For videnskabsmesse i år følte jeg mig som at bygge noget i stedet for at lave et eksperiment. Alt jeg behøvede at gøre var at kigge efter Instructables til en projektidee. Jeg blev inspireret af njkl44s robothånd, da det minder mig om mange ting ud af science fiction-film. Mit mål var at skabe et system med haptisk feedback fra en robothånd sådan. Systemet giver en måde, hvorpå den person, der styrer hånden, kan "føle", hvad robothånden mærker. Jeg troede, at dette var et glimrende projekt, da det gav mig noget at gøre for science fair, og det gav mig en platform for konstant udvikling. Med andre ord vil jeg ikke stoppe med at arbejde på det. Jeg vil altid forsøge at komme tilbage til det, så jeg kan foretage forskellige forbedringer eller redesigner det nu og da.
njkl44's robot hånd:
http://www.instructables.com/id/Arduino-Wireless-Animatronic-Hand/
forsyninger:
Trin 1: Materialer og værktøjer
Materialer:
Per finger:
A2-70 bolte-3 med et skråt hoved og 4 med et fast hoved til hver finger
Nylon-indsats låsemøtrikker til bolte
4-40 x 1/2 "maskinskrue og matchende møtrik
2-56 Trådkugleforbindelse (til tilslutning af finger til servo)
Jumbo papirclips (bruges til at forbinde kuglelænderne)
(x28) # 4S skiver
Elektronik:
Arduino Mega
(x4) FSR
(x4) 4,5 "Fleksibel modstand
(x4) Mini Vibrerende Motorer
(x10) PCB skrueterminaler
(x4) 22k modstande
(x4) 10k modstande
24AWG ledning i et snoet par (parene gør det lettere at styre ledningerne)
(x4) Hobby Servos
Div. breadboarding udstyr
6V strømkilde (jeg brugte en 4xAA batteriholder)
Andet:
5mm akryl
Gaffatape
Golve
Varmekrympeslange
Tråd
Værktøjer:
Laser Cutter
Dremel
Boretryk
Hot Lim Gun
Loddekolbe
Sikkerhedsbriller
Nål
Trin 2: Designet
Hver af fingrene anvender to sæt af fire-bar linkage. Jeg vil vise dig, hvordan dette virker med de to billeder af fingeren nedenfor.
For delene kunne jeg få dem til laserskæring ud af akryl på mit lokale hackerspace, HeatSync Labs. Akryl er et glimrende materiale til mindre belastninger og grundlæggende test, men hvis der er nogen form for stor belastning på fingeren, risikerer du at snappe delene. I stedet for akryl ville det være bedre at få dele lavet af metal til større belastninger.
Der er ingen skala på. DXF-filer. For fingrene skal hullerne være 2,8 mm. Til håndfladen er rektanglerne 20x40mm. Jeg brugte Hitec HS-322 HD servos, og de passer perfekt. Du bliver nødt til at tage servohuset af og sætte det sammen igen i hånden, da der er en lille læbe, hvor ledningerne kommer ud.
Trin 3: Sæt fingrene sammen
Oprindeligt brugte fingrene 4-40 bolte til alle hullerne, men da de metriske bolte passede bedre, byttede jeg alle boltene ud.
Jeg var nødt til at fælde de indvendige huller på delene, så de skrånende bolte kunne sidde flush med overfladen af akryl. For at gøre dette brugte jeg en boretryk med en borekrone i samme størrelse som de afskårne hoveder. Jeg skærer også boltene lidt for at forhindre dem i at fange mellem fingrene.
Skær bolerne forsigtigt. Dette kan medføre problemer, hvis det gøres uden sikkerhedsbriller og handsker. Husk også at sætte på de faste møtrikker, inden du skære boltene og tage dem af bagefter. Dette vil holde tråden fra at deformere, når du sætter låsemøtrikkerne på.
For at sætte fingeren sammen:
Sæt de afskårne bolte på først.
Så de andre bolte i enhver rækkefølge.
Hver bolt får også sin egen spændeskive og låsemøtrik
Trin 4: Monter robotten
For at fastgøre fingrene skal du rive den akryl, der bliver limet. Dette giver den varme lim med noget, som den kan klare sig på. Ligeledes fingrene i vinkler svarende til den menneskelige hånd. Juster dem, så boltene ikke forstyrrer fingrene,
For hver FSR loddes de snoet ledninger på. Jeg brugte omkring 2 fod tråd til hver FSR. Sæt FSR'en i duct tape, som i billedet nedenfor. Dette vil give dem mulighed for at blive tapet til robothånden. Sørg for, at der er et stykke tape, der holder en lille del af ledningerne fast. Hvis dette ikke er tilfældet, kan FSR bøje for meget lige over loddetråd og pause.
