Miyosensorla işləyən protez qol: 8 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-31 10:16

Bu layihə amputasiya olunmuş insanlar üçün protez qolun inkişafıdır. Bu layihənin məqsədi, peşəkar bir qolu olmayan insanlar üçün əlverişli bir protez qolu yaratmaqdır.

Bu layihə hələ də prototip hazırlama mərhələsində olduğu üçün hər zaman daha yaxşı ola bilər, çünki indiyə qədər yalnız ovucunu açıb bağlaya bilər, əşyaları tuta bilir! Buna baxmayaraq, evdə və ya yerli fab laboratoriyasında edilə bilən bir DIY protez qoludur.

Addım 1: Lazım olan materiallar, alətlər və maşınlar

Maşınlar:

1. 3D printer
2. Lazer kəsici
3. Masaüstü CNC Maşını

Alətlər:

1. Qarmaq ipi
2. 3 mm filament
3. Qazma
4. Super yapışqan
5. Delik pensləri
6. Multimetr
7. Lehim stansiyası
8. İşlənə bilən mum
9. Kalıplar üçün silikon

Materiallar:

1. Mis hesabatı
2. 1x ATMEGA328P-AU
3. 1 x 16 MHz Kristal
4. 1x 10k rezistor
5. 2 x 22pF kondansatörler
6. 1 x 10 uF kondansatör
7. 1x 1 uF kondansatör
8. 1x 0.1uF kondansatör
9. 1 x Myosensor
10. 5x mikro servo mühərriklər
11. 1x Arduino UNO

Proqram təminatı:

1. Arduino IDE
2. Fusion360
3. Cura
4. Qartal
5. GIMP

Addım 2: 2D və 3D Dizayn

3D dizayn

İlk addım, protez qolun içərisinə daxil olacaq elektronikaları nəzərə alaraq barmaqlarını, ovucunu və qolunu dizayn etmək idi. Düzünü desəm, açıq mənbə inmoov layihəsini əsas olaraq istifadə etdim və oradan başladım.

Avuç dizayn etmək olduqca çətin bir hissədir, çünki barmaqların aralarında fərqli nisbətlər olmalıdır. Belə ki:

Barmaqlar: Inmoov layihəsindən barmaqları endirdim.

Palma:

1. Əvvəlcə xurmanın planını eskiz etdim və ekstrüde etdim.
2. Sonra eskizlər, kəsmə və fileto əmrlərindən istifadə edərək barmaq və qolun əlaqələri üçün deşiklər etdim.
3. Bundan sonra, barmaqları mühərriklər vasitəsilə idarə edə bilməyim üçün balıqçılıq xətlərindən keçə bilməyim üçün borular düzəltməli oldum.
4. Nəhayət, ovucun içərisinə deliklər əlavə edilməli idi ki, balıq ovu kənara çəkilərkən ovucun bağlanması mümkün olsun.

Ön kol:

1. Fərqli təyyarələrdə iki eskiz yaratdım və ellips əmrindən istifadə etdim. İstədiyiniz formanı yaratmaq üçün loft əmrindən sonra istifadə etdim.
2. Bundan sonra, qabıq əmri onu boş hala gətirmək üçün istifadə edildi və içərisində elektronika qurduğum zaman ən yaxşı əlçatanlıq üçün dizayn edə biləcəyim üçün yarıya bölündü.
3. Bilək yaxınlığında bir eskiz də düzəldildi, ekstrüde edildi və xurma ilə birləşə bilməsi üçün əsas qolu ilə birləşdirildi.
4. Ön kolun içərisində dizayn etmək üçün görmə qabiliyyətinə malik olduğum üçün istifadə edəcəyim beş mühərrikin ölçüləri, hər barmaq üçün bir ədəd və istifadə edəcəyim PCB (çap dövrə kartı) yaratdım. Arzu olunan hündürlüyə çatana qədər onları sıxdım və geri boşluqdan istifadə edərək silindrin arxasındakı lazımsız hissələri sildim.
5. Nəhayət, yuxarıdakı oxşar əmrlərdən istifadə edərək ön kolun bağlana biləcəyi üçün ümumi dizaynda o qədər də görünməyəcək şəkildə açılan deliklər hazırlanmışdır.

Dizaynı bitirdikdən sonra hər bir bədəni seçdim və bir.stl faylı olaraq yüklədim və 3D olaraq ayrıca çap etdim.

