Tele ovládané bionické rameno: 13 kroků (s obrázky)

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

V tomto Instructable vyrobíme tele ovládanou bionickou ruku, což je robotická ruka podobná lidské ruce se šesti stupni volnosti (pět pro postavy a jeden pro zápěstí). Ovládá se lidskou rukou pomocí rukavice, která má připojené flex senzory pro zpětnou vazbu prstu a IMU pro zpětnou vazbu úhlu zápěstí.

Toto jsou klíčové vlastnosti ruky:

1. Robotická ruka se 6 stupni volnosti: Pět pro každý prst ovládané strunami připevněnými k servu a pohyb zápěstí se opět provádí pomocí serva. Protože všechny stupně volnosti jsou ovládány pomocí serva, nepotřebujeme pro zpětnou vazbu další senzory.
2. Flex senzory: K rukavici je připevněno pět flex senzorů. Tyto flex senzory poskytují zpětnou vazbu mikro-ovládanému, který se používá k ovládání bionického ramene.
3. IMU: IMU se používá pro zjištění úhlu zápěstí ruky.
4. Používají se dva evive (mikroradiče na bázi Arduina): jeden připevněný k rukavici pro získání úhlu zápěstí a pružného pohybu a druhý je připevněn k bionické paži, která ovládá serva.
5. Oba spolu komunikují pomocí Bluetooth.
6. Dva další stupně volnosti dávají bionické rameno X a Z pohyb v rovině, které lze dále naprogramovat tak, aby plnilo složité úkoly, jako je VYBERTE A MÍSTO ROBOTY.
7. Dva pohyby navíc se ovládají pomocí joysticku.

Protože nyní máte krátkou představu, co jsme v této bionické paži provedli, projděte si každý krok podrobně.

Krok 1: Hand and Forarm

Nenavrhli jsme celou ruku a neformovali se. Na internetu je k dispozici mnoho návrhů rukou a paží. Převzali jsme jeden z návrhů z InMoov.

Vyrobili jsme pravou ruku, takže toto jsou díly, které je třeba vytisknout 3D:

• 1x palec
• 1x rejstřík
• 1x vyšší moc
• 1x Auriculaire
• 1x Pinky
• 1x Bolt_entretoise
• 1x zápěstí
• 1x zápěstí malé
• 1x vrchní povrch
• 1x krycí prst
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotawrist2
• 1x rotawrist1
• 1x rotawrist3
• 1x WristGears
• 1x CableHolderWrist

Zde můžete získat celou montážní příručku.

Krok 2: Návrh osy Z

Navrhli jsme vlastní část připevněnou na konci předloktí, která má drážky pro uložení a vodicí šroub. Ložisko slouží k vedení ramene v ose z a pohyb osy je řízen pomocí olověného a šroubového mechanismu. V mechanismu vodícího šroubu, když se šroubový hřídel otáčí, matice vodícího šroubu převádí tento rotační pohyb na lineární pohyb, což má za následek lineární pohyb ramene.

Olověný šroub se otáčí pomocí krokového motoru, což má za následek přesný pohyb robotické paže.

Krokový motor, hřídele a vodicí šroub jsou připevněny k vlastní 3D tištěné části, mezi kterou se pohybuje robotické rameno.

Krok 3: Pohyb a rám osy X

Jak již bylo zmíněno v předchozím kroku, druhá vlastní část byla navržena pro držení krokového motoru a hřídelí. Stejná část má také otvory pro ložisko a matici použité pro mechanismus vodícího šroubu pro pohyb v ose X. Krokový motor a podpěra hřídele jsou namontovány na hliníkovém rámu vyrobeném z hliníkových výlisků o rozměrech 20 mm x 20 mm.

Mechanický aspekt projektu je hotový, nyní se podívejme na elektronickou součást.

Krok 4: Spuštění krokového motoru: Schéma obvodu ovladače A4988

Evive používáme jako náš mikrořadič k ovládání našich serv a motorů. Toto jsou součásti potřebné k ovládání krokového motoru pomocí joysticku:

• Joystick XY
• Propojovací dráty
• A4988 Řidič motoru
• A baterie (12V)

Nahoře je schéma zapojení.

Krok 5: Kód krokového motoru

K ovládání krokového motoru pomocí evive používáme knihovnu BasicStepperDriver. Kód je jednoduchý:

• Pokud je hodnota potenciometru osy X větší než 800 (analogové čtení 10 bitů), posuňte chapadlo nahoru.

• Pokud je hodnota potenciometru osy X menší než 200 (analogové čtení 10 bitů), posuňte chapadlo dolů.

• Pokud je hodnota potenciometru osy Y větší než 800 (analogové čtení 10 bitů), posuňte chapadlo doleva.
• Pokud je hodnota potenciometru osy Y menší než 200 (analogové čtení 10 bitů), posuňte chapadlo doprava.

Kód je uveden níže.

Krok 6: Flex senzory

Tento flex senzor je variabilní odpor. Odpor snímače ohybu se zvyšuje, jak se tělo součásti ohýbá. Pro pohyb prstů jsme použili pět 4,5 “dlouhých flex senzorů.

Nejjednodušší způsob, jak začlenit tento snímač do našeho projektu, bylo použít jej jako dělič napětí. Tento obvod vyžaduje jeden odpor. V tomto příkladu použijeme odpor 47 kΩ.

Flexibilní senzory jsou připojeny k analogovému kolíku A0-A4 na evive.

Výše uvedený je jeden z potenciálních dělicích obvodů s evive.

Krok 7: Kalibrace senzoru Flex

Konečný výsledek „loading =“líný”byl fantastický. Bionickou ruku jsme mohli ovládat pomocí rukavice.

Co je evive? Evive je platforma pro prototypování elektroniky pro všechny věkové skupiny, která jim pomáhá učit se, stavět, ladit jejich robotiku, vestavěné a další projekty. Díky jádru Arduino Mega nabízí evive jedinečné vizuální rozhraní založené na nabídkách, které odstraňuje potřebu opakovaně programovat Arduino. evive nabízí svět IoT s podporou napájecích zdrojů, senzorů a akčních členů v jedné malé přenosné jednotce.

Stručně řečeno, pomáhá vám rychle a snadno vytvářet projekty/prototypy.

Chcete -li prozkoumat více, navštivte zde.