Rukavice Flex Sensor: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Jedná se o zábavný projekt, který lze přizpůsobit ovládání čehokoli od robotických ramen po rozhraní virtuální reality.

Krok 1: Materiály a součásti

Pro rukavice:

• Levná zahradnická rukavice
• Lilypad Arduino
• Držák baterie Lilypad
• Vodivá nit na šití
• Normální šicí nit
• Velostat
• Lepicí páska
• super lepidlo
• Elastický
• Pět odporů 4,7 kohm

Pro paži:

• Pět serva SG90
• Elektrický drát
• PLA nebo ABS vlákno
• Ninjaflex (nebo jiné pružné vlákno)
• Vlasec
• Napájení 5V
• Malá pečicí deska (volitelná, ale užitečná pro paralelní zapojení serv)

Poznámka: pokud nemáte flexibilní vlákno pro 3D tisk, je možné použít jiné robotické rameno než Flexy Hand

Krok 2: Výroba snímačů Flex

Materiál, který jsem použil, velostat, je piezorezistivní materiál. To znamená, že je citlivý na tlak a když jej stisknete, ohnete nebo zdeformujete, odpor se změní. Tuto vlastnost použijeme k měření toho, jak moc se každý prst ohýbá.

Začněte odstřižením 5 proužků velostatu, přibližně 0,7 cm x 8 cm, přesné rozměry jsou irelevantní, protože nás zajímá kvalitativní čtení odporu a ne kvantitativní.

Dále položte 2 dlouhé kusy lepicí pásky lícem nahoru na rovný povrch a ustřihněte dvě délky vodivé šicí nitě, řekl bych, že alespoň 40 cm dlouhé, vždy je lepší mít přebytek. Volitelně naneste malou kapku super lepidla na lepicí pásku poblíž základny. Není to nutné, ale zjistil jsem, že to zabrání nechtěnému vytažení šicí nitě. Pokud nemáte vodivou nit na šití, může být pro tento krok možné použít tenký měděný drát jako drát, který najdete v kabelech sluchátek (říkám „mohl“, protože jsem tuto myšlenku netestoval).

Položte 2 délky šicí nitě na lepicí pásku podél středu, přičemž ocas šicí nitě vyčnívá konec lepicí pásky. Je důležité přejít na téměř celou délku lepicí pásky, protože pokud tak neučiníte, snímač ohybu bude sbírat údaje pouze v blízkosti spodní části prstu, a ne špičky.

Položte velostat na jeden kus šicí nitě tak, aby zakryl jeho konec (nechcete, aby se 2 kusy šicí nitě dotýkaly). Poté zvedněte druhý kus lepicí pásky na nekrytou stranu velostatu a silně zatlačte, aby se odstranily vzduchové bubliny. Na základně senzoru zajistěte, aby 2 kusy šicí nitě nevytvářely zkrat, aby se tomu zabránilo, aby opustily lepivou pásku na opačných stranách (podobné křižovatce ve tvaru „Y“, viz obrázek).

Podle potřeby odstřihněte přebytečnou lepicí pásku. Nakonec super přilepte malý kousek gumičky na konec senzoru. Opakujte to 5krát a upravte velikost každého senzoru tak, aby optimálně odpovídala vašemu prstu.

Krok 3: Vyrobte si rukavici

Poskytnu přehled kroků, které jsem osobně provedl, ale jak to uděláte, se bude případ od případu lišit, do značné míry závisí na rukavici, kterou používáte.

Jeden klíčový bod, který nemohu dostatečně zdůraznit, je, že vodivá šicí nit NENÍ jako normální hobby drát, neexistuje izolační plášť. Vzhledem k tomu, že je rukavice pružná a může se sama ohnout, je navíc velmi snadné vytvořit zkrat, což má za následek zničení součástí a velké otvory v rukavici.

Pokud nemáte vodivou nit na šití, je možné použít normální dráty a pájet vaše spoje.

Začal jsem zapojením baterie do rukavice a připojením 5V a GND k Arduino Lilypad. Lilypad ještě úplně nešijte, protože jej budeme muset ohnout dozadu a přišít pod něj (viz obrázky výše).

Doporučil bych také obložit spodní stranu desky Lilypad elektrickou páskou, aby nedošlo ke zkratu.

Dále pájejte konce pěti rezistorů 4,7Kohm do malých smyček (možná budete muset upravit hodnotu odporu na základě délky a šířky vašich velostatových pásků). Volitelné: připevněte je k rukavici horkým lepidlem, je obtížnější je ušít, pokud nejsou zpočátku drženy na místě.

