RoboGlove: Hatua 12 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Sisi ni kikundi cha wanafunzi wa ULB, Université Libre de Bruxelles. Mradi wetu unajumuisha ukuzaji wa glavu ya roboti inayoweza kuunda nguvu ya mtego kusaidia watu kunyakua vitu.

PAMOZI

Glavu hiyo ina unganisho la waya ambayo inaunganisha vidole na motors zingine za servo: waya imeambatanishwa kwa mwisho wa kidole na kwa servo, kwa hivyo wakati servo inapogeuka, waya huvuta na kidole hubadilishwa. Kwa njia hii, kwa kudhibiti mtego uliofanywa na mtumiaji kupitia sensorer kadhaa za shinikizo kwenye mwisho wa vidole, tunaweza kuhimiza motors kwa njia iliyodhibitiwa na kusaidia kushika kwa kupindua kidole sawia na kuzunguka kwa motors na kwa hivyo kwa kuzungusha waya. Kwa njia hii tunapaswa kuwa na uwezo wa kuruhusu watu dhaifu kushika vitu au kusaidia hata watu walio katika hali ya kisaikolojia kushika vitu na kuiweka bila juhudi yoyote.

Ubunifu

Mfano huo umetengenezwa ili kufanya harakati za mikono iwe huru iwezekanavyo. Kwa kweli, sisi 3D tulichapisha tu sehemu muhimu sana ambazo tunahitaji kuunganisha waya, motors na vidole.

Tuna kikombe cha juu kilichochapishwa katika PLA kwenye kila kidole: hii ndio sehemu ya mwisho ambapo waya lazima ziunganishwe na lazima zipe ulinzi kwa kiwambo cha shinikizo kilichowekwa ndani. Sensor ya shinikizo imewekwa gundi, na gundi moto, kati ya ncha ya PLA na kinga.

Halafu tuna pete mbili zilizochapishwa za 3D, kwa kila kidole, ambazo ni mwongozo wa waya. Kidole gumba ni kidole pekee kilicho na pete moja tu zilizochapishwa. Kuna waya moja kwa kidole, iliyokunjwa kwa nusu mwisho wa vidole. Nusu mbili zinapita kwenye miongozo miwili ya sehemu ya kikombe na katika pete zote mbili: zinawekwa moja kwa moja kwenye mashimo ambayo tulitengeneza nje ya pete hizi. Kisha huwekwa pamoja kwenye gurudumu lililounganishwa moja kwa moja na motor. Gurudumu limetambuliwa ili kuweza kuzunguka waya: kwa kuwa motor yetu ina mzunguko kamili (chini ya 180 °) tuligundua gurudumu ili kuvuta waya kwa pengo la sentimita 6 ambao ni umbali inahitajika kufunga kabisa mkono.

Tumechapisha pia sahani mbili kurekebisha motors za servo na arduino kwa mkono. Inapaswa kuwa bora kuikata kwa kuni au plastiki ngumu na mkataji wa laser.

Hatua ya 1: Orodha ya Ununuzi

Kinga na waya:

Glavu 1 iliyopo (lazima iweze kushonwa)

Jeans ya zamani au kitambaa kingine kigumu

Waya za nailoni

Uzito mdogo wa neli ya polyethilini (Kipenyo: 4mm Unene: 1mm)

Umeme:

Arduino Uno

1 Battery 9V + 9V Mmiliki wa betri

1 kubadili umeme

1 veroboard

Motors 3 za servo (1 kwa kidole)

Vipeperushi 3 (vilivyotolewa na servos)

Betri 4 AA + 4 AA Mmiliki wa Batri

Sensorer 3 za shinikizo (1 kwa kidole)

Vipinga 3 330 ohms (1 kwa kidole)

Waya 6 za umeme (2 kwa sensorer)

Screws, karanga na marekebisho:

4 M3 10mm kwa muda mrefu (kurekebisha Arduino)

2 M2.5 12mm mrefu (kurekebisha mmiliki wa betri ya 9V)

6 karanga zinazolingana

6 M2 10mm urefu (2 kwa servo kurekebisha magurudumu kwa servos)

Viungo vidogo 12 vya waya (kurekebisha sahani na swichi)

Ufungaji wa waya kubwa 7 (2 kwa motors na 1 kwa mmiliki wa betri 4 AA)

Zana Zilizotumika:

Printa ya 3D (Ultimaker 2)

Nyenzo za kushona

Bastola ya gundi moto

Chaguo: mkataji wa laser

Hatua ya 2: Andaa muundo unaoweza kuvaa

Muundo unaoweza kuvaliwa umetengenezwa na nguo kadhaa: kwa upande wetu tulitumia glavu ya kawaida kwa fundi umeme na kitambaa cha jeans kwa muundo karibu na mkono. Walishonwa pamoja.

