Flexsensor-Handschuh - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Dies ist ein lustiges Projekt, das angepasst werden kann, um alles von Roboterarmen bis hin zu Virtual-Reality-Schnittstellen zu steuern.

Schritt 1: Materialien und Teile

Für den Handschuh:

• Ein günstiger Gartenhandschuh
• Arduino Lilypad
• Lilypad Batteriezellenhalter
• Leitfähiges Nähgarn
• Normales Nähgarn
• Velostat
• Klebeband
• Sekundenkleber
• Elastisch
• Fünf 4,7-Kohm-Widerstände

Für den Arm:

• Fünf SG90-Servos
• Elektrisches Kabel
• PLA- oder ABS-Filament
• Ninjaflex (oder anderes flexibles Filament)
• Angelleine
• 5V Netzteil
• Kleines Steckbrett (optional, aber nützlich, um die Servos parallel zu verdrahten)

Hinweis: Wenn Sie kein flexibles 3D-Druckfilament haben, können Sie einen anderen Roboterarm als die Flexy Hand verwenden

Schritt 2: Herstellung der Flex-Sensoren

Das von mir verwendete Material Velostat ist ein piezoresistives Material. Dies bedeutet, dass es druckempfindlich ist und wenn Sie es drücken, biegen oder verformen, ändert sich der Widerstand. Es ist diese Eigenschaft, die wir verwenden werden, um zu messen, wie stark sich jeder Finger biegt.

Beginnen Sie mit dem Zuschneiden von 5 Velostat-Streifen, ca. 0,7 cm x 8 cm, die genauen Abmessungen sind irrelevant, da wir an einer qualitativen und nicht an einer quantitativen Messung des Widerstands interessiert sind.

Legen Sie als nächstes 2 lange Klebebandstücke mit der Vorderseite nach oben auf eine ebene Fläche und schneiden Sie zwei Längen leitfähigen Nähfadens ab, ich würde sagen, mindestens 40 cm lang, es ist immer besser, Überschuss zu haben. Tragen Sie optional einen kleinen Tropfen Sekundenkleber auf das Klebeband in der Nähe der Basis auf. Dies ist nicht erforderlich, aber ich habe festgestellt, dass es verhindert, dass der Nähfaden versehentlich herausgezogen wird. Wenn Sie kein leitfähiges Nähgarn haben, können Sie für diesen Schritt möglicherweise dünnen Kupferdraht verwenden, wie er in Kopfhörerkabeln verwendet wird (ich sage "könnte", da ich diese Idee nicht getestet habe).

Legen Sie die 2 Stück Nähfaden in der Mitte auf das Klebeband, wobei das Ende des Nähfadens aus dem Ende des Klebebandes herausragt. Es ist wichtig, fast die volle Länge des Klebebandes zu verwenden, denn wenn Sie dies nicht tun, sammelt der Flexsensor nur Messwerte in der Nähe des Fingeransatzes und nicht an der Spitze.

Legen Sie den Velostat so auf ein Stück Nähfaden, dass er dessen Ende bedeckt (Sie möchten nicht, dass sich die beiden Nähfadenstücke berühren). Heben Sie dann das andere Stück Klebeband auf die unbedeckte Seite des Velostats und drücken Sie es fest nach unten, um Luftblasen zu entfernen. An der Unterseite des Sensors darauf achten, dass die 2 Nähfadenstücke keinen Kurzschluss verursachen, um dies zu verhindern, lassen Sie sie das Klebeband auf gegenüberliegenden Seiten verlassen (ähnlich einer "Y"-förmigen Verbindung, siehe Bild).

Schneiden Sie das überschüssige Klebeband nach Belieben ab. Zuletzt ein kleines Stück Gummiband auf das Ende des Sensors kleben. Wiederholen Sie dies 5 Mal, indem Sie die Größe jedes Sensors so anpassen, dass er optimal zu Ihrem Finger passt.

Schritt 3: Machen Sie den Handschuh

Ich werde einen Überblick über die Schritte geben, die ich persönlich unternommen habe, aber wie Sie dies tun, hängt von Fall zu Fall ab und hängt weitgehend von dem von Ihnen verwendeten Handschuh ab.

Ein wichtiger Punkt, den ich nicht genug betonen kann, ist, dass leitfähiger Nähfaden NICHT wie normaler Hobbydraht ist, es gibt keine isolierende Ummantelung. Da der Handschuh außerdem flexibel ist und sich zurückbiegen kann, kann es sehr leicht zu einem Kurzschluss kommen, der zu zerstörten Bauteilen und großen Löchern im Handschuh führt.

Wenn Sie kein leitfähiges Nähgarn haben, können Sie normale Drähte verwenden und Ihre Verbindungen verlöten.

Ich begann damit, den Akku mit dem Handschuh zu verkabeln und 5V und GND mit dem Arduino Lilypad zu verbinden. Nähen Sie das Lilypad noch nicht vollständig an, da wir es nach hinten biegen und darunter nähen müssen (siehe Bilder oben).

Ich würde auch empfehlen, die Unterseite der Lilypad-Platine mit Isolierband auszukleiden, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Als nächstes löten Sie die Enden von fünf 4,7-Kohm-Widerständen in kleine Schleifen (Sie müssen möglicherweise den Widerstandswert basierend auf der Länge und Breite Ihrer Velostat-Streifen anpassen). Optional: Verwenden Sie Heißkleber, um sie am Handschuh zu befestigen, es ist schwieriger, sie zu nähen, wenn sie nicht anfangs in Position gehalten werden.

