Pagbuo ng isang Maaaring i-retractable na Joystick: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang motorized retractable joystick na ito ay isang murang solusyon para sa mga gumagamit ng power wheelchair na nakakaranas ng kahirapan sa paggamit ng manu-manong swing-away na joystick mount. Ito ay isang disenyo ng pag-ulit sa isang nakaraang proyekto na maaaring iurong ang joystick.

Ang proyekto ay binubuo ng dalawang bahagi: isang mekanikal na bahagi (mount disenyo, pagpupulong atbp.) At isang bahagi ng elektrikal (circuitry, Arduino code atbp).

Ang motorized na maaaring iurong module ng Joystick ay maaaring gawin at kinopya ng sinuman sa pamamagitan ng pagsunod sa mga tagubiling ibinigay dito. Walang naunang kaalaman tungkol sa mga circuit o Arduino o Solidworks ang kinakailangan. Napakaliit na paghihinang na kasangkot sa proyektong ito, at ang mga tagubilin ng paghihinang ay matatagpuan dito. Ang pag-access sa pangunahing pagpapatakbo ng pagbabarena / pag-macho ay kinakailangan. Ang mga detalyadong paliwanag ng disenyo ay hinarap sa Bahaging Mekanikal at Bahagi ng Elektrikal.

Hakbang 1: Mga Nilalaman

1. Mga Nilalaman

2. Mga Tampok at Pag-andar

   • Bumalik ang Bermotor at Palawakin ang Mekanismo
   • Kaliwa / Kanang Kamay Mode
   • Modularity
   • Naaayos na Bilis ng Pag-ikot
3. Paghahanda

   • Software

     Arduino

   • Hardware

     • Buod ng Lahat ng Mga Bahagi at Mga Tool na Kailangan
     • Arduino Nano (Rev 3.0)
     • Chip ng Driver ng Motor: L293D
     • Hilahin ang mga Resistor
     • Mga Pindutan at Lumipat
     • Pagpili ng Motor

   • Pagpapatakbo mula sa Mga Power Wheelchair

     Paggamit ng isang USB port

4. Bahagi ng Mekanikal

   • Paggawa
   • Limitahan ang Attachment ng Switch
   • Assembly / Disass Assembly
   • Kapalit ng Motor
   • Pabahay ng Elektronikong

5. Bahagi ng Elektrikal

   • Circuits

     • Mga Skema
     • Layout ng Breadboard
   • Code ng Arduino

6. Mga sunud-sunod na Tagubilin

   I-download ang PDF file ng Mga Tagubilin

7. Pag-troubleshoot
8. Dokumentasyon ng Video
9. Mga Sanggunian

Hakbang 2: Mga Tampok at Pag-andar

Bumalik ang Bermotor at Palawakin ang Mekanismo

Ang naka-motor na maaaring iurong na mountstick na ito ay magbibigay-daan sa mga gumagamit ng wheelchair ng kuryente na bawiin o awtomatikong palawakin ang kanilang joystick. Ang mga gumagamit ay may pagpipilian ng alinman sa pagpindot sa dalawang mga pindutan (isa para sa pag-retract at isa para sa pagpapalawak) o isang pindutan (isang solong pindutan para sa parehong pag-retract at pagpapalawak) depende sa kanilang mga kagustuhan. Ang pagkakalagay ng mga pindutan ay may kakayahang umangkop at maaaring baguhin upang magsilbi ng iba't ibang mga kinakailangan ng gumagamit. Ang mga pindutan ay naka-attach sa circuit sa pamamagitan ng unibersal na mga jack jack, kaya ang mga pindutang ginamit sa demo na ito ay maaaring mapalitan ng anumang unibersal na pindutan.

Kaliwa / Kanang Kamay Mode

Ang produktong ito ay angkop para sa parehong mga gumagamit ng kaliwa at kanang kamay. Ang tekniko na nag-i-install ng motorized system sa power wheelchair ng kliyente ay madaling mabago ang mode sa pamamagitan ng pag-toggle ng switch sa kahon ng electronics. Hindi kailangang gawin ang mga pagbabago sa code.

Modularity

Ang produkto ay nabigo-ligtas. Kung ang mga automated na mekanismo ay nag-default o kung ang system ay inaayos, ang manu-manong mekanismo ng swing-away ay hindi maaapektuhan. Ang isang detalyadong paglalarawan ng simpleng proseso ng pagpupulong at pag-disassemble ay kasama sa mga tagubilin sa paglaon.