Lengo ni kuwa na muundo unaoweza kubadilika.

Muundo lazima uwe na nguvu kuliko glavu ya sufu ya kawaida kwani inapaswa kushonwa.

Tunahitaji muundo unaoweza kuvaliwa karibu na mkono kushikilia wauzaji wa nguvu na watendaji, na tunahitaji iwe imara, kwa hivyo tukachagua kufunga kufunga kwa kutumia bendi za Velcro (bendi za wambiso) kwenye mkono wa jeans.

Vijiti vingine vya kuni vilishonwa ndani ili kufanya jean iwe ngumu zaidi.

Hatua ya 3: Andaa Sehemu za Kazi

Sehemu ngumu hugunduliwa kupitia uchapishaji wa 3D katika PLA kutoka kwa faili za.stl katika maelezo:

Gonga la kidole x5 (na mizani tofauti: 1x kiwango 100%, 2x kiwango 110%, 2x kiwango 120%);

Uzito wa kidole x3 (na mizani tofauti: 1x kiwango 100%, 1x kiwango 110%, 1x kiwango 120%);

Gurudumu kwa motor x3

Kwa sehemu za kidole, mizani tofauti inahitajika kwa sababu ya saizi tofauti ya kila kidole na ya kila phalanx.

Hatua ya 4: Rekebisha Sensorer kwa Ukali

Sensorer za shinikizo huuzwa kwanza kwa waya za kebo.

Kisha hutiwa na matumizi ya bastola ya gundi ndani ya ncha za vidole: kiasi kidogo cha gundi huwekwa ndani ya ukingo, upande na mashimo mawili, basi sensor hutumika mara moja na sehemu inayotumika (pande zote) kwenye gundi (uwe na uso wa piezoelectric ndani ya muundo na sehemu ya plastiki moja kwa moja kwenye gundi). Nyaya waya lazima kukimbia juu ya kidole chini nyuma yake, ili kuwa na cabling umeme kukimbia nyuma ya mkono.

Hatua ya 5: Rekebisha sehemu zilizochapishwa za 3D kwenye Glove

Sehemu zote ngumu (ncha, pete) zinapaswa kushonwa kwa glavu ili iweze kurekebishwa.

Kuweka pete hizo kwa usahihi, kwanza vaa glavu na ujaribu kuweka pete hizo, moja kwa phalanx, bila kuzigusa wakati wa kufungwa kwa mkono. Takriban, pete kwenye faharisi zitasimamishwa 5mm juu ya msingi wa kidole na 17 hadi 20mm juu ya ile ya kwanza. Kuhusu kidole cha kati, pete ya kwanza itakuwa takriban 8 hadi 10mm juu ya msingi wa kidole, na ya pili karibu 20mm juu ya ya kwanza. Kwa kile kinachohusu kidole gumba, usahihi unaohitajika ni mdogo sana, kwani haina hatari ya kuingiliana na pete zingine, kwa hivyo jaribu kuitumia kwenye glavu iliyovaliwa, chora laini kwenye glavu ambayo ungependelea kuwa nayo pete ili uweze kuishona.

Kuhusu kushona, hakuna mbinu au uwezo fulani unaohitajika. Na sindano, uzi wa kushona huenda kwenye miduara kuzunguka pete, kupita kwenye uso wa glavu. Hatua ya 3-4mm kati ya mashimo mawili kwenye glavu tayari inafanya nguvu kubwa ya kutosha, hakuna haja ya kushona sana.

Mbinu hiyo hiyo inatumiwa kurekebisha miisho: sehemu ya juu ya ncha ni holey ili kuifanya sindano ipite kwa urahisi, kwa hivyo ni maumbo kama ya msalaba juu ya kidole ambayo yatatakiwa kushonwa kwenye glavu.

Kisha miongozo ya polyethilini inapaswa kurekebishwa pia, kwa kufuata vigezo vitatu:

mwisho wa mbali (unaoelekea kidole) unapaswa kukabiliwa na mwelekeo wa kidole, ili kuepuka msuguano mkubwa na waya ya nylon ambayo itaingia ndani yake;

mwisho wa mbali unapaswa kuwa wa kutosha usiingiliane na kufungwa kwa mkono (karibu 3cm chini kuliko msingi wa kidole ni wa kutosha, 4 hadi 5cm kwa kidole gumba);

zilizopo lazima zipitie chini ya kila mmoja chini iwezekanavyo, ili kupunguza wingi wa glavu nzima na uhamaji wa kila bomba

Zimewekwa kwa kushona kwa glavu na kwa mkono, na ufundi sawa na hapo juu.

