Ferngesteuerter bionischer Arm - Gunook

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

In diesem Instructable machen wir einen telebetriebenen bionischen Arm, der ein Roboterarm ähnlich der menschlichen Hand mit sechs Freiheitsgraden (fünf für Figuren und einer für das Handgelenk) ist. Es wird mit der menschlichen Hand unter Verwendung eines Handschuhs gesteuert, an dem Flex-Sensoren für Finger-Feedback und IMU für Handgelenk-Winkel-Feedback angebracht sind.

Dies sind die wichtigsten Merkmale der Hand:

1. Eine Roboterhand mit 6 Freiheitsgraden: Fünf für jeden Finger, die durch an einem Servo befestigte Schnüre gesteuert werden und die Handgelenksbewegung wieder mit einem Servo ausgeführt wird. Da alle Freiheitsgrade mit einem Servo gesteuert werden, benötigen wir keine zusätzlichen Sensoren für die Rückmeldung.
2. Flexsensoren: Fünf Flexsensoren sind an einem Handschuh befestigt. Diese Flexsensoren geben das Feedback an die Mikrosteuerung, die zur Steuerung des bionischen Arms verwendet wird.
3. IMU: IMU wird verwendet, um den Handgelenkwinkel der Hand zu ermitteln.
4. Es werden zwei evive (Arduino-basierte Mikrocontroller) verwendet: Einer ist am Handschuh befestigt, um den Handgelenkwinkel und die Flexbewegung zu erhalten, und der andere ist am bionischen Arm befestigt, der die Servos steuert.
5. Beide evive kommunizieren über Bluetooth miteinander.
6. Zwei zusätzliche Freiheitsgrade sind gegeben, um dem bionischen Arm Bewegungen in der X- und Z-Ebene zu ermöglichen, die weiter programmiert werden können, um komplexe Aufgaben wie PICK AND PLACE ROBOTER zu erfüllen.
7. Die beiden zusätzlichen Bewegungen werden über einen Joystick gesteuert.

Da Sie jetzt eine kurze Vorstellung davon haben, was wir in diesem bionischen Arm gemacht haben, lassen Sie jeden Schritt im Detail durchgehen.

Schritt 1: Hand und Unterarm

Wir haben nicht die ganze Hand und Forarm selbst entworfen. Es gibt viele Designs für Hand und Unterarm, die im Internet leicht verfügbar sind. Wir haben eines der Designs von InMoov übernommen.

Wir haben die rechte Hand gemacht, also sind dies die Teile, die für den 3D-Druck erforderlich sind:

• 1x Daumen
• 1x Index
• 1x Gewalt
• 1x Ohrmuschel
• 1x Pinky
• 1x Bolt_entretoise
• 1x Handgelenkgroß
• 1x Handgelenk klein
• 1x Oberfläche
• 1x Coverfinger
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x Drehkranz2
• 1x Drehgelenk1
• 1x Drehgelenk3
• 1x Handgelenkszahnräder
• 1x Kabelhalter Handgelenk

Sie können hier die gesamte Montageanleitung erhalten.

Schritt 2: Z-Achsen-Design

Wir haben ein spezielles Teil entworfen, das am Ende des Forarms angebracht ist und Schlitze für Lager und Bleischraube hat. Das Lager wird verwendet, um den Arm in der z-Achse zu führen und die Bewegung der Achse wird über einen Spindel- und Spindelmechanismus gesteuert. Beim Leitspindelmechanismus wandelt die Mutter der Leitspindel, wenn sich die spindelähnliche Welle dreht, diese Drehbewegung in eine Linearbewegung um, was zu einer Linearbewegung des Arms führt.

Die Leitspindel wird mit einem Schrittmotor gedreht, was zu einer genauen Bewegung des Roboterarms führt.

Der Schrittmotor, die Wellen und die Leitspindel sind alle an einem benutzerdefinierten 3D-gedruckten Teil befestigt, zwischen dem sich der Roboterarm bewegt.

Schritt 3: X-Achsen-Bewegung und Frame

Wie im vorherigen Schritt erwähnt, wurde ein zweites benutzerdefiniertes Teil zum Halten des Schrittmotors und der Wellen entwickelt. Das gleiche Teil hat auch die Löcher für Lager und Mutter, die für den Leitspindelmechanismus für die Bewegung der X-Achse verwendet werden. Schrittmotor und Wellenträger sind auf einem Aluminiumrahmen aus 20 mm x 20 mm T-Nut-Aluminium-Strangpressprofilen montiert.

Der mechanische Aspekt des Projekts ist abgeschlossen, jetzt sehen wir uns die Elektronik an.

Schritt 4: Ausführen des Schrittmotors: A4988-Treiberschaltplan

Wir verwenden evive als unseren Mikrocontroller, um unsere Servos und Motoren zu steuern. Dies sind die Komponenten, die benötigt werden, um den Schrittmotor mit einem Joystick zu steuern:

• XY-Joystick
• Überbrückungsdrähte
• A4988 Motortreiber
• Eine Batterie (12V)

Oben abgebildet ist der Schaltplan.

Schritt 5: Schrittmotorcode

Wir verwenden die BasicStepperDriver-Bibliothek, um den Schrittmotor mit evive zu steuern. Der Code ist einfach:

• Wenn der Messwert des X-Achsen-Potentiometers größer als 800 ist (analog gelesen 10 Bit), bewegen Sie den Greifer nach oben.
• Wenn der Messwert des X-Achsen-Potentiometers weniger als 200 beträgt (analog gelesen 10 Bit), bewegen Sie den Greifer nach unten.
• Wenn der Wert des Y-Achsen-Potentiometers größer als 800 ist (analog gelesen 10 Bit), bewegen Sie den Greifer nach links.
• Wenn der Messwert des Y-Achsen-Potentiometers weniger als 200 beträgt (analog gelesen 10 Bit), bewegen Sie den Greifer nach rechts.

Der Code ist unten angegeben.

Schritt 6: Flex-Sensoren

Dieser Flexsensor ist ein variabler Widerstand. Der Widerstand des Flexsensors steigt mit der Biegung des Bauteilkörpers. Wir haben fünf 4,5 lange Flexsensoren für die Fingerbewegung verwendet.

Der einfachste Weg, diesen Sensor in unser Projekt zu integrieren, bestand darin, ihn als Spannungsteiler zu verwenden. Diese Schaltung erfordert einen Widerstand. In diesem Beispiel verwenden wir einen 47-kΩ-Widerstand.

Die Flexsensoren werden an den analogen Pins A0-A4 von evive angeschlossen.

Oben gegeben ist eine der Potentialteilerschaltungen mit evive.

Schritt 7: Flex-Sensor kalibrieren

"loading="lazy" Endergebnis war fantastisch. Wir konnten den bionischen Arm mit einem Handschuh steuern.

Was ist evive? evive ist eine One-Stop-Elektronik-Prototyping-Plattform für alle Altersgruppen, die ihnen beim Lernen, Bauen, Debuggen ihrer Robotik-, Embedded- und anderen Projekte hilft. Mit einem Arduino Mega als Herzstück bietet evive eine einzigartige menübasierte visuelle Benutzeroberfläche, die das wiederholte Umprogrammieren des Arduino überflüssig macht. evive bietet die Welt des IoT mit Stromversorgung, Sensorik und Aktorik in einer kleinen tragbaren Einheit.

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