Braccio bionico telecomandato: 13 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

In questo Instructable, realizzeremo un braccio bionico telecomandato, che è un braccio robotico simile alla mano umana con sei gradi di libertà (cinque per le figure e uno per il polso). È controllato con la mano umana utilizzando un guanto dotato di sensori di flessione collegati per il feedback delle dita e IMU per il feedback dell'angolo del polso.

Queste sono le caratteristiche principali della mano:

1. Una mano robotica con 6 gradi di libertà: cinque per ogni dito controllato da stringhe attaccate al servo e il movimento del polso eseguito nuovamente tramite un servo. Poiché tutti i gradi di libertà sono controllati tramite un servo, non abbiamo bisogno di sensori aggiuntivi per il feedback.
2. Sensori di flessione: cinque sensori di flessione sono fissati a un guanto. Questi sensori flessibili forniscono il feedback al microcontrollore che viene utilizzato per controllare il braccio bionico.
3. IMU: l'IMU viene utilizzato per ottenere l'angolo del polso della mano.
4. Vengono utilizzati due evive (microcontrollori basati su Arduino): uno attaccato al guanto per ottenere l'angolo del polso e il movimento di flessione e l'altro è attaccato al braccio bionico che controlla i servi.
5. Entrambi evive comunicano tra loro tramite Bluetooth.
6. Vengono forniti due gradi di libertà extra per dare al braccio bionico il movimento del piano X e Z, che può essere ulteriormente programmato per svolgere compiti complessi come PICK AND PLACE ROBOT.
7. I due movimenti extra sono controllati tramite un joystick.

Dato che ora hai una breve idea di cosa abbiamo fatto in questo braccio bionico, lascia passare ogni passaggio in dettaglio.

Passaggio 1: mano e avambraccio

Non abbiamo progettato l'intera mano e l'avambraccio da soli. Ci sono molti modelli per la mano e l'avambraccio facilmente disponibili su Internet. Abbiamo preso uno dei design di InMoov.

Abbiamo fatto la mano giusta, quindi queste sono le parti necessarie per essere stampate in 3D:

• 1x pollice
• 1x indice
• 1x maggiore
• 1x auricolare
• 1x Mignolo
• 1x Bolt_entretoise
• 1x polso grande
• 1x polsino piccolo
• 1x superficie superiore
• 1x dito di copertura
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotawrist2
• 1x rotawrist1
• 1x rotawrist3
• 1x Wrist Gear
• 1x portacavo da polso

È possibile ottenere l'intera guida all'assemblaggio qui.

Passaggio 2: progettazione dell'asse Z

Abbiamo progettato una parte personalizzata attaccata all'estremità dell'avambraccio che ha scanalature per cuscinetto e madrevite. Il cuscinetto è utilizzato per guidare il braccio nell'asse z e il movimento dell'asse è controllato mediante un meccanismo di comando e vite. Nel meccanismo della vite di comando, quando l'albero a vite come l'albero ruota, il dado della vite di comando converte questo movimento rotatorio in movimento lineare, con conseguente movimento lineare del braccio.

La vite di comando viene ruotata utilizzando un motore passo-passo con conseguente movimento accurato del braccio robotico.

Il motore passo-passo, gli alberi e la vite di comando sono tutti collegati a una parte stampata in 3D personalizzata tra cui si muove il braccio robotico.

Passaggio 3: movimento e telaio dell'asse X

Come accennato nel passaggio precedente, è stata progettata una seconda parte personalizzata per contenere il motore passo-passo e gli alberi. Nella stessa parte sono presenti anche i fori per il cuscinetto e la chiocciola utilizzati per il meccanismo a vite per il movimento dell'asse X. Il motore passo-passo e il supporto dell'albero sono montati su un telaio in alluminio realizzato con estrusi di alluminio con scanalatura a T da 20 mm x 20 mm.

L'aspetto meccanico del progetto è fatto, ora vediamo la parte elettronica.

Passaggio 4: far funzionare il motore passo-passo: schema del circuito del driver A4988

Usiamo evive come nostro microcontrollore per controllare i nostri servi e motori. Questi sono i componenti necessari per controllare il motore passo-passo utilizzando un joystick:

• Joystick XY
• Cavi per ponticelli
• Driver del motore A4988
• Una batteria (12V)

Sopra è mostrato lo schema del circuito.

Passaggio 5: codice motore passo-passo

Stiamo utilizzando la libreria BasicStepperDriver per controllare il motore passo-passo con evive. Il codice è semplice:

• Se la lettura del potenziometro dell'asse X è maggiore di 800 (lettura analogica a 10 bit), spostare la pinza verso l'alto.
• Se la lettura del potenziometro dell'asse X è inferiore a 200 (lettura analogica a 10 bit), spostare la pinza verso il basso.
• Se la lettura del potenziometro dell'asse Y è maggiore di 800 (lettura analogica a 10 bit), spostare la pinza verso sinistra.
• Se la lettura del potenziometro dell'asse Y è inferiore a 200 (lettura analogica a 10 bit), spostare la pinza verso destra.

Il codice è riportato di seguito.

Passaggio 6: sensori flessibili

Questo sensore flessibile è un resistore variabile. La resistenza del sensore di flessione aumenta man mano che il corpo del componente si piega. Abbiamo utilizzato cinque sensori di flessione lunghi 4,5 per il movimento delle dita.

Il modo più semplice per incorporare questo sensore nel nostro progetto è stato utilizzarlo come divisore di tensione. Questo circuito richiede un resistore. Useremo un resistore da 47kΩ in questo esempio.

I sensori flex sono collegati al pin analogico A0-A4 su evive.

Dato sopra è uno dei potenziali circuiti divisori con evive.

Passaggio 7: calibrazione del sensore flessibile

"loading="lazy" il risultato finale è stato fantastico, siamo riusciti a controllare il braccio bionico usando un guanto.

Cos'è evive? evive è una piattaforma di prototipazione elettronica completa per tutte le fasce d'età per aiutarli a imparare, costruire, eseguire il debug dei loro progetti di robotica, embedded e di altro tipo. Con un Arduino Mega al suo interno, evive offre un'interfaccia visiva unica basata su menu che elimina la necessità di riprogrammare ripetutamente Arduino. evive offre il mondo dell'IoT, con alimentatori, supporto sensori e attuatori in un'unica piccola unità portatile.

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