Arduino Powered Painting Robot: 11 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Fusion 360 Layihələri »

Bir robotun heyranedici rəsm və sənət əsərləri yarada biləcəyini heç düşünmüsünüzmü? Bu layihədə Arduino Powered Painting Robot ilə bunu gerçəkləşdirməyə çalışıram. Məqsəd robotun özbaşına rəsmlər çəkə bilməsi və bir sənət əsərini təkrarlamaq üçün istinad şəklindən istifadə etməsidir. CAD və rəqəmsal istehsalın gücündən istifadə edərək möhkəm bir şassi yaratdım ki, üzərinə boya fırçasını 7 boya qabından birinə batırıb kətan üzərində çəkə biləcəyim bir qol quraşdırdım.

Robot, step motorlar və servo mühərriklər kimi ümumi hissələrdən istifadə edilərək hazırlanır və hər cür boya ilə işləmək üçün hazırlanmışdır.

Öz Arduino Powered Painting Robotunuzu yaratmağa davam edin və layihədən zövq alsanız və öz versiyanızı hazırlamağa qərar verərsinizsə "Paint Challenge" da bu layihəyə səs verməyin.

Addım 1: Dizayn haqqında ümumi məlumat

Rəsm robotunun dizaynı Roomba təmizləyici robotun quruluşundan ilham almışdır. İki əsas sistemdən ibarətdir:

• Təkərlərə və passiv planerlərə bağlanan iki pilləli mühərrikdən ibarət olan sürücü sistemi. Bu, robotun kətan boyunca istənilən istiqamətdə hərəkət etməsinə imkan verir.
• Fırçanı boya qablarının üzərinə yerləşdirən üçüncü pilləli motordan və boya fırçasını boyaya batıran servo motordan ibarət olan fırça sistemi.

Robot eyni vaxtda 7 fərqli rəng daşıya bilir. Dizayn əvvəlcə Autodesk Fusion 360-da hazırlanmışdır. Parçalar lazerlə kəsilmiş və ya 3D çap üçün uyğun formatlara ixrac edilmişdir.

Robotun şassisinin dizaynı çoxlu montaj nöqtələri və modul hissələri nəzərə alınmaqla ölçeklenebilirlik nəzərə alınmaqla hazırlanmışdır. Bu, eyni şassinin müxtəlif digər tətbiqlər üçün istifadə edilməsinə imkan verir. Bu çərçivədə, şassi boya istifadə edərək gözəl sənət əsərləri hazırlamaq üçün istifadə olunur.

Addım 2: Lazımi materiallar

Öz Arduino Powered Painting Robotunuzu hazırlamaq üçün lazım olan bütün komponentlərin və hissələrin siyahısı budur. Bütün hissələr yerli avadanlıq mağazalarında və ya onlayn olaraq tapıla bilər.

ELEKTRONİK:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servo motor x 1
• NEMA17 Step motor x 3
• CNC qalxanı V3 x 1
• 11.1 V LiPo Batareyası x 1

DONANIM:

• M4 qoz -fındıq və boltlar
• M3 qoz -fındıq və boltlar
• Təkərlər (diametri 7 x 7 sm)
• 3D printer filamenti (3D printeriniz yoxdursa, yerli iş yerində bir 3D printer olmalıdır və ya çaplar olduqca ucuza onlayn olaraq edilə bilər)
• Akrilik təbəqələr (3 mm)
• Boyalar
• Boya Fırçası

ARAÇLAR:

• 3D printer
• Lazer kəsici

Alətlər istisna olmaqla, bu layihənin ümumi dəyəri təxminən 60 dollardır.

Addım 3: Rəqəmsal Hazırlanan Parçalar

Bu layihə üçün lazım olan hissələrin çoxu tələblərə uyğun olaraq hazırlanmışdır, buna görə rəqəmsal olaraq hazırlanan hissələrin gücündən istifadə etmək qərarına gəldim. Parçalar əvvəlcə Fusion 360 üzərində quruldu və sonra hissələri lazerlə kəsmək və ya 3D çap etmək üçün CAD modelləri istifadə edildi. Çaplar PLA istifadə edərək 40% doldurma, 2 perimetr, 0,4 mm nozzle və 0,1 mm təbəqə hündürlüyündə hazırlanmışdır. Çıxışlarla mürəkkəb bir forma sahib olduqları üçün bəzi hissələrə dayaqlar lazımdır, lakin dayaqlar asanlıqla əldə edilə bilər və bəzi kəsicilərlə çıxarıla bilər. Filament üçün istədiyiniz rəng seçə bilərsiniz. Lazerlə kəsilmiş parçalar 3 mm şəffaf akrildən kəsilmişdir.

Aşağıda dizayn sənədləri ilə birlikdə hissələrin tam siyahısını tapa bilərsiniz.

Qeyd: Buradan hissələr aşağıdakı siyahıda adların istifadə edilməsinə istinad ediləcək.

