RoboGlove: 12 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Бид бол ULB, Université Libre de Bruxelles оюутнуудын бүлэг юм. Бидний төсөл бол хүмүүсийг барьж авахад туслах хүчийг бий болгох чадвартай робот бээлий бүтээх явдал юм.

БЭЛЭГ

Бээлий нь хуруугаа зарим servo мотортой холбодог утастай холболттой байдаг: утас нь хурууны үзүүр ба servo руу залгагдсан байдаг тул servo эргэх үед утсыг татаж, хуруугаа нугална. Ийм байдлаар хэрэглэгчид хурууны үзүүрт байгаа зарим даралтын мэдрэгчээр дамжуулан атгах ажиллагааг хянаж чадсанаар бид моторыг хяналттай байдлаар ажиллуулж, хөдөлгүүрийг эргүүлэхтэй пропорциональ хуруугаа нугалах замаар атгахад туслах боломжтой болно. утсыг өнхрүүлэх хүртэл. Ийм байдлаар бид сул дорой хүмүүст объектыг атгах боломжийг олгох, эсвэл физиологийн нөхцөлд байгаа хүмүүст ч гэсэн объектыг атгахад нь туслах, ямар ч хүчин чармайлтгүйгээр хадгалах чадвартай байх ёстой.

ЗАГВАР

Загварыг гар хөдөлгөөнийг аль болох чөлөөтэй болгох зорилгоор боловсруулсан болно. Үнэн хэрэгтээ бид утас, мотор, хуруугаа холбоход зайлшгүй шаардлагатай хэсгүүдийг зөвхөн 3D хэлбэрээр хэвлэсэн.

Бид хуруу бүр дээр PLA дээр хэвлэсэн дээд купен байдаг: энэ бол утсыг холбох ёстой терминал хэсэг бөгөөд дотор нь бэхлэгдсэн даралтын мэдрэгчийг хамгаалах ёстой. Даралтын мэдрэгчийг PLA -ийн төгсгөл ба бээлий хооронд халуун цавуугаар наасан байна.

Дараа нь бид нэг хуруугаараа 3D хэвлэсэн хоёр цагирагтай бөгөөд энэ нь утаснуудын гарын авлага болно. Эрхий хуруу бол ганц хэвлэсэн бөгжтэй цорын ганц хуруу юм. Нэг хуруунд нэг утас байдаг бөгөөд хурууны үзүүрийг хагасаар нугалав. Хоёр хэсэг нь хонгилын хоёр чиглүүлэгчээр дамжин өнгөрч, хоёр цагираг дээр байрладаг: тэдгээрийг эдгээр цагиргуудын гадна талд хийсэн нүхэнд шууд хийдэг. Дараа нь тэдгээрийг мотортой шууд холбосон дугуйнд нэгтгэдэг. Дугуй нь утсыг тойрч гарахын тулд хийгдсэн: манай мотор бүрэн эргэлтгүй (180 ° -аас доош) тул бид дугуйг ухаж, 6 см -ийн зайтай утсыг татаж авав. гараа бүрэн хаах шаардлагатай.

Бид бас servo мотор болон arduino -ийг гартаа засахын тулд хоёр хавтан хэвлэв. Үүнийг мод эсвэл хатуу хуванцараар лазер зүсэгчээр огтлох нь дээр.

Алхам 1: Худалдааны жагсаалт

Бээлий ба утас:

Одоо байгаа 1 бээлий (оёх боломжтой байх ёстой)

Хуучин жинсэн өмд эсвэл өөр хатуу даавуу

Нейлон утас

Бага нягтралтай полиэтилен хоолой (диаметр: 4мм зузаан: 1мм)

Электроник:

Ардуино Уно

1 Батерей 9В + 9В Зай эзэмшигч

1 электрон унтраалга

1 ширхэг самбар

3 servo мотор (нэг хуруунд 1 ширхэг)

3 сэнс (servo хамт өгсөн)

4 зай AA + 4 AA зай эзэмшигч

3 даралтын мэдрэгч (нэг хуруунд 1 ширхэг)

3 резистор 330 ом (нэг хуруунд 1)

