Roboti i pikturës me fuqi Arduino: 11 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Projektet Fusion 360 »

A keni menduar ndonjëherë nëse një robot mund të bëjë piktura dhe art magjepsës? Në këtë projekt unë përpiqem ta bëj atë realitet me një Robot Pikture me Fuqi Arduino. Objektivi është që roboti të jetë në gjendje të bëjë piktura më vete dhe të përdorë një imazh reference si një udhëzues për të përsëritur një vepër arti. Kam përdorur fuqinë e CAD dhe fabrikimit dixhital për të krijuar një shasi të fortë mbi të cilën kam montuar një krah që mund të zhytë furçën e bojës në një nga 7 kontejnerët e bojës dhe të vizatojë në kanavacë.

Roboti është bërë duke përdorur pjesë të zakonshme të tilla si motorët stepper dhe servo motorët dhe është krijuar për të punuar me çdo lloj bojë.

Vazhdoni të krijoni Robotin tuaj të Pikturës me Fuqi Arduino dhe bëni një votë për këtë projekt në "Paint Challenge" nëse ju pëlqeu projekti dhe vendosni të krijoni versionin tuaj.

Hapi 1: Pasqyrë e Dizajnit

Dizajni i robotit të pikturës është frymëzuar nga struktura e një roboti pastrimi Roomba. Ai përbëhet nga dy sisteme kryesore:

• Sistemi i drejtimit i cili përbëhet nga dy motorë stepper të lidhur me rrota dhe rrëshqitës pasiv. Kjo i lejon robotit të lëvizë në çdo drejtim përgjatë kanavacës.
• Sistemi i furçave i cili përbëhet nga një motor stepper i tretë i cili e vendos furçën mbi kontejnerët e bojës dhe një servo motor i cili zhyt furçën e bojës në bojë.

Roboti mund të mbajë deri në 7 ngjyra të ndryshme në të njëjtën kohë. Dizajni u bë fillimisht në Autodesk's Fusion 360. Pjesët më pas u eksportuan në formatet e duhura për tu prerë me lazer ose printuar 3D.

Dizajni i shasisë së robotit është bërë duke pasur parasysh shkallëzueshmërinë me pika të shumta montimi dhe pjesë modulare. Kjo lejon që e njëjta shasi të përdoret për aplikime të ndryshme të tjera. Në këtë kontekst, shasia përdoret për të bërë pjesë të mrekullueshme të artit duke përdorur bojë.

Hapi 2: Materialet e nevojshme

Këtu është lista e të gjithë përbërësve dhe pjesëve të kërkuara për të bërë robotin tuaj të pikturës me Arduino. Të gjitha pjesët duhet të jenë zakonisht të disponueshme dhe të lehta për tu gjetur në dyqanet lokale të pajisjeve ose në internet.

ELEKTRONIKA:

• Arduino Uno x 1
• Servo motor Towerpro MG995 x 1
• NEMA17 Stepper motor x 3
• Mburoja CNC V3 x 1
• Bateri 11.1 V LiPo x 1

HARDWARE:

• M4 arra dhe bulona
• M3 arra dhe bulona
• Rrota (7 cm dia x 2)
• Filament i printerit 3D (në rast se nuk zotëroni një printer 3D, duhet të ketë një printer 3D në një hapësirë pune lokale ose printimet mund të bëhen online me çmim mjaft të lirë)
• Fletë akrilike (3 mm)
• Bojra
• Furçë bojë

MJETET:

• Printer 3D
• Prerës me lazer

Duke përjashtuar mjetet, kostoja totale e këtij projekti është afërsisht 60 $.

Hapi 3: Pjesë të fabrikuara në mënyrë digjitale

Shumica e pjesëve të kërkuara për këtë projekt janë përshtatur sipas kërkesave, prandaj vendosa të përdor fuqinë e pjesëve të fabrikuara digjitale. Pjesët u ndërtuan fillimisht në Fusion 360 dhe më pas modelet CAD u përdorën për prerjen me lazer ose printimin 3D të pjesëve. Shtypjet u bënë me mbushje 40%, 2 perimetra, hundë 0.4 mm dhe një lartësi shtrese prej 0.1 mm duke përdorur PLA. Disa nga pjesët kërkojnë mbështetëse pasi ato kanë një formë komplekse me dalje, megjithatë, mbështetëset janë lehtësisht të arritshme dhe mund të hiqen duke përdorur disa hapëse. Ju mund të zgjidhni ngjyrën e zgjedhur për fijen. Pjesët e prera me lazer u prenë nga akriliku i pastër 3 mm.

Më poshtë mund të gjeni listën e plotë të pjesëve së bashku me skedarët e projektimit.

Shënim: Nga këtu e tutje pjesët do të referohen duke përdorur emrat në listën e mëposhtme.

