Для научной ярмарки в этом году я чувствовал, что хочу что-то построить, а не проводить эксперимент. Все, что мне нужно было сделать, - это посмотреть на Instructables для идеи проекта. Я был вдохновлен роботизированной рукой njkl44, так как она так сильно напоминает мне фантастические фильмы. Моей целью было создать систему тактильной обратной связи с такой роботизированной рукой. Система предоставляет возможность человеку, управляющему рукой, «чувствовать» то, что чувствует рука робота. Я подумал, что это отличный проект, так как он дал мне что-то, что можно сделать для научной ярмарки, и дал мне платформу для постоянного развития. Другими словами, я не перестану над этим работать. Я всегда буду пытаться вернуться к этому, чтобы я мог вносить различные улучшения или переделывать это время от времени.
Роботизированная рука njkl44:
http://www.instructables.com/id/Arduino-Wireless-Animatronic-Hand/
Расходные материалы:
Шаг 1: Материалы и инструменты
материалы:
На палец:
Болты А2-70 - 3 со скошенной головкой и 4 с обычной головкой для каждого пальца
Гайки с нейлоновой вставкой для болтов
4-40 х 1/2 "крепежный винт и подходящая гайка
2-56 Шариковое соединение с резьбой (для соединения пальца с сервоприводом)
Скрепка Jumbo (используется для соединения шаровых звеньев)
(x28) # 4S шайбы
Электроника:
Ардуино Мега
(x4) FSR
(x4) 4,5 "гибкий резистор
(x4) Мини Вибрационные Двигатели
(x10) Винтовые клеммы для печатных плат
(x4) 22k резисторы
(x4) 10k резисторы
Провод 24AWG в витой паре (пары облегчают управление проводами)
(x4) Хобби Сервос
Разный макетное оборудование
Источник питания 6 В (я использовал держатель батареи 4xAA)
Другой:
5мм Акрил
Скотч
голве
Термоусадочные трубки
Нить
Инструменты:
Лазерный резак
Dremel
Сверлильный станок
Горячий клеевой пистолет
Паяльник
Безопасные очки
игла
Шаг 2: Дизайн
Каждый из пальцев использует два набора четырехбалочной связи. Я покажу вам, как это работает с двумя изображениями пальца ниже.
Что касается деталей, я смог получить лазерную резку из акрила в моем местном хакерском пространстве, HeatSync Labs. Акрил является отличным материалом для небольших нагрузок и базовых испытаний, но если на пальце есть какое-либо серьезное напряжение, вы рискуете сломать детали. Вместо акрила было бы лучше сделать детали из металла для больших нагрузок.
В файлах .dxf нет масштаба. Для пальцев отверстия должны быть 2,8 мм. Для ладони прямоугольники имеют размер 20х40 мм. Я использовал сервоприводы Hitec HS-322 HD, и они идеально подходят. Вам придется снять корпус сервомотора и положить его обратно в руку, так как есть небольшая кромка, из которой выходят провода.
Шаг 3: соедините пальцы
Первоначально пальцы использовали 4-40 болтов для всех отверстий, но, поскольку метрические болты подходят лучше, я поменял все болты.
Мне нужно было скосить внутренние отверстия на деталях, чтобы скошенные болты сидели на одном уровне с поверхностью акрила. Для этого я использовал сверлильный станок со сверлом того же размера, что и скошенные головки. Я также немного укоротил болты, чтобы они не попали между пальцами.
ВНИМАТЕЛЬНО ОТРЕЗАТЬ БОЛТЫ. Это может вызвать проблемы, если это сделать без защитных очков и перчаток. Также не забудьте надеть обычные гайки, прежде чем срезать болты, а потом снять их. Это предотвратит деформацию резьбы при установке стопорных гаек.
Для соединения пальца:
Сначала установите скошенные болты.
Тогда остальные болты в любом порядке.
Каждый болт также имеет свою шайбу и контргайку
Шаг 4: соберите роботизированную руку
Для прикрепления пальцев обработайте склеенный акрил. Это обеспечивает горячий клей чем-то, за что он может схватиться. Кроме того, расположите пальцы под углом, подобным человеческой руке. Отрегулируйте их так, чтобы болты не мешали между пальцами,
Для каждого FSR припаяйте скрученные провода. Я использовал около 2 футов провода для каждого FSR. Оберните FSR клейкой лентой, как на картинке ниже. Это позволит им быть прикрепленными к роботизированной руке. Убедитесь, что какая-то лента удерживает небольшую часть проводов. Если этого не сделать, FSR может слишком сильно погнуться чуть выше паяного соединения и сломаться.
