[WIP] Lumilikha ng isang Drawbot na Kinokontrol ng isang Myo Armband: 11 Mga Hakbang

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

Kumusta ang lahat!

Ilang buwan na ang nakakalipas, nagpasya kaming subukan at talakayin ang ideya ng pagbuo ng isang open-frame drawbot na gumagamit lamang ng isang Myo band upang makontrol ito. Noong una kaming nagtakda sa proyekto, alam namin na kailangan itong paghiwalayin sa ilang magkakaibang mga phase. Ang aming unang pangunahing yugto ay upang subukan at ibalot ang aming mga ulo sa isang disenyo ng open-frame para sa aming draw bot. Ito ay isang hindi pamantayan na pag-setup, at nais naming makita kung ano ang mga pakinabang ng disenyo na ito.

Pangalawa, alam namin na ang pagbuo ng prototype na ito ay magpapatunay lamang na kapaki-pakinabang para sa aming sarili. Ang aming disenyo at plano ay ilipat ang aming huling frame sa metal, at gamit ang isang arduino, matanggap ang aming posisyon mula sa accelerometer at gyroscope na itinayo sa banda ng Myo. Ang impormasyong iyon ay ipapadala sa mga motor, at magtutulad sa galaw ng gumagamit. Alam namin na gagawin nito ang aming pangalawang yugto sa tatlong pangunahing mga aspeto:

1. programa mula sa Myo patungo sa mga motor, sa pamamagitan ng Arduino
2. de-koryenteng disenyo upang isalin ang aming data sa paggalaw
3. disenyo ng makina upang lumikha ng isang makatwirang laki ng frame na magpapadali sa aming paggalaw

Ang bawat miyembro sa aming koponan ay nakadama ng komportable sa isang natatanging bahagi ng aming proseso ng disenyo, kaya nagpasya kaming paghiwalayin ang aming trabaho sa bawat tao. Napanatili rin namin ang isang blog sa panahon ng aming buong proseso ng disenyo upang subaybayan ang aming pang-araw-araw na pag-iisip, taliwas sa isang mas pandaigdigang hitsura.

Hakbang 1: Ano ang Plano naming Gawin

Ang aming layunin ay upang pagsamahin ang dalawang mga produkto sa isang paraan na hindi namin nakita alinman sa ginamit dati. Nakatakda kami upang gumawa ng isang live na relay sa pagitan ng aming Myo armband at ng aming sariling bersyon ng isang disenyo na inspirasyon ng AxiDraw ng Evil Mad Scientist.

Hakbang 2: Listahan ng Mga Sangkap ng Prototype

2 2 x 4 mga board na kahoy 1 sinturon o kadena na sumusukat> = 65 "4 Mga kuko na kahoy 3 Mga gamit na may ngipin na akma sa sinturon o kadena 4 3 x 8 vex na butas na butas na 30 ⅜" Mga spacer ng goma 8 1 "mga washers ng diameter na 1 1" diameter na kahoy dowel 1 'long 8 Vex screws 1”8 ½” Vex screws 8 2”Vex screws 8 ¼” Rubber spacers 48 Vex nuts 1 Maliit na zip tie

Hakbang 3: [Prototype] Woodworking Our Arms and Carriage Interior

Kinuha namin ang dalawang 2x4's at pinutol ang mga ito sa pantay na haba (33 ¼ )

Gamit ang isang talahanayan nakita gumawa kami ng isang bingaw sa gilid ng makitid na bahagi ng mga board ¼ "malalim at ⅛" malawak sa gitna

Gupitin ang dowel sa 4 na 2 piraso at mag-drill ng isang butas sa gitna ng dowel tungkol sa ¼ ang lapad gamit ang isang drill press

Hakbang 4: [Prototype] Paggawa ng Ating Karwahe

Mas mainam na gagamit kami ng dalawang 7x7 piraso ng vex perforated steel ngunit ang magagamit namin sa amin ay ang 2x7 strips kaya't sinamahan namin ito ng isang "X" na pagsasaayos

I-stack ang 5 ng ⅜”mga spacer ng goma at i-secure ang mga sulok ng vex plate sa bawat isa

Malayang ligtas ang mga kahoy na dowel tulad ng ipinakita sa pigura 1 upang malayang magsulid sila ng halos 2 na puwang sa pagitan nila gamitin ang larawan upang makita kung saan dapat nakaposisyon ang mga gears sa puntong ito na ginamit namin ang mga washer ngunit kalaunan nalaman na ang maliliit na plastic vex gears ay mas mahusay na gumagana.