2D dizayn

Balıqçılıq xətlərimin mühərriklər tərəfindən idarə olunarkən ayrılmasını istədiyim üçün onlar üçün istiqamətləndirici yuvalar düzəltmək qərarına gəldim. Bunun üçün həqiqətən yeni bir şey dizayn etmək məcburiyyətində deyildim, ancaq ön kolu yaratmaq üçün loft əmrindən istifadə edərkən daha kiçik ellipsdən istifadə etdim.

Mən eskizini lazer kəsici istifadə etdikdən sonra.dxf faylı olaraq ixrac etdim. İstədiyiniz forma aldıqdan sonra, lazım olanı tapdığım yuvanın içərisində 0,8 mm -lik deliklər qazdım.

Addım 3: 3D çap

Hər bir stl faylını ixrac etdikdən sonra barmaqların, avuç və qolun müxtəlif hissələrinin.gcodeunu yaratmaq üçün Cura istifadə etdim. İstifadə olunan parametrlər yuxarıdakı şəkillərdə göstərilmişdir. 3D çaplı hissələrin materialı PLA -dır.

Addım 4: Kalıplama və Döküm

Xurma dökümünün məqsədi, PLA sürüşkən ola biləcəyi üçün protez qolun daha güclü bir tutuşa sahib olmasıdır.

3D dizayn

1. Xurmanın əvvəlcədən hazırlanan eskizindən istifadə edərək, qövs əmrindən istifadə edərək bir növ dairələr hazırlayaraq ovucumuzu təqlid etməyə çalışdım.
2. Sonra onları müxtəlif yüksəkliklərdə sıxdım və içindəki "dairələrin" kənarlarını hamarlaşdırmaq üçün fileto əmrindən istifadə etdim.
3. Daha sonra, işlənə bilən mumumla eyni ölçüdə bir qutu hazırladım və komanda əmrindəki kəsikdən istifadə edərək dizaynımın mənfi tərəfini oraya qoydum.

CAM prosesi

Dizaynı masaüstü CNC maşını ilə freze etməyə hazır olduqdan sonra bunun üçün gcode yaratmalı oldum. Mənim vəziyyətimdə Roland MDX-40 CNC maşınından istifadə edirdim!

1. Əvvəlcə Fusion360 -ın CAM mühitinə daxil oldum.
2. Sonra, quraşdırma menyusunda "yeni bir quruluş" seçdim.
3. Doğru parametrləri seçdim (şəkillərə baxın) və OK düyməsini basdım.
4. Daha sonra, 3D menyusu altında, adaptiv təmizləmə seçdim və şəkillərdə göstərildiyi kimi istifadə etdiyim vasitəni daxil etdikdən sonra doğru parametrləri seçdim.
5. Nəhayət, uyğunlaşan klirinqi seçdim və yazı prosesinə tıkladım. Roland mdx-40 maşını olduğuna əmin oldum və gcodu əldə etmək üçün OK düyməsini basdım.
6. Bundan sonra, maşını istifadə edərək dizaynıma görə mum blokunu öğütdüm.

Silikon tökmə

1. Birincisi, qarışıq nisbətini, qazanın ömrünü və döküm vaxtını nəzərə alaraq, məlumat cədvəlini (materiallarda olan link) izləyərək, hava baloncuklarına səbəb olmamaq üçün iki silikon həllini diqqətlə qarışdırdım.
2. Sonra, hava baloncuklarının qarşısını almaq üçün təmas nöqtəsinin sabit qalmasını və tökülmüş məhlulun diametrinin mümkün qədər incə olmasını təmin edərək ən aşağı nöqtədən qəlibimə tökdüm.
3. Silikonu qəlibimə tökdükdən sonra içərisində hava baloncuklarının olmadığından əmin olmalı idim, buna görə də əyilmiş dırnaqlı bir matkapla qalıb titrədim.
4. Nəhayət, dizaynımda bunu unutduğum üçün, silikonum hazır olduqdan sonra, çəngəl kəlbəti ilə ovuc səthindəki deliklərə uyğun şəkildə deşiklər vurdum.

Addım 5: Elektronika Dizayn və İstehsal

Lövhəmi dizayn etmək və mikrokontrolörün pinlərində nələrin baş verdiyini başa düşmək üçün onun məlumat cədvəlini oxumalı oldum. Bir əsas PCB olaraq, mikro satshakit istifadə etdim və sonra sistemimin ehtiyaclarına uyğun olaraq dəyişdirdim.

