แขนไบโอนิคแบบ Tele Operated: 13 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ในคำแนะนำนี้ เราจะสร้างแขนไบโอนิคที่สั่งการทางไกล ซึ่งเป็นแขนหุ่นยนต์ที่คล้ายกับมือมนุษย์ที่มีองศาอิสระหกองศา (ห้าสำหรับหุ่นและอีกแขนหนึ่งสำหรับข้อมือ) มันถูกควบคุมด้วยมือมนุษย์โดยใช้ถุงมือที่มีเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นติดอยู่สำหรับการป้อนกลับของนิ้วและ IMU สำหรับการตอบสนองมุมของข้อมือ

นี่คือคุณสมบัติหลักของมือ:

1. มือหุ่นยนต์ที่มีองศาอิสระ 6 องศา: ห้านิ้วสำหรับนิ้วแต่ละนิ้วควบคุมโดยสายที่ติดอยู่กับเซอร์โวและการเคลื่อนไหวของข้อมืออีกครั้งโดยใช้เซอร์โว เนื่องจากองศาอิสระทั้งหมดถูกควบคุมโดยใช้เซอร์โว เราจึงไม่ต้องการเซ็นเซอร์เพิ่มเติมสำหรับการป้อนกลับ
2. เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น: ติดเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นห้าตัวเข้ากับถุงมือ เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นเหล่านี้จะให้ผลป้อนกลับแก่การควบคุมแบบไมโครซึ่งใช้เพื่อควบคุมแขนไบโอนิค
3. IMU: IMU ใช้สำหรับรับมุมข้อมือของมือ
4. มีการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์แบบ evive (ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ Arduino) สองตัว: ตัวหนึ่งติดกับถุงมือเพื่อให้ได้มุมของข้อมือและการเคลื่อนไหวแบบโค้งงอ และอีกตัวติดอยู่ที่แขนไบโอนิคซึ่งควบคุมเซอร์โว
5. ทั้งสองสื่อสารกันโดยใช้บลูทูธ
6. มอบอิสระเพิ่มเติมสองระดับเพื่อให้การเคลื่อนไหวของเครื่องบิน X และ Z ของแขนไบโอนิค ซึ่งสามารถตั้งโปรแกรมเพิ่มเติมเพื่อทำงานที่ซับซ้อนให้สำเร็จ เช่น PICK AND PLACE ROBOTS
7. การเคลื่อนไหวพิเศษทั้งสองถูกควบคุมโดยใช้จอยสติ๊ก

ตอนนี้คุณพอมีความคิดคร่าวๆ แล้วว่า เราทำอะไรกับแขนไบโอนิคนี้แล้ว มาดูรายละเอียดแต่ละขั้นตอนกัน

ขั้นตอนที่ 1: มือและแขน

เราไม่ได้ออกแบบทั้งมือและ forarm ตัวเอง มีการออกแบบมากมายสำหรับมือและแขนที่พร้อมใช้งานบนอินเทอร์เน็ต เราได้นำหนึ่งในการออกแบบจาก InMoov

เราสร้างมือขวา ดังนั้นชิ้นส่วนเหล่านี้จึงจำเป็นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ:

• 1x นิ้วหัวแม่มือ
• 1x ดัชนี
• 1x เหตุสุดวิสัย
• 1x ใบหู
• 1x พิ้งกี้
• 1x Bolt_entretoise
• 1x ข้อมือใหญ่
• 1x ข้อมือเล็ก
• 1x พื้นผิวด้านบน
• 1x ปลอกนิ้ว
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotawrist2
• 1x rotawrist1
• 1x rotawrist3
• 1x สายรัดข้อมือ
• 1x CableHolderWrist

คุณสามารถรับคู่มือการประกอบทั้งหมดได้ที่นี่

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบแกน Z

เราได้ออกแบบชิ้นส่วนแบบกำหนดเองที่ติดอยู่ที่ส่วนท้ายของปลายแขนซึ่งมีช่องสำหรับแบริ่งและลีดสกรู ตลับลูกปืนใช้เพื่อนำทางแขนในแกน z และควบคุมการเคลื่อนที่ของแกนโดยใช้กลไกตะกั่วและสกรู ในกลไกลีดสกรู เมื่อสกรูเหมือนเพลาหมุน น็อตของลีดสกรูจะเปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนนี้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น ส่งผลให้มีการเคลื่อนที่เชิงเส้นของแขน

ลีดสกรูหมุนโดยใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ส่งผลให้แขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ

สเต็ปเปอร์มอเตอร์ เพลา และลีดสกรูทั้งหมดติดอยู่กับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติแบบกำหนดเองระหว่างที่แขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่

ขั้นตอนที่ 3: การเคลื่อนที่และเฟรมแกน X

ดังที่กล่าวไว้ในขั้นตอนที่แล้ว ชิ้นส่วนคัสตอมชุดที่สองได้รับการออกแบบสำหรับยึดสเต็ปเปอร์มอเตอร์และเพลา ส่วนเดียวกันนี้ยังมีรูสำหรับแบริ่งและน็อตที่ใช้สำหรับกลไกลีดสกรูสำหรับการเคลื่อนที่ของแกน X สเต็ปเปอร์มอเตอร์และส่วนรองรับเพลาติดตั้งอยู่บนเฟรมอะลูมิเนียมที่ทำด้วยอะลูมิเนียม t-slot ขนาด 20 มม. x 20 มม.