Gamit ang ve "vex screws, ¼" rubber spacers at 1 "diameter washers secure ang washers sa isang mataas na posisyon tulad ng ipinakita sa figure 1 (gumamit kami ng berdeng plastik na gears dahil hindi namin makita ang tamang washers) siguraduhin na ang mga washers ay may kakayahang upang mabilis na paikutin at magkasya sa mga notch ng board.

Hakbang 5: [Prototype] Pagsasama-sama sa Lahat ng Ito

Maglagay ng isang board sa isang ibabaw at i-slide ang karwahe sa gitna upang ang mga washer ay hawakan ang karwahe sa itaas ng board at sa magkabilang panig ng board kuko ang mga gears upang malaya silang magsulid. Kuko ng isang gear sa isang dulo ng pangalawang board na tinitiyak na nakasentro ito at i-slide ito sa karwahe patayo sa unang board.

Ngayon ang sinturon ay dapat na looped sa pamamagitan ng system tulad ng ipinakita, bigyang-pansin kung paano ang mga dowels ay nasa labas ng sinturon at kung paano wala sa gitna ng chassis na maaaring hadlangan ang sinturon habang umaandar ito.

Ngayon ang sinturon ay kailangang i-fasten sa gilid ng board na walang gear. Gumamit kami ng labis na kuko at zip tie upang i-fasten ang amin. Ngunit ang ginamit na pamamaraan ay hindi mahalaga basta ang sinturon ay nakaangkla sa lugar na iyon

Hakbang 6: [Prototype] Tapos at Gumagalaw

Iyon ay dapat na, hilahin ang sinturon sa iba't ibang mga kumbinasyon at makita ang iba't ibang mga epekto nito sa braso!

Hakbang 7: Pagsasalin sa Aming Modelo Sa aming Tapos na Disenyo

Kapag nakumpleto na namin ang aming prototype, nasasabik kami. Wala sa amin ang sigurado kung paano gumana ang system bago ang pagpupulong. Ngunit, sa sandaling magkasama ang aming mga bahagi, mabilis naming natuklasan kung ano ang gusto namin at kung paano namin ito mapapabuti kapag lumilikha ng huling disenyo. Ang aming pangunahing reklamo sa system na lutasin ay:

1. Kaliskis

   1. Ang aming prototype ay napakalaking at hindi mahirap gawin, na kung saan ay madaling makulong sa gilid ng aming mga braso
   2. Ang karwahe ay mas malaki kaysa kinakailangan, at mayroon itong maraming nasayang na espasyo
   3. Ang aming sinturon (isang trex tank tread) ay mas malaki kaysa kinakailangan, na nagpakilala ng labis na puwang sa pagitan ng mga braso

2. Alitan

   1. Ang aming mga tread ng vex ay hindi dumaan madali sa mga kahoy na roller ng dowel sa lahat ng mga punto
   2. Ang plastik sa kahoy ay hindi nagagalaw sa karwahe sa maraming mga kaso

3. Pagmamaneho

   Kailangan naming gawin ang system na may kapangyarihan

Sa mga bagay na ito sa isip, iginuhit namin ang aming mga plano para sa huling disenyo. Nais naming makontrol ang drawbot gamit ang isang Myo sa pamamagitan ng isang arduino, at nais naming gawing mas maliit ang frame na aluminyo.