6 цахилгаан утас (мэдрэгч тутамд 2 ширхэг)

Шураг, самар, бэхэлгээ:

10 мм урт 4 М3 (Arduino -ийг засах)

2 M2.5 12 мм урт (9V батерейны бэхэлгээг засах)

Харгалзах 6 самар

6м2 10мм урттай (дугуйг servo -д бэхлэхийн тулд нэг servo тутамд 2 ширхэг)

12 жижиг кабелийн холболт (хавтан ба унтраалгыг засах)

7 том кабелийн холболт (нэг моторт 2 ширхэг, 4 АА батерейны хувьд 1 ширхэг)

Ашигласан хэрэгсэл:

3D принтер (Ultimaker 2)

Оёдол хийх материал

Халуун цавуутай гар буу

Сонголт: лазер таслагч

Алхам 2: Зүүж болох бүтцийг бэлтгэ

Зүүж болох бүтцийг зарим хувцасаар хийсэн болно: манай тохиолдолд бид цахилгаанчинд зориулсан энгийн бээлий, бугуйны эргэн тойронд жинсэн өмд хэрэглэдэг. Тэднийг оёж оёсон байв.

Зорилго нь уян хатан элэгддэг бүтэцтэй байх явдал юм.

Оёдол хийх ёстой тул бүтэц нь ердийн ноосон бээлийээс илүү хүчтэй байх ёстой.

Цахилгаан нийлүүлэгчид болон идэвхжүүлэгчдийг барихын тулд бугуйны эргэн тойронд өмсдөг бүтэц хэрэгтэй бөгөөд үүнийг тогтвортой байлгах шаардлагатай тул жинсэн өмднийхөө бугуйнд Velcro хамтлаг (авто наалддаг тууз) түрхэж хаалтаа тохируулахаар шийдсэн.

Жинсэн өмдийг илүү хатуу болгохын тулд зарим модон саваа дотроо оёжээ.

Алхам 3: Функциональ хэсгүүдийг бэлтгэх

Хатуу хэсгүүдийг тайлбар дахь.stl файлуудаас PLA дээр 3D хэвлэх замаар гүйцэтгэдэг.

Хурууны бөгж x5 (өөр өөр масштабтай: 1х масштаб 100%, 2х масштаб 110%, 2х масштаб 120%);

Finger Extremity x3 (өөр өөр масштабтай: 1х масштаб 100%, 1х масштаб 110%, 1х масштаб 120%);

Мотор x3 -ийн дугуй

Хурууны хэсгүүдийн хувьд хуруу бүрийн хэмжээ, залгиур бүрийн хэмжээ өөр өөр байдаг тул өөр өөр масштаб шаардлагатай байдаг.

Алхам 4: Мэдрэгчийг хэт туйлшралд нь засах

Даралт мэдрэгчийг эхлээд кабелийн утсаар гагнана.

Дараа нь тэдгээрийг хурууны үзүүр дотор цавуу гар буу ашиглан наасан байна: бага хэмжээний цавууг хоёр үзүүртэй хажуу талд нь байрлуулаад дараа нь мэдрэгчийг идэвхтэй (дугуй) хэсэгт түрхэнэ. цавуу (бүтцийн дотор талд пьезоэлектрик нүүр, хуванцар хэсгийг цавуу дээр шууд байрлуулна). Цахилгааны кабелийг гарны ар талд ажиллуулахын тулд кабелийн утаснуудыг хурууныхаа дээд хэсгээр нуруу хүртэл нь гүйх ёстой.

Алхам 5: 3D хэвлэсэн хэсгийг бээлий дээр засаарай

Бүх хатуу хэсгийг (мөч, цагираг) бэхлэхийн тулд бээлий рүү оёх ёстой.

