Tele-bediende bionische arm - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

In deze Instructable zullen we een telebediende bionische arm maken, een robotarm die lijkt op de menselijke hand met zes vrijheidsgraden (vijf voor figuren en één voor pols). Het wordt bestuurd met de menselijke hand met behulp van een handschoen waaraan flexsensoren zijn bevestigd voor vingerfeedback en IMU voor feedback over de polshoek.

Dit zijn de belangrijkste kenmerken van de hand:

1. Een robothand met 6 vrijheidsgraden: vijf voor elke vinger die wordt bestuurd door touwtjes die aan de servo zijn bevestigd en de polsbeweging, opnieuw gedaan met een servo. Omdat alle vrijheidsgraden worden bestuurd met een servo, hebben we geen extra sensoren nodig voor feedback.
2. Flex-sensoren: Vijf flex-sensoren zijn bevestigd aan een handschoen. Deze flexsensoren geven de feedback aan microgestuurde die wordt gebruikt om de bionische arm aan te sturen.
3. IMU: IMU wordt gebruikt om de polshoek van de hand te bepalen.
4. Er worden twee evive (op Arduino gebaseerde microcontrollers) gebruikt: een die aan de handschoen is bevestigd om de polshoek en flexbeweging te krijgen en de andere is bevestigd aan de bionische arm die de servo's bestuurt.
5. Beiden communiceren met elkaar via Bluetooth.
6. Er worden twee extra vrijheidsgraden gegeven om de bionische arm X- en Z-vlakbeweging te geven, die verder kan worden geprogrammeerd om complexe taken uit te voeren, zoals PICK AND PLACE ROBOTS.
7. De twee extra bewegingen worden bestuurd met een joystick.

Omdat je nu een kort idee hebt van wat we in deze bionische arm hebben gedaan, laat je elke stap in detail doornemen.

Stap 1: Hand en onderarm

We hebben niet de hele hand en onderarm zelf ontworpen. Er zijn veel ontwerpen voor hand en onderarm direct beschikbaar op internet. We hebben een van de ontwerpen van InMoov overgenomen.

We hebben de rechterhand gemaakt, dus dit zijn de onderdelen die nodig zijn om 3D te printen:

• 1x duim
• 1x Index
• 1x Overmacht
• 1x Auriculaire
• 1x Pinky
• 1x Bolt_entretoise
• 1x Polsgroot
• 1x Pols klein
• 1x bovenoppervlak
• 1x dekvinger
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotarist2
• 1x rotarist1
• 1x rotarist3
• 1x PolsGears
• 1x Kabelhouder Pols

U kunt hier de hele montagehandleiding krijgen.

Stap 2: Z-asontwerp

We hebben een op maat gemaakt onderdeel ontworpen dat aan het uiteinde van de onderarm is bevestigd en dat sleuven heeft voor lagers en loodschroeven. Het lager wordt gebruikt om de arm in de z-as te geleiden en de beweging van de as wordt geregeld met behulp van een lood- en schroefmechanisme. In het spindelmechanisme, wanneer de schroefachtige as roteert, zet de moer van de spindel deze roterende beweging om in lineaire beweging, wat resulteert in lineaire beweging van de arm.

De voorloopschroef wordt gedraaid met behulp van een stappenmotor, wat resulteert in een nauwkeurige beweging van de robotarm.

De stappenmotor, assen en loodschroef zijn allemaal bevestigd aan een op maat gemaakt 3D-geprint onderdeel waartussen de robotarm beweegt.

Stap 3: X-as beweging en frame

Zoals vermeld in de vorige stap, is een tweede aangepast onderdeel ontworpen voor het vasthouden van de stappenmotor en assen. Hetzelfde onderdeel heeft ook de gaten voor het lager en de moer die worden gebruikt voor het spindelmechanisme voor X - Axis-beweging. Stappenmotor en assteun zijn gemonteerd op een aluminium frame gemaakt met 20 mm x 20 mm t-slot aluminium extrusies.

Het mechanische aspect van het project is gedaan, laten we nu kijken naar het elektronische gedeelte.

Stap 4: De stappenmotor uitvoeren: A4988 Driver Circuit Diagram

We gebruiken evive als onze microcontroller om onze servo's en motoren te besturen. Dit zijn de componenten die nodig zijn om de stappenmotor te bedienen met een joystick:

• XY-joystick
• Doorverbindingsdraden
• A4988 Motorstuurprogramma
• Een batterij (12V)

Hierboven is het schakelschema weergegeven.

Stap 5: Stappenmotorcode

We gebruiken de BasicStepperDriver-bibliotheek om de stappenmotor te besturen met evive. De code is eenvoudig:

• Als de X-as potentiometerwaarde groter is dan 800 (analoge uitlezing 10-bits), beweeg de grijper dan omhoog.

• Als de waarde van de X-as potentiometer minder is dan 200 (analoge uitlezing 10-bits), beweegt u de grijper omlaag.

• Als de Y-as potentiometerwaarde groter is dan 800 (analoge uitlezing 10-bits), verplaats de grijper dan naar links.
• Als de potentiometerwaarde van de Y-as kleiner is dan 200 (analoge uitlezing 10-bits), beweegt u de grijper naar rechts.

De code wordt hieronder gegeven.

Stap 6: Flex-sensoren

Deze flexsensor is een variabele weerstand. De weerstand van de flexsensor neemt toe naarmate het lichaam van het onderdeel buigt. We hebben vijf 4,5 lange flex-sensoren gebruikt voor vingerbeweging.

De eenvoudigste manier om deze sensor in ons project op te nemen, was door hem als spanningsdeler te gebruiken. Deze schakeling vereist één weerstand. In dit voorbeeld gebruiken we een weerstand van 47 kΩ.

De flexsensoren zijn bevestigd aan analoge pin A0-A4 op evive.

Het bovenstaande is een van de potentiaalverdelers met evive.

Stap 7: Flex-sensor kalibreren

"loading="lazy" eindresultaat was fantastisch. We konden de bionische arm met een handschoen besturen.

Wat is evive?evive is een one-stop elektronica-prototypingplatform voor alle leeftijdsgroepen om hen te helpen bij het leren, bouwen en debuggen van hun robotica, embedded en andere projecten. Met een Arduino Mega in het hart, biedt evive een unieke, op menu's gebaseerde visuele interface die de noodzaak wegneemt om de Arduino herhaaldelijk te herprogrammeren. evive biedt de wereld van IoT, met ondersteuning van voedingen, sensoren en actuatoren in één kleine draagbare unit.

Kortom, het helpt je om snel en eenvoudig projecten/prototypes te bouwen.

Bezoek hier om meer te ontdekken.