Naaayos na Bilis ng Pag-ikot

Ang bilis ng pag-ikot ng awtomatikong mekanismo ay maaaring iakma sa pamamagitan ng pagbabago ng Arduino code (ang mga tagubilin ay ibinibigay sa mga susunod na seksyon). Bilang pag-iingat sa kaligtasan, ang bilis ng pag-ikot ay hindi dapat maging napakabilis, dahil hindi mawari ng system kung ano ang maaaring nasa daan, na maaaring maging sanhi ng menor de edad na pinsala.

Hakbang 3: Paghahanda

Software

Sa proyektong ito, ginagamit ang Arduino, kaya kakailanganin mong magkaroon ng naka-install na Arduino IDE sa iyong computer. Ang link upang mai-download ang application ay narito. Ang Arduino code na ginamit para sa produktong ito ay magagamit sa isang susunod na seksyon.

Hardware

Buod ng Lahat ng Mga Bahagi at Mga Tool na Kailangan

Ang sumusunod na talahanayan ay naglalaman ng lahat ng mga bahagi at tool na kinakailangan para sa proyektong ito.

Arduino Nano (Rev 3.0)

Ang Arduino Nano (Rev 3.0) ay ginagamit sa produktong ito. Gayunpaman, maaari mong palitan ang board na ito ng iba pang mga Arduino board na naglalaman ng mga PWM na pin. Kinakailangan ang mga PWM pin sa proyektong ito, dahil gagamitin namin ang Arduino (larawan) upang makontrol ang isang motor driver chip (L293D), at ang maliit na tilad ay kailangang kontrolin ng mga input ng PWM. Ang mga PWM na pin ng Arduino Nano (Rev 3.0) ay may kasamang: D3 pin (Pin 6), D5 pin (Pin 8), D6 pin (Pin 9), D9 pin (Pin 12), D10 pin (Pin 13), D11 pin (Pin 14). Kung interesado ka sa higit pang mga detalye tungkol sa Arduino Nano, ang layout ng pin nito at ang mga iskema ay maaaring mag-refer dito.

Chip ng Driver ng Motor: L293D

Ang L293D ay isang malakas na DC motor driver chip na nagbibigay-daan sa motor na DC upang paikutin ang pareho sa direksyon sa direksyon ng relo at sa direksyong pabalik.

Ang mga pin na ginamit sa proyektong ito ay kasama ang: Paganahin ang1, 2 pin (Pin 1), Input 1 (Pin 2), Output 1 (Pin 3), GND (Pin 4), Output 2 (Pin 6), Input 2 (Pin 7), Vcc 1 (Pin 8), Vcc 2 (Pin 16).

• Paganahin ang1, 2 pin (Pin 1): kontrolin ang bilis ng motor
• Input 1 (Pin 2): kontrolin ang direksyon ng motor
• Output 1 (Pin 3): kumonekta sa motor, ang polarity ay hindi mahalaga
• GND (Pin 4): kumonekta sa lupa
• Output 2 (Pin 6): kumonekta sa motor, ang polarity ay hindi mahalaga
• Input 2 (Pin 7): kontrolin ang direksyon ng motor
• Vcc 1 (Pin 8): paganahin ang panloob na circuit ng maliit na tilad, kumonekta sa 5 V
• Vcc 2 (Pin 16): lakas ang DC motor, magkakaiba-iba sa motor na kinakailangan. Ang motor na ginamit para sa proyektong ito ay maaaring pinalakas sa 5 V.

Kung interesado ka sa higit pang mga detalye tungkol sa L293D, ang datasheet nito ay maaaring ma-access dito at dito.

Hilahin ang mga Resistor

Ang bawat pindutan / switch ay ipinares sa isang pull-down risistor. Ang mga pull-down resistor ay narito upang makatulong na matiyak na ang Arduino ay makakabasa ng isang pare-pareho na halaga mula sa pin. Kung hindi mo ipares ang aming mga pindutan / lumipat sa isang risistor, ang halagang binabasa ng Arduino mula sa kaukulang pin ay lumulutang sa pagitan ng 0 at 1. Sa kasong ito, ang mga pindutan / switch ay hindi gaganap ayon sa inaasahan. Dahil gumagamit kami ng mga pull-down resistor, ang mga resistor ay mai-wire sa pagitan ng kaukulang digital pin at lupa, kaya't ang mga pindutan / switch ay wired sa pagitan ng power pin (+ 5V) at ang digital pin sa Arduino Nano. Kapag pinindot ang pindutan, babasahin ng Arduino ang 1 mula sa kaukulang pin. Tatlong 270 Ω resistors ang ginagamit sa proyektong ito.