Pjesë të printuara 3D:

• Kllapa Stepper x 2
• Hapësira e shtresës x 4
• Lidhës krahu 1
• Rrëshqitës pasiv x 2
• Mbajtës i paletës së bojës x 2
• Paleta e bojës x 2

Pjesët e prera me lazer:

• Paneli i poshtëm x 1
• Paneli i sipërm x 1
• Krahu i furçës x 1

Në total janë 13 pjesë të printuara 3D dhe 3 pjesë të prera me lazer. Koha e kërkuar për prodhimin e të gjitha pjesëve është afërsisht 12 orë.

Hapi 4: Ndërtimi i sistemit të shasisë dhe drejtimit (shtresa e poshtme)

Pasi të jenë prodhuar të gjitha pjesët, mund të filloni të montoni shtresën e poshtme të robotit të pikturës. Kjo shtresë është përgjegjëse për sistemin e drejtimit dhe gjithashtu mban pajisjet elektronike. Filloni duke montuar 2 motorë stepper në dy kllapa stepper duke përdorur vidhat e dhëna. Tjetra, përdorni 8 arra dhe bulona 8 x M4 për të siguruar dy kllapa stepper në pllakën e poshtme. Pasi të jenë montuar hapat, mund t'i lidhni të dy rrotat në boshtet e motorëve stepper. Ju gjithashtu mund ta montoni Arduino -n në vend duke përdorur arra dhe bulona M3 dhe disa pengesa për ta bërë Arduino lehtësisht të arritshëm. Pasi të jetë siguruar Arduino, montoni mburojën CNC në Arduino. Ka dy vrima në pjesën e përparme dhe të pasme të robotit. Kaloni rrëshqitësit pasivë nëpër vrima dhe ngjitini ato në vend. Këto pjesë parandalojnë që trupi i robotit të gërvishtet përgjatë sipërfaqes së kanavacës.

Ju gjithashtu mund të montoni dy ndarëset e shtresës së pasme duke përdorur arra dhe bulona M4.

Shënim: Mos i bashkoni dy pjesët e përparme akoma, pasi do t'ju duhej t'i hiqni përfundimisht.

Hapi 5: Montimi i mbajtësit të bojës (shtresa e lartë)

Pasi të jetë ndërtuar sistemi i vozitjes, mund të filloni të montoni shtresën e sipërme e cila mban krahun e pikturës që lëviz furçën e bojës dhe zhyt furçën në kontejnerët e ndryshëm të bojës. Filloni duke bashkangjitur dy pjesët e mbajtësit të paletës së bojës. Vendi përgjatë pjesës së brendshme të pjesës përputhet me dy pjesët ndarëse të shtresës së përparme. Pjesa e kombinuar është ngjitur me dy arra dhe bulona në shtresat e sipërme dhe të poshtme. Pjesa përforcohet më tej me katër grupe shtesë të bulonave të bulonave në panelin e sipërm.

Paletat e bojës më pas ngjiten në pjesën e poshtme të pjesëve të mbajtësit të paletës së bojës duke përdorur dy arra dhe bulona për secilën anë.

Rrëshqiteni panelin e sipërm në vend dhe përdorni dy arra dhe bulona të tjera për të bashkuar ndarësit e shtresës së pasme në panelin e sipërm. Montoni motorin rrotullues në qendër të panelit të sipërm duke përdorur bulonat e dhëna me boshtin drejtuar nga maja. Me këtë, shasia e robotit është ndërtuar dhe ne mund të fillojmë të montojmë krahun e pikturës.

Hapi 6: Ndërtimi i Asamblesë së Krahut dhe Furçës së Pikturës

Për të ndërtuar krahun e pikturës, filloni duke e lidhur lidhësin e krahut në krahun e furçës të prerë me lazer duke përdorur 4 arra dhe bulona. Tjetra, montoni servo motorin në anën tjetër duke përdorur 4 arra dhe bulona të tjerë. Sigurohuni që boshti i servo motorit të jetë drejt skajit të kundërt të lidhësit të krahut. Shtyjeni lidhësin e krahut në boshtin e sipërm të motorit stepper.

Përdorni bririn e gjatë të servo dhe ngjitni furçën e bojës në të duke përdorur shirita gome ose lidhëse zip. Unë do të rekomandoja përdorimin e shiritave të gomës pasi kjo i jep montimit të furçës njëfarë përputhshmërie e cila është e nevojshme që sistemi të funksionojë mirë. Sigurohuni që furça të jetë ngjitur në atë mënyrë që, pasi briri të jetë lidhur me servo, furça mezi rrëshqet përgjatë sipërfaqes së dyshemesë ose letrës.

Me këtë, hardueri i robotit të pikturës është i plotë dhe mund të filloni instalimet elektrike dhe programimin.

Hapi 7: Elektronika dhe Qarqet

Elektronika e këtij projekti është mjaft e drejtpërdrejtë, shpjegohet në tabelën e mëposhtme:

• Hapi i rrotës së majtë në portin e aksit X të mburojës CNC
• Hapi i rrotës së djathtë në portin e boshtit Y të mburojës CNC
• Hapësira rrotulluese në boshtin Z të mburojës CNC
• Servo motor sinjal për Spindle mundësojë pin në mburojën CNC
• Servo motor 5v deri +5v në mburojën CNC
• Servo motor GND në GND në mburojën CNC

Me këtë qarku për këtë projekt është i plotë. Bateria mund të lidhet me terminalet e energjisë të mburojës CNC me një ndërprerës në seri për të ndezur dhe fikur robotin.