Satshakit DIY arduino əsaslı bir lövhə olduğu üçün hissələrimin arduino ilə əlaqələrini axtardığım üçün dəyişdirə bilərdim. Beləliklə, miyosensor bir GND pin, bir VCC pin və bir analog pin istifadə edərək arduino -ya bağlanır. Halbuki, bir servo motorda bir GND pin, bir VCC pin və bir PWM pin istifadə olunur. Beləliklə, lövhənin gücünü nəzərə alaraq altı GND və VCC sancağını, bir analoq və beş PWM pinini ifşa etməli oldum. Ayrıca, lövhənin proqramlaşdırılması üçün pinləri (MISO, MOSI, SCK, RST, VCC və GND) ortaya çıxarmaq üçün nəzərə almalı oldum.

Atdığım addımlar belə idi:

1. Əvvəlcə mikro satşakitin qartal fayllarını yüklədim.
2. Sonra, Eagle istifadə edərək ehtiyaclarımı nəzərə alaraq mikro satshakit modifikasiya etdim. Kartaldan necə istifadə ediləcəyinə dair bir təlimatı burada və burada tapa bilərsiniz.
3. Lövhəmi köklədikdən sonra onu bir-p.webp" />

Lövhəmin daxili və xarici yollarını-p.webp

Nəhayət, lazım olan hər şeyi qartal lövhəmə uyğun olaraq lehimlədim. Şematik və lehimli lövhənin şəklini yuxarıda tapa bilərsiniz.

Arduino UNO istifadə etmək əvəzinə öz PCB lövhəmi düzəltməyimin səbəbi, öz lövhəmdən istifadə edərkən qənaət etdiyim yerdir.

Addım 6: Quraşdırma

Barmaqlar çap edildikdən sonra:

1. Daxili delikləri 3,5 mm diametrli bir qazma ilə, çuxurları isə 3 mm diametrli bir qazma ilə qazmalı oldum. Daxili çuxurlar, hissələrin bağlandığı zaman içəridən və çuxurdan, bağlandığı hissənin xaricdən olması deməkdir.
2. Bundan sonra əvvəlcə ikinci barmaqla, üçüncünü dördüncü barmaqla yapışdırmalı oldum.
3. Bundan sonra, 3 mm diametrli bir filament istifadə edərək kiçik deliklərdən 1+2 hissələrini 3+4 ilə 5 ilə bağladım.
4. Nəhayət, barmaqlar ovucla, sonra isə ön kolla yığılmağa hazır idi.

Beləliklə, balıqçılıq xəttini barmaqlardan keçirməyin vaxtı gəldi.

Bir xətt barmağın arxa tərəfindən barmaq-xurma bağlayıcısındakı borudan keçərək ön kola, digər xətt isə barmağın ön tərəfindən ovucun içindəki çuxura və ön qola gedirdi

Xüsusi bir qeyd, balıqçılıq xəttini diametri çuxur olan bir ağac parçasından keçmək və düyün etməkdir. Əks təqdirdə, xətt çəkildikdə, nə qədər düyün atsam da başıma gələn barmağım aşağı düşə bilər.

• Balıq ovu xətti barmaqlardan keçdikdən sonra, xurma və ön kol bəzi 3D çaplı botlar boltları ilə bağlanmalıdır.
• Xətləri ayırmaq üçün yenidən lazer kəsmə deşik yuvasından keçdim və sonra servo mühərriklərə bağladım.
• Balıqçılıq xəttini servonun düzgün mövqeyinə bağlamaq bir az çətindir. Ancaq etdiyim şey, barmağın həddindən artıq mövqelərini götürmək və servonun həddindən artıq mövqeyinə bağlamaq idi.
• Doğru mövqeləri tapdıqdan sonra, servoların xüsusi yuvalarında deliklər açdım və servoların ikisini digərlərindən bir qədər yuxarı qaldırdığından əmin olaraq servoları lazımi yerlərə vidaladım, əks halda əməliyyat zamanı toqquşacaqlar.