Mga Pindutan / Lumipat

Sa proyektong ito, ipinapatupad namin ang 3.5mm button jack (s) sa breadboard para sa madaling kapalit ng pindutan. Ang isang dalawang-pin na switch (upang lumipat pakaliwa / kanang-mode na mode) ay wired direkta sa breadboard dahil ang karamihan sa mga gumagamit ng wheelchair ng kuryente ay hindi na kailangang makipag-ugnay sa switch at ang switch ay idinisenyo para sa taong tumutulong na mai-install ang buong mekanismo.

Pagpili ng Motor

Nakuha namin ang ilang manu-manong maaaring iurong na mga mount mount mula sa iba't ibang mga wheelchair ng kuryente mula sa The Boston Home Inc. Ang dami ng puwersa at metalikang kuwintas na kinakailangan upang bawiin ang lahat ng mga sample na ito ay nasubukan at kinakalkula. Matapos suriin ang mga pagtutukoy ng motor, isang motor na nakatuon sa DC ang napili para sa mount mount ng joystick na ipinakita dati bilang isang demo para sa mga tagubilin, dahil ang mountstick na tumayo ng joystick na iyon ay nangangailangan ng pinaka-metalikang kuwintas sa 4 na mga sample na mayroon kami. Gusto mong subukan ang dami ng puwersa at metalikang kuwintas na kinakailangan para sa iyong braso ng joystick + ang bigat ng pagpupulong ng joystick mismo upang matiyak na magkakasya ito sa loob ng detalye.

Pagpapatakbo mula sa Mga Power Wheelchair

Karamihan sa mga power wheelchair ay nilagyan ng 24V power supply. Ang naka-automate na nababawi na produktong joystick ay nangangailangan ng isang 5V input. Dahil ang produkto ay idinisenyo upang makatanggap ng kuryente mula sa power supply ng wheelchair, hindi kinakailangan ng panlabas na supply ng kuryente.

Paggamit ng isang USB port

Ang isang DC-DC 24V-to-5V buck converter (Ginagamit ang isang buck converter upang maibaba ang boltahe.) Ang module na may isang USB port ay maaaring mag-order sa online (ang ginamit namin ay iniutos mula rito). Ikonekta ang input ng buck converter sa 24V power supply (power port sa power port, at ground port sa ground port), at ang Arduino Nano board ay maaaring maiugnay sa module ng buck converter sa pamamagitan ng USB port.

Hakbang 4: Bahagi ng Mekanikal

Ang lahat ng mga sukat at sukat ay ginawa bilang pagtukoy sa tukoy na braso ng joystick na ginamit namin para sa proyektong ito. Maaaring mag-iba ang mga ito depende sa braso at mapapansin namin ang mga mahahalagang lugar ng pagkakaiba-iba.

Paggawa

Mayroong tatlong karagdagang mga bahagi na kailangang gawa-gawa upang muling likhain ang bahaging mekanikal (Tingnan ang mga numero). Ang panlabas na braso ng braso ng joystick ay nangangailangan din ng pagbabago upang maikabit ang mga sangkap na mekanikal sa mount ng Joystick.

1. Nangungunang Bracket
2. Ibabang bracket
3. Torque Coupler Block
4. Outer Arm

Gamit ang Aluminium L na hugis Angle Stock (tuktok at ilalim na mga bracket), Aluminium Square Bar Stock (torque coupler block), at ang mayroon nang braso ng joystick (panlabas na braso), sundin ang mga guhit na bahagi at / o mga 3D STL na file.

Limitahan ang Switch AttachmentWires ay dapat na solder sa limit switch bago ang attachment. Ang pagpoposisyon ng limitasyon sa switch ay may kakayahang umangkop hangga't ang switch ay sarado kapag ang braso ay binawi at bukas kapag ang joystick ay nasa normal na posisyon nito. Tingnan ang Assembly Step 8 at ang "external_arm" na mga file na naka-link sa itaas para sa mga detalye.

Pamamaraan ng Assembly

Tingnan ang mga numero para sa bawat hakbang.

