Ножничный подъемник, управляемый Raspberry Pi: 17 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Почему ножничный подъемник? Почему нет! Это крутой и интересный проект. Настоящая причина для меня - поднять камеры в моем проекте Great Mojave Rover. Я хочу, чтобы камеры поднимались над марсоходом и снимали изображения окрестностей. Но мне нужно было опустить камеры, пока марсоход едет.

Сначала я попробовал роботизированную руку, но она оказалась слишком тяжелой и лишила сервоприводы. Затем, когда я отсутствовал, и примерно в один прекрасный день я увидел то, что видел сотни раз раньше, ножничный подъемник. Той ночью я решил спроектировать ножничный подъемник, в котором для подъема и опускания камер использовался винтовой привод, болт 5/16 "x 5 1/2". Я был поражен тем, насколько круто было наблюдать, как камеры поднимаются на пару футов (25 дюймов) с ходом чуть более 4 дюймов, и видеть, какой вес они могут поднять. В качестве дополнительного преимущества в них используется только один сервопривод.

Когда этот замечательный ножничный подъемник работает, Raspberry Pi включает сервопривод LX-16A, поднимающий и опускающий подъемник, используя код Python 3. Концевые выключатели сообщат Pi, когда ваш ножничный подъемник достигнет верха и низа, сигнализируя сервоприводу о прекращении вращения.

Мое следующее приключение с лифтом - разместить его снаружи для длительного солнечного теста. Ножничный подъемник, работающий на солнечных элементах и батареях 18650, будет поднимать, фотографировать, а затем опускаться один раз в час. Но это еще одна инструкция позже, когда я получу ее. После этого монтируем его на Ровер.

Я разделил это руководство на три основные части, чтобы помочь в процессе сборки и настройки:

1. База (шаги 2-7)
2. Электроника (шаги 8 - 12)
3. Окончательная сборка ножниц (шаги 13 - 16)

Надеюсь, вам понравится мой первый неподъемный подъемник и ваш ножничный подъемник.

Шаг 1. Получите все, что вам нужно

Для этого проекта вам понадобится куча вещей. Если вы похожи на меня и наслаждаетесь 3D-печатью и строительством, у вас, возможно, уже есть большая часть этого. Не забудьте заглянуть в McMaster-Carr, там винты намного дешевле, когда вы покупаете их сотнями. Вы также можете заказать наборы на Amazon.

Необходимые инструменты:

• Набор накидных ключей 5,5 мм
• Шестигранные драйверы 2,5, 2,0 мм. Стоит иметь хороший набор.
• Сверло со сверлом 1/8 дюйма Этот набор сверл у меня есть.
• Графитовая смазка
• Паяльник
• Припой Я думал, что плохо паяю, пока не получил хороший припой.
• Сандер (лучший шлифовальный станок в мире)
• 3D-принтер У меня есть XYZ Da Vinci Pro 1.0, и я был в восторге от него.

Механических частей:

• Винты из легированной стали с головкой под торцевой ключ или полукруглой головкой: обязательно закажите больше, чем вам нужно, потому что мои счета могут быть неправильными!

  (1) Кнопочная головка M3 x 10 мм (предоставляется McMaster-Carr) (2) Кнопка M3 x 12 мм (предоставляется McMaster-Carr) (4) M3 x 10 мм (предоставляется McMaster-Carr) (6) M3 x 12 мм (получить от McMaster-Carr) (4) M3 x 16 мм (получить от McMaster-Carr) (34) M3 x 20 мм (получить от McMaster-Carr) (2) Кнопочная головка M3 x 25 мм (получить от McMaster-Carr) (8) M3 x 30 мм (получить от McMaster-Carr) (4) M3 x 45 мм (получить от McMaster-Carr) (30) Нейлоновые контргайки M3 (получить от McMaster-Carr) (54) Шайбы M3 (получить от McMaster-Carr)