Бөгжийг зөв байрлуулахын тулд эхлээд бээлий өмсөж, гараа хааж байхдаа хүрэхгүйгээр нэг залгиур бүрт бөгж зүүхийг хичээ. Ойролцоогоор индекс дээрх цагиргууд нь хурууныхаа суурин дээрээс 5 мм, эхнийхээс 17-20 мм өндөрт бэхлэгдэх болно. Дунд хурууны хувьд эхний бөгж нь хурууныхаа сууринаас ойролцоогоор 8-10мм, хоёр дахь бөгж нь эхнийхээс 20мм орчим өндөр байх болно. Эрхий хурууны хувьд нарийвчлал маш бага байдаг, учир нь бусад цагиргуудад саад учруулах эрсдэлгүй тул өмссөн бээлий дээрээ түрхээд, өмсөхийг хүсч буй бээлий дээрээ шугам зур. бөгж хийж, дараа нь оёж болно.

Оёдлын хувьд тусгай техник, ур чадвар шаардагддаггүй. Зүүгээр оёдлын утас нь бээлийний гадаргууг дайран цагиргуудыг тойрон эргэлддэг. Бээлийний хоёр нүхний хоорондох 3-4 мм-ийн алхам нь хангалттай хүчтэй бэхэлгээ хийдэг тул маш нягт оёдол хийх шаардлагагүй болно.

Хөлийг засахын тулд ижил аргыг хэрэглэдэг: зүүг хялбархан дамжуулахын тулд мөчний дээд хэсэг нь ховилтой байдаг тул зөвхөн хурууны дээд хэсэгт байрлах хөндлөн хэлбэртэй хэлбэрийг бээлий дээр оёх шаардлагатай болно.

Полиэтилен гарын авлагыг гурван шалгуурын дагуу засах шаардлагатай.

алслагдсан төгсгөл (хуруугаа харсан) хуруугаараа чиглэсэн байх ёстой бөгөөд дотор нь орох нейлон утсаар өндөр үрэлтээс зайлсхийх;

алслагдсан төгсгөл нь гар хаагдахад саад учруулахгүй байхаар хангалттай байх ёстой (хурууны ёроолоос 3см орчим доогуур, эрхий хурууны хувьд 4-5см);

Бүх бээлий болон хоолой бүрийн хөдөлгөөнийг багасгахын тулд хоолойнууд бие биенээ аль болох бага өнгөрөх ёстой

Дээр дурдсан техникээр бээлий, бугуйнд оёж бэхлэнэ.

Оёдлын явцад гулсах эрсдэлээс зайлсхийхийн тулд хоолой ба бээлий хооронд хэдэн цавуу нэмсэн.

Алхам 6: Дугуйнуудыг servo -д бэлтгэ

Бид энэ төсөлд зориулж тусгайлан боловсруулсан дугуй, зурсан, 3D хэлбэрээр хэвлэсэн (тайлбар дахь.stl файл).

Дугуйг хэвлэсний дараа бид тэдгээрийг servo -ийн сэнс рүү шургуулж (M2, 10 мм эрэг) бэхлэх ёстой. Сэнсний нүх нь М2 -ийг шургуулснаар 2мм диаметрээс бага хэмжээтэй тул самар шаардлагагүй болно.

Серво бүрт 3 сэнс түрхэж болно.

Алхам 7: Моторуудыг гартаа бэхлээрэй

Энэ алхам нь моторыг гар дээр бэхлэхээс бүрдэнэ; Үүнийг хийхийн тулд бид дэмжлэг авахын тулд PLA -ийн туслах самбарыг хэвлэх шаардлагатай болсон.

Үнэн хэрэгтээ моторыг шууд гар дээр бэхлэх боломжгүй байсан тул утас татах шаардлагатай дугуйг бээлийтэй холбоотойгоор хөдөлгөөн хийх явцад хааж болно. Тиймээс бид 120x150x5 мм хэмжээтэй PLA хавтанг 3D хэлбэрээр хэвлэв.

Дараа нь бид бээлий дээрээ товчлуурыг хэд хэдэн кабелийн холбоосоор бэхлэв: бид хайчаар бээлий рүү нүх гаргаад дараа нь хуванцар товруунд өрөм ашиглан нүх гаргаж, бүх зүйлийг нэгтгэв. Кабелийн холбоосыг дамжуулахын тулд төв хэсэгт, түүний периметрийн дунд товрууны дөрвөн нүх хэрэгтэй. Тэдгээрийг өрмийн тусламжтайгаар хийдэг. Тэд уян хатан биш тул хавтанг хаахгүйгээр жинсэн өмдийг хаахын тулд хавтангийн хажуу талд биш харин төв хэсэгт байрладаг.