Upang magawa ito, kumuha kami ng isang porsyento ng aming orihinal na prototype, at itinakda upang gumana mula sa laki na iyon. Sa pamamagitan ng paggamit ng sheet metal na magiging makina upang magkaroon ng mga channel na sapat na malawak para sa isang kalasag na tindig na dumaan, magkakaroon kami ng isang ilaw ngunit matatag na disenyo na magkaroon ng mas mataas na pagpapahintulot sa paggamit.

Pinayagan din kami ng aming prototype, sa loob lamang ng ilang minuto, upang matukoy kung paano nakakaapekto ang pag-ikot ng motor sa ulo ng aming drawbot. Hahantong ito sa amin na maunawaan na ang aming disenyo ng kontrol ay magiging mas simple kaysa sa inaasahan namin. Sa masusing pagsisiyasat, nalaman namin na ang paggalaw ng motor ay additive! Nangangahulugan ito na ang bawat motor ay may independiyenteng nais na epekto sa aming paggalaw, ngunit kapag pinagsama namin sila, nagsisimula silang kanselahin.

Halimbawa Sa kabaligtaran, ang motor na pagtula sa positibong x sukdulan ay palaging may posibilidad na ang drawer sa una at pangatlong quadrant. Kung pagsamahin namin ang paggalaw ng aming mga motor, makakansela nito ang mga bahagi ng pagdidirekta ng salungatan na iyon, at papalakasin ang mga bahagi na sumasang-ayon.

Hakbang 8: Coding

Habang nagtatrabaho ako ng medyo malawakan sa C ilang taon na ang nakakaraan, wala akong karanasan sa lua o C ++, at nangangahulugan ito na kailangan kong gumastos ng isang kasiya-siyang dami ng oras sa pagtingin sa dokumentasyon. Alam ko na ang pangkalahatang gawain na susubukan kong magawa ay ang pagkuha ng posisyon ng gumagamit sa mga agwat ng oras at pagkatapos ay ipasa ito sa mga motor. Nagpasya akong putulin ang gawain para sa aking sarili upang mas mahusay na matunaw ang mga bahagi na kakailanganin ko.

1. Kumuha ng Data mula sa Myo (lua)

Alam ko na kailangan kong gumawa ng isang paraan upang makolekta ang impormasyon mula sa Myo. Ito ang unang bahagi ng hamon na nais kong lapitan. Upang magawa ito, nais kong i-calibrate ng gumagamit ang laki ng kanilang canvas bago magsimulang gumuhit. Papayagan akong magkaroon ng isang hangganan upang magtrabaho. Maaari kong gawing normal ang programa sa pagitan ng iba't ibang mga gumagamit sa pamamagitan lamang ng pagkuha ng isang porsyento ng maximum na canvas bilang aking data point upang ipasa. Napagpasyahan kong magkaroon ng isang kaganapan sa script na gagawa ng isang pagsusuri ngOrentasyon tuwing kalahati ng isang segundo, dahil papayagan nito ang mga tseke na hindi gumanap ng isang ligaw na pagtalon na kakailanganin mong hulaan mula sa (halimbawa, kung ang gumagamit ay nag-swing ng wildly pabalik at pasulong).

Ginawa nito ang unang roadblock na na-hit ko. Natuklasan ko ang isang napakalaking limitasyon ng lua, at hindi ako papayagang maghintay bago ipagpatuloy ang script. Ang tanging paraan upang maisagawa ang aksyon na ito ay alinman sa i-pause ang CPU (na kung saan ay i-pause ito sa buong mundo, kahit na humahawak sa orasan ng system), o upang magamit ang mga partikular na utos ng OS. Sa aking halimbawang code, umalis ako sa orihinal na pagsusuri ng OS na ginanap ko (nagkomento). Ito ay matapos gawin ang isang malaking halaga ng pagsasaliksik sa dokumentasyon ng lua, at ginawa sa pamamagitan ng pagsuri sa pag-format ng path ng system. Ito ay noong napagpasyahan kong kailangan kong tingnan ang dokumentasyon para sa mga proyekto na na-publish nang una. Napagtanto ko kaagad kung gaano karaming oras ang aking nasayang, at agad na humantong sa variable ng platform. Sa pamamagitan nito, nagawang ipatupad ko kaagad ang mga tiyak na utos ng paghihintay ng OS, taliwas sa mga araw na kinuha ako sa kobble ng sama ng dati kong solusyon.