Для сервоприводов вам нужно разобрать чехол и снова сложить его на руке. Они не могут скользить из-за кромки, из которой выходят провода. Положите немного горячего клея между корпусом сервопривода и акрилом. Это будет держать их на месте.
Разрежьте гигантские скрепки до нужного размера и припаяйте их на шариковых звеньях. Хорошая вещь о шаровых звеньях заключается в том, что их можно впоследствии отрегулировать, навинчивая звенья чуть больше или меньше.
Одиночный болт 4-40 входит в верхнюю часть первого сегмента пальца и крепится к шаровой тяге.
Шаг 5: собери свою руку
Шейте все детали на старую перчатку. Убедитесь, что она соответствует руке робота (левая перчатка для левой руки робота и правая перчатка для правой руки робота). Сторона, на которой он находится, может быть изменена путем замены некоторых проводов вокруг.
Припой витой проволоки к двигателям и гибким резисторам. Опять же, я использовал около 2 футов провода, но то, сколько вы используете, зависит от того, как далеко от Arduino вы хотите получить.
В своей оригинальной руке я использовал витые пары из кабеля Ethernet. Цветовое кодирование сделало управление проводами проще, но провода были немного жесткими. Жесткость не влияет на функциональность руки, но она делает перчатку немного странной для ношения. Это можно исправить, используя многожильный провод вместо сплошного сердечника.
Шаг 6: электроника
Каждый из датчиков использует делитель напряжения. FSR получают резистор 10 кОм, а гибкие резисторы - резисторы 22 кОм. Делитель напряжения работает с изменяющимся сопротивлением датчиков. Когда сопротивление для переменного резистора выше, на переменном резисторе наблюдается большее падение напряжения. Делители напряжения поставляются с напряжением + 5 В, и это падение в 5 В делится между двумя резисторами. Arduino измеряет напряжение между резисторами и возвращает значение между 0 и 1023 на основе показаний напряжения (0 - 0 В, а 1023 - 5 В).
Шаг 7: Запрограммируйте руку
Я приложил код из моей первой версии. В то время я использовал два обычных Arduinos, так как мне нужно было 8 аналоговых входов. Он также изолировал два происходящих процесса: расположение пальцев и измерение давления. Для моей второй версии (этой версии) я использовал Arduino Mega, чтобы я мог разместить все входы на одной плате. Что касается кода, я в значительной степени скопировал и вставил сервопривод в цикл считывания давления и изменил метки контактов вокруг.
**Важный**
Для позиционирования сервомотора еще предстоит проделать определенную работу по ограничению вращения. Если они вращаются слишком далеко, что-то может сломаться. Вот так я сломал палец.
Как я сказал во вступлении, я всегда буду возвращаться к этому проекту, чтобы постараться улучшить его постепенно. Так как это одна из моих первых программ Arduino, скорее всего, в коде есть некоторые недостатки. Не стесняйтесь размещать потенциальные изменения.
Шаг 8: подключи все
Это одна из самых сложных частей. Обязательно проверьте и перепроверьте все соединения.
Каждый датчик получает свой собственный терминал. Один провод идет в один слот, а другой - в другой. Поскольку датчики являются резисторами, направление, в котором они идут, не имеет значения.
Идя слева направо по терминалам:
(каждый резистор со своим терминалом)
Гибкие резисторы (перчатка) - указательный палец
средний палец
Безымянный палец
мизинец
(каждый из четырех проводов идет в свой слот)
Моторные угодья - порядок не имеет значения; просто помните, что положительные провода подключаются непосредственно к Arduino
FSRs (рука робота) - указательный палец
средний палец
Безымянный палец
мизинец
Сервоприводы подключены на другой стороне макета.
Сервоприводы:
Красный - положительный источник питания
Чернозем
Белый / желтый сигнал (вывод цифрового выхода, к которому подключен сервопривод на Arduino)
Все провода-перемычки идут от платы к соответствующим контактам на Arduino. (датчик сгибания 1 на аналоговый вход 0, датчик сгибания 2 на аналоговый вход 2 и т. д.)
Шаг 9: Наслаждайтесь!
Удачи с этим проектом, и не стесняйтесь задавать любые вопросы!
-zach
Финалист в
Robot Challenge
