Valëzoni dorën për të kontrolluar krahun robotik OWI Pa tela të bashkangjitur: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

IDEJA:

Ka të paktën 4 projekte të tjera në Instructables.com (që nga 13 maj 2015) rreth modifikimit ose kontrollit të krahut robotik OWI. Nuk është për t'u habitur, pasi është një çantë kaq e madhe dhe e lirë robotike për të luajtur. Ky projekt është i ngjashëm në frymë (d.m.th., kontrolloni krahun robotik me Arduino), por i ndryshëm në qasje. [video]

Ideja është që të jeni në gjendje të kontrolloni Krahun Robotik pa tel duke përdorur gjeste. Gjithashtu, unë u përpoqa t'i mbaj modifikimet në krahun robotik në minimum, kështu që ai ende mund të përdoret me kontrolluesin origjinal.

Tingëllon e thjeshtë.

Ajo që përfundoi ishte një projekt me tre pjesë:

1. Një dorezë e pajisur me sensorë të mjaftueshëm për të kontrolluar një LED dhe 5 motorë
2. Një pajisje transmetuese e bazuar në Arduino Nano për të pranuar komandat e kontrollit nga dorashka dhe për ta dërguar atë me valë në pajisjen e kontrolluesit Arm.
3. Një marrës pa tel me bazë Arduino Uno dhe pajisje kontrolli motorik e bashkangjitur në Krahun Robotik OWI

TIPARET

1. Mbështetje për të 5 Shkallët e Lirisë (DOF) dhe LED
2. Butoni i Madh i Kuq - për të ndaluar menjëherë motorët në krah duke parandaluar dëmtimin
3. Dizajn modular i lëvizshëm

Për përdoruesit e celularëve: "video promovuese" e këtij projekti është në YouTube këtu.

Hapi 1: Pjesët

DASHURIA:

Ju do të keni nevojë për sa vijon për të ndërtuar një kontrollues dorezash:

1. Doreza Isotoner Smartouch Tech Stretch Stitched (ose e ngjashme) - në Amazon.com
2. Spectra Symboflex Sensor 2.2 " - në Amazon.com
3. GY -521 6DOF MPU6050 3 Axis Gyroscope + Module Accelerometer - në Fasttech.com
4. 2X5 BOX HEADER STREIGHT - në Phoenixent.com
5. 2X5 IDC SOCKET -RECEPTACLE - në Phoenixent.com
6. FLAT RIBBON CABLE 10 Conductor.050 "Pitch - në Phoenixent.com
7. 2 LED 5 x 5 mm - E gjelbër dhe e verdhë
8. 2 x Butona të vegjël
9. Rezistente, tela, gjilpërë, fije të zezë, armë zam, armë saldimi, saldim, etj.

KUTIA E RRJETIT TAN TRANSMISIONIT:

1. Bordi Arduino Compatible Nano v3.0 ATmega328P -20AU - në Fasttech.com
2. nRF24L01+ 2.4GHz Wireless Transceiver Arduino Compatible - në Amazon.com
3. Gymboss WRISTBAND - në Amazon.com
4. Kasa e kutisë së mbajtësit të baterisë 9V me çelës të ndezur/fikur të telit - në Amazon.com
5. 2X5 BOX HEADER STREIGHT - në Phoenixent.com
6. Bateri 9v
7. Kondensator 47uF (50v)
8. Rezistenca, tela, armë ngjitëse, armë saldimi, saldim, etj.

Kuti KONTROLLUESE E ARMIT ROBOTIK OWI:

1. Bordi i Zhvillimit Arduino Compatible Uno R3 Rev3 - në Fasttech.com
2. Prototype Shield DIY KIT për Arduino (ose të ngjashme) - në Amazon.com
3. nRF24L01+ 2.4GHz Wireless Transceiver Arduino Compatible - në Amazon.com
4. 3 x L293D Shofer i Qarkut të Integruar të Qarkut të Integruar 16 -pin - në Fasttech.com
5. 1 x SN74HC595 74HC595 Regjistrim i ndërrimit 8-bitësh me regjistrat e daljes me 3 gjendje DIP16-në Amazon.com
6. Kondensator 47uF (50v)
7. Kuti për Arduino - në Amazon.com
8. Çelësi i ndezjes/fikjes
9. 2 butona x 13 mm (një kapak i kuq dhe një jeshil)
10. 2 x 2X7 BOX HEADER STREIGHT - njësoj si më lart në Phoenixent.com
11. FLAT RIBBON CABLE 14 Conductor.050 "Pitch - njëjtë si më lart në Phoenixent.com
12. Bateri 9v + lidhës me kapës
13. Rezistenca, tela, armë ngjitëse, armë saldimi, saldim, etj.

… sigurisht:

OWI Robotic krah Edge - Krah robot - OWI -535 - në Adafruit.com

Hapi 2: PROTOTIMI

Unë sugjeroj fuqimisht të prototipizoni secilën nga pajisjet kontrolluese para se të bashkoni të gjithë përbërësit së bashku.

Ky projekt përdor disa pjesë sfiduese të harduerit:

nRF24L01

M’u desh pak kohë që t’i bëja të dy nRF24 të bisedonin me njëri -tjetrin. Me sa duket as Nano, as Uno nuk ofrojnë mjaftueshëm fuqi të stabilizuar 3.3v që modulet të funksionojnë në mënyrë të vazhdueshme. Një zgjidhje në rastin tim ishte një kondensator 47uF nëpër kunjat e energjisë në të dy modulet nRF24. Ekzistojnë gjithashtu disa tipare të përdorimit të bibliotekës RF24 në mënyrat IRQ dhe jo-IRQ, kështu që unë rekomandoj që të studioni shembujt me të vërtetë me kujdes.

Disa burime të mëdha:

nRF24L01 Faqja e produktit IC me fuqi ultra të ulët 2.4GHz RF

Faqja e bibliotekës së shoferit RF24

Thjesht duke kërkuar në Google nRF24 + arduino do të prodhojë shumë lidhje. Vlen të hulumtohet

REGJISTRI I SHIFTIT 74HC595

Nuk është për t'u habitur që kam nevojë të kontrolloj 5 motorë, një LED, dy butona dhe një modul Wireless, unë mbarova kunjat në Uno relativisht shpejt. Mënyra e mirënjohur për të "zgjatur" numrin e kunjave tuaj është të përdorni një regjistër ndërrimi. Meqenëse nRF24 ishte duke përdorur ndërfaqen SPI, vendosa të përdor SPI edhe për programimin e regjistrit të ndërrimit (për shpejtësinë dhe ruajtjen e kunjave) në vend të funksionit shiftout (). Për habinë time, ajo funksionoi si një bukuri që nga hera e parë. Mund ta kontrolloni në caktimin e kunjave dhe në skicat.

Telat e bukës dhe telat e kërcyesit janë miqtë tuaj.

Hapi 3: DASHURI

OWI Robotic ARM ka 6 artikuj për të kontrolluar (OWI Robotic Arm Edge Picture)

1. Një LED e vendosur në GRIPPER të pajisjes
2. NJ GR GRIPPER
3. NJ W DORIST
4. NJ EL LINDJE - është pjesa e krahut robotik e bashkangjitur në DORIST
5. SHOULDER është pjesa e krahut robotik të ngjitur në BAZ
6. NJ BAZ

Doreza është projektuar për të kontrolluar LED Robotic Arm's dhe të 5 motorët (Shkallët e Lirisë).

Unë kam sensorë individualë të shënuar në fotografi, si dhe një përshkrim më poshtë:

1. GRIPPER kontrollohet nga butonat e vendosur në gishtin e mesëm dhe rozë. Gripper mbyllet duke shtypur gishtat tregues dhe të mesëm së bashku. Gripper hapet duke shtypur unazën dhe rozë së bashku.
2. WRIST kontrollohet nga rezistenca fleksibël në gjetësin e indeksit. Përkulja e gishtit në gjysmë të rrugës e bën dore të zbresë poshtë, dhe përkulja e tij deri në fund e bën dore të ngjitet lart. Mbajtja drejt e gishtit tregues ndalon kyçin e dorës.
3. LINDJA kontrollohet nga akselerometri - përkulja e pëllëmbës lart e poshtë lëviz bërrylin lart e poshtë respektivisht
4. SHOULDER kontrollohet nga një akselerometër - pëllëmbja e anuar në të djathtë dhe në të majtë (megjithëse jo me kokë poshtë!) Lëviz shpatullën lart e poshtë respektivisht
5. BAZA kontrollohet edhe nga akselerometri, i ngjashëm me pëllëmbën e përkulur në shpatull në të djathtë dhe në të majtë deri poshtë me kokën poshtë (pëllëmbë e kthyer lart) lëviz bazën djathtas dhe majtas respektivisht
6. LED në kapësen ndizet/fiket duke shtypur së bashku të dy butonat e kontrollit të kapëses.

Të gjitha përgjigjet e butonave vonohen me 1/4 e sekondës për të shmangur tronditjen.

Montimi i dorezës kërkon pak saldim dhe shumë qepje. Në thelb është vetëm bashkimi i 2 butonave, rezistencës fleksibël, modulit Accel/Gyro në pëlhurën e dorezës dhe përcjelljen e telave në kutinë e lidhësit.

Dy LED në kutinë e lidhjes janë:

1. GREEN - ndizet
2. E Verdha - pulson kur të dhënat transmetohen në kutinë e kontrollit të krahut.

Hapi 4: KUTIA E TRANSMETUESIT

Kutia e transmetuesit është në thelb Arduino Nano, modul pa tel nRF24, lidhës teli fleksibël dhe 3 rezistorë: 2 rezistencë tërheqës 10 kOhm për butonat e kontrollit të kapëses në dorezë dhe një rezistencë e ndarjes së tensionit 20 kOhm për sensorin fleksibël që kontrollon dorezën.

Çdo gjë është ngjitur së bashku në një pllakë vero. Vini re se nRF24 është "varur" mbi Nanon. Isha i shqetësuar se kjo mund të shkaktonte ndërhyrje, por funksionon.

Përdorimi i baterisë 9v e bën pjesën e rripit pak të rëndë, por nuk doja të ngatërrohesha me bateritë LiPo. Ndoshta me vone.

Ju lutemi shihni hapin e caktimit të kunjave për udhëzimet e bashkimit

Hapi 5: Kutia e Kontrollit të Armëve

Kutia e kontrollit të krahut bazohet në Arduino Uno. Ai merr komanda nga doreza pa tel përmes modulit nRF24 dhe kontrollon krahun OWI Robotoc përmes 3 çipave të shoferit L293D.

Meqenëse u përdorën pothuajse të gjitha kunjat Uno, ka shumë tela brenda kutisë - mezi mbyllet!

Sipas modelit, kutia fillon në modalitetin OFF (sikur të shtypet një buton redstop), duke i dhënë operatorit kohë për të vënë dorezën dhe për t'u bërë gati. Pasi të jetë gati, operatori shtyp butonin e gjelbër dhe lidhja midis dorezës dhe kutisë së kontrollit duhet të vendoset menjëherë (siç tregohet nga LED i verdhë në dorezë dhe LED i kuq në kutinë e kontrollit).

LIDHUR ME OWI

Lidhja me krahun robotik bëhet përmes kokës së dy rreshtave me 14 kunja (sipas figurës më sipër) përmes kabllit të sheshtë me 14 tela.

• Lidhjet LED janë në tokën e përbashkët (-) dhe arduino pin A0 përmes rezistencës 220 Ohm
• Të gjitha telat e motorit janë të lidhur me kunjat L293D 3/6, ose 11/14 (+/- respektivisht). Çdo L293D mbështet 2 motorë, pra dy palë kunja.
• Linjat e energjisë OWI janë kunjat më të majta (+6v) dhe të djathta (GND) të lidhësit me 7 kunja në pjesën e pasme të pjesës së verdhë. (Ju mund të shihni telat e lidhur në figurën e mësipërme). Këta të dy janë të lidhur me kunjat 8 (+) dhe 4, 5, 12, 13 (GND) në të tre L293D.

