Yüksək Beşlik! - Robotik Əl: 5 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Bir gün Mühəndislik Prinsipləri dərsimizdə VEX hissələrindən mürəkkəb maşınlar qurmağa başladıq. Mexanizmləri qurmağa başlayanda, bir araya yığılması lazım olan bir çox kompleks komponentləri idarə etmək üçün mübarizə apardıq. Kaş kimsə bizə kömək edərdi …

Bu səbəbdən, biz, Berbawy'nin sinifində oxuyan üç Irvington Liseyi şagirdi, sıfırdan bir robot əl dizayn etmək və qurmaq qərarına gəldik! Bunun üçün 150 dollarlıq maliyyə təxminləri ilə S. I. D. E. Layihə, büdcə altında qalmaqla birlikdə lazım olan bütün materialları əldə edə bildik. Hazır məhsul, hər biri real birləşmələrlə ayrı-ayrılıqda hərəkət edə bilən 3D çaplı barmağa qoşulmuş 5 servo idarə edən bir servo mikro nəzarətçi olan Arduino Mega-dan ibarətdir.

Bütün komanda üzvlərinin sıx bir gənclik cədvəli olan orta məktəb şagirdləri olduğunu və bazadan yuxarıya qədər elektronikaya əsaslanan bir layihə hazırlamaqda əvvəlki təcrübəsinin olmadığını nəzərə alsaq, bu çox iddialı bir layihə idi. Komanda üzvlərimizin daha əvvəl kompüter dəstəkli dizayn və proqramlaşdırma təcrübəsi olsa da, layihə insanların gündəlik vəzifələrini yerinə yetirmələrinə kömək edə biləcək şəkildə Arduino hardware və proqram təminatının potensial istifadəsinə gözümüzü açdı.

Patrick Ding tərəfindən 3D Modelləşdirmə və Dizayn

Sənədlər və Arduino Kodlaşdırma Ashwin Natampalli tərəfindən

Sandesh Shrestha tərəfindən Arduino Kodlaşdırma, Dövrə və Təlimatlandırılır

Addım 1: CADing

Bu layihənin ilk və ən çətin addımı barmaqlarla əlin 3D modellərini yaratmaqdır. Bunu etmək üçün Autodesk Inventor və ya Autodesk Fusion 360 istifadə edin (birincisini istifadə etdik).

Avuç, barmaq seqmentləri, barmaq ucları və çəhrayı barmaq seqmenti üçün fərdi CAD yaratmaq üçün hissə sənədlərindən istifadə edin. Derzlərin və servoların düzgün işləməsi üçün hər hissəyə 2-3 dəfə düzəlişlər etdik.

Dizayn, barmaqların hamar bir şəkildə işləməsinə imkan verdiyi və barmaqların bir -biri ilə toqquşmadığı müddətcə dizayn istənilən ölçü və forma ola bilər. Qapalı bir yumruq üçün barmaqların tamamilə çökə biləcəyinə əmin olun.

İlk versiyamızda tapdığımız kimi simli müdaxilələr və səmərəsiz yollar problemini həll etmək üçün ipin asanlıqla çəkilib boşalması üçün döngələr, simli bələdçilər və tunellər əlavə edildi.

Burada hər bir hissə üçün yekunlaşdırılmış multivaraşdırmalarımız və.stl CAD sənədlərimiz var.

Addım 2: 3D çap

CAD -ları tamamladıqdan sonra onları canlandırmaq üçün 3D printerdən istifadə edin. Yaratdığınız dizaynda bəzi problemlər varsa bu mərhələ dəfələrlə təkrarlana bilər.

3D çap üçün əvvəlcə CAD fayllarını STL faylları olaraq ixrac edin. Autodesk Inventor -da bunu etmək üçün Fayl açılan menyusunu vurun və İxracın üzərinə gedin. Açılan sütundan CAD Formatı seçin. Windows File Explorer menyusu açılan menyudan.stl faylını seçməyə və fayl üçün bir yer seçməyə imkan verəcəkdir.