Ili kuepusha hatari yoyote ya kuteleza kupitia chombo cha kushona, gundi kadhaa iliongezwa kati ya zilizopo na kinga.

Hatua ya 6: Andaa Magurudumu kwa Servos

Tulitumia magurudumu yaliyoundwa mahsusi, yaliyochorwa na 3D kuchapishwa na sisi wenyewe kwa mradi huu (faili ya.stl katika maelezo).

Mara tu magurudumu yanapochapishwa, lazima tuwarekebishe kwa viboreshaji vya servos kwa kukokota (M2, 10mm screws). Kwa kuwa mashimo ya vinjari ni ndogo kuwa 2mm ya kipenyo kwa kukandamiza M2, hakuna karanga zinazohitajika.

Vipeperushi 3 vinaweza kutumika kwenye kila servo.

Hatua ya 7: Rekebisha Motors kwa mkono

Hatua hii inajumuisha urekebishaji wa motors kwa mkono; ili kufanya hivyo ilibidi tuchapishe jalada msaidizi la PLA kupata msaada.

Kweli motors haziwezi kurekebishwa moja kwa moja kwa mkono kwani magurudumu, yanayohitajika kwa kuvuta waya, yanaweza kuzuiwa wakati wa mwendo kwa sababu ya glavu. Kwa hivyo sisi 3D tulichapisha jalada la PLA la mwelekeo 120x150x5 mm.

Kisha tukatengeneza jalada kwenye glavu yetu na vifungo kadhaa vya kebo: tulifanya mashimo kwenye glavu kwa kutumia tu mkasi, kisha tukatengeneza mashimo kwenye jalada la plastiki na kuchimba na kuweka kila kitu pamoja. Mashimo manne kwenye jalada yanahitajika katikati, kati ya mzunguko wake, kupitisha vifungo vya kebo. Wao hufanywa na kuchimba visima. Hizi ziko katikati na sio pembeni ya bamba kuweza kuzifunga suruali zilizo karibu na mkono bila kuwa na sahani inayoizuia kwani sahani haiwezi kubadilika.

Kisha mashimo mengine pia hupigwa ndani ya jalada la plastiki kurekebisha motors. Magari hutengenezwa na vifungo viwili vya waya vilivyovuka. Gundi zingine ziliongezwa pande zao ili kuhakikisha urekebishaji.

Magari lazima yawekwe kwa njia ambayo magurudumu hayaingiliani. Kwa hivyo kuna waliojitenga katika upande wa kushoto na kulia wa mkono: mbili kwa upande, na magurudumu yakigeuka pande tofauti na moja kwa upande mwingine.

Hatua ya 8: Nambari kwenye Arduino

Nambari hiyo imetengenezwa kwa njia rahisi: kuamsha au sio motors. Servos zinafanywa tu ikiwa usomaji umezidi thamani fulani (ulirekebishwa na majaribio na makosa kwa sababu unyeti wa kila sensa haifanani kabisa). Kuna uwezekano mbili za kuinama, chini kwa nguvu ndogo na kabisa kwa nguvu kali. Kidole kinapopindika hakuna nguvu ya mtumiaji inahitajika kuweka kidole nafasi halisi. Sababu ya utekelezaji huu ni kwamba vinginevyo imetajwa kuwa vidole vinahitaji kuendelea kutumia nguvu kwenye sensorer na kinga haitoi faida yoyote. Ili kutolewa kuinama kwa kidole, nguvu mpya inahitaji kutumiwa kwenye sensor ya shinikizo, kaimu ni amri ya kuacha.

Tunaweza kugawanya nambari hiyo katika sehemu tatu:

Initi za sensorer:

Kwanza kabisa tulianzisha vigeuzi vitatu kamili: kusoma1, kusoma2, kusoma3 kwa kila sensorer. Sensorer ziliwekwa kwenye pembejeo za analog A0, A2, A4. Kila tofauti ya usomaji imewekwa kama:

• kusoma1 ambapo imeandikwa thamani iliyosomwa kwenye pembejeo A0,
• kusoma2 ambapo imeandikwa thamani iliyosomwa kwenye pembejeo A2,
• kusoma3 ambapo imeandikwa thamani iliyosomwa kwenye pembejeo A4

Vizingiti viwili vimewekwa na kidole kinacholingana na nafasi mbili za utendakazi wa servos. Vizingiti hivi ni tofauti kwa kila kidole kwani nguvu inayotumika sio sawa kwa kila kidole na unyeti wa sensorer tatu sio sawa kabisa.

