Robot DMX Animatronic: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo progetto descrive lo sviluppo di un prototipo animatronico completamente funzionale. È implementato da zero e mira a essere una guida per lo sviluppo di futuri robot animatronici più complessi. Il sistema è basato su un microcontrollore Arduino. Il protocollo di comunicazione con altri dispositivi è DMX512. La scelta di questo protocollo di comunicazione è dovuta al fatto che è uno standard nel mondo dell'illuminotecnica, un ambiente comune per questo tipo di robot. Il robot sviluppato include servomotori e diversi tipi di LED. La fabbricazione dei componenti meccanici è stata effettuata principalmente mediante stampa 3D dopo averla modellata utilizzando Solidworks.

Forniture

• Arduino MEGA
• 3 LED da 5 mm
• Connettore XLR3
• Alimentazione e connettore 5V DC
• 2 servi MG996R
• Modulo MAX485
• Matrice di pixel LED rotonda WS2812
• 2 staffe servo
• 2 servo marce
• Cuscinetto 3x8x4mm
• 12 magneti al neodimio 8x3mm
• Bulloni e dadi M3

Il costo totale dei materiali incluso il PLA è di circa 60$

Passaggio 1: progettare l'Animatronic

Prima di tutto, se vuoi creare il tuo design animatronico, devi progettarlo utilizzando un software CAD come Solidworks o Autodesk fusion 360. Realizza il design pensando a quali attuatori ed elementi (come servi, luci…) vuoi utilizzo. Se vuoi replicare questo modello hai i file STL disponibili nel passaggio successivo.

Passaggio 2: stampa 3D dei pezzi

Per stampare tutti i pezzi ho usato un'altezza dello strato di 0,16 mm e un ugello di 0,4 mm per una stampa di alta qualità. I pezzi della testa usano il supporto. Con una stampa di così alta qualità, possono essere necessarie fino a 100 ore per stampare tutti i pezzi necessari su questo prototipo.

Passaggio 3: progettare il circuito elettronico

Una volta che conosci tutti i componenti che andranno nel tuo progetto, prenditi il tuo tempo per capire come collegare tutto insieme. Ho usato un software fritzing per progettare lo schema dell'elettronica. Per questo progetto ho utilizzato un microcontrollore Arduino MEGA.

Passaggio 4: lucidare e dipingere i pezzi della testa

Una volta stampati tutti i pezzi, è il momento di lucidare e verniciare a spruzzo la testa. Ho usato vernice nera opaca in modo che abbia un meraviglioso contrasto con i LED. Una volta che la vernice si asciuga inserire i magneti sulla testa e sui fori di base per l'aggancio magnetico dei pezzi.

Passaggio 5: cablare l'elettronica

Prima di aggiungere tutti i componenti all'assieme è necessario cablare tutti i componenti elettronici. Ho usato un cavo da 30 cm 26 awg. Per dare un aspetto migliore ai LED della bocca puoi lucidarli usando una carta abrasiva a grana fine.

Passaggio 6: assemblare la meccanica

Una volta che hai tutti i componenti, assemblali. La maggior parte delle parti si collega utilizzando bulloni e dadi M3 generici.

Passaggio 7: saldare le schede elettroniche

Per montare tutti i componenti elettronici ho utilizzato un circuito stampato universale 5x7 cm tagliato a metà. Una metà contiene la parte di comunicazione e l'altra metà contiene la scheda di distribuzione dell'alimentazione. Sulla scatola dell'elettronica puoi anche includere un connettore XLR3 femmina per collegare il cavo DMX e un jack di alimentazione femmina per alimentare l'intero sistema. Nel mio caso ho usato un connettore aeronautico a 3 pin poiché non avevo un connettore XLR3. Se si utilizza questo tipo di connettore è necessario realizzare un cavo connettore DMX per l'aviazione.

Passaggio 8: programmare il dispositivo

Il programma utilizza 3 librerie: FastLED.h, Adafruit_TiCoServo.h e DMXSerial.h. La normale libreria servo non funziona perché è in conflitto con la libreria FastLED. Da questo codice è facile capire come aggiungere più elementi o controllare altri tipi di attuatori, nel caso di dispositivi animatronici più complessi.

Passaggio 9: testare il dispositivo

Per testare il dispositivo è possibile utilizzare qualsiasi sorgente che emette DMX. Nel mio caso ho usato una console DMX, ma puoi creare il tuo hardware Arduino per produrre DMX con la stessa libreria utilizzata in questo progetto. Puoi anche usare un cavo da USB a DMX e un software come Xlights.