж нээнэ.
2. WRIST нь индекс хайгч дээрх уян хатан резистороор хянагддаг. Хуруугаа хагас мурийлгах нь бугуй доошоо, бүхэлд нь мушгихад бугуй дээшээ гарна. Долоовор хуруугаа шулуун байлгах нь бугуйг зогсоодог.
3. ELBOW -ийг хурдатгал хэмжигчээр удирддаг - алгаа дээш, доошоо хазайлгах нь тохойгоо дээш, доош хөдөлгөнө
4. SHOULDER -ийг хурдатгал хэмжигчээр удирддаг - алгаа баруун тийш, зүүн тийш хазайлгах (дээрээс нь доошоо биш!) Мөрөө дээш, доош нь хөдөлгөдөг.
5. BASE -ийг хурдатгал хэмжигчээр удирддаг бөгөөд энэ нь мөр шиг - алгаа баруун тийш, зүүн тийш бүхэлд нь доош харуулан (алгаа дээш харуулан) суурийг баруун, зүүн тийш хөдөлгөдөг.
6. Баригч дээрх LED нь бариулын хяналтын товчлууруудыг хоёуланг нь дарж асаах/унтраах болно.

Бүх товчлуурын хариу үйлдэл нь цочролоос зайлсхийхийн тулд 1/4 секундын хугацаагаар хойшлогддог.

Бээлийг угсрахад бага зэрэг гагнах, маш их оёх шаардлагатай байдаг. Үндсэндээ энэ нь 2 товчлуур, уян хатан резистор, Accel/Gyro модулийг бээлийний даавуунд холбож, утсыг холбогч хайрцагт холбох явдал юм.

Холболтын хайрцаг дээрх хоёр LED нь:

1. НОГООН - асаах
2. ШАР - өгөгдлийг гар удирдлагын хайрцагт дамжуулах үед анивчдаг.

Алхам 4: Дамжуулагч хайрцаг

Дамжуулагч хайрцаг нь үндсэндээ Arduino Nano, nRF24 утасгүй модуль, уян хатан утас холбогч ба 3 резистор юм: 2 бээлий дээрх бариулын хяналтын товчлуурт 10 кОм эсэргүүцэл, бугуйг хянах уян мэдрэгч 20 кОм хүчдэлийн хуваалт.

Бүх зүйлийг веро самбар дээр хамт гагнадаг. NRF24 нь Нано дээр "өлгөгдсөн" болохыг анхаарна уу. Энэ нь хөндлөнгөөс нөлөөлж магадгүй гэж санаа зовж байсан ч энэ нь үр дүнтэй болсон.

9в батерейг ашигласнаар оосор нь арай том болдог, гэхдээ би LiPo батерейтай хутгалдахыг хүсээгүй. Магадгүй дараа.

Гагнуурын зааврыг зүү хийх алхамыг үзнэ үү

Алхам 5: ARM CONTROL BOX

Гар хянах хайрцаг нь Arduino Uno дээр суурилсан болно. Энэ нь бээлийнээс тушаалыг nRF24 модуль ашиглан утасгүй хүлээн авч, 3 L293D драйверын чипээр OWI Robotoc Arm -ийг удирддаг.

Бараг бүх Uno тээглүүрийг ашигласан тул хайрцагт маш олон утас байдаг - энэ нь бараг хаагдахгүй байна!

Дизайнаар хайрцаг нь унтраах горимд эхэлдэг (дахин зогсоох товчлуур дарагдсан мэт), операторт бээлий өмсөж, бэлтгэл хийх цаг өгдөг. Бэлэн болмогц оператор ногоон товчлуурыг дарахад бээлий ба хяналтын хайрцгийн хооронд шууд холболт үүсгэнэ (бээлий дээрх шар LED, хяналтын хайрцган дээрх улаан LED -ээр харуулсны дагуу).

OWI -тэй холбогдож байна

Робот гартай холболтыг 14 зүү хос эгнээний толгойгоор (дээрх зургийн дагуу) 14 утастай хавтгай кабелиар хийдэг.