1. Ikabit ang motor sa bracket ng motor sa pamamagitan ng pag-align ng mga butas at pag-ikot sa 6 M-3 flathead screws (hindi lahat ng 6 ay kinakailangan upang mapanatili ang motor sa lugar ngunit i-tornilyo hangga't maaari para sa pinakamataas na seguridad; tiyaking gumamit ng mga turnilyo ng tamang haba ayon sa kapal ng bracket upang maiwasan ang pagkasira ng motor).
2. Pantayin ang piraso ng pagkabit sa ibaba ng panlabas na bar at i-tornilyo sa lugar na may ½”# 8-32 flathead screw. Maaaring kailanganin mong mag-drill at i-tap ang isang butas na 8-32 sa braso upang ikonekta ang piraso ng pagkabit sa braso. * Sa kasong ito, ang braso ay nakikipag-swipe palabas ng pakaliwa, kaya ang panlabas na bar (mula sa pananaw ng gumagamit ng power wheelchair) ay nasa kaliwa. Para sa mga gumagamit ng kanang kamay, mababaligtad ito.
3. Ikabit ang tuktok na bracket sa nababawi na braso gamit ang M-6 na tornilyo (maluwag).
4. Dalhin ang maaaring iurong na braso sa pinalawig na posisyon.
5. Ikabit ang motor-motor bracket sub pagpupulong upang mabawi ang braso sa pamamagitan ng pagpasok ng motor shaft sa kaukulang butas sa piraso ng pagkabit. Ang bahagi ng bracket ay dapat na mag-slot sa pagitan ng braso at ng tuktok na bracket, na pinapantay ang mga butas.
6. Gamitin ang screw-20 na tornilyo at isang lock-nut upang magkabit ang dalawang braket. Pagkatapos, higpitan ang M6 tornilyo sa tuktok na bracket.
7. Siguraduhin na ang mount ay nasa pinalawig na posisyon, i-secure ang motor sa pagkabit gamit ang 10-32 set-screw / s.
8. Screw on limit switch na may 2 # 2-56 screws (siguraduhin na ang switch ng limitasyon ay sarado sa ganap na panlabas na posisyon - sa aming kaso, pinipilit ito ng bolt ng balikat na sarado ito).

* Tandaan sa paglakip ng mga set-turnilyo: ang mga set-screw ay dapat na interface na may patag na bahagi ng D-shaft. Upang maiayos ang direksyon ng baras, ilakip ang motor sa supply ng kuryente hanggang sa ang patag na bahagi ay nasa nais na posisyon. Bilang kahalili, i-set up ang circuit tulad ng nakabalangkas sa 4.1 Mga Elektrikong Bahaging Circuits sa ibaba at baguhin ang tiyempo sa linya 52 ng code tulad ng ipinahiwatig sa 4.2 Electrical Part Arduino Code hanggang sa ito ay nasa nais na posisyon. Tandaan na baguhin ito pabalik pagkatapos ng pagpupulong!

Pagkalas

Sundin ang pamamaraan ng pagpupulong sa pabalik na direksyon. Tingnan sa ibaba kung ang iyong motor ay nasunog at kailangang palitan.

Kapalit ng Motor

1. Alisin ang set-screw na humahawak ng baras sa piraso ng pagkabit.
2. I-unscrew ang ¼-20 bracket fastener at lock-nut.
3. Hilahin ang motor-motor bracket sub pagpupulong at i-unscrew ang motor para sa kapalit.
4. Maglakip ng bagong motor sa bracket na may mga turnilyo.
5. Ipasok ang bagong shaft ng motor sa butas sa piraso ng pagkabit, na inilalagay ang bracket sa lugar (paluwagin ang tuktok na M6 na tornilyo kung kinakailangan).
6. I-tornilyo ang screw-20 na tornilyo at i-lock-nut upang muling ikabit ang mga braket (higpitan ang tuktok na M6 na tornilyo kung kinakailangan).
7. Panghuli, i-secure ang baras sa pagkabit gamit ang set-screw.

Pabahay ng Elektronikong

1. Ilagay ang circuitboard ng breadboard na binuo sa Electrical Part sa kahon ng pabahay ng electronics tulad ng ipinakita sa imahe.
2. Gamit ang isang mill at / o drill, lumikha ng mga puwang at butas para sa mga konektor (Arduino USB port, button jack, at toggle switch).
3. Tingnan ang pigura sa itaas para sa isang halimbawa. Ang mga posisyon ng slot at hole ay nakasalalay sa iyong mga bahagi at circuit.

