Sollevatore a forbice controllato da Raspberry Pi: 17 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Perché un sollevatore a forbice? Perchè no! È bello e un progetto divertente da costruire. La vera ragione per me è alzare le telecamere sul mio Great Mojave Rover Project. Voglio che le telecamere si alzino sopra il rover e catturino immagini dell'ambiente circostante. Ma avevo bisogno che le telecamere fossero abbassate mentre il rover sta guidando.

Per prima cosa ho provato un braccio robotico, ma si è rivelato troppo pesante e ha messo a nudo i servi. Poi, mentre ero in giro un giorno, ho visto qualcosa che avevo visto centinaia di volte prima, un sollevatore a forbice. Quella notte ho deciso di progettare un sollevatore a forbice che avrebbe utilizzato una vite, un bullone da 5/16 "x 5 1/2", per sollevare e abbassare le telecamere. Sono rimasto stupito di quanto fosse bello vedere le fotocamere sollevarsi fino a un paio di piedi (25") con poco più di 4" di corsa e vedere quanto peso avrebbe sollevato. Come vantaggio collaterale, ne usa solo uno servo.

Quando questo fantastico e meraviglioso sollevatore a forbice funziona, il Raspberry Pi accenderà il servo LX-16A alzando e abbassando il sollevatore usando il codice Python 3. Gli interruttori di fine corsa diranno al Pi quando il tuo sollevatore a forbice ha raggiunto la parte superiore e inferiore segnalando al servo di smettere di ruotare.

La mia prossima avventura per l'ascensore è posizionarlo all'esterno per un test solare prolungato. Alimentato da celle solari e batterie 18650, il sollevatore a forbice si solleverà, scatterà foto e poi si abbasserà una volta all'ora. Ma questo è un altro Instructable più tardi, una volta che lo avrò fatto funzionare. Successivamente, montandolo sulla Rover.

Ho diviso questo Instructable in tre parti principali per aiutare nel processo di costruzione e messa a punto:

1. Base (Fasi 2 - 7)
2. Elettronica (Fasi 8 - 12)
3. Assemblaggio finale a forbice (Fasi 13 - 16)

Spero che ti piaccia il mio primo intrattabile e il tuo sollevatore a forbice.

Passaggio 1: prendi le cose di cui hai bisogno

Avrai bisogno di un sacco di cose per questo progetto. Se sei come me e ti piace la stampa 3D e la costruzione di cose, potresti già avere la maggior parte di questo. Assicurati di controllare McMaster-Carr per le viti che sono molto più economiche lì quando le compri a centinaia. Puoi anche ordinare set da Amazon.

Strumenti necessari:

• Set di chiavi a tubo da 5,5 mm
• Driver esagonali da 2,5, 2,0 mm Vale la pena avere un buon set di questi.
• Trapano con punta da trapano da 1/8" Questo set di punte da trapano che possiedo.
• Lubrificante alla grafite
• Saldatore
• Saldare Pensavo di non essere bravo a saldare finché non ho ottenuto una buona saldatura.
• Sander (miglior levigatrice al mondo)
• Stampante 3D Ho la XYZ Da Vinci Pro 1.0 e ne sono entusiasta.

Parti meccaniche:

• Viti a testa bombata o a brugola in acciaio legato: assicurati di ordinare più del necessario, perché i miei conteggi potrebbero essere sballati!

  (1) Testa a bottone M3 x 10 mm (da McMaster-Carr)(2) Testa a bottone M3 x 12 mm (da McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (da McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (prendi da McMaster-Carr) (4) M3 x 16 mm (ottieni da McMaster-Carr) (34) M3 x 20 mm (ottieni da McMaster-Carr) (2) Testa a bottone M3 x 25 mm (ottieni da McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (da McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (da McMaster-Carr) (30) Controdadi in nylon M3 (da McMaster-Carr) (54) Rondelle M3 (da McMaster-Carr)