• LED холболтууд нь нийтлэг газар (-) болон arduino зүү A0 220 Ом эсэргүүцэлээр дамждаг
• Бүх мотор утаснууд нь L293D зүү 3/6 эсвэл 11/14 (+/- тус тус) холбогдсон байна. L293D тус бүр нь 2 хөдөлгүүрийг дэмждэг тул хоёр хос тээглүүртэй.
• OWI Цахилгаан шугамууд нь шар оройны ард байрлах 7 зүү холбогчийн хамгийн зүүн (+6v) ба баруун талын (GND) зүү юм. (Дээрх зураг дээр утсыг залгасан байгааг харж болно). Эдгээр хоёулаа L293D -ийн 3 (8) ба 4, 5, 12, 13 (GND) зүүтэй холбогдсон байна.

Дараагийн алхам дээр pin -ийн бусад даалгаврыг үзнэ үү

Алхам 6: ПИН ДААЛГАХ

НАНО:

• 3.3v - 3.3v to nRF24L01 чип (зүү 2)
• 5v - 5v хүртэл Accelerometer самбар, товчлуур, уян мэдрэгч
• a0 - резисторын уян хатан оролт
• a1 - шар "comms" LED хяналт
• a4 - SDA - акселерометр
• a5 - хурдатгал хэмжигч рүү SCL
• d02 - nRF24L01 чип Таслах зүү (зүү 8)
• d03 - нээлттэй хавчуургын товчлуурын оролт
• d04 - хавчаарын товчлуурын оролтыг хаах
• d09 - nRF24L01 чип рүү SPI CSN зүү (зүү 4)
• d10 - nRF24L01 чип рүү SPI CS зүү (зүү 3)
• d11 - SPI MOSI -ийг nRF24L01 чип рүү (зүү 6)
• d12 - nRF24L01 чип рүү SPI MISO (зүү 7)
• d13 - SPR SCK -ийг nRF24L01 чип рүү (зүү 5)
• Вин - 9в +
• GND - нийтлэг үндэслэл

НҮБ:

• 3.3v - 3.3v to nRF24L01 чип (зүү 2)
• 5V - 5V товчлуурууд
• Вин - 9в +
• GND - нийтлэг үндэслэл
• a0 - Бугуйн LED +
• a1 - Shift Register Select -ийн SPI SS зүү - Shift Register дээр 12 зүү оруулах
• a2 - RED товчлуурын оролт
• a3 - НОГООН товчлуурын оролт
• a4 - баруун талын чиглэл - L293D дээрх 15 -р зүү
• a5 - харилцаа холбооны удирдсан
• d02 - nRF24L01 IRQ оролт (зүү 8)
• d03 - L293D дээрх 1 эсвэл 9 -р үндсэн servo (pwm) зүүг идэвхжүүлнэ
• d04 - зүүн тийш чиглэсэн суурь - тус тусын L293D дээрх 10 -р зүү
• d05 - L293D дээрх 1 буюу 9 -р мөрний servo (pwm) зүүг идэвхжүүлнэ
• d06 - L293D дээрх тохой servo (pwm) зүү 1 эсвэл 9 -ийг идэвхжүүлнэ
• d07 - nRF24L01 чип рүү SPI CSN зүү (зүү 4)
• d08 - nRF24L01 чип рүү SPI CS зүү (зүү 3)
• d09 - L293D дээр бугуйны servo (pwm) зүү 1 эсвэл 9 -ийг идэвхжүүлнэ
• d10 - L293D дээрх бариулын servo (pwm) зүү 1 эсвэл 9 -ийг идэвхжүүлнэ
• d11 - SPI MOSI нь nRF24L01 чип (6 -р зүү) ба Shift Register дээрх 14 -р зүү.
• d12 - nRF24L01 чип рүү SPI MISO (зүү 7)
• d13 - SPR SCK нь nRF24L01 чип (5 -р зүү) болон Shift Register дээрх 11 -р зүү