Než budete pokračovat, pečlivě si prostudujte výše uvedené obrázky a schéma zapojení, před zahájením je důležité zmapovat si trasu pro šicí nit, jinak se „zašijete do kouta“.

Osobně jsem začal šít z GND na bateriovém bloku na 5 rezistorů a poté z každého jednotlivého rezistoru na piny A0 přes A4 tak, že jsem přešel pod desku Lilypad, kterou jsme dříve překryli izolační páskou. Následně jsem konec prvního flex senzoru nalepil na palec, přičemž jeden konec šicí nitě šel na 5V a druhý konec na A0. Opakujte to pro každý prst, ale místo toho, abyste pokaždé šli přímo na 5V (a vytvořili bludiště stehů), prostě přišijte k předchozímu flex senzoru.

Abyste zajistili, že každý ze snímačů ohybu zůstane pod napětím, když budete pohybovat prsty, sešijte gumu, kterou jsme v posledním kroku připevnili k ohybu, ke špičkám prstů na rukavici. Volitelně prošijte několik smyček kolem snímače flexe, abyste zajistili, že zůstanou na místě, když budete pohybovat rukou.

Nakonec připájejte 5 vodičů k digitálním pinům 5 až 9, ty budou použity později k určení serva, kam jít.

Krok 4: Postavte paži

3D soubory jsem vytiskl odjištěné soubory zpřístupněné od uživatele Gyrobot na Thingiverse. Najdete je zde.

Pokud chcete, můžete také 3D tisknout předloktí, ale kvůli vláknovým omezením jsem vytvořil model papírového mache vlastního předloktí. Použil jsem pět serva SG90 držených v 3D tištěném rámu, spojeném s každým prstem pomocí vlasce. Připojte všechna připojení GND a Vin paralelně k externímu zdroji napájení, jako je 5V AC-DC nástěnný transformátor.

Připojte vstupní piny serva (obvykle podle dohody oranžové vodiče) k odpovídajícím digitálním pinům na rukavici.

Krok 5: Nahrajte kód

Pokud nemáte kabel FTDI, budete muset Lilypad naprogramovat přes Arduino Uno. Kroky k tomu jsou popsány v tomto pokynu. Ujistěte se, že máte vybrán správný typ desky Arduino, pro změnu přejděte na Nástroje/Deska/Lilypad Arduino.

Podle výše uvedených pokynů nejprve nahrajte kalibrační kód.

Zkopírujte výstup z kalibračního kódu do řádku 31 tohoto kódu a poté jej nahrajte.

Krok 6: Komentujte přenosovou rychlost

Měl jsem docela frustrující chybu, protože přenosová rychlost (což je rychlost přenosu dat přes sériový port) byla dvakrát větší než to, co jsem naprogramoval. Ukázku problému najdete na mém videu na YouTube kolem 2:54. Bohužel mi to zabránilo dodržet můj původní plán, kterým bylo používání bluetooth a bezdrátová komunikace mezi rukavicí a robotickou rukou.

Nepodařilo se mi vyřešit problém s přenosovou rychlostí, ale můj nejlepší odhad je, že mezi softwarovým hardwarem existuje nesoulad, protože oscilátor na desce je buď 8 MHz, nebo 16 MHz. Může to být proto, že jsem si koupil levnou klonovací desku a ne oficiální produkt. Pokud používáte skutečný produkt, tento problém nemusí mít. Nicméně je to čistě jen moje vlastní spekulace a pokud někdo zná skutečný důvod, dejte mi prosím vědět v níže uvedených komentářích.

Jako dočasné opravy jsem našel 2 způsoby, jak to obejít:

• Zdvojnásobte přenosovou rychlost pomocí tlačítka v levém dolním rohu sériového monitoru. Pokud například kód říká Serial.begin (9600); změňte výstup sériového monitoru na 19200.
• Místo toho, abyste si jako desku vybrali Arduino Lilypad, zvolte při nástupu Arduino Pro. Chcete -li to provést v Arduino IDE, přejděte: Nástroje/Deska/Arduino Pro nebo Pro Mini a poté nahrajte.

Krok 7: Dokončení

Doufám, že jste našli tento návod k poučení, pokud máte nějaké dotazy nebo návrhy, zanechte je prosím v komentáři níže.

Třetí cena v soutěži Make It Move 2017