For servoerne skal du tage sagen fra hinanden og sætte den sammen igen på hånden. De kan ikke glide ind på grund af læben, hvor ledningerne kommer ud. Sæt lidt varm lim mellem servohuset og akryl. Dette vil holde dem på plads.
Skær jumbo papirklipene til den rigtige størrelse og lod dem solde på kuglelænderne. Det gode ved kuglelinkene er, at de kan justeres bagefter ved at skrue linkene lidt mere eller lidt mindre.
Den enkelte 4-40 bolt går øverst på det første segment af fingeren og fastgøres til kugleleddet.
Trin 5: Saml din hånd
Sy alle dele på en gammel handske. Sørg for, at den passer til robotten (venstre handske til venstre robot hånd og højre handske til højre robot hånd). Siden er det kan ændres ved at bytte nogle af ledningerne rundt.
Lod den snoet ledning til motorerne og til flexmotstandene. Igen brugte jeg omkring 2 fod tråd, men hvor meget du bruger afhænger af, hvor langt væk fra Arduino du vil have.
I min oprindelige hånd brugte jeg de snoet par af et Ethernet-kabel. Farvekodningen gjorde trådstyring enklere, men ledningerne var lidt stive. Stivheden påvirker ikke funktionaliteten af hånden, men det gør handsken til at føle sig lidt underlig at bære. Dette kan fastgøres ved hjælp af strandetråd i stedet for solid kernetråd.
Trin 6: Elektronikken
Hver af sensorerne bruger en spændingsdeler. FSR'erne får en 10k modstand, og flex modstanderne får en 22k modstand. Spændingsdeleren arbejder med sensorernes skiftende modstand. Når modstanden er højere for den variable modstand, er der et større spændingsfald over den variable modstand. Spændingsdelerne leveres med + 5V, og den fald i 5V er delt mellem de to modstande. Arduino måler spændingen mellem modstandene og returnerer værdien mellem 0 og 1023 baseret på spændingsaflæsningen (0 er 0V og 1023 er 5V).
Trin 7: Program hånden
Jeg har vedhæftet koden fra min første version. Dengang brugte jeg to regelmæssige Arduinos siden jeg havde brug for 8 Analog In pins. Det isolerede også de to processer foregår: positionering af fingrene og måling af tryk. Til min anden version (denne version) brugte jeg en Arduino Mega, så jeg kunne passe alle indgange på ét kort. Hvad angår koden, kopierede jeg stort set og indsatte servopositionering i tryklæsesløkken og ændrede pinetiketterne rundt.
**Vigtig**
Til servostilling skal der stadig arbejdes på at begrænse rotationen. Hvis de roterer for langt, kan noget bryde. Sådan brød jeg fingeren.
Som jeg sagde i introduktionen, vil jeg altid komme tilbage til dette projekt for at forsøge at forbedre det lidt efter lidt. Da dette er et af mine første Arduino-programmer, er der sandsynligvis nogle ineffektiviteter i koden. Du er velkommen til at sende potentielle modifikationer.
Trin 8: Hook Everything Up
Dette er en af de mere udfordrende dele. Sørg for at kontrollere og dobbeltkryds alle forbindelserne.
Hver sensor får sin egen terminal. En ledning går i en slot, og den anden ledning går ind i den anden slot. Da sensorerne er modstande, betyder ikke retningen de går ind i.
Går fra venstre mod højre på terminalerne:
(hver modstand med egen terminal)
Flex modstand (handske) - pegefinger
lange finger
ringfinger
pinky
(hver af de fire ledninger går i sin egen slot)
Motor grounds- Bestil betyder ikke noget; bare husk at de positive ledninger krog direkte ind i Arduino
FSR (robot hånd) - pegefinger
lange finger
ringfinger
pinky
Servoerne er tilsluttet på den anden side af brødbrættet.
Servostifter:
Red-positiv strømkilde
Black-ground
Hvid / gul-signal (den digitale udgangstjenesten, servoen er fastgjort til på Arduino)
Alle jumperkablerne går fra bordet til de passende stifter på Arduino. (flex sensor 1 til Analog In 0, flex sensor 2 til Analog In 2, etc.)
Trin 9: Nyd!
Hav det sjovt med dette projekt, og lad dig stille spørgsmål!
-zach
Finalist i
Robot Udfordring