SHIFT БҮРТГЭГЧ ба L293Ds:

• 74HC595 -ийн QA (15) зүүг L293D #1 -ийн 2 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QB (1) зүүг L293D #1 -ийн 7 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QC (2) зүүг L293D #1 -ийн 10 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QD (3) зүүг L293D #1 -ийн 15 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QE (4) зүүг L293D #2 -ийн 2 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QF (5) зүүг L293D #2 -ийн 7 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QG (6) зүүг L293D #2 -ийн 10 -р зүү рүү холбоно уу
• 74HC595 -ийн QH (7) зүүг L293D #2 -ийн 15 -р зүү рүү холбоно уу

Алхам 7: ХАРИЛЦАА

Бээлий нь 2 байт өгөгдлийг хяналтын хайрцагт секундэд 10 удаа эсвэл мэдрэгчээс дохио хүлээн авах бүрт илгээдэг.

6 байцаалтад 2 байт хангалттай, учир нь бид зөвхөн илгээх шаардлагатай болно.

• LED асаах/унтраах (1 бит) - Би мотортой нийцтэй байхын тулд 2 бит ашигласан боловч нэг нь хангалттай.
• OFF/RIGHT/LEFT 5 хөдөлгүүрт: 2 бит тус бүр = 10 бит

Нийт 11 эсвэл 12 бит хангалттай.

Чиглэлийн кодууд:

• OFF: 00
• ЗӨВ: 01
• Зүүн: 10

Хяналтын үг дараах байдлаар харагдаж байна.

Байт 2 ---------------- Байт 1 ----------------

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 - бариул
• М2 - бугуй
• М3 - тохой
• М4 - мөр
• M5 - суурь

1 -ээс 4 хүртэлх моторын баруун/зүүн чиглэлийг хянадаг тул 1 байтийг ээлжийн бүртгэлд шууд оруулах боломжтой.

Харилцааны хувьд 2 секундын завсарлага идэвхжсэн байна. Хэрэв хугацаа хэтэрвэл бүх моторыг УЛААН товчлуур дарагдсан мэт зогсооно.

Алхам 8: SKETCHES болон бусад…

БЭЛЭГ

Бээлий ноорог нь дараахь сангуудыг ашигладаг.

• DirectIO - Github дээр ашиглах боломжтой
• I2Cdev - Github дээр ашиглах боломжтой
• Утас - Arduino IDE -ийн нэг хэсэг
• MPU6050 - Github дээр ашиглах боломжтой
• SPI - Arduino IDE -ийн нэг хэсэг
• RF24 - Github дээр ашиглах боломжтой

миний боловсруулсан гурван номын сан:

• AvgFilter - Github ашиглах боломжтой
• DhpFilter - Github дээр ашиглах боломжтой
• TaskScheduler - Github дээр ашиглах боломжтой

Бээлий ноорог эндээс авах боломжтой: Бээлий ноорог v1.3

ГАРЫН ХЯНАЛТЫН ШИГШЭЭ

Гар ноорог нь дараахь сангуудыг ашигладаг.

• DirectIO - Github дээр ашиглах боломжтой
• PinChangeInt - Github дээр ашиглах боломжтой
• SPI - Arduino IDE -ийн нэг хэсэг
• RF24 - Github дээр ашиглах боломжтой

миний боловсруулсан номын сан:

TaskScheduler - Github дээр ашиглах боломжтой

Гар зургийн зургийг эндээс авах боломжтой: Arm Sketch v1.3

Ашигласан техник хангамжийн мэдээллийн хуудас

• 74HC595 ээлжийн бүртгэл - мэдээллийн хуудас
• L293D мотор драйвер - мэдээллийн хуудас
• nRF24 утасгүй модуль - мэдээллийн хуудас
• MPU6050 акселерометр/гироскоп модуль - мэдээллийн хуудас

2015 оны 5 -р сарын 31 -ний шинэчлэлт:

Бээлий, гарны хяналтын хайрцагны ноорогуудын шинэ хувилбарыг эндээс авах боломжтой: Бээлий ба гарны ноорог v1.5

Тэд мөн github дээр байрладаг.