Nasa paligid ng oras ng disenyo na ito na nagsisimula ang aspeto ng elektrisidad, at sinuspinde ko ang pagtatrabaho sa aspektong ito ng code. Ang hangarin na malaman kung paano nakipag-ugnay ang aming mga motor sa arduino.

2. Nagtatrabaho sa Paikot ng Arduino (C ++)

Habang ang gawain sa aming breadboard ay naging mas kumplikado, nalaman ko na ang arduino ay hindi kaya ng multithreading. Ito ay isang malaking wrench sa aking orihinal na disenyo ng code, at pagkatapos basahin ang higit pa tungkol sa mga limitasyong ipinakita sa aming controller, nalaman kong kakailanganin kong mag-program kung paano ang arduino ay lilipat sa pagitan ng dalawa. Ito ang naging pokus ng aking pagsisikap habang papalapit na ang aming deadline. Kinailangan kong i-scrap ang malalaking bahagi ng aking orihinal na script dahil ang mga ito ay dinisenyo upang sumulat ng data sa isang file na magkasabay sa motor controller na nagbabasa ng file. Ito ay upang payagan ang isang pagpapaandar na pila upang matiyak na kahit na nauna ang gumagamit sa aming drawer, hindi nito masisira ang proyekto.

Napagpasyahan kong ang pag-andar ng pila ay dapat na nai-save, kung hindi naipatupad sa parehong paraan tulad ng dati. Upang magawa ito, gumawa ako ng isang vector ng mga array. Pinapayagan akong hindi lamang mapanatili ang diwa ng aking nakaraang disenyo na medyo buo, nangangahulugan din ito na hindi ko kailangang subaybayan ang aking lugar sa file para sa alinman sa pagbabasa o pagsusulat. Sa halip, ngayon ang kailangan ko lang gawin ay magdagdag ng isang bagong halaga sa aking vector kung ang gumagamit ay gumagalaw (paunang pagsubok ay mas mababa sa 1% ng pagkakaiba-iba ng laki ng canvas sa parehong x at y mula sa huling naitala na posisyon na nagresulta sa walang pag-record ng data). Pagkatapos ay maaari kong kunin ang pinakalumang halaga sa aking vector at sa isang pagkahulog, ipadala ito sa motor control, isulat ito sa aming file, at pagkatapos ay alisin ito mula sa aking vector. Nilinis nito ang maraming mga alalahanin tungkol sa pagkakaroon ng isang palaging pagpapatakbo ng IO stream.

Hakbang 9: Elektrikal

Habang kumuha ako ng isang klase sa electronics sa nakaraan, at nagtrabaho ng isang makatarungang halaga sa mga arduinos. Hindi ko kailanman nilalim ang kalapati sa paggawa ng arduino na makatanggap ng impormasyon mula sa isang panlabas na mapagkukunan (myo), mayroon lamang akong karanasan sa paglabas ng impormasyon sa pamamagitan ng arduino. Gayunpaman, kinuha ko sa mga kable ang mga motor sa aming drawbot, at nagtatrabaho sa code para magawa nila ang myo code.

Mga materyal na ginamit ko:

2 x Stepper motors

1 x Breadboard

1 x Arduino (Uno)

2 x Driver IC L293DE

40 x Jumper wires

2 x Mga Tagahanga

1. Pagkonekta ng Stepper Motors at ang Fan sa Breadboard

Kasunod sa diagram ng circuit, maaari kaming mag-wire ng isang stepper motor sa driver sa breadboard. Pagkatapos, ang pagsunod sa parehong diagram ay ilapat iyon sa pangalawang driver at motor, gayunpaman, ang mga jumper wires ay kailangang mai-plug sa isang iba't ibang mga hanay ng mga pin sa arduino (dahil ang unang motor ay sumasakop sa puwang ng 4 na iba pa).

