Бионическая рука с телеуправлением: 13 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

В этом руководстве мы создадим телеуправляемую бионическую руку, которая представляет собой роботизированную руку, похожую на человеческую, с шестью степенями свободы (пять для фигур и одна для запястья). Он управляется рукой человека с помощью перчатки, к которой прикреплены датчики изгиба для обратной связи по пальцам и IMU для обратной связи по углу запястья.

Вот ключевые особенности руки:

1. Роботизированная рука с 6 степенями свободы: пять для каждого пальца, контролируемые струнами, прикрепленными к сервоприводу, и движение запястья снова выполняется с помощью сервопривода. Поскольку все степени свободы контролируются с помощью сервопривода, нам не нужны дополнительные датчики для обратной связи.
2. Датчики гибкости: к перчатке прикреплены пять датчиков гибкости. Эти гибкие датчики обеспечивают обратную связь с микроуправлением, которое используется для управления бионической рукой.
3. IMU: IMU используется для определения угла запястья руки.
4. Используются два evive (микроконтроллеры на базе Arduino): один прикреплен к перчатке для определения угла запястья и движения сгибания, а другой прикреплен к бионической руке, которая управляет сервоприводами.
5. Оба evive общаются друг с другом по Bluetooth.
6. Даны две дополнительные степени свободы, чтобы дать бионической руке движение в плоскости X и Z, которое в дальнейшем можно запрограммировать для выполнения сложной задачи, такой как ВЫБИРАТЬ И УСТАНОВИТЬ РОБОТОВ.
7. Два дополнительных движения управляются с помощью джойстика.

Поскольку теперь у вас есть краткое представление о том, что мы сделали с этой бионической рукой, давайте подробно рассмотрим каждый шаг.

Шаг 1: рука и форарм

Мы сами не проектировали всю руку и всю ее руку. В Интернете можно найти множество дизайнов для рук и предплечий. Мы взяли один из дизайнов InMoov.

Мы сделали правую руку, поэтому для 3D-печати необходимы следующие детали:

• 1x большой палец
• 1x указатель
• 1x мажор
• 1x Auriculaire
• 1x мизинец
• 1x Bolt_entretoise
• 1x большое запястье
• 1x Wristsmall
• 1x верхняя поверхность
• 1x прикрывающий палец
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x ротаврист2
• 1x ротаврист1
• 1x ротаврист3
• 1x наручные часы
• 1x кабель-держатель на запястье

Вы можете получить полное руководство по сборке здесь.

Шаг 2: проектирование оси Z

Мы разработали специальную деталь, прикрепляемую к концу рычага, которая имеет пазы для подшипника и ходового винта. Подшипник используется для направления рычага по оси z, а движение оси контролируется с помощью ходового и винтового механизма. В механизме ходового винта, когда винтоподобный вал вращается, гайка ходового винта преобразует это вращательное движение в линейное движение, что приводит к линейному движению рычага.

Ходовой винт вращается с помощью шагового двигателя, что обеспечивает точное движение манипулятора.

Шаговый двигатель, валы и ходовой винт прикреплены к специальной 3D-печатной детали, между которой перемещается роботизированная рука.

Шаг 3: перемещение по оси X и рамка

Как упоминалось в предыдущем шаге, вторая нестандартная деталь была разработана для крепления шагового двигателя и валов. В той же части также есть отверстия для подшипника и гайки, используемые для механизма ходового винта для перемещения по оси X. Шаговый двигатель и опора вала смонтированы на алюминиевой раме, изготовленной из алюминиевых профилей с Т-образными пазами размером 20 мм x 20 мм.

Механическая часть проекта сделана, теперь рассмотрим часть электроники.

Шаг 4: Запуск шагового двигателя: принципиальная схема драйвера A4988

Мы используем evive в качестве микроконтроллера для управления сервоприводами и двигателями. Это компоненты, необходимые для управления шаговым двигателем с помощью джойстика:

• XY джойстик
• Провода перемычки
• Драйвер двигателя A4988
• Аккумулятор (12 В)

Выше показана принципиальная схема.

Шаг 5: Код шагового двигателя

Мы используем библиотеку BasicStepperDriver для управления шаговым двигателем с помощью evive. Код прост:

• Если показание потенциометра оси X больше 800 (аналоговое считывание 10 бит), переместите захват вверх.

• Если показание потенциометра оси X меньше 200 (аналоговое считывание 10 бит), переместите захват вниз.

• Если показание потенциометра оси Y больше 800 (аналоговое считывание 10 бит), переместите захват влево.
• Если показание потенциометра оси Y меньше 200 (аналоговое считывание 10 бит), переместите захват вправо.

Код приведен ниже.

Шаг 6: гибкие датчики

Этот датчик изгиба представляет собой переменный резистор. Сопротивление датчика изгиба увеличивается по мере изгиба корпуса компонента. Мы использовали пять датчиков движения пальцев длиной 4,5 дюйма.

Самый простой способ включить этот датчик в наш проект - использовать его в качестве делителя напряжения. Для этой схемы требуется один резистор. В этом примере мы будем использовать резистор 47 кОм.

Датчики изгиба подключены к аналоговому выводу A0-A4 на Evive.

Выше приведена одна из схем делителя потенциала с Evive.

Шаг 7: Калибровка гибкого датчика

Результат "loading =" lazy "был фантастическим. Мы смогли управлять бионической рукой с помощью перчатки.

Что такое evive? Evive - это универсальная платформа для создания прототипов электроники для всех возрастных групп, которая помогает им учиться, создавать, отлаживать свои робототехнические, встраиваемые и другие проекты. Благодаря Arduino Mega в основе, evive предлагает уникальный визуальный интерфейс на основе меню, который устраняет необходимость многократно перепрограммировать Arduino. Evive предлагает мир Интернета вещей с поддержкой источников питания, датчиков и исполнительных механизмов в одном небольшом портативном устройстве.

Короче говоря, он помогает быстро и легко создавать проекты / прототипы.

Чтобы узнать больше, посетите здесь.