Hakbang 5: Bahagi ng Elektrikal

Circuits

Mga Skema

Ang mga iskema ng circuit ay ipinapakita sa Larawan 1 sa seksyong ito, at magagamit din ito sa Github. Ang isang 5V na kuryente ay ibibigay mula sa power wheelchair patungo sa Arduino Nano board. Ang Arduino Nano board ay naka-code upang makontrol nito ang pag-uugali ng switch at ang paggalaw ng motor na DC. Ang disenyo at ang mga kable ng circuit ay ipinaliwanag sa seksyon ng Hardware (hyperlink sa seksyon ng hardware), kung interesado ka.

Layout ng Breadboard

Ang isang larawan ng mga kable ng breadboard mula sa Fritzing o ang circuit ay ipinapakita sa Larawan 2 sa seksyong ito, at ang larawan ng panghuling breadboard ay ipinapakita sa Larawan 3.

Code ng Arduino

Ang code na ginamit para sa produktong ito ay ipinapakita sa gilid, at maaari mo itong i-download dito.

Upang mai-upload ang code sa arduino, i-download ang Arduino IDE sa computer. Gamitin ang code na "Rhonda_v4_onebutton.ino" na na-download mo.

Ang bawat linya ng code ay may paliwanag sa linya sa linya sa loob ng code ng code.

I-upload ang Code sa Arduino sa pamamagitan ng (ipinakita ang interface dito):

1. Ikonekta ang Arduino sa computer gamit ang USB konektor

2. Mula sa Tools Tab sa Arduino Interface:

   • Itakda ang Lupon sa "Arduino Nano"
   • Itakda ang Port sa USB Port
3. Pindutin ang pindutan ng upload (→)
4. Maghintay hanggang mabasa ng interface na "nakumpleto ang pag-upload."

Ang kasalukuyang bilis ay nakatakda sa maximum 255 sa linya 25 "analogWrite (motorPin, 255)" upang paikutin ang motor, at minimum na 0 sa linya na 36 "analogWrite (motorPin, 0)" upang ihinto ang motor. Ang saklaw ng bilis ay maaaring itakda sa pagitan ng 0 hanggang 255 tulad ng nakikita na angkop para sa bilis ng motor.

Ang kasalukuyang oras ng pag-ikot ay nag-time para sa tukoy na mount ng joystick na pinili na namin, ngunit maaari mo lamang baguhin ang code (linya 52) upang mabago ang oras ng pag-ikot at umakma sa tukoy na braso ng joystick na mayroon ka. Ang oras ay nasa microseconds sa Arduino. Halimbawa, kung nais namin ang oras ng pag-ikot na 5 segundo, dapat mong itakda ang oras upang maging "5000" sa Arduino.

Hakbang 6: Pag-download ng Hakbang-hakbang na Mga Tagubilin

Hakbang 7: Pag-troubleshoot (Nai-update 12/12/17)

1. Ang motor ay hindi umaatras na braso.

   • Tiyaking ang switch ay nakatakda sa nais na direksyon
   • Suriin upang matiyak na ang mga set-turnilyo ay hinihigpit
   • Suriin para sa anumang mga mekanikal na jam
   • Suriin ang mga koneksyon sa pagitan ng motor at circuit
   • Suriin ang mga koneksyon sa circuit (test circuit na may motor lamang, hindi nakakabit sa pagpupulong)
   • Suportahan ang joystick nang may ilang puwersa: kung ang braso ngayon ay nagbabawi ng suporta, ang iyong motor ay hindi sapat na malakas! Suriin kung ang butones na iyong ginamit ay gumagana

2. Masyadong malayo ang galaw o braso.

   Baguhin ang tiyempo sa Arduino code tulad ng nakabalangkas sa Arduino Code Read Me

Hakbang 8: Dokumentasyon ng Video

Hakbang 9: Mga Sanggunian

1. Alamin at Gumawa ng Iyong Sariling Murang L293D Motor Driver (Isang Kumpletong Gabay para sa L293D) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- kumpletong-gabay-para-l293d /

Hakbang 10: I-UPDATE 5/14/18

• Ang mga makina na bagong braso ng bar ay wala sa bakal (kumpara sa orihinal na aluminyo) na may mas malaking taas upang maiwasan ang pag-load ng sinag mula sa pag-load
• Lumipat sa mas mataas na torque motor (1497 oz-in)
• Nai-update na code na hindi naiipon
• Nasubukan ang binagong aparato sa wheelchair ng kliyente