ด้านกลไกของโปรเจ็กต์เสร็จเรียบร้อยแล้ว ตอนนี้มาดูเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กัน

ขั้นตอนที่ 4: การเรียกใช้ Stepper Motor: A4988 Driver Circuit Diagram

เราใช้ evive เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุมเซอร์โวและมอเตอร์ของเรา นี่คือส่วนประกอบที่จำเป็นในการควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์โดยใช้จอยสติ๊ก:

• จอยสติ๊ก XY
• สายจัมเปอร์
• ตัวขับมอเตอร์ A4988
• แบตเตอรี่ (12V)

ด้านบนเป็นแผนภาพวงจร

ขั้นตอนที่ 5: รหัสสเต็ปเปอร์มอเตอร์

เรากำลังใช้ไลบรารี BasicStepperDriver เพื่อควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ด้วย evive รหัสนั้นง่าย:

• หากการอ่านโพเทนชิโอมิเตอร์แกน X มากกว่า 800 (การอ่านแบบอะนาล็อก 10 บิต) ให้เลื่อนกริปเปอร์ขึ้น
• หากการอ่านโพเทนชิโอมิเตอร์แกน X น้อยกว่า 200 (การอ่านแบบอะนาล็อก 10 บิต) ให้เลื่อนกริปเปอร์ลง
• หากการอ่านโพเทนชิโอมิเตอร์แกน Y มากกว่า 800 (การอ่านแบบอะนาล็อก 10 บิต) ให้เลื่อนกริปเปอร์ไปทางซ้าย
• หากการอ่านโพเทนชิโอมิเตอร์แกน Y น้อยกว่า 200 (การอ่านแบบอะนาล็อก 10 บิต) ให้เลื่อนกริปเปอร์ไปทางขวา

รหัสได้รับด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 6: เซนเซอร์แบบยืดหยุ่น

เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นนี้เป็นตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ ความต้านทานของเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อส่วนประกอบโค้งงอ เราใช้เซ็นเซอร์แบบงอยาว 4.5 ห้าตัวสำหรับการเคลื่อนไหวของนิ้ว

วิธีที่ง่ายที่สุดในการรวมเซ็นเซอร์นี้เข้ากับโครงการของเราคือการใช้เซ็นเซอร์เป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า วงจรนี้ต้องการตัวต้านทานหนึ่งตัว เราจะใช้ตัวต้านทาน 47kΩ ในตัวอย่างนี้

เซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่นติดอยู่กับขาอะนาล็อก A0-A4 บนแผงเซลล์แสงอาทิตย์

ให้ไว้ข้างต้นเป็นหนึ่งในวงจรแบ่งที่มีศักยภาพที่มีการดำรงอยู่

ขั้นตอนที่ 7: การปรับเทียบเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น

ผลลัพธ์สุดท้าย " loading="lazy" ยอดเยี่ยมมาก เราสามารถควบคุมแขนไบโอนิคได้โดยใช้ถุงมือ

evive คืออะไร evive เป็นแพลตฟอร์มสร้างต้นแบบอิเล็กทรอนิกส์แบบครบวงจรสำหรับทุกกลุ่มอายุ เพื่อช่วยให้พวกเขาเรียนรู้ สร้าง แก้จุดบกพร่องของหุ่นยนต์ ฝังตัว และโครงการอื่นๆ ด้วย Arduino Mega ที่เป็นหัวใจสำคัญ evive นำเสนออินเทอร์เฟซแบบภาพตามเมนูที่ไม่เหมือนใครซึ่งไม่จำเป็นต้องตั้งโปรแกรม Arduino ซ้ำ ๆ ซ้ำ ๆ evive นำเสนอโลกแห่ง IoT ด้วยอุปกรณ์จ่ายไฟ เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ที่รองรับในยูนิตพกพาขนาดเล็กเพียงเครื่องเดียว

กล่าวโดยย่อ ช่วยให้คุณสร้างโครงการ/ต้นแบบได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย

หากต้องการสำรวจเพิ่มเติม โปรดเยี่ยมชมที่นี่