Braç biònic operat per tele: 13 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

En aquest instructiu, farem un braç bionic teleoperat, que és un braç robòtic similar a la mà humana amb sis graus de llibertat (cinc per a figures i un per a canell). Es controla amb mà humana mitjançant un guant que té connectats sensors flexibles per a la retroalimentació dels dits i IMU per a la retroalimentació de l’angle del canell.

Aquestes són les característiques clau de la mà:

1. Una mà robòtica amb 6 graus de llibertat: cinc per cada dit controlats per cordes connectades al servo i al moviment del canell de nou amb un servo. Com que tots els graus de llibertat es controlen mitjançant un servo, no necessitem sensors addicionals per retroalimentar-los.
2. Sensors flex: cinc sensors flex s’uneixen a un guant. Aquests sensors flexibles proporcionen la retroalimentació a un microcontrolat que s’utilitza per controlar el braç biònic.
3. IMU: L'IMU s'utilitza per obtenir l'angle del canell de la mà.
4. S'utilitzen dos evive (microcontroladors basats en Arduino): un connectat al guant per obtenir l'angle del canell i el moviment de flexió i un altre està connectat al braç biònic que controla els servos.
5. Tots dos eviven comunicar-se entre ells mitjançant Bluetooth.
6. Es donen dos graus de llibertat addicionals per donar un moviment pla al braç biònic X i Z, que es pot programar a més per realitzar tasques complexes com PICK AND COLOCAR ROBOTS.
7. Els dos moviments addicionals es controlen mitjançant un joystick.

Com que ara teniu una breu idea del que hem fet en aquest braç biònic, deixeu anar cada pas en detall.

Pas 1: mà i forarm

No hem dissenyat tota la mà i ens hem forat. Hi ha molts dissenys disponibles per a mà i braç a Internet. Hem pres un dels dissenys d’InMoov.

Hem fet la mà dreta, de manera que aquestes són les parts necessàries per imprimir en 3D:

• 1x polze
• 1x índex
• 1x Major
• 1x Auriculaire
• 1x Pinky
• 1x Bolt_entretoise
• 1x canell gran
• 1x Wristsmall
• 1x superfície superior
• 1x dit de coberta
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x canell rotatiu2
• 1x canell rota1
• 1x canell rota3
• 1x WristGears
• 1x CableHolderWrist

Podeu obtenir tota una guia de muntatge aquí.

Pas 2: Disseny de l'eix Z

Hem dissenyat una peça personalitzada connectada al final del forarm que té ranures per al coixinet i el cargol de plom. El coixinet s’utilitza per guiar el braç en l’eix z i es controla el moviment de l’eix mitjançant un mecanisme de plom i cargol. En el mecanisme de cargol de plom, quan gira el cargol com un eix, la femella del cargol de plom converteix aquest moviment de rotació en moviment lineal, donant lloc a un moviment lineal del braç.

El cargol principal es gira mitjançant un motor pas a pas que resulta en un moviment precís del braç robòtic.

El motor pas a pas, els eixos i el cargol de plom s’uneixen a una part impresa 3D personalitzada entre la qual es mou el braç robòtic.

Pas 3: moviment i marc de l'eix X

Com es va esmentar al pas anterior, es va dissenyar una segona peça personalitzada per subjectar el motor pas a pas i els eixos. La mateixa part també té els forats per al coixinet i la femella utilitzats per al mecanisme de cargol de plom per al moviment de l'eix X. El motor pas a pas i el suport de l’eix es munten en un marc d’alumini fabricat amb extrusions d’alumini amb ranura t de 20 mm x 20 mm.

L'aspecte mecànic del projecte ja està acabat, ara podem veure que formen part de l'electrònica.

Pas 4: Execució del motor pas a pas: diagrama del circuit del controlador A4988

Estem utilitzant evive com a microcontrolador per controlar els nostres servos i motors. Aquests són els components necessaris per controlar el motor pas a pas mitjançant un joystick:

• XY Joystick
• Filferros de pont
• Controlador de motor A4988
• Una bateria (12V)

A la part superior es mostra el diagrama del circuit.

Pas 5: Codi del motor pas a pas

Estem utilitzant la biblioteca BasicStepperDriver per controlar el motor pas a pas amb evive. El codi és senzill:

• Si la lectura del potenciòmetre de l'eix X és superior a 800 (lectura analògica de 10 bits), moveu la pinça cap amunt.
• Si la lectura del potenciòmetre de l'eix X és inferior a 200 (lectura analògica de 10 bits), moveu la pinça cap avall.
• Si la lectura del potenciòmetre de l'eix Y és superior a 800 (lectura analògica de 10 bits), moveu la pinça cap a l'esquerra.
• Si la lectura del potenciòmetre de l'eix Y és inferior a 200 (lectura analògica de 10 bits), moveu la pinça cap a la dreta.

El codi es dóna a continuació.

Pas 6: Sensors flexibles

Aquest sensor de flexió és una resistència variable. La resistència del sensor de flexió augmenta a mesura que es doblega el cos del component. Hem utilitzat cinc sensors flex de 4,5 de llarg per al moviment dels dits.

La forma més senzilla d’incorporar aquest sensor al nostre projecte era utilitzar-lo com a divisor de tensió. Aquest circuit requereix una resistència. Utilitzarem una resistència de 47 kΩ en aquest exemple.

Els sensors flex s’uneixen al pin analògic A0-A4 en evive.

L'esmentat anteriorment és un dels circuits divisors potencials amb evive.

Pas 7: calibració del sensor flexible

El resultat final "loading =" mandrós "va ser fantàstic. Vam poder controlar el braç biònic mitjançant un guant.

Evive és una plataforma única de prototipatge electrònica per a tots els grups d'edat que els ajuda a aprendre, construir, depurar la seva robòtica, incrustats i altres projectes. Amb un Arduino Mega al cor, evive ofereix una interfície visual única basada en el menú que elimina la necessitat de tornar a programar l’Arduino repetidament. evive ofereix el món de l'IoT, amb fonts d'alimentació, suport sensorial i actuadors en una petita unitat portàtil.

En resum, us ajuda a construir projectes / prototips de forma ràpida i senzilla.

Per explorar-ne més, visiteu aquí.