Babala / Tip:

Napakaliit ng mga driver at ang mga pin ay napakalapit. Matalino na palayasin ang dalawang driver upang ang mga wire ay hindi malito.

Susunod ay i-wire ang mga tagahanga. Ito ay medyo simple, ang mga tagahanga na mayroon ako ay mga pangunahing tagahanga ng computer processor, na may positibo at ground. I-plug ang dalawang iyon sa kani-kanilang +/- pin sa breadboard, at i-anggulo ang bawat isa patungo sa bawat driver. (Nalaman namin na dahil ang mga stepper motor ay tumatanggap ng pagsabog ng impormasyon at mga utos sa loob ng mahabang panahon, ang mga driver ay may posibilidad na mag-init ng sobra at amoy. Ang pagdaragdag ng isang fan upang palamig ay naayos nito ang isyung ito).

2. Arduino Code

Ito ang madaling bahagi!

Buksan ang Arduino IDE pumunta sa tab na "File" pagkatapos ay i-drop sa tab na "halimbawa" na mas mahuhulog at magpapakita sa iyo ng isang tab na "stepper" Pagkatapos ay nais mong buksan ang "Stepper_OneStepAtATime"

I-preload nito ang isang halimbawa ng code na halos plug-and-play sa mga kable ng arduino / motor. Kailangan naming gumawa ng maliliit na pagsasaayos dahil tatakbo kami ng dalawang motor, na ipapakita ko sa ibaba. Maaari mo ring gawin ang mga menor de edad na pagsasaayos depende sa kung aling mga pin ang napagpasyahan mong gamitin, dahil ang mga default ng Arduino IDE sa mga pin na 8-11.

Ang code na ginamit ko upang gawin ang dalawang motor na lumipat sa "pag-sync" ay nasa ibaba:

// # isama

Const int stepsPerRevolution = 200;

Stepper myStepper1 (stepsPerRevolution, 9, 10, 11, 12);

Stepper myStepper2 (stepsPerRevolution, 4, 5, 6, 7);

int stepCount = 0;

void setup () {// ipasimula ang serial port: Serial.begin (9600); }

void loop () {

myStepper1.step (1);

Serial.print ("hakbang:");

Serial.println (stepCount);

stepCount ++;

pagkaantala (0.5);

myStepper2.step (1); pagkaantala (0.5); }

3. Mga Posibleng Suliranin

Ang mga isyu na naranasan ko sa prosesong ito ay hindi gumagamit ng tamang halimbawa ng code, gamit ang isang hindi magandang wire na lumulukso, gumagamit ng maling driver ng IC.

Tiyaking ang iyong driver na ginagamit mo ay may kakayahang kontrolin ang isang motor

Suriin ang serial number at suriin ang mga detalye nito

Naranasan ko ang pagkakaroon ng isang patay na jumper wire, na naging sanhi ng pag-ikot ng aking motor

Kailangan kong gumamit ng isang multimeter upang suriin ang bawat kawad

At palaging suriin ang iyong code para sa mga maliliit na error tulad ng pagkawala ng isang pagtatapos na ";" utos

Hakbang 10: Mekanikal

1. Materyal

Para sa buong modelo ng produksyon ng mga braso inirerekumenda na ang mga ito ay gawa sa malakas ngunit magaan na materyal, naramdaman namin na ang aluminyo ay isang perpektong akma.

Gumamit kami ng 032 gauge na mga sheet ng aluminyo na gupitin sa 9.125 "x 17.5" at natunton ang pattern mula sa pagguhit na ipinakita sa nakaraang hakbang.

2. Katha

Gamit ang hemmer (ang asul na makina) nagdagdag kami ng hems na nakaharap sa tapat ng mga direksyon upang kapag ang piraso ay nasira at nakatiklop, ang dalawang hems ay magkakabit na bumubuo ng isang solong kumpletong piraso.