• (48) Cuscinetti 3x6x2mm Funzionerà senza questi cuscinetti, ma sicuramente lo rende più piacevole.
• (1) Cuscinetti 8x22x7mm Puoi anche rubarne uno da un fidget spinner
• Parti stampate in 3D Puoi scaricarle da Thingverse parti(2) Fascio 20 mm x 20 mm x 190 mm(1) Limitatori (1) Montaggio a vite motore (1) Binari della piattaforma (1) Piattaforma (1) Montaggio a vite posteriore (1) Cursore (1) Fondo interno a forbice (4) Interno a forbice (1 set) Esterno a forbice (1) Supporto per servo anteriore (1) Supporto per servo posteriore (1 set) Distanziali
• (2) dado 5/16" (Home Depot)
• (1) Bullone da 5/16" x 5 - 1/2" (Home Depot) Se preferisci, puoi anche utilizzare un'asta filettata da 5/16".

Elettrico:

• Raspberry Pi, sto usando un modello 3 B+ qualsiasi versione Pi funzionerà Questo è un bel kit.
• (1) Servo del bus seriale Lewansoul LX-16a, ho preso il mio per meno di $ 20.00 cad. (dovrai cercare Amazon o Banggood per questo, il link continua a cambiare)
• (1) Scheda di debug del bus seriale Lewansoul.
• (1) Servo corno in metallo
• (2) Finecorsa
• Fili di silicone Questi sono fantastici, puoi spogliarli con le unghie (se non ti mordi le unghie)
• Batterie per alimentare Servo, sto usando 4 batterie AA NiMh di Ikea.

Materiali di consumo:

• Q-Tips
• Panno in microfibra
• Cerotti (speriamo di no)

Passaggio 2: la base

È molto più facile costruirlo in più fasi, iniziamo con la base. Poi passeremo all'elettronica e infine assembleremo le forbici. È stampato in diversi colori perché ho usato il PLA e il PETG che avevo.

Se non lo hai fatto, stampa le tue parti. La mia stampante ha impiegato alcuni giorni per finire di stampare tutte le parti.

Puoi trovare le parti qui:

Suggerimenti importanti per la sicurezza (riferimento originale Ghostbusters, Google it)

• Prenditi il tuo tempo e non impazzire con il serraggio eccessivo delle viti M3, le strisce di plastica sono facili. Se elimini il foro, potresti dover ristampare la parte o utilizzare della colla per gorilla (la sostanza marrone) e ricoprire leggermente l'interno del foro con uno stuzzicadenti e lasciarlo asciugare completamente durante la notte prima dell'uso.
• Metti le rondelle "dal lato bello" in alto, sembra migliore.
• Prenditi il tuo tempo o potresti doverlo stampare di nuovo.
• Stampa le parti a forbice per ultime, poiché è l'ultima parte da costruire.

Eccoci qui.

A. Avviare la stampa di tutte le parti (vedere l'elenco delle parti).

B. Carteggiare la parte liscia, tagliando via la roba schifosa.

Passaggio 3: montaggio dell'interruttore di finecorsa

A. Piegare il cavo comune (quello che è già piegato sul lato dell'interruttore), in modo che sia a filo e saldare un filo sul finecorsa. Non c'è spazio sufficiente per montare il servo se si dimentica questo passaggio.

Nota: questa è l'unica saldatura che dovrai eseguire in questa parte della build.

B. Praticare (4) fori da 1/8” nel supporto del servo, vedere le frecce viola nella foto sopra. La foratura consente ai bulloni di passare liberamente e di serrare il supporto del servo alle guide in un secondo momento.

C. Infine, fissare l'interruttore di finecorsa come mostrato al supporto del servo con (2) viti M3 x 16 mm.

Passaggio 4: montaggio a vite del motore inferiore

A. Praticare (5) fori da 1/8 nel supporto per vite motore inferiore vedere le frecce viola nella foto sopra.

B. Quindi fissare il supporto a vite inferiore del moto al quadrilatero del servo in metallo utilizzando (4) viti a testa tonda M3 x 12 mm.

C. Infine, fissare il supporto per vite motore inferiore al servo usando (1) vite M3 x 10 mm.

Passaggio 5: montare il servo e il bullone

A. Praticare (4) fori da 1/8 nel supporto posteriore del servo come mostrato nella foto sopra, dove indicano le frecce viola.