• (48) Подшипники 3x6x2 мм Он будет работать без этих подшипников, но, конечно, делает его лучше.
• (1) подшипник 8x22x7 мм. Вы также можете украсть один из спиннера.
• Детали, напечатанные на 3D-принтере. Вы можете загрузить их с сайта Thingverse.) Ножничное внутреннее дно (4) Ножничное внутреннее (1 комплект) Ножничное внешнее (1) Переднее крепление сервопривода (1) Заднее крепление сервопривода (1 набор) Прокладки
• (2) гайка 5/16 "(Home Depot)
• (1) болт 5/16 "x 5 - 1/2" (Home Depot) Вы также можете использовать резьбовой стержень 5/16 ", если хотите.

Электрический:

• Raspberry Pi, я использую 3 модели B + любая версия Pi будет работать. Это хороший комплект.
• (1) Сервопривод последовательной шины Lewansoul LX-16a, я купил свой менее чем за 20 долларов США за штуку. (вам нужно будет выполнить поиск на Amazon или Banggood, ссылка постоянно меняется)
• (1) Плата отладки последовательной шины Lewansoul.
• (1) Металлический рожок сервопривода
• (2) Концевые выключатели
• Силиконовые провода Они великолепны, вы можете снять их ногтями (если не грызете ногти)
• Батарейки для питания сервопривода, я использую 4 никель-металлгидридные батареи AA от Ikea.

Расходные материалы:

• Q-советы
• Салфетка из микрофибры
• Пластыри (надеюсь, нет)

Шаг 2: База

Построить это намного проще поэтапно, начнем с основы. Затем перейдем к электронике и, наконец, соберем ножницы. Он напечатан разными цветами, потому что я использовал PLA и PETG, которые у меня были.

Если вы еще не сделали этого, распечатайте свои детали. У моего принтера потребовалось несколько дней, чтобы напечатать все детали.

Вы можете найти детали здесь:

Важные советы по безопасности (ссылка на "Охотники за привидениями", Google it)

• Не торопитесь и не сходите с ума, слишком затягивая винты M3, пластиковые полоски легко. Если вы зачистите отверстие, вам, возможно, придется перепечатать деталь или использовать клей гориллы (коричневый материал), слегка покрыть внутреннюю часть отверстия зубочисткой и дать ему полностью высохнуть в течение ночи перед использованием.
• Поставьте шайбы "красивой стороной" вверх, так выглядит лучше.
• Не торопитесь, или вам, возможно, придется распечатать его снова.
• Распечатайте детали Scissor в последнюю очередь, так как это последняя деталь, которую нужно построить.

Вот так.

A. Начните печатать все детали (см. Список деталей).

B. Отшлифуйте деталь до гладкости, удаляя неприятные остатки.

Шаг 3: Установка концевого выключателя

A. Согните общий провод (тот, который уже согнут на стороне переключателя), чтобы он сидел заподлицо, и припаяйте провод к концевому выключателю. Если вы забудете этот шаг, не хватит зазора для установки сервопривода.

Примечание: это единственная пайка, которую вам нужно будет сделать на этой части сборки.

B. Просверлите (4) отверстия 1/8 дюйма в держателе сервопривода, см. Фиолетовые стрелки на фотографии выше. Просверливание позволяет болтам свободно проходить насквозь и позже затягивать опору сервопривода к рельсам.

C. Наконец, прикрепите концевой выключатель, как показано, к кронштейну сервопривода (2) винтами M3 x 16 мм.

Шаг 4: опустите винт крепления двигателя

A. Просверлите (5) отверстий 1/8 дюйма в нижнем креплении винта двигателя (см. Фиолетовые стрелки на фотографии выше).

B. Затем прикрепите нижнее крепление мотора к металлическому рожку сервопривода с помощью (4) винтов M3 x 12 мм с полукруглой головкой.

C. Наконец, прикрепите винт крепления нижнего двигателя к сервоприводу с помощью (1) винта M3 x 10 мм.

Шаг 5: Установите сервопривод и болт

A. Просверлите (4) отверстия 1/8 дюйма в заднем креплении сервопривода, как показано на фотографии выше, где указаны фиолетовые стрелки.