Дараа нь моторыг засахын тулд хуванцар хавтан дээр бусад нүх гаргадаг. Моторууд нь хоёр хөндлөн кабелийн бэхэлгээгээр бэхлэгддэг. Хажуу талд нь бэхлэхийн тулд бага зэрэг цавуу нэмсэн.

Моторуудыг дугуй нь хоорондоо саад учруулахгүй байхаар тавих ёстой. Тиймээс гарын зүүн ба баруун талд тусгаарлагдсан байдаг: хоёр нь хажуу тийш, дугуй нь эсрэг чиглэлд, нөгөө нь нөгөө талдаа эргэдэг.

Алхам 8: Arduino дээрх код

Кодыг энгийн байдлаар боловсруулсан: моторыг асаах, асаахгүй байх. Сэрвэгдлийг унших нь тодорхой утгаас хэтэрсэн тохиолдолд л идэвхждэг (мэдрэгч бүрийн мэдрэх чадвар нь яг ижил биш тул туршилт, алдааны тусламжтайгаар зассан болно). Бага хүчээр бага, хүчтэй хүчний хувьд нугалах хоёр боломж байдаг. Хуруугаа нугалсны дараа хуруугаа бодит байрлалд байлгахын тулд хэрэглэгчийн хүч шаардагдахгүй. Үүнийг хэрэгжүүлэх болсон шалтгаан нь өөрөөр хэлбэл хуруу нь мэдрэгч дээр тасралтгүй хүч хэрэглэх шаардлагатай байдаг бөгөөд бээлий ямар ч давуу тал өгөхгүй гэж дурдсан байдаг. Хурууны нугалалтыг тайлахын тулд зогсоох мэдрэгч дээр даралтын мэдрэгч дээр шинэ хүч хэрэглэх шаардлагатай болно.

Бид кодыг гурван хэсэгт хувааж болно.

Мэдрэгчийг эхлүүлэх:

Юуны өмнө бид мэдрэгч бүрийн хувьд унших1, унших2, унших3 гэсэн бүхэл тоон хувьсагчийг эхлүүлсэн. Мэдрэгчийг A0, A2, A4 аналог оролтонд оруулсан болно. Унших хувьсагч бүрийг дараах байдлаар тохируулна.

• унших1 энд A0 оролтонд уншсан утгыг бичнэ.
• унших2 энд A2 оролтонд уншсан утгыг бичсэн болно,
• унших3 энд А4 оролтонд уншсан утгыг бичнэ

Сервогийн идэвхжүүлэлтийн хоёр байрлалд харгалзах хоёр босгыг хуруугаараа тогтооно. Хуруу бүрийн хувьд эдгээр босго хэмжээ өөр өөр байдаг, учир нь хуруу бүрт хэрэглэх хүч ижил биш бөгөөд гурван мэдрэгчийн мэдрэх чадвар нь яг ижил биш юм.

Хөдөлгүүрүүд:

Хөдөлгүүр бүрийн нэг хувьсагчийг char (save1, save2, save3) 0 -ээр эхлүүлнэ. Дараа нь тохиргоонд бид моторыг залгах зүүг зааж өгсөн болно: pin 9, pin 6, servo1, servo2, servo3 -ийн зүү 3; бүгдийг 0 утгаар эхлүүлсэн.

Дараа нь servo -ийг servo.write () тушаалаар идэвхжүүлдэг бөгөөд энэ нь servo -ийн оролт болгон хүлээн авсан өнцгийг засах боломжтой болно. Туршилт, алдааны ачаар хуруугаа жижиг атгах, том атгах хоёр байрлалд нугалахад шаардлагатай хоёр сайн өнцгийг олсон.

Нэг мотор бэхлэгдсэний улмаас эсрэг чиглэлд эргэх шаардлагатай байдаг тул түүний эхлэх цэг нь тэг биш харин хамгийн их өнцөг бөгөөд эсрэг чиглэлд эргэх чадвартай байх үед буурах болно.