Өөрчлөлтүүд

• Бэлэг, тохой, мөр, суурийн хөдөлгүүрт шаардагдах моторын хурдыг хяналтын дохионы өнцөгтэй пропорциональ 5 бит (0.. 31) болгон илгээхийн тулд холбооны бүтцэд хоёр байтыг нэмж оруулав (доороос үзнэ үү). Arm Control Box нь [0.. 31] утгыг хөдөлгүүр тус бүрийн PWM -ийн харгалзах утгуудтай харьцуулдаг. Энэ нь операторын хурдыг аажмаар хянах, гарыг илүү нарийвчлалтай удирдах боломжийг олгодог.
• Шинэ дохио зангаа:

1. LED: Товчнууд нь LED - дунд хурууны товчлуур - ON, pinkie хурууны товчлуур - OFF

2. GRIPPER: Уян туузны хяналт Gripper - хагас нугалсан хуруу - НЭЭЛТ, бүрэн нугалсан хуруу - ХААХ

3. БУГУЙ: Бугуйг дээш, доошоо хэвтээ байрлалаас дээш доош чиглүүлснээр удирддаг. Илүү их хазайлт нь илүү их хурдыг бий болгодог

4. ARM: Гараа зүүн, баруун тийш хэвтээ байрлалаас хазайлгах замаар удирддаг. Илүү их хазайлт нь илүү их хурдыг бий болгодог

5. ДАВХАР: Мөрийг далдуу модноос баруун, зүүн тийш эргүүлэх замаар дээш чиглүүлж байрлуулна. Алга нь тохойн тэнхлэгийн дагуу эргэлддэг (гараа даллахтай адил)

6. СУУРЬ: Суурь нь мөрөө алгаараа доошоо чиглүүлсэнтэй адил удирддаг.

Алхам 9: НӨГӨӨ ЮУ ВЭ?

АЖИЛД БАЙГАА ТӨСӨӨЛӨЛ

Ийм системүүдийн хувьд ердийнх шигээ тэд илүү их зүйлийг хийхээр програмчлагдаж болно.

Жишээлбэл, одоогийн загвар нь нэмэлт алсын харааг агуулдаг бөгөөд стандарт алсын удирдлагад боломжгүй юм.

• Аажмаар хурдны өсөлт: моторын хөдөлгөөн бүрийг хамгийн бага хурдаар эхлүүлж, хамгийн дээд хурд хүрэх хүртэл 1 секунд тутамд аажмаар нэмэгдүүлдэг. Энэ нь мотор тус бүрийг (ялангуяа бугуй, хавчаар) илүү нарийвчлалтай хянах боломжийг олгодог.
• Хөдөлгөөнийг хурдан цуцлах: Хөдөлгүүрийг зогсоох командыг Arm Box хүлээн авмагц моторыг 50 мс орчим эргүүлж, хөдөлгөөнийг "эвдэж", илүү нарийвчлалтай удирдах боломжийг олгодог.

ӨӨР ЮУ ВЭ?

Илүү нарийвчилсан хяналтын дохиог хэрэгжүүлж магадгүй юм. Эсвэл нарийвчилсан хяналтанд нэгэн зэрэг дохио зангаа ашиглаж болно. Гар бүжиглэж чадах уу?

Хэрэв та бээлийг хэрхэн дахин програмчлах, эсвэл ноорогны хувилбарыг туршиж үзэхийг хүсч байвал надад мэдэгдээрэй: [email protected]

Алхам 10: *** Бид яллаа !!! ***

Энэхүү төсөл нь Майкрософтын ивээн тэтгэсэн "Coded Creations" тэмцээний тэргүүн шагналыг хүртсэн.

Үүнийг үзээрэй! WOO-HOO !!!

Кодлогдсон бүтээлийн хоёр дахь шагнал