3D çaplı hissələr:

• Addım Mötərizəsi x 2
• Layer Aralığı x 4
• Qol bağlayıcı x 1
• Passiv Planer x 2
• Boya Palet Tutucu x 2
• Boya Paleti x 2

Lazerlə kəsilmiş hissələr:

• Alt Panel x 1
• Üst Panel x 1
• Fırça qolu x 1

Ümumilikdə 13 ədəd 3D çaplı hissə və 3 ədəd lazerlə kəsilmiş hissə var. Bütün hissələrin istehsalı üçün lazım olan vaxt təxminən 12 saatdır.

Addım 4: Şassi və Sürücü Sisteminin Qurulması (alt qat)

Bütün hissələr istehsal edildikdən sonra, rəngləmə robotunun alt qatını yığmağa başlaya bilərsiniz. Bu qat sürücü sistemindən məsuldur və elektronikanı da saxlayır. Təqdim olunan vintlərdən istifadə edərək 2 pilləli mühərrikə iki pilləli mühərrikin quraşdırılması ilə başlayın. Daha sonra, iki addım mötərizəsini alt lövhəyə bərkitmək üçün 8 x M4 qoz -fındıq və boltdan istifadə edin. Stepperlər quraşdırıldıqdan sonra iki təkəri step motorlarının oxlarına bağlaya bilərsiniz. Arduino -nu asanlıqla əldə etmək üçün M3 qoz -fındıq və boltlardan və bəzi dayaqlardan istifadə edərək Arduino -nu yerə bağlaya bilərsiniz. Arduino bərkidildikdən sonra CNC qalxanını Arduinoya quraşdırın. Robotun ön və arxasında iki deşik var. Pasif planerləri çuxurlardan keçirin və yerində yapışdırın. Bu parçalar robotun bədəninin kətan səthi boyunca cızılmasını önləyir.

M4 qoz -fındıq və boltlardan istifadə edərək iki arxa təbəqə ayırıcısını da quraşdıra bilərsiniz.

Qeyd: Hələ ön ikisini yapışdırmayın, çünki nəticədə çıxarmaq məcburiyyətindəsiniz.

Addım 5: Boya tutucusunun quraşdırılması (üst qat)

Sürücü sistemi qurulduqdan sonra, fırçanı hərəkət etdirən və fırçanı müxtəlif boya qablarına batıran boyama qolunu tutan üst təbəqəni yığmağa başlaya bilərsiniz. İki boya palet tutucu parçasını yapışdıraraq başlayın. Parçanın iç tərəfindəki yuva iki ön təbəqə aralıq parçası ilə hizalanır. Birləşdirilmiş hissə iki qoz -fındıq və bolt ilə yuxarı və aşağı təbəqələrə bərkidilir. Parça, üst panelə əlavə olaraq dörd bolt qoz -fındıq dəsti ilə gücləndirilmişdir.

Boya paletləri daha sonra hər iki tərəf üçün iki qoz -fındıq və boltlar istifadə edərək boya palet tutucu hissələrinin altına yapışdırılır.

Üst paneli sürüşdürün və arxa təbəqə boşluqlarını üst panelə bağlamaq üçün daha iki qoz və bolt istifadə edin. Dairəvi pilləli motoru, yuxarıya baxan ox ilə təmin edilmiş boltlardan istifadə edərək üst panelin ortasına quraşdırın. Bununla robotun şassisi qurulur və rəngləmə qolunu yığmağa başlaya bilərik.

Addım 6: Rəsm Kolu və Fırça Montajının Qurulması

Rəsm qolunu qurmaq üçün, 4 qoz-fındıq və bolt istifadə edərək, qol bağlayıcısını lazerlə kəsilmiş fırça qoluna bağlayaraq başlayın. Daha sonra, daha 4 qoz və bolt istifadə edərək servo motoru digər ucuna bağlayın. Servo motorun oxunun qol konnektorunun əks ucuna doğru olduğundan əmin olun. Qol konnektorunu yuxarı pilləli motor oxuna itələyin.

Servonun uzun buynuzundan istifadə edin və kauçuk bantlar və ya fermuarlar istifadə edərək boya fırçasını ona yapışdırın. Kauçuk bantlardan istifadə etməyi məsləhət görürəm, çünki bu, fırça qurğusuna sistemin yaxşı işləməsi üçün lazım olan bəzi uyğunluqları verir. Fırçanın, buynuzu servoya bağladıqdan sonra, döşəmənin və ya kağızın səthi boyunca çətinliklə sürüşdüyünə əmin olun.

Bununla, rəngləmə robotunun aparatı tamamlandı və kabel çəkməyə və proqramlaşdırmağa başlaya bilərsiniz.

Addım 7: Elektronika və sxemlər

Bu layihənin elektronikası olduqca sadədir, aşağıdakı cədvəldə izah edilmişdir:

• Sol təkərli step CNC qalxanının X oxu limanına
• Sağ təkərli step CNC qalxanının Y oxu limanına
• CNC qalxanının Z oxu limanına dönən addım
• CNC qalxanındakı mili işə salma maşını üçün servo motor siqnalı
• CNC ekranında 5v -dən +5v -ə qədər servo motor
• CNC qalxanında GND -dən GND -yə servo motor

Bununla da bu layihənin dövrəsi tamamlandı. Batareya, robotu açmaq və söndürmək üçün bir keçid açarı ilə CNC qalxanının güc terminallarına qoşula bilər.