B. Praticare (2) fori da 1/8 nel supporto a vite dove indicato dalle frecce viola nella foto sopra. Nota: il tuo potrebbe essere un po' più corto a seconda della versione stampata.

C. Montare il servo sul supporto del servo. Potrebbe essere necessario tagliarlo un po' per ottenere una buona vestibilità. Sarà un po' sciolto. Quindi, utilizzando (4) viti e rondelle M3 x 45 mm, montare il servo posteriore sul supporto servo anteriore. Il servo oscillerà da un lato all'altro ma non avanti e indietro.

D. Inserire il bullone da 5/16" x 5 - 1/2" nel supporto a vite superiore; dovrebbe essere aderente. Potrebbe essere necessario tagliare un po' l'apertura per adattarla.

E. Utilizzando (2) bulloni M3 x 16 mm e rondelle, collegare le due metà dei supporti a vite.

F. Il tuo assieme dovrebbe apparire come l'ultima foto.

Passaggio 6: dispositivo di scorrimento e gruppo posteriore

Ora è il momento di collegare lo slider e il supporto a vite posteriore.

A. Inserire (2) bulloni 5/16 nei cursori. I bulloni dovrebbero avere un po' di gioco avanti e indietro. Senza il gioco, la vite si legherà durante il movimento.

B. Avvitare di pochi pollici il cursore sul bullone da 5/16.

C. Praticare (4) fori da 1/8 nel cappello del cuscinetto con montaggio a vite posteriore come indicato con le frecce viola nella foto.

D. Inserire il cuscinetto da 8 mm x 22 mm x 7 mm nel supporto a vite posteriore e fissare il cappuccio del cuscinetto con (4) bulloni e rondelle M3 x 12 mm.

E. Fissare (1) finecorsa con (2) bulloni M3 x 16 mm

F. Far scorrere il bullone da 5/16 nel cuscinetto. Nota: ci sarà un po' di gioco qui. Dovrai usare un pezzo di nastro isolante o guaina termorestringente per ridurre la quantità di gioco. Misurare la quantità necessaria in il prossimo passo.

Passaggio 7: completamento dell'assemblaggio inferiore

Ora che hai finito il montaggio motorizzato, è il momento di montarlo sui binari. I binari fanno parte del Great Mojave Rover Project e possono sembrare eccessivi. Ho intenzione di integrare il sollevatore a forbice nel rover e il design del binario mi consente di farlo in un secondo momento.

A. Levigare un lato di ciascun binario liscio. Non è necessario carteggiare un mucchio, quanto basta per appiattire i dossi.

B. Avvitare prima il montaggio a vite posteriore utilizzando (4) bulloni e rondelle M3 x 30 mm. Questo dovrebbe essere a filo alla fine dei binari.

C. Inserire il bullone da 5/16 nel cuscinetto, con il supporto del servo nel 4° foro (lasciando 3 fori vuoti) misurare dove si desidera posizionare il nastro o il termoretraibile. Applicare il nastro o il termoretraibile e rimontare il gruppo.

D. Avvitare l'assieme servo alle guide del 4° foro (lasciandone 3 vuoti) usando (4) bulloni M3 x 30 mm e rondelle. Nota che il tuo supporto per servo potrebbe essere leggermente diverso, l'ho riprogettato per un bullone più lungo da 5/16 . Si prega di lasciare ancora 3 fori vuoti.

Ora dovresti avere il gruppo motorizzato pronto per fissare le viti del finecorsa e far muovere il tuo Raspberry Pi avanti e indietro.

Passaggio 8: regolatori di finecorsa

Due regolatori di finecorsa attiveranno gli interruttori nel punto in cui si desidera che la slitta si fermi. Ti consigliamo di utilizzare viti a testa tonda nei due punti in cui il bullone di innesto passa sopra per il gioco. Inoltre, entrambe le parti stampate in 3D del regolatore del finecorsa sono le stesse.