Ju lutemi shihni pjesën tjetër të caktimit të kunjit në hapin tjetër

Hapi 6: CAKTIMI PIN

NANO:

• 3.3v - 3.3v në çipin nRF24L01 (pin 2)
• 5v - 5v në tabelën e Përshpejtuesit, butona, sensor fleksibël
• a0 - hyrje rezistente fleksibël
• a1 - kontroll i verdhë "comms" LED
• a4 - SDA në akcelerometër
• a5 - SCL në akcelerometër
• d02 - çipi nRF24L01 Kodi i ndërprerjes (kunja 8)
• d03 - hapni hyrjen e butonit të kapëses
• d04 - mbyllni hyrjen e butonit të kapëses
• d09 - kunja SPI CSN në çipin nRF24L01 (kunja 4)
• d10 - Kodi SPI CS në çipin nRF24L01 (kunja 3)
• d11 - SPI MOSI në çipin nRF24L01 (pin 6)
• d12 - SPI MISO në çipin nRF24L01 (pin 7)
• d13 - SPI SCK në çipin nRF24L01 (pin 5)
• Vin - 9v +
• GND - bazë e përbashkët

UNO:

• 3.3v - 3.3v në çipin nRF24L01 (pin 2)
• 5v - 5v te butonat
• Vin - 9v +
• GND - bazë e përbashkët
• a0 - LED dore +
• a1 - Kodi SSI SS për Shift Register Zgjidh - për të fiksuar 12 në Shift Register
• a2 - Hyrje e butonit KUQ
• a3 - Hyrja e butonit GREEN
• a4 - baza e drejtimit djathtas - kunja 15 në L293D
• a5 - comms led
• d02 - nRF24L01 hyrje IRQ (pin 8)
• d03 - aktivizoni bazën servo (pwm) pin 1 ose 9 në L293D
• d04 - baza e drejtimit majtas - kunja 10 në L293D përkatëse
• d05 - aktivizoni servo sup (pwm) pin 1 ose 9 në L293D
• d06 - aktivizoni servo (pwm) bërryl pin 1 ose 9 në L293D
• d07 - kunja SPI CSN në çipin nRF24L01 (kunja 4)
• d08 - kunja SPI CS në çipin nRF24L01 (kunja 3)
• d09 - aktivizoni servo (pwm) pin 1 ose 9 në L293D
• d10 - aktivizoni kapësin servo (pwm) pin 1 ose 9 në L293D
• d11 - SPI MOSI në çipin nRF24L01 (kunja 6) dhe kunja 14 në Shift Register
• d12 - SPI MISO në çipin nRF24L01 (pin 7)
• d13 - SPI SCK në çipin nRF24L01 (pin 5) dhe pin 11 në Shift Register

REGJISTRI I SHIFTIT DHE L293Ds:

• pin QA (15) nga 74HC595 në pin 2 të L293D #1
• pin QB (1) nga 74HC595 në pin 7 të L293D #1
• pin QC (2) nga 74HC595 në pin 10 të L293D #1
• pin QD (3) nga 74HC595 në pin 15 të L293D #1
• pin QE (4) nga 74HC595 në pin 2 të L293D #2
• pin QF (5) nga 74HC595 në pin 7 të L293D #2
• pin QG (6) nga 74HC595 në pin 10 të L293D #2
• kunja QH (7) e 74HC595 deri te kunja 15 e L293D #2

Hapi 7: KOMUNIKIMI

Doreza dërgon 2 bajt të dhëna në kutinë e kontrollit 10 herë në sekondë ose sa herë që merret një sinjal nga njëri prej sensorëve.

2 bajtë janë të mjaftueshëm për 6 kontrolle sepse na duhet vetëm të dërgojmë:

• ON/OFF për LED (1 bit) - Unë në fakt kam përdorur 2 bit për të qenë në përputhje me motorët, por një është e mjaftueshme
• OFF/Djathtas/Majtas për 5 motorë: 2 bit secili = 10 bit

Gjithsej 11 