Init ya motors:

Chaguo tatu za char (save1, save2, save3), moja kwa kila motor imeanzishwa kwa 0. Kisha kwenye usanidi tulibainisha pini ambapo tunaziba motors mtawaliwa: piga 9, pini 6 na pini 3 kwa servo1, servo2, servo3; zote zimeanzishwa kwa thamani 0.

Kisha servos zinasisitizwa kupitia amri servo.write () ambayo inaweza kurekebisha pembe iliyopokelewa kama pembejeo kwenye servo. Pia kwa majaribio na makosa pembe mbili nzuri, zinahitajika kuinama kidole katika nafasi mbili zinazolingana na mtego mdogo na mtego mkubwa, zilipatikana.

Kwa kuwa motor moja inahitaji kugeukia upande mwingine kwa sababu ya urekebishaji, sehemu yake ya kuanzia sio sifuri lakini pembe ya juu na kupungua wakati nguvu inatumiwa kuweza kugeukia upande mwingine.

Unganisha kati ya sensorer na motors:

Chaguo la sa1, sa2, sa3 na kusoma1, kusoma2, kusoma3 inategemea soldering. Lakini kwa kila kidole, sensorer na motor inayohusiana lazima iwe na idadi sawa.

Halafu kitanzi, ikiwa hali zilitumika kujaribu ikiwa kidole tayari kiko katika nafasi ya kuinama au la na ikiwa shinikizo inatumiwa au la kwenye sensorer. Wakati sensorer zinarudisha thamani, nguvu inahitaji kutumiwa lakini kesi mbili tofauti zinawezekana:

• Ikiwa kidole hakijainama, ikilinganishwa na dhamana hii iliyorudishwa na sensorer kwenye vizingiti, pembe inayolingana inatumika kwa servo.
• Ikiwa kidole tayari kimekunjwa, inamaanisha kuwa mtumiaji anataka kutolewa kwa kuinama na kisha pembe ya kuanzia inatumika kwa servos.

Hii imefanywa kwa kila motor.

Kisha tukaongeza ucheleweshaji wa ms 1000 ili kuzuia kujaribu mara nyingi sana maadili ya sensorer. Ikiwa thamani ndogo sana ya ucheleweshaji inatumika, ina hatari kuufungua mkono moja kwa moja baada ya kuifunga ikiwa nguvu itatumika kwa muda mrefu kuliko wakati wa kuchelewesha.

Mchakato wote wa sensa moja umewasilishwa kwenye chati ya mtiririko hapa juu.

KANUNI ZOTE

# pamoja na Servo servo1; Servo servo2; Servo servo3; kusoma kusoma1; kusoma kusoma2; kusoma kusoma3; char kuokoa1 = 0; // servo huanza katika jimbo 0, hali ya kulala char save2 = 0; char kuokoa3 = 0; kuanzisha batili (batili) {Serial.begin (9600); kiambatisho cha servo2 (9); // servo kwenye pini ya dijiti 9 servo2. andika (160); // hatua ya awali ya servo servo1. ambatanisha (6); // servo kwenye pini ya dijiti 6 servo1. andika (0); // hatua ya awali ya servo servo3. ambatisha (3); // servo kwenye pini ya dijiti 3 servo3. andika (0); // hatua ya awali ya servo

}

kitanzi batili (batili) {kusoma1 = AnalogSoma (A0); // kushikamana na analog 0 kusoma2 = AnalogSoma (A2); // kushikamana na Analog 2 kusoma3 = AnalogSoma (A4); // kushikamana na analog 4

// ikiwa (kusoma2> = 0) {Serial.print ("Sensor value ="); // Mfano wa amri inayotumiwa kwa usawazishaji wa vizingiti vya sensor ya kwanza