Мотор ба мэдрэгч хоорондын холбоос:

Save1, save2, save3 ба унших1, унших2, унших3 -ийн сонголт нь гагнуураас хамаарна. Гэхдээ хуруу бүрийн хувьд мэдрэгч болон хөдөлгүүртэй холбоотой тоо ижил байх ёстой.

Дараа нь гогцоонд хуруугаа аль хэдийн нугалсан байрлалд байгаа эсэхийг шалгахын тулд нөхцөлийг ашигласан бол мэдрэгч дээр даралт хийгдсэн эсэхийг шалгана уу. Мэдрэгчид утгыг буцааж өгөхөд хүч хэрэглэх шаардлагатай боловч хоёр өөр тохиолдол байж болно.

• Хэрэв хуруугаа нугалж амжаагүй байгаа бол мэдрэгчийн буцааж өгсөн утгыг босгон дээр харьцуулж үзвэл харгалзах өнцгийг servo -д хэрэглэнэ.
• Хэрэв хуруу нь аль хэдийн нугалсан бол энэ нь хэрэглэгч гулзайлтыг суллахыг хүсч байгаа бөгөөд дараа нь сервод эхлэх өнцгийг ашиглана гэсэн үг юм.

Үүнийг мотор бүрийн хувьд хийдэг.

Дараа нь мэдрэгчийн утгыг хэт олон удаа туршиж үзэхээс зайлсхийхийн тулд 1000 мс саатал нэмсэн. Хэрэв хэт бага саатал ашиглавал хүчийг хойшлуулах хугацаанаас удаан хугацаагаар ашиглах тохиолдолд гараа хаасны дараа шууд нээх эрсдэлтэй.

Нэг мэдрэгчийн бүх үйл явцыг дээрх схемд харуулав.

БҮТЭН КОД

#Servo servo1 оруулах; Servo servo2; Servo servo3; int унших1; int унших 2; int унших 3; char хэмнэх1 = 0; // servo нь 0 төлөвөөс эхэлдэг, унтах төлөв char save2 = 0; char хэмнэх3 = 0; void setup (void) {Serial.begin (9600); servo2.attach (9); // тоон зүү дээрх servo 9 servo2.write (160); // servo servo1.attach -ийн анхны цэг (6); // тоон зүү дээрх servo 6 servo1.write (0); // servo servo3.attach -ийн анхны цэг (3); // servo at digital pin 3 servo3.write (0); // servo -ийн анхны цэг

}

void loop (void) {унших1 = analogRead (A0); // аналог 0 уншихад хавсаргасан2 унших2 = analogRead (A2); // аналог 2 уншихад хавсаргасан3 = analogRead (A4); // аналог 4 -т хавсаргасан болно

// if (reading2> = 0) {Serial.print ("Sensor value ="); // Эхний мэдрэгчийн босгыг тохируулахад ашигладаг командын жишээ

// Serial.println (унших2); } // өөр {Serial.print ("Мэдрэгчийн утга ="); Serial.println (0); }

if (унших1> 100 ба хэмнэх1 == 0) {// хэрэв мэдрэгч өндөр утга авч унтах төлөвт ороогүй бол save1 = 2; } // өөр 2 төлөв рүү очно уу (унших1> 30 ба хэмнэх1 == 0) {// хэрэв мэдрэгч дунд зэргийн утгыг авч унтах төлөвт ороогүй бол save1 = 1; } // if 1 (өөрөөр хэлбэл1> 0) {// хэрэв утга нь тэг биш бөгөөд өмнөх нөхцлүүдийн аль нь ч зөв биш байвал save1 = 0;} // унтах төлөв рүү очих

if (save1 == 0) {servo1.write (160); } // if else (if1 save = = 1) {servo1.write (120); } // өөр татах өөр өнцөг {servo1.write (90); } // татах хамгийн их өнцөг

if (read2> 10 and save2 == 0) {// servo 1 -тэй адил save2 = 2; } if if (read2> 5 and save2 == 0) {save2 = 1; } өөр бол (унших2> 0) {save2 = 0;}

if (save2 == 0) {servo2.write (0); } if if (save2 == 1) {servo2.write (40); } өөр {servo2.write (60); }

if (унших3> 30 ба save3 == 0) {// servo 1 -тэй адил save3 = 2; } else if (унших3> 10 ба save3 == 0) {save3 = 1; } өөр бол (унших3> 0) {save3 = 0;}

if (save3 == 0) {servo3.write (0); } if if (save3 == 1) {servo3.write (40); } өөр {servo3.write (70); } саатал (1000); } // түр хүлээнэ үү

Алхам 9: Arduino, Батерей ба Веробоард -ийг гартаа бэхлээрэй

Батерейны батерей болон arduino -ийг засахын тулд өөр нэг хавтанг PLA дээр хэвлэв.