Hapi 8: Pak për teorinë

Kur bëhet fjalë për pozicionimin e një pike në një rrjet 2D, mënyra më e zakonshme dhe e thjeshtë për ta bërë këtë është të siguroni koordinatat karteziane të pikës. Kjo bëhet duke specifikuar një tuple, përgjithësisht (x, y) ku x është koordinata x ose distanca midis projeksionit të pikës në boshtin x deri në origjinë dhe y është koordinatë y e pikës ose distancës midis projeksionit të pikës në boshtin y në origjinë. Në këtë mënyrë, çdo imazh ose formë komplekse mund të përshkruhet duke përdorur një sekuencë pikash, të tilla që kur "bashkoni pikat" të formohet imazhi. Kjo është një mënyrë e përshtatshme për të përshkruar pozicionin e një pike në lidhje me një origjinë. Sidoqoftë, për këtë projekt, u përdor një sistem i ndryshëm.

Një pikë në një rrjet 2D gjithashtu mund të përshkruhet duke përdorur koordinatat polare. Në këtë metodë, pozicioni i një pike përshkruhet duke përdorur një tuple tjetër, e shënuar zakonisht si (theta, r) ku theta është këndi midis boshtit x dhe gjysmë vijës që lidh origjinën dhe pikën dhe r është distanca midis origjina dhe pika.

Formula për t'u kthyer nga njëra në tjetrën mund të gjendet në imazhin e bashkangjitur. Nuk është e nevojshme të kuptohen plotësisht formula, megjithëse njohja e tyre ndihmon.

Hapi 9: Programimi i Arduino

Programi është bërë duke përdorur një teknikë të orientuar nga objekti duke e bërë programin të thjeshtë për t’u përdorur. Filloni duke krijuar një objekt robot parametrat e të cilit janë gjerësia dhe lartësia e kanavacës (matini këto duke përdorur një sundimtar ose një shirit matës në centimetra dhe zëvendësoni vlerat në rreshtin 4 të shkrimit paintRobot.ino). Teknikat e programimit të orientuara nga objekti lejojnë hapësirë për zhvillime të mëtejshme.

Pastaj ju jepen 3 funksione të thjeshta:

1. gotoXY merr një koordinatë karteziane dhe e lëviz robotin në atë pozicion. (P.sh. robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl merr një vlerë boolean: false ngre furçën nga kanavacë ndërsa e vërteta vendos furçën në kanavacë. (P.sh. robot.brushControl (e vërtetë))
3. pickPaint merr një numër të plotë -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 i cili e bën robotin të zhytë furçën e bojës në enën përkatëse të bojës. (P.sh. robot.pickPaint (3))

Programi i bashkangjitur më poshtë e bën robotin të lëvizë në pozicione të rastësishme dhe zgjedh ngjyra të rastësishme, gjë që përfundimisht krijon një vepër arti të bukur dhe unike. Edhe pse kjo mund të ndryshohet lehtësisht për ta bërë robotin të vizatojë gjithçka që ju pëlqen.

Shënim: Pasi të ngarkoni kodin, mund t'ju duhet të ripoziciononi servisin e lidhur me furçën. Kur p

Hapi 10: Shtimi i bojës

Pasi të keni përfunduar pajisjet, elektronikën dhe programimin, më në fund mund të shtoni disa ngjyra në kontejnerët individualë të bojës. Unë do të rekomandoja hollimin e bojës pak për ta bërë pikturën më të lëmuar.

Në enën më të jashtme të paletës së djathtë shtoni pak ujë të thjeshtë. Roboti do të përdorë këtë ujë për të pastruar furçën para se të ndërrojë ngjyrat.

Për të filluar një pikturë, vendosni robotin në këndin e poshtëm të majtë të kanavacës, duke e bërë atë të përballet me skajin e poshtëm dhe filloni robotin, uluni dhe shikoni se si pjesa e artit ngadalë vjen në jetë.

Hapi 11: Rezultatet Finale

Me programin aktual, roboti kryen lëvizje të rastësishme në kanavacë e cila prodhon piktura unike dhe të bukura. Edhe pse me disa modifikime, roboti mund të bëhet për të kryer piktura të veçanta duke përdorur një imazh reference. Sistemi aktual siguron një bazë të fortë për të bërë zhvillime. Shasia e robotit është projektuar gjithashtu në një mënyrë modulare me pika të shumta të standardizuara të montimit në mënyrë që roboti të mund të konvertohet lehtësisht për një aplikim të nevojës suaj.

Shpresoj se ju ka pëlqyer ky udhëzues dhe ju ka frymëzuar të krijoni robotin tuaj të pikturës.

Nëse ju pëlqeu projekti, mbështeteni atë duke hedhur një votë në "Sfida e Paint".

Gatim i lumtur!

Çmimi i Madh në Sfidën e Bojrave