Para sa malalaking baluktot na ginamit namin ang tennismith, dahil sa ito ay mataas na katumpakan.

Ngayon para sa mas maliit na baluktot, gugustuhin mong gumamit ng isang makina na may mas maliit na paa, dito pumapasok ang isang makina tulad ng roto-die. Dahil sa mas maliit na paa nito, pinapayagan nitong magawa ang mas maliliit na pahinga, sa kasamaang palad, ang roto-die sa aming pagtatapon ay napakalaki pa rin para sa aming riles at ito ay deformed.

** Bilang kahalili, kung wala kang access sa tamang kagamitan o tool, pagkatapos ay maaaring gawin ang isang kapalit. **

Sa aming kaso, pinutol namin ang aming mga bisig mula sa aluminyo solar panel riles gamit ang isang cutter ng plasma at gilingin ang mga dulo ng makinis pagkatapos ay i-bolt ito pabalik upang bumalik upang makagawa ng isang dobleng panig na sistema ng riles. Sa isip, nais naming hinangin nang magkasama ang mga riles, gayunpaman, nang walang pag-access sa isang istasyon ng hinang sa halip ay naipit namin ang mga daang riles at pinag-drill at pagkatapos ay isinara ang mga ito. Ngunit kung ang ruta na ito ay kinuha, dapat gawin ang espesyal na pangangalaga upang magamit ang isang lock nut at washer upang matiyak na ang piraso ay may kaunting pagbaluktot hangga't maaari.

3. Ang sinturon

Para sa mga sinturon ay ginamit namin ang ilang mga lumang sinturon ng 3D printer na nakapag-salvage kami.

Ang mga sinturon ay hindi sapat ang haba sa simula kaya't gumagamit ng kaunting pag-urong ng tubo ng init ay pinagsama namin ang dalawang piraso upang makagawa ng isa na sapat na mahaba.

Ang mga berdeng gamit at mga kahoy na dowel ay pinalitan ng mga disk bearing na may sobrang lapad na washers na ginamit upang maiwasan ang pagdulas ng sinturon sa lugar.

4. Karwahe

At sa wakas ang karwahe ay gawa sa isang 5 "x 5" sheet ng 032 aluminyo, na may mga butas na drill na pinindot kung saan ang mga kaukulang tornilyo at washers ay nilalayon upang pumunta. Ang distansya ay mag-iiba depende sa kung gaano kalawak ang iyong riles at kung magkano ang clearance mayroon ka sa iyong mga washers.

Hakbang 11: Mga Pagninilay

Sa kasamaang palad, ang bawat panig ng aming proyekto ay napunta sa pangunahing hadlang ng oras, at hindi namin nakumpleto ang aming disenyo sa pamamagitan ng aming target na petsa. Ang bawat miyembro ng aming koponan ay nagtapos sa pakikipagtulungan sa bawat iba pang aspeto ng aming disenyo sa hindi bababa sa ilang sukat, na humahantong sa ilang oras ng paglubog ng curve time sink. Ito, kaakibat ng nais na disenyo ng isang produkto na may maliit na mapagkukunan sa labas hangga't maaari (tulad ng nais nating lahat na likhain ang aming kani-kanilang mga bahagi mula sa simula), humantong sa isang malaking halaga ng mga muling ginawang ligid.

Ang bawat isa na nagtrabaho sa proyekto ay nalalaman ang tungkol sa iba pang mga aspeto ng proyekto. Ang paggawa ng software na isang tiyak na aksyon ay isang bagay, pagkatapos ay upang gumana ang software na magkasama sa hardware ay isa pa. Sasabihin ko na mahalaga na ang sinumang nagtatrabaho sa pag-coding na aspeto ng proyektong ito, ay pamilyar sa aming project coder.

Sa pangkalahatan, hindi namin nakamit ang eksaktong nais namin. Gayunpaman, nararamdaman kong nasa tamang landas kami at lahat ay natuklasan at natutunan ang mga bagong konsepto na magagawa naming mailapat sa mga hinaharap na proyekto.