Хавтан нь 100x145x5 мм хэмжээтэй байна.

Ардуиног боохын тулд дөрвөн нүх, 9В батерейны эзэмшигчийг боолттой болгохын тулд 6 нүхтэй, 6В батерейны хайрцаг болон хавтан дээр кабелийн бэхэлгээ ашиглан нүх гаргажээ. Энэхүү эзэмшигчийг бэхлэхийн тулд бага зэрэг цавуу нэмсэн. Шилжүүлэгч нь хоёр жижиг кабелийн бэхэлгээгээр бэхлэгддэг.

Түүнчлэн жинсэн өмд дээрх хавтанг кабелийн зангиа ашиглан засахад ашигладаг дөрвөн нүх байдаг.

Verbboard -ийг бамбай шиг ардуино дээр тавьдаг.

Алхам 10: Электроникийг холбоно уу

Дээрх схемд заасны дагуу хэлхээг veroboard дээр гагнаж байна.

Arduino нь 9V батерейгаар хангагдсан бөгөөд тэдгээрийн хооронд Arduino -ийг унтраах боломжтой бөгөөд 6V батерей нь маш их гүйдэл шаардагддаг servo моторт хэрэгтэй бөгөөд servo -ийн гуравдахь зүү нь сүлжээнд холбогдсон байна. 3, 6, 9 -р тээглүүрийг ХОУХ -ээр хянана.

Мэдрэгч бүрийг хажуу тийш нь Arduino -ийн 5V -ээр холбож, нөгөө талд нь хүчдэлийг хэмжихийн тулд газар болон A0, A2, A4 тээглүүрт холбогдсон 330 ом эсэргүүцэлтэй холбоно.

Алхам 11: Nylon утас нэмнэ

Зурган дээр үзүүлсэн шиг Nylon утаснууд нь үзүүр ба цагиргуудын аль алинаар нь дамжин өнгөрдөг бөгөөд дараа нь утасны хоёр хагас нь хоёулаа полиэтилен чиглүүлэгч дотор орж, хөтөчийн төгсгөл хүртэл мотор руу хамт байх болно. Утасны уртыг яг энэ үед тодорхойлдог бөгөөд тэдгээр нь servo -ийн дугуйг шулуун хуруугаараа дугуйлахад хангалттай урт байх ёстой.

Тэд дугуй дээр бэхлэгдсэн бөгөөд.stl файлууд дээр хоёр жижиг нүх гаргадаг бөгөөд нэмэлт тогтворжуулах зорилгоор халуун цавуугаар бэхэлсэн байдаг.

Алхам 12: Сайхан амраарай

Энэ нь хүлээж байсан шиг ажилладаг.

Эхний түлхэлтээр хуруугаа нугалж, хоёр дахь нь гаргадаг бөгөөд хуруугаа нугалахад ямар ч хүч шаардагддаггүй.

Гэсэн хэдий ч гурван асуудал хэвээр байна:

- Сервог ажиллуулахын тулд импульсийг 1 секундээс богино болгохын тулд болгоомжтой байх ёстой, эс тэгвээс Arduino кодын тухай 8 -р алхамд тайлбарласны дагуу утас татагдсаны дараа шууд суллагдана.

- Хуванцар эд анги нь бага зэрэг хальтирч байгаа тул бид үрэлтийг нэмэхийн тулд үзүүртээ халуун цавуу нэмсэн.

- Хэрэв хуруунд их ачаалал байгаа бол мэдрэгч нь үргэлж үнэ цэнэтэй байх тул servo тасралтгүй эргэх болно.