B. Просверлите (2) отверстия 1/8 дюйма в креплении для шурупов, как показано фиолетовыми стрелками на фотографии выше. Примечание. Ваше отверстие может быть немного короче в зависимости от версии, которую вы напечатали.

C. Установите сервопривод на опору сервопривода. Возможно, вам придется немного подрезать его, чтобы он хорошо сидел. Будет немного свободно. Затем с помощью (4) винтов M3 x 45 мм и шайб прикрепите задний сервопривод к переднему держателю сервопривода. Сервопривод будет качаться из стороны в сторону, но не из стороны в сторону.

D. Вставьте болт 5/16 "x 5 - 1/2" в верхнее резьбовое крепление; он должен плотно прилегать. Возможно, вам придется немного обрезать отверстие, чтобы оно соответствовало.

E. Используя (2) болта M3 x 16 мм и шайбы, соедините две половинки винтовых креплений.

F. Ваша сборка должна выглядеть как на последней фотографии.

Шаг 6: Слайдер и задняя сборка

Пришло время прикрепить ползунок и задний винт.

A. Вставьте (2) болта 5/16 в ползунки. Болты должны иметь небольшой люфт вперед и назад. Без люфта винт будет заклинивать во время движения.

B. Накрутите ползунок на болт 5/16 на несколько дюймов.

C. Просверлите (4) отверстия 1/8 дюйма в крышке заднего винта крепления подшипника, как показано фиолетовыми стрелками на фотографии.

D. Вставьте подшипник 8 мм x 22 мм x 7 мм в заднее крепление винта и прикрепите крышку подшипника с помощью (4) болтов M3 x 12 мм и шайб.

E. Закрепите (1) концевой выключатель (2) болтами M3 x 16 мм.

F. Вставьте болт 5/16 дюйма в подшипник. Примечание. Здесь будет много люфта. Вы можете использовать кусок изоленты или термоусадочную трубку, чтобы уменьшить люфт. Измерьте необходимое количество в следующий шаг.

Шаг 7: Завершение нижней сборки

Теперь, когда вы закончили моторизованную сборку, пришло время установить его на рельсы. Рельсы являются частью проекта The Great Mojave Rover Project и могут показаться излишними. Я планирую интегрировать ножничный подъемник в вездеход, и конструкция направляющих позволит мне сделать это позже.

A. Отшлифуйте одну сторону каждой направляющей до гладкости. Пучок шлифовать не нужно, достаточно лишь сгладить неровности.

B. Сначала прикрутите заднюю винтовую опору, используя (4) болта M3 x 30 мм и шайбы. Он должен располагаться заподлицо на конце рельсов.

C. Вставьте болт 5/16 дюйма в подшипник, установив сервопривод в 4-е отверстие (оставив 3 пустых отверстия), отмерьте то место, где вы хотите, чтобы лента или термоусадка проходила. Прикрепите ленту или термоусадочную пленку и установите узел на место.

D. Прикрутите серво узел к направляющим в 4-м отверстии (оставив 3 пустыми) с помощью (4) болтов M3 x 30 мм и шайб. Обратите внимание, ваше крепление сервопривода может немного отличаться, я переделал его для более длинного болта 5/16 . Пожалуйста, оставьте 3 отверстия пустыми.

Теперь вы должны подготовить моторизованную сборку для крепления винтов концевого выключателя и заставить Raspberry Pi перемещать ползунок вперед и назад.

Шаг 8: Регуляторы концевых выключателей

Два регулятора концевых выключателей задействуют переключатели в том месте, где вы хотите, чтобы ползун остановился. Вы можете использовать винты с полукруглой головкой в двух местах, где фиксирующий болт проходит выше, для обеспечения зазора. Кроме того, детали обоих регуляторов концевых выключателей, напечатанные на 3D-принтере, одинаковы.