Fayl 3D printerin proqramına idxal olunmağa hazır olduqdan sonra çap seçimlərini zövqünüzə uyğun olaraq konfiqurasiya edin və ya konfiqurasiyamıza əməl edin. 3D printer proqramı markadan markaya dəyişir, buna görə də proqramlarını gəzmək üçün onlayn bələdçilərə və ya təlimatlara müraciət edin. Əlimizdə, LulzBot Mini -ni sinif şəraitimizdə olması səbəbindən istifadə etdik.

Addım 3: Montaj

Bütün hissələr sallar və dayaqlar çıxarılaraq uğurla 3D çap edildikdən sonra (əgər varsa), montaja başlamaq üçün hər bir hissə əvvəlcədən hazırlanmalıdır.

3D yazıcılar çox dəqiq olmadığından və kiçik qüsurlar meydana gələ biləcəyi üçün müəyyən üzləri hamarlaşdırmaq üçün zımpara ilə zımpara və ya zımpara istifadə edin. Ən hamar birləşmə əməliyyatı üçün, optimal əlaqələr üçün hamarlaşdırmaq üçün birləşmələrə və kəsişmə nöqtələrinə diqqət yetirin. Bəzən barmaq seqmentlərində və digər hissələrdə olan telli tunellər mağaraya girə bilər və ya qeyri -kamil ola bilər. Böyük uyğunsuzluqlarla mübarizə aparmaq üçün tunelləri qazmaq üçün 3/16in matkap ucu olan bir qazma istifadə edin.

Ən asan simli marşrutlaşdırma üçün hər barmağınızı yığın, ipi tunellərdən keçirin və ipi uclarına bağlayın. Hər barmağınızı ovucunuza birləşdirməzdən əvvəl, ipi yuxarıdakı çuxurdan, biri altdan, ovucun üzərindəki bələdçi döngələrindən keçirin və servonun daxil etdiyi makaraların əks uclarına yapışdırın. Uzunluqlar düzgün olduqda, barmaqlarınızı ovucunuza bağlayın.

Yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, barmağı bir yerdə tutmaq üçün m4x16 vintləri hər bir oynağa daxil edin. Pinky üçün pinky seqmentlərindən istifadə edərək, hər barmaq üçün hər bir barmaq qurma prosesini təkrarlayın.

Addım 4: Arduino Dövriyyəsi

Skeletin hamısı yığılmış halda, indi əzələlər və beyin inteqrasiya olunmalıdır. Bütün servoları bir anda işə salmaq üçün Adafruit tərəfindən PCA 9685 motor nəzarətçisindən istifadə etməliyik. Bu nəzarətçi servoları gücləndirmək üçün xarici enerji təchizatı tələb edir. Bu nəzarətçidən və onun xüsusi kodlaşdırma kitabxanasından istifadə edərək burada tapa bilərsiniz.

Arduino'yu nəzarətçiyə bağlayarkən, pin çıxışlarını qeyd etdiyinizə əmin olun. Bir Arduino Mega istifadə edirsinizsə, bu lazım olmayacaq. Bununla birlikdə, bütün hallarda, servoların motor nəzarətçisinə hansı portlara quraşdırıldığını qeyd etdiyinizə əmin olun.

Bir IR Uzaqdan istifadə edərək servoları və əlləri idarə etmək üçün sadəcə IR qəbuledicisini əlavə edin və məlumat telini rəqəmsal portlara Arduino'ya bağlayın. Kabelin düzgün qurulduğundan əmin olmaq üçün İQ alıcınızın çıxışını yoxlayın. Dövrümüzün bir nümunəsi göstərilir.

Bu dövrəni yaratmaq üçün əvvəlcə hər bir servo servo motor nəzarət lövhəsindəki 3, 7, 11, 13 və 15 portlarına qoşun. Aşağıdakı beş pinlə bütün lövhəni çörək taxtasına yapışdırın.