Addım 7: Proqramlaşdırma

Proqramı yazmazdan əvvəl dəyişdirilmiş mikro satşakitin proqramlaşdırılmasını təmin etməliydim. Bunu etmək üçün aşağıdakı addımları atmalı oldum:

1. Arduino Uno'yu kompüterə qoşun.
2. Alətlər altında doğru portu və Arduino Uno lövhəsini seçin.
3. > Fayl> Nümunələr altında "ArduinoISP" eskizini tapın və açın.
4. Eskizi Arduinoya yükləyin.
5. Arduino'yu kompüterdən ayırın.
6. Şəkildəki sxemə əsasən lövhəni Arduino ilə bağlayın.
7. Arduino'yu kompüterə qoşun.
8. "Arduino/Genuino Uno" lövhəsini və "Arduino ISP olaraq" proqramçısını seçin.
9. Basın> Alətlər> Bootloader Yazdır.
10. Bootloader uğurla tamamlandıqdan sonra proqramımızı yaza bilərik:

// servo mühərriklər üçün istifadə etdiyim kitabxana da daxil olmaqla

#include #include SoftwareSerial mySerial (7, 8); #define MYO_PIN A0 int sensorValue; üzmə gərginliyi; // servoma bir ad təyin et VarSpeedServo servo1; VarSpeedServo servo2; VarSpeedServo servo3; VarSpeedServo servo4; VarSpeedServo servo5; #PINKY 5 təyin edin #PINKY_PIN 10 təyin edin #RINGFINGER 4 təyin edin #RINGFINGER_PIN 9 təyin edin #MIDDLE 3 təyin edin #MIDDLE_PIN 3 #Define INDEX 2 #define INDEX_PIN 5 #define THUMB 1 #PinPinePUM_PIN); // motor servo1.attach (THUMB_PIN) qoşduğum pin; servo2.attach (INDEX_PIN); servo3.attach (MIDDLE_PIN); servo4.tach (RINGFINGER_PIN); servo5.attach (PINKY_PIN); defaultPosition (THUMB, 40); defaultPosition (INDEX, 40); defaultPosition (ORTA, 40); defaultPozisiya (ZİNÇİ, 40); defaultPosition (PINKY, 40); mySerial.begin (9600); mySerial.print ("Başlanır …"); } void loop () {sensorValue = analogRead (A0); gərginlik = sensorValue * (5.0 / 1023.0); mySerial.println (gərginlik); gecikmə (100); if (gərginlik> 1) {closePosition (PINKY, 60); closePosition (RINGFINGER, 60); closePosition (ORTA, 60); closePosition (INDEX, 60); closePosition (THUMB, 60); } başqa {openPosition (PINKY, 60); açıq mövqe (RINGFIGER, 60); openPosition (ORTA, 60); açıq mövqe (INDEX, 60); açıq mövqe (THUMB, 60); }} void defaultPosition (uint8_t barmaq, uint8_t _speed) {if (barmaq == PINKY) servo5.write (90, _sürətli, doğru); else if (barmaq == RINGFINGER) servo4.write (70, _speed, true); else if (barmaq == ORTA) servo3.write (20, _sürətli, doğru); else if (barmaq == İNDEKS) servo2.write (20, _sürətli, doğru); else if (barmaq == THUMB) servo1.write (20, _sürətli, doğru); } void closePosition (uint8_t finger, uint8_t _speed) {if (barmaq == PINKY) servo5.write (180, _sürətli, doğru); else if (barmaq == RINGFINGER) servo4.write (180, _speed, true); else if (barmaq == ORTA) servo3.write (180, _sürətli, doğru); else if (barmaq == İNDEKS) servo2.write (180, _sürətli, doğru); else if (barmaq == THUMB) servo1.attach (180, _sürətli, doğru); } void openPosition (uint8_t finger, uint8_t _speed) {if (barmaq == PINKY) servo5.write (0, _sürətli, doğru); else if (barmaq == RINGFINGER) servo4.write (0, _speed, true); else if (barmaq == ORTA) servo3.write (0, _sürətli, doğru); else if (barmaq == İNDEKS) servo2.write (0, _sürətli, doğru); else if (barmaq == THUMB) servo1.write (0, _sürətli, doğru); } // Proqramı yazdıqdan sonra onu> Sketch> Proqramçıdan Yükləmə ilə lövhəyə yükləyirik // İndi mikro satşakitinizi arduinodan ayırıb güc bankı vasitəsilə gücləndirə bilərsiniz // Və voila !! Protez qolunuz var