A. Просверлите (2) отверстия диаметром 1/8 дюйма в каждом фиксаторе концевых выключателей.

B. Вставьте винты с полукруглой головкой в фиксаторы.

C. Вставьте ограничительный винт в каждый фиксатор (1) M3 x 20 мм, другой (1) M3 x 40 мм.

D. Присоедините фиксаторы концевого выключателя к ползунку. Используйте более длинный винт (40 мм) на стороне сервопривода.

Примечание. Я прикрепил стопорные гайки к своему длинному фиксатору, потому что вырезал отверстие.

Шаг 9: Подключение Pi

Программное обеспечение для этого простое: подъемник просто поднимается и опускается. Вы можете редактировать код, чтобы делать все, что угодно, получать удовольствие.

Я предполагаю, что вы уже знаете, как загрузить ОС на свой Raspberry Pi и как написать простую программу на Python 3, пример Hello World вполне подойдет.

Это хорошее место для начала, но есть множество ресурсов для начала.

• Настройка вашего Pi.
• Запуск вашей первой программы Pyhon.

Шаг 10: Подключение нижнего узла

Для такого небольшого проекта я предпочитаю использовать плату Pimoroni Pico HAT Hacker вместо макета. Вы можете использовать что угодно, но мне нравится это маленькое устройство. Я припаял 40-контактные розетки с обеих сторон шляпы, что позволяет использовать их с любой стороны (см. Вторую фотографию).

Предупреждение: я взорвал пару Raspberry Pis, делая это, пока Pi включен. Убедитесь, что красный - это +, а черный - заземление или -, плата отладки сервопривода не имеет встроенной защиты.

A. Подключите черный провод к общим разъемам на каждом переключателе и заземлению Pi. (Вывод 6)

Б. Подключите зеленый провод к нижнему концевому выключателю (см. 1-е фото), а затем к GPIO 23 (контакт 16).

C. Подключите желтый провод к верхнему концевому выключателю (см. 1-е фото), а затем к GPIO 22 (контакт 15).

D. Подключите плату серво-отладки к USB-порту Pi.

E. Подключите сервопривод к плате отладки сервопривода с помощью кабеля, поставляемого с сервоприводом LX-16A.

F. Подключите питание к серво-отладочной плате. Не используйте Pi для питания сервоплаты, используйте внешний источник питания. Я использовал 4 батарейки АА.

Шаг 11: загрузка и запуск программы Python

Опять же, я предполагаю, что вы знаете, как запускать терминал, и знаете, как запускать программу Python3.

A. Запустите Терминал

Б. Нам нужно клонировать пару библиотек с GitHub. Первый - это PyLX16A от Итана Липсона, второй - код Scissor Lift из GitHub BIMThoughts.

cdgit clone https://github.com/swimingduck/PyLX-16A.gitgit clone https://github.com/BIMThoughts/ScissorLift.gitcd ScissorLiftcp../PyLX-16A/lx16a.py.

Приведенная выше команда делает следующее:

cd меняет каталог на ваш домашний каталог

git clone загружает файлы кода из GitHub в папку с именем репозитория.

cd ScissorLift изменяет папку, в которой находится код ScissorLift.

cp../PyLX-16A/lx16a.py. копирует библиотеку, необходимую для сервокоманд.

C. У вас должен быть Pi, подключенный к сборке двигателя, а отладочная плата, подключенная к USB и сервоприводу.

D. введите следующее, чтобы запустить тест переключателя.

CD

компакт-диск ScissorLift python3 SwitchTest.py

Программа начнет говорить «снижается».

Включите переключатель подальше от сервопривода, и программа ответит "повышением". Теперь включите переключатель, ближайший к сервоприводу, и программа остановится.

Исправление проблем:

Если это не поможет, дважды проверьте вашу проводку, я сделал ошибку, припаяв желтый провод к неправильному соединению переключателя в первый раз, и он останавливался после включения первого переключателя.

Шаг 12: Тест двигателя

Теперь, когда переключатели работают, пришло время проверить мотор в сборе.

У вас уже есть загруженный код. Давай начнем.

A. Убедитесь, что ваш сервопривод подключен к отладочной плате, подойдет любой штекер, если он подходит.

B. В Терминале введите следующее:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Ваш ползунок начнет двигаться, и когда он сначала будет направлен к сервоприводу, затем, когда концевой выключатель сработает, он будет двигаться в другом направлении и остановится, когда достигнет другого концевого выключателя.

Если вы слышите начало привязки, отключите сервопривод от отладочной платы и нажмите ctrl-c, чтобы остановить программу и определить причину привязки.

Исправление проблем:

Переплет в середине слайда:

а. Гайки не перемещаются внутри слайдера свободно.

б. Крепление винта не отцентрировано.

c. Подшипник не свободный.

Заклинивание в конце ползуна вызвано неправильным подключением переключателей или необходимостью регулировки фиксирующих винтов.

d. Сервопривод продолжает движение после нажатия ctrl-c, отсоедините провод сервопривода от платы отладки. Это сбросит сервопривод.

Шаг 13: Сборка ножниц

Наконец, мы подошли к тому моменту, когда можно собрать ножницы. Ножницы состоят из трех основных частей.

1. Scissor Outer (первое фото, выглядит как синяя палочка для мороженого)
2. Ножницы внутренние (второе фото, серый)
3. Ножницы для внутренней части (второе фото, синий)

Разница между внутренними ножницами и внутренними нижними ножницами заключается в размещении подшипников, как показано на правой стороне фотографии. Посмотрите видео, там проще объяснить.

A. Вставьте подшипники в каждую из частей ножниц. Возможно, вам потребуется использовать болт, шайбу и гайку, чтобы вдавить шайбу в паз. Если вы сломаете прорезь, ничего страшного, вы можете исправить ее клеем.

B. С помощью графитовой смазки и ватного тампона нанесите покрытие на несущие стороны ножниц.

C. Используя винт M3 x 20 мм, шайбу и стопорную гайку. Начните с внутренней нижней части, соедините ножницами внешние со средними соединениями. (Смотри фото)

D. Подсоедините другие внешние ножницы к концу нижних ножниц, где подшипник находится внутри. Затем соедините еще одну внутреннюю ножницу с серединой.

E. Продолжайте прикреплять внутренние и внешние ножницы, пока ножницы не закончатся.

Шаг 14: прикрепление ножниц к основанию

Используя (2) M3 x 20 мм с (2) шайбами и трехмерными печатными пространствами, соедините ножничный узел с сервоприводом основания.

Используя (2) M3 x 12 мм, соедините ножничный узел с ползунком.

Кроме платформы у вас есть ножничный подъемник.

Шаг 15: тест бега ножницами

Если вы еще не сделали этого, снова подключите ножничный подъемник к Raspberry Pi.

A. С терминала на Raspberry Pi снова запустите MotorTest.py и посмотрите, как работает ножничный подъемник.

Следите за:

• Любая привязка
• Зазор ограничительных винтов зацепления
• Если он заедает или что-то происходит, сначала отключите сервопривод от отладочной платы.

Шаг 16: прикрепление платформы

Надеюсь, теперь вы разобрались, как ставить на платформу.

A. Определите, для какого конца вы хотите платформу.

B. Прикрепите поручни платформы к внешней стороне ножниц. На той стороне, где вам понадобится распорка, вам понадобится винт M3 x 25 мм и 2 шайбы. С другой стороны используйте винт M3 x 20 мм с 1 шайбой и 1 контргайкой.

C. Используя винты M3 x 12 мм и шайбы, прикрепите верх платформы к направляющим.

Шаг 17: Спасибо

Спасибо, что зашли так далеко. Надеюсь, у вас есть рабочий ножничный подъемник, с которым вы не знаете, что делать, или, может быть, у вас есть ножничный подъемник, и вы прекрасно знаете, как им пользоваться.

В любом случае, я надеюсь, что вы отлично провели время и чему-то научились.

Второе место в рейтинге авторов, впервые занявших второе место