Sehen Sie sich die obigen Bilder und den Schaltplan genau an, bevor Sie fortfahren.

Persönlich habe ich angefangen, von GND auf dem Akku zu den 5 Widerständen und dann von jedem einzelnen Widerstand zu den A0 bis A4-Pins zu nähen, indem ich unter die Lilypad-Platine ging, die wir zuvor mit Isolierband bedeckt hatten. Danach habe ich das Ende des ersten Flexsensors mit Sekundenkleber an den Daumen geklebt, wobei ein Ende des Nähfadens auf 5V und das andere Ende auf A0 geht. Wiederholen Sie dies für jeden Finger, aber anstatt jedes Mal direkt auf 5 V zu gehen (und ein Labyrinth von Stichen zu erstellen), nähen Sie einfach an den vorherigen Flexsensor.

Um sicherzustellen, dass jeder der Flex-Sensoren unter Spannung bleibt, wenn Sie Ihre Finger bewegen, nähen Sie das Gummiband, das wir im letzten Schritt am Flex-Sensor angebracht haben, an die Fingerkuppen des Handschuhs. Nähen Sie optional einige Schlaufen um den Flexsensor, um sicherzustellen, dass sie in Position bleiben, wenn Sie Ihre Hand bewegen.

Zuletzt 5 Drähte an die digitalen Pins 5 bis 9 anlöten. Diese werden später verwendet, um den Servos mitzuteilen, wohin sie gehen sollen.

Schritt 4: Bauen Sie den Arm

Ich habe die Arm-Off-Dateien, die vom Benutzer Gyrobot auf Thingiverse zur Verfügung gestellt wurden, in 3D gedruckt. Sie finden sie hier.

Wenn Sie möchten, können Sie auch einen Unterarm in 3D drucken, aber aufgrund von Filamentbeschränkungen habe ich ein Pappmaché-Modell meines eigenen Unterarms erstellt. Ich habe fünf SG90-Servos in einem 3D-gedruckten Rahmen verwendet, die mit jedem Finger durch eine Angelschnur verbunden sind. Verdrahten Sie alle GND- und Vin-Anschlüsse parallel zu einer externen Stromquelle wie einem 5-V-AC-DC-Wandtransformator.

Verbinden Sie die Servoeingangspins (normalerweise die orangefarbenen Drähte gemäß Konvention) mit den entsprechenden digitalen Pins am Handschuh.

Schritt 5: Laden Sie den Code hoch

Sofern Sie kein FTDI-Kabel haben, müssen Sie das Lilypad über ein Arduino Uno programmieren. Die Schritte dafür sind in diesem instructable beschrieben. Stellen Sie sicher, dass Sie den richtigen Arduino-Board-Typ ausgewählt haben, um ihn zu ändern, gehen Sie zu Tools/Board/Lilypad Arduino.

Befolgen Sie die obigen Anweisungen, laden Sie zuerst den Kalibrierungscode hoch.

Kopieren Sie die Ausgabe des Kalibrierungscodes in Zeile 31 dieses Codes und laden Sie sie dann hoch.

Schritt 6: Kommentar zur Baudrate

Ich hatte einen ziemlich frustrierenden Fehler, dass die Baudrate (das ist die Geschwindigkeit, mit der Daten über den seriellen Port übertragen werden) um den Faktor zwei größer war als das, was ich programmiert hatte. Sehen Sie sich mein Youtube-Video um 2:54 an, um das Problem zu demonstrieren. Leider hinderte mich dies daran, meinem ursprünglichen Plan zu folgen, Bluetooth zu verwenden und drahtlos zwischen Handschuh und Roboterhand zu kommunizieren.

Ich konnte das Baudratenproblem nicht lösen, aber meine beste Vermutung ist, dass die Software-Hardware nicht übereinstimmt, da der Oszillator auf der Platine entweder 8 MHz oder 16 MHz beträgt. Dies kann daran liegen, dass ich ein billiges Klonboard gekauft habe und nicht das offizielle Produkt. Wenn Sie das echte Produkt verwenden, haben Sie dieses Problem möglicherweise nicht. Nichtsdestotrotz ist dies nur meine eigene Spekulation und wenn jemand den wahren Grund kennt, lassen Sie es mich bitte in den Kommentaren unten wissen.

Als temporäre Fixes habe ich 2 Möglichkeiten gefunden, dies zu umgehen:

• Verdoppeln Sie die Baudrate über die Schaltfläche unten links am seriellen Monitor. Wenn der Code beispielsweise Serial.begin(9600); Ändern Sie den seriellen Monitorausgang auf 19200.
• Anstatt das Arduino Lilypad als Board zu wählen, wählen Sie das Arduino Pro als Board. Gehen Sie dazu in der Arduino IDE: Tools/Board/Arduino Pro oder Pro Mini, dann hochladen.

Schritt 7: Fertigstellung

Ich hoffe, Sie fanden diese instructable informativ, wenn Sie Fragen oder Anregungen haben, hinterlassen Sie sie bitte im Kommentar unten.

Dritter Preis beim Make It Move Contest 2017