Addım 8: Bir az nəzəriyyə haqqında

Bir nöqtəni 2D bir şəbəkəyə yerləşdirməyə gəldikdə, bunun ən ümumi və sadə yolu nöqtənin kartezyen koordinatlarını təmin etməkdir. Bu, x x koordinatı və ya x oxundakı nöqtənin proyeksiyası ilə başlanğıc arasındakı məsafə və y nöqtənin y koordinatı və ya proyeksiya arasındakı məsafədir y oxundakı nöqtənin mənşəyinə. Bu şəkildə hər hansı bir kompleks şəkil və ya forma, nöqtələr ardıcıllığından istifadə edərək təsvir edilə bilər ki, "nöqtələrə qoşulduqda" görüntü əmələ gəlir. Bu, nöqtənin mənşəyinə görə mövqeyini təsvir etmək üçün əlverişli bir yoldur. Ancaq bu layihə üçün fərqli bir sistem istifadə edildi.

2D şəbəkədəki bir nöqtə də qütb koordinatları istifadə edərək təsvir edilə bilər. Bu üsulda bir nöqtənin mövqeyi, (teta, r) olaraq işarələnən başqa bir tupla təsvir edilir, burada teta x oxu ilə yarım xətti arasındakı bucağı mənşəyi və nöqtəni birləşdirir və r arasındakı məsafədir. mənşəyi və nöqtəsi.

Birindən digərinə çevirmək üçün düsturu əlavə edilmiş şəkildə tapa bilərsiniz. Düsturları tam başa düşmək lazım deyil, baxmayaraq ki, onları bilmək kömək edir.

Addım 9: Arduino proqramlaşdırılması

Proqram, obyekti yönəlmiş bir texnikadan istifadə etməklə proqramın istifadəsini asanlaşdırır. Parametrləri kətanın eni və yüksəkliyi olan bir robot obyekti yaratmağa başlayın (bunları santimetrdə bir hökmdar və ya ölçü lenti ilə ölçün və paintRobot.ino skriptinin 4 -cü sətrindəki dəyərləri əvəz edin). Obyekt yönümlü proqramlaşdırma üsulları daha da inkişaf etdirməyə imkan verir.

Sonra sizə 3 sadə funksiya verilir:

1. gotoXY kartezyen koordinat götürür və robotu həmin mövqeyə aparır. (Məsələn, robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl bir boolean dəyər alır: false fırçanı kətandan qaldırır, əsl isə fırçanı kətan üzərinə qoyur. (Məsələn robot.brushControl (doğru))
3. pickPaint -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 tam ədədini alır ki, bu da robotu boya fırçasını müvafiq boya qabına batırır. (Məsələn robot.pickPaint (3))

Aşağıdakı proqram robotu təsadüfi mövqelərə keçirir və təsadüfi rənglər seçərək nəticədə gözəl və bənzərsiz bir sənət əsəri yaradır. Robotun istədiyiniz hər şeyi çəkməsini təmin etmək üçün bu asanlıqla dəyişdirilə bilər.

Qeyd: Kod yükləndikdən sonra fırçaya qoşulmuş servo buynuzunun yerini dəyişməli ola bilərsiniz. Zaman p

Addım 10: Boya əlavə edin

Donanım, elektronika və proqramlaşdırma tamamlandıqda, nəhayət fərdi boya qablarına bəzi boyalar əlavə edə bilərsiniz. Rəsmi daha hamar etmək üçün boyanı bir qədər seyreltməyi məsləhət görürəm.

Sağ paletin ən kənar konteynerinə bir az düz su əlavə edin. Robot rəngləri dəyişdirmədən əvvəl fırçanı təmizləmək üçün bu sudan istifadə edəcək.

Rəsm çəkmək üçün robotu kətanın sol alt küncünə qoyun, alt kənarında üzü düzəldin və robotu işə salın və arxaya oturun və sənət əsərinin yavaş -yavaş canlandığını seyr edin.

Addım 11: Yekun Nəticələr

Mövcud proqramla, robot kətan üzərində təsadüfi hərəkətlər edir, bu da bənzərsiz və gözəl rəsmlər yaradır. Bəzi dəyişikliklərə baxmayaraq, robot bir istinad şəkli istifadə edərək xüsusi rəsmlər çəkə bilər. Mövcud sistem, inkişaf etmək üçün güclü bir baza təmin edir. Robotun şassisi də bir çox standartlaşdırılmış montaj nöqtələri ilə modul şəkildə hazırlanmışdır ki, bu da robotu ehtiyaclarınıza uyğun olaraq asanlıqla çevirə bilər.

Ümid edirik ki, bu Təlimatlandırıcıdan zövq aldınız və öz rəsm robotunuzu yaratmağınıza ilham verdi.

Layihəni bəyənmisinizsə, "Paint Challenge" da səs verərək onu dəstəkləyin.

Xoşbəxt olun!

Paint Challenge -da Böyük Mükafat