Atlama kabellərindən istifadə edərək, Arduino -nun 5V gücünü və torpağını çörək taxtasının bir elektrik rayına qoşun (Arduino -dan 5V -nin hansı tərəfə yazıldığını və ya yadda saxladığınızdan əmin olun!). Bu IR sensoru və motor nəzarətçisini gücləndirəcək. 6V güc paketini digər elektrik rayına qoşun. Bu servoları gücləndirəcək.

İQ sensörünün bütün 3 pinini çörək taxtasına yerləşdirin. Gücü və torpağı 5V rayına və çıxışı rəqəmsal pin 7 -yə qoşun.

Arduino Mega istifadə etdiyimiz üçün, motor nəzarətçisindəki SDA və SCL portları Arduino -dakı SDA və SCL portları ilə bağlanacaq. VCC və yer limanları 5V rayına qoşulacaq.

Batareya dəsti öz elektrik rayına qoşulduqda, yaşıl enerji giriş başlığından servo mühərriklərə gücü təmin etmək üçün tullanan kabellər və kiçik bir düz başlı tornavida istifadə edin.

Bütün əlaqələrin sıx olduğundan əmin olun və bağlı olan TinkerCAD sxemimizlə bütün kabel xətlərini yenidən yoxlayın.

Addım 5: Kodlaşdırma

Bu əlin istifadəyə verilməsindən əvvəl son addım Arduino kodlaşdırmaqdır. Bu əl PCA 9685 motor nəzarətçisini istifadə etdiyindən, əvvəlcə Arduino Kodlaşdırma Ortamı daxilində edilə bilən kitabxananı quraşdırmalıyıq. Quraşdırdıqdan sonra IR Uzaqdan funksionallığı üçün IRremote kitabxanasını da quraşdırın.

Kodumuzda, IR uzaqdan idarəetmə düyməsindəki hər bir düymənin tərifi 8 rəqəmli kodlarla göstərilmişdir. Bunlar, hər düymənin 8 rəqəmli kodunu Serial Monitor -a yazdıran IRRecord proqramı istifadə edərək tapıldı.

Həm IRRecord proqramı, həm də tamamlanmış əl nəzarət proqramı əlavə olunur.

Kodun əvvəlinə IRremote, Wire və Adafruit_PWMServoDriver kitabxanalarını daxil edin.

Sonra, IR uzaqdan idarəetmə düymələrinin hər birini təyin etmək üçün IRRecord tapıntılarından istifadə edin. Hamısı lazım olmasa da (yalnız 10 -a ehtiyac var), hamısının olması gələcək üçün sürətli genişləndirməyə (funksiyalar və əvvəlcədən təyin edilmiş jestlər əlavə etmək) imkan verir. Servo sürücü funksiyasından istifadə edərək pwm yaradın və servoları motor nəzarətçisindəki pinlərə təyin edin. Göstərildiyi kimi eyni SERVOMAX/MIN dəyərlərindən istifadə edin. IR sensorunun rəqəmsal giriş pinini 7 olaraq təyin edin və işə salın.

Quraşdırma funksiyasını 9600 baud dərəcəsi ilə Serialı işə salmaqla elan edin. IR sensoru işə salın və servo tezliyi 60Hz -ə başlayın.

Nəhayət, döngə funksiyasında IR uzaqdan ötürülməsi əsasında bir if/else açarı yaradın, sonra istifadə ediləcək IR pultundakı hər düymənin halları olan bir keçid/qutu yaradın. Tercih etdiyiniz nəzarətlər üçün bunlar dəyişdirilə bilər. Hər bir halda, ayıklama üçün serial monitoruna basıldığı düyməni yazdırın və servo hərəkət etdirmək üçün for for istifadə edin. Bütün hallar yaradıldıqdan sonra, döngə funksiyasını bağlamadan əvvəl daha çox gələn siqnallar üçün İQ sensorunu yenidən başladığınızdan əmin olun. Motor nəzarətçi lövhəsi vasitəsi ilə servoların kodlaşdırılması https://learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-driver?view=all ünvanında tapa bilərsiniz.