A. Praticare (2) fori da 1/8 in ciascuno degli innesti dei finecorsa.

B. Inserire le viti a testa tonda negli incastri.

C. Inserire la vite del limite in ogni innesto, (1) M3 x 20 mm, l'altra è (1) M3 x 40 mm.

D. Fissare gli Engager dei finecorsa al cursore. Utilizzare la vite più lunga (40 mm) sul lato servo.

Nota: ho attaccato i dadi di bloccaggio al mio innestatore più lungo perché ho rimosso il foro.

Passaggio 9: collegamento del Pi

Il software per questo è facile, basta semplicemente alzare e abbassare il sollevatore. Puoi modificare il codice per fare tutto ciò che desideri, divertiti.

Presumo che tu sappia già come caricare il sistema operativo sul tuo Raspberry Pi e come scrivere un semplice programma Python 3, un esempio di Hello World andrebbe bene.

Ecco un buon punto di partenza, ma ci sono un sacco di risorse là fuori per iniziare.

• Configura il tuo Pi.
• Esecuzione del tuo primo programma Pyhon.

Passaggio 10: cablaggio del gruppo inferiore

Per un piccolo progetto come questo, preferisco usare la scheda Pimoroni Pico HAT Hacker su una breadboard. Puoi usare qualsiasi cosa ma mi piace questo piccolo dispositivo. Ho saldato intestazioni femmina a 40 pin su entrambi i lati dell'HAT, che mi consente di utilizzare su entrambi i lati (vedi la seconda foto).

Avvertimento: ho fatto esplodere un paio di Raspberry Pi facendo questo mentre il Pi è acceso. Assicurati che il rosso sia + e il nero sia massa o -, la scheda di debug del servo non ha protezione integrata.

A. Collegare il filo nero ai collegamenti comuni su ciascun interruttore e la massa sul Pi. (Perno 6)

B. Collegare il filo Verde al finecorsa inferiore (Vedi 1a foto) e poi a GPIO 23 (Pin 16)

C. Collegare il filo Giallo al finecorsa superiore (Vedi 1a foto) e poi a GPIO 22 (Pin 15)

D. Collega la scheda Servo Debug alla porta USB del Pi.

E. Collegare il Servo alla scheda Servo Debug utilizzando il cavo fornito con il servo LX-16A

F. Collegare l'alimentazione alla scheda di debug del servo. Non utilizzare il Pi per alimentare la scheda servo, utilizzare una fonte di batteria esterna. Ho usato 4 batterie AA.

Passaggio 11: caricamento ed esecuzione del programma Python

Ancora una volta presumo che tu sappia come avviare il terminale e come avviare un programma Python3.

A. Avvia il terminale

B. Dobbiamo clonare un paio di librerie da GitHub. Il primo è il PyLX16A di Ethan Lipson, l'altro è il codice Scissor Lift di GitHub di BIMThoughts

cdgit clone https://github.com/swimingduck/PyLX-16A.gitgit clone https://github.com/BIMThoughts/ScissorLift.gitcd ScissorLiftcp../PyLX-16A/lx16a.py.

Il comando sopra fa quanto segue:

cd cambia la directory nella tua home directory

git clone scarica i file di codice da GitHub in una cartella con il nome del repository.

cd ScissorLift cambia la cartella in cui si trova il codice ScissorLift

cp../PyLX-16A/lx16a.py. copia la libreria necessaria per i servocomandi.

C. Dovresti avere il tuo Pi collegato al gruppo motore e la scheda di debug collegata all'USB e al Servo.

D. digitare quanto segue per eseguire il test dell'interruttore.

cd

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Il programma inizierà a dire "scendere".

Attivare l'interruttore più lontano dal servo e il programma risponderà con "salendo". Ora attiva l'interruttore più vicino al servo e il programma si fermerà.

Risoluzione dei problemi:

Se fallisce, ricontrolla il cablaggio, ho commesso l'errore di saldare il filo giallo alla connessione errata dell'interruttore la prima volta e si fermerebbe dopo aver attivato il primo interruttore.

Passaggio 12: test del motore

Ora che gli interruttori funzionano, è il momento di testare il gruppo motore.

Hai già scaricato il codice. Cominciamo.

A. Assicurati che il tuo servo sia collegato alla scheda di debug, qualsiasi presa andrà bene finché si adatta bene.

B. Dal Terminale digitare quanto segue:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Il tuo cursore inizierà a muoversi e quando si avvicinerà prima al servo, quindi quando l'interruttore di limite si innesta, si sposterà nell'altra direzione e si fermerà quando raggiunge l'altro finecorsa.

Se senti che inizia a legarsi, scollega il servo dalla scheda di debug e premi ctrl-c per fermare il programma e determinare perché è vincolato.

Risoluzione dei problemi:

Rilegatura al centro della diapositiva:

un. I dadi non si muovono liberamente all'interno del cursore.

B. Il supporto a vite non è centrato.

C. Il cuscinetto non è libero.

Il grippaggio alla fine della slitta è causato dal mancato cablaggio degli interruttori o dalla necessità di regolare le viti di innesto.

D. Il servo continua a muoversi dopo aver premuto ctrl-c, scollegare il cavo del servo dalla scheda di debug. Ciò ripristinerà il servo.

Passaggio 13: montaggio delle forbici

Ora arriviamo finalmente al punto in cui possiamo assemblare le forbici. Ci sono tre componenti principali delle forbici.

1. Scissor Outer (la prima foto, sembra un bastoncino di ghiacciolo blu)
2. Forbice interna (seconda foto grigia)
3. Fondo interno a forbice (seconda foto blu)

La differenza tra Scissor Inner e Scissor Inner Bottom è il posizionamento dei cuscinetti, come illustrato sul lato destro della foto. Guarda il video è più facile spiegarlo lì.

A. Inserire i cuscinetti in ciascuno dei pezzi a forbice. Potrebbe essere necessario utilizzare un bullone, una rondella e un dado per premere la rondella nella fessura. Se rompi lo slot, va bene puoi usare la colla per ripararlo.

B. Usando lubrificante alla grafite e un batuffolo di cotone, ricoprire i lati non portanti delle forbici.

C. Utilizzando una vite M3 x 20 mm, una rondella e un dado di bloccaggio. Inizia con il fondo interno collega le forbici esterne alle connessioni centrali. (guarda la foto)

D. Collegare un'altra forbice esterna all'estremità della forbice inferiore dove si trova il cuscinetto all'interno. Quindi collegare un'altra forbice interna al centro.

E. Continua ad attaccare le forbici interne ed esterne fino ad esaurimento delle forbici.

Passaggio 14: attaccare le forbici alla base

Utilizzando (2) M3 x 20 mm con (2) rondelle e spazi stampati in 3D, collegare il gruppo delle forbici al supporto del servo della base.

Utilizzando (2) M3 x 12 mm collegare il gruppo forbici al cursore.

Fatta eccezione per la piattaforma, hai un sollevatore a forbice funzionante.

Passaggio 15: test di funzionamento a forbice

Ricollegare il sollevatore a forbice al Raspberry Pi, se non lo hai fatto.

R. Dal terminale del tuo Raspberry Pi, esegui di nuovo MotorTest.py e guarda il tuo sollevatore a forbice in azione.

Tieni d'occhio:

• Qualsiasi legame
• Gioco delle viti di impegno limite
• Se si lega o succede qualcosa, scollegare prima il servo dalla scheda di debug.

Passaggio 16: collegamento della piattaforma

Spero che ormai tu abbia capito come metterti sulla piattaforma.

A. Determina se vuoi quale fine vuoi la piattaforma.

B. Fissare le guide della piattaforma all'esterno della parte superiore delle forbici. Sul lato in cui è necessario il distanziatore, avrai bisogno di una vite M3 x 25 mm e 2 rondelle. Dall'altro lato utilizzare una vite M3 x 20 mm con 1 rondella e 1 controdado.

C. Utilizzando viti e rondelle M3 x 12 mm, fissare la parte superiore della piattaforma alle guide.

Passaggio 17: grazie

Grazie per essere arrivato fin qui, si spera che tu abbia un sollevatore a forbice funzionante con cui non sai cosa fare, o forse hai un sollevatore a forbice che hai una meravigliosa idea di come usarlo.

Ad ogni modo spero che tu ti sia divertito e abbia imparato qualcosa.

Secondo classificato nella prima volta Autore