// Serial.println (kusoma2); } // mwingine {Serial.print ("Sensor value ="); Serial.println (0); }

ikiwa (kusoma1> 100 na kuokoa1 == 0) {// ikiwa sensa inapata thamani kubwa na haiko katika hali ya kulala sa1 = 2; } // nenda sema 2 mwingine ikiwa (kusoma1> 30 na kuokoa1 == 0) {// ikiwa sensa inapata thamani ya kati na haiko katika hali ya kulala sa1 = 1; } // ilifikia kusema 1 mwingine ikiwa (kusoma1> 0) {// ikiwa thamani sio sifuri na hakuna hali yoyote ya hapo awali ni sawa sa1 = 0;} // nenda kwenye hali ya kulala

ikiwa (save1 == 0) {servo1.write (160); } // kutolewa mwingine ikiwa (save1 == 1) {servo1.write (120); } // pembe ya kati ya kuvuta nyingine {servo1.write (90); } // pembe ya juu ya kuvuta

ikiwa (kusoma2> 10 na save2 == 0) {// sawa na servo 1 save2 = 2; } vingine ikiwa (kusoma2> 5 na save2 == 0) {save2 = 1; } vingine ikiwa (kusoma2> 0) {save2 = 0;}

ikiwa (save2 == 0) {servo2.write (0); } vingine ikiwa (save2 == 1) {servo2.write (40); } mwingine {servo2.write (60); }

ikiwa (kusoma3> 30 na save3 == 0) {// sawa na servo 1 save3 = 2; } vingine ikiwa (kusoma3> 10 na save3 == 0) {save3 = 1; } vingine ikiwa (kusoma3> 0) {save3 = 0;}

ikiwa (save3 == 0) {servo3.write (0); } vingine ikiwa (save3 == 1) {servo3.write (40); } mwingine {servo3.write (70); } kuchelewa (1000); } // subiri sekunde

Hatua ya 9: Rekebisha Arduino, Batri na Veroboard kwa mkono

Sahani nyingine ilichapishwa huko PLA kuweza kurekebisha wamiliki wa betri na arduino.

Sahani ina vipimo: 100x145x5mm.

Kuna mashimo manne ya kuchuja arduino na mbili ya kushughulikia mmiliki wa betri ya 9V. Shimo lilitengenezwa katika kishikaji cha betri cha 6V na kwenye bamba ili kutumia tai ya waya kuzirekebisha pamoja. Gundi zingine ziliongezwa ili kuhakikisha kumweka kwa mmiliki huyu. Kubadilisha ni fasta na vifungo viwili vidogo vya kebo.

Pia kuna mashimo manne yanayotumiwa kurekebisha sahani kwenye jeans kwa kutumia vifungo vya kebo.

Veroboard imewekwa kwenye arduino kama ngao.

Hatua ya 10: Unganisha Elektroniki

Mzunguko umeuzwa kwenye veroboard kama ilivyoripotiwa katika mpango hapo juu.

Arduino ina betri ya 9V kama usambazaji na swichi imeunganishwa kati ya hizi kuweza kuzima Arduino. Betri ya 6V inahitajika kwa gari la servo ambalo linahitaji mengi ya sasa na pini ya tatu ya servos imeunganishwa kwenye pini 3, 6 na 9 kuzidhibiti na PWM.

Kila sensorer imeunganishwa upande na 5V ya Arduino na kwa upande mwingine na kontena 330 ohm iliyounganishwa na ardhi na pini A0, A2 na A4 kupima mvutano.

Hatua ya 11: Ongeza waya za Nylon

Waya za nailoni zinafanywa kupita kwenye mashimo yote kwenye ncha na pete kama inavyoonekana kwenye picha, kisha nusu mbili za waya zitakwenda ndani ya mwongozo wa polyethilini na kubaki pamoja hadi mwisho wa mwongozo, kwa motor. Urefu wa waya umedhamiriwa kwa wakati huu, zinahitaji kuwa na urefu wa kutosha kuzunguka mara moja gurudumu la servo na vidole vilivyo sawa.

Zimewekwa juu ya magurudumu na kijiti cha kupitisha fundo mashimo mawili madogo yaliyopo kwenye faili za.stl na gundi moto kwa utulivu zaidi.

Hatua ya 12: Furahiya

Inafanya kazi kama inavyotarajiwa.

Kwa msukumo wa kwanza hupiga kidole na kwa pili huiachilia. Hakuna nguvu inayohitajika wakati vidole vimekunjwa.

Walakini shida tatu zimebaki:

- Lazima tuwe waangalifu kufanya msukumo mfupi kuliko sekunde 1 ili kuhimiza servos vinginevyo waya hutolewa mara moja baada ya kuvuta kama ilivyoelezewa katika hatua ya 8 kuhusu nambari ya Arduino.

- Sehemu za plastiki zinateleza kidogo kwa hivyo tumeongeza gundi moto kwenye ncha ili kuongeza msuguano.

- Ikiwa mzigo mzito uko kwenye kidole, sensa itakuwa na wakati wote thamani kubwa na kwa hivyo servo itaendelea kuzunguka.