Чайботский (Робот-пианист): 12 шагов (с картинками)

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

Это руководство было создано во исполнение требований проекта Makecourse в Университете Южной Флориды (www.makecourse.com).

Чайботски - это пианино-робот с питанием от Arduino. Мотивация заключалась в том, чтобы создать что-то, что могло бы аккомпанировать пианистам, независимо от того, не хватает ли им руки и не могут сыграть мелодию песни, или они хотят сыграть дуэтом, но у них нет друзей. На данный момент его диапазон ограничен песнями до мажор (без бемоля и диеза).

Материалы:

• Топ с 3D-принтом.
• Дно напечатано на 3D-принтере.
• 8 пальцев, напечатанных на 3D-принтере.
• Держатель удочки, напечатанный на 3D-принтере.
• Фанера размером 1/8 дюйма, около 11 дюймов на 4 дюйма.
• 8 микро сервоприводов с металлическими редукторами.
• Arduino Uno.
• Небольшой макет.
• Соединительные кабели.
• Аккумулятор 9V и адаптер для питания Arduino.
• Внешний источник питания (мобильный аккумуляторный блок).
• USB-кабель.
• Шаговый двигатель 28byj-48.
• 2 стальных стержня 1/8 дюйма длиной 12 дюймов.
• 1 трубка 5/32 дюйма, длиной около 4 дюймов.
• 2 трубки 1/8 дюйма, примерно по 10 дюймов каждая.

Шаг 1: 3D-печать деталей

Большая часть проекта предназначена для 3D-печати. Сюда входят верхний и нижний корпуса, 8 пальцев, рейка и шестерня, а также держатели штанги, которые поддерживают ее.

Есть две разные версии пальцев: палец 1 и палец 2. Палец 1 более длинный и предназначен для установки на сервоприводы в верхнем ряду. Палец 2 короче и идет с сервоприводами в нижнем ряду.

Рейка и шестерня теперь слишком хороши и склонны к проскальзыванию, поэтому поэкспериментируйте и выберите что-нибудь более грубое. Также ограничьте размер шестерни. Чем больше шестерня, тем больший крутящий момент требуется для шагового двигателя, и даже с полушаговым двигателем он все еще часто глохнет.

Распечатать:

• 1xHand верх
• 1xРучное дно
• 4x палец 1
• 4x палец 2
• 2xRod держатель
• 1xRack
• 1xPinion

Шаг 2: Просверлите отверстия в корпусе

В нижней части корпуса необходимо просверлить отверстия для ИК-приемника и кабеля питания.

Измерьте диаметр ваших проводов и просверлите их с обратной стороны, чтобы проделать отверстие для булыжника питания.

Просверлите отверстие размером с ИК-приемник в передней левой части нижнего корпуса, как показано на рисунке.

Шаг 3: Настройте сервоприводы

Все сервоприводы должны быть под одинаковым углом. Для этого установите положение сервопривода на 90 градусов с помощью Arduino, а затем прикрепите рычаг так, чтобы он был параллелен поверхности. Сделайте это для всех сервоприводов, прежде чем вставлять их в корпус, убедившись, что рычаги направлены в правильную сторону.

Шаг 4: Вставьте сервоприводы

В верхнем корпусе есть 8 отверстий, предназначенных для установки сервоприводов. Есть также отверстия для опускания проводов в нижнюю часть.

Сначала вставьте 4 нижних сервопривода и протяните провода. Затем вставьте 4 верхних сервопривода и пропустите провода через те же отверстия.

После вставки убедитесь, что все сервомеханизмы находятся примерно под одинаковым углом.

Шаг 5: прикрепите пальцы

Всего пальцев 8. 4 более коротких и 4 более длинных. Более длинные идут с сервоприводами в верхнем ряду, а более короткие - с сервоприводами в нижнем ряду.

Поместите палец, вставив его в прорезь и проткнув его трубкой 1/8 дюйма.

Обрежьте лишнюю трубку и промойте пилкой.

Шаг 6: Подключите блок питания

Для этого проекта я использовал внешний источник питания от батарейного блока. Я сделал это, потому что он был рассчитан на 5 В и мог обеспечивать до 2 А. Каждый сервопривод требует около 200 мА, и Arduino не может самостоятельно обеспечить достаточный ток для питания всех сервоприводов.

Отломите шину питания от небольшого макета и воткните ее в нижнюю часть нижнего корпуса.

Я зачистил USB-провод и удалил линии передачи данных. Внутри USB-кабеля будет 4 провода: красный, черный, зеленый и белый. Нам нужны только красный и черный. Снимите их. Я припаял их к разъему 9-вольтовой батареи, потому что провода представляли собой тонкие жилы, которые нельзя было вставить в макет, и у меня случайно оказался адаптер 9В. Затем я положил на макетную плату положительный и отрицательный стороны.

Шаг 7: Установите шаговый двигатель и плату драйвера

Вставьте шаговый двигатель в нижнюю часть корпуса, аккуратно просунув провода через отверстие.

Приклейте плату драйвера горячим клеем, где это удобно.

Шаг 8: Присоедините провода

8 цифровых выводов сервопривода подключены к цифровым контактам 2–9. Очень важно, чтобы они были прикреплены в правильном порядке. Крайний левый сервопривод (servo1), как показано на рисунке 4, присоединяется к контакту 2. Сервопривод 2 присоединяется к контакту 3 и так далее. Положительные и отрицательные выводы сервопривода прикреплены к макетной плате. 4 провода на плате шагового контроллера, помеченные IN 1 - IN 4, подключены к цифровым контактам 10-13. Положительный и отрицательный провода от платы контроллера шагового двигателя вставлены в макетную плату. ИК-приемник подключен к контактам 5V и заземления на Arduino, а контакт данных подключен к аналоговому контакту 1.

На диаграмме Фритцинга источник питания представлен двумя батареями AA. На самом деле не используйте две батарейки АА. Степпер на схеме также не указан.

Шаг 9: Загрузите код в Arduino

Код в настоящее время использует библиотеку для шагового двигателя под названием «StepperAK», однако полушаговый режим не работает с 28byj-48 с этой библиотекой. Вместо этого я бы рекомендовал использовать эту библиотеку и использовать полушаговый режим. Код комментируется и объясняет, что происходит.

github.com/Moragor/Mora_28BYJ_48

Массивы в начале кода - это песни. Первые 8 рядов соответствуют сервоприводу, а последний ряд используется для синхронизации нот. Если есть 1, то сервопривод воспроизводится. В временном ряду 1 обозначает ноту 1/8. Таким образом, 2 будет b 2 1/8 или 1/4 ноты.

Шаг 10: Вставьте стержни в нижнюю часть корпуса

Разрежьте трубку 5/32 дюйма примерно на 2 секции по 1,5 дюйма. Потрите нижнюю часть трубки наждачной бумагой, затем обильно нанесите на нее немного суперклея и вставьте ее в отверстие в нижней части корпуса.

Шаг 11: прикрепите верх и низ

Соедините верхний корпус с нижним. Остерегайтесь застревания кабелей между ними.

Шаг 12: Создайте базу

Основание состоит из двух держателей стержней, приклеенных к дереву. Я добавил под них диски размером 1/8 дюйма, чтобы получить уровень высоты клавиш моей клавиатуры.

Стойка также суперклеена к основанию.

Теперь вам просто нужно вставить 2 стальных стержня и надеть на них бота, и все должно быть хорошо.