DMX Animatronic Roboter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dieses Projekt beschreibt die Entwicklung eines voll funktionsfähigen animatronischen Prototyps. Es wird von Grund auf neu implementiert und soll ein Leitfaden für die Entwicklung zukünftiger komplexerer animatronischer Roboter sein. Das System basiert auf einem Arduino-Mikrocontroller. Das Kommunikationsprotokoll mit anderen Geräten ist DMX512. Die Wahl dieses Kommunikationsprotokolls ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass es sich um einen Standard in der Welt der Lichttechnik handelt, eine gemeinsame Umgebung für diese Art von Robotern. Der entwickelte Roboter umfasst Servomotoren und verschiedene Arten von LEDs. Die Herstellung der mechanischen Komponenten erfolgte hauptsächlich im 3D-Druck nach der Modellierung mit Solidworks.

Lieferungen

• Arduino MEGA
• 3 5mm LED
• XLR3-Anschluss
• 5V DC Netzteil und Stecker
• 2 MG996R-Servos
• MAX485-Modul
• Runde WS2812 LED-Pixelmatrix
• 2 Servohalterungen
• 2 Servogetriebe
• 3x8x4mm Lager
• 12 8x3mm Neodym-Magnet
• M3 Schrauben und Muttern

Die Gesamtkosten für Material einschließlich PLA betragen etwa 60 $

Schritt 1: Entwerfen Sie die Animatronic

Wenn Sie Ihr eigenes animatronisches Design erstellen möchten, müssen Sie es zunächst mit einer CAD-Software wie Solidworks oder Autodesk fusion 360 entwerfen. Denken Sie beim Design daran, welche Aktuatoren und Elemente (wie Servos, Lichter…) Sie möchten verwenden. Wenn Sie dieses Modell replizieren möchten, stehen Ihnen im nächsten Schritt die STL-Dateien zur Verfügung.

Schritt 2: 3D-Druck der Teile

Um alle Teile zu drucken, habe ich eine 0,16 mm Schichthöhe und eine 0,4 mm Düse für einen hochwertigen Druck verwendet. Die Kopfstücke verwenden Unterstützung. Bei einem so hochwertigen Druck kann es bis zu 100 Stunden dauern, um alle erforderlichen Teile auf diesem Prototyp zu drucken.

Schritt 3: Entwerfen Sie die Elektronikschaltung

Sobald Sie alle Komponenten kennen, die in Ihr Design einfließen werden, nehmen Sie sich Zeit, um herauszufinden, wie Sie alles miteinander verdrahten. Ich habe Fritzing-Software verwendet, um den Elektronikschaltplan zu entwerfen. Für dieses Projekt habe ich einen Arduino MEGA-Mikrocontroller verwendet.

Schritt 4: Polieren und malen Sie die Kopfstücke

Sobald Sie alle Teile gedruckt haben, ist es Zeit, den Kopf zu polieren und zu sprühen. Ich habe schwarze matte Farbe verwendet, damit sie einen wunderschönen Kontrast zu den LEDs hat. Sobald die Farbe getrocknet ist, setzen Sie die Magnete in die Kopf- und Bodenlöcher für die magnetische Kopplung der Teile ein.

Schritt 5: Verdrahten Sie die Elektronik

Bevor Sie alle Komponenten in die Baugruppe einfügen, müssen Sie alle elektronischen Komponenten verdrahten. Ich habe ein 30cm 26awg Kabel verwendet. Um den Mund-LEDs ein besseres Aussehen zu verleihen, können Sie sie mit einem feinkörnigen Papierschleifer polieren.

Schritt 6: Montieren Sie die Mechanik

Sobald Sie alle Komponenten haben, bauen Sie sie zusammen. Die meisten Teile werden mit generischen M3-Schrauben und Muttern verbunden.

Schritt 7: Löten Sie die elektronischen Boards

Um alle elektronischen Komponenten zu montieren, habe ich eine 5x7 cm große Universalplatine in zwei Hälften geschnitten. Eine Hälfte enthält den Kommunikationsteil und die andere Hälfte enthält die Stromverteilungsplatine. An der Elektronikbox können Sie auch eine XLR3-Buchse zum Anschließen des DMX-Kabels und eine Buchse für die Stromversorgung des gesamten Systems anbringen. In meinem Fall habe ich einen 3-poligen Luftfahrtstecker verwendet, da ich keinen XLR3-Stecker hatte. Wenn Sie diese Art von Stecker verwenden, müssen Sie ein DMX-zu-Luftfahrt-Anschlusskabel herstellen.

Schritt 8: Programmieren Sie das Gerät

Das Programm verwendet 3 Bibliotheken: FastLED.h, Adafruit_TiCoServo.h und DMXSerial.h. Die reguläre Servobibliothek funktioniert nicht, da sie einen Konflikt mit der FastLED-Bibliothek hat. Aus diesem Code ist leicht zu verstehen, wie man bei komplexeren Animatronikgeräten weitere Elemente hinzufügt oder andere Arten von Aktoren steuert.

Schritt 9: Testen Sie das Gerät

Um das Gerät zu testen, können Sie jede Quelle verwenden, die DMX ausgibt. In meinem Fall habe ich eine DMX-Konsole verwendet, aber Sie können Ihre eigene Arduino-Hardware erstellen, um DMX mit derselben Bibliothek auszugeben, die in diesem Projekt verwendet wird. Sie können auch ein USB-zu-DMX-Kabel und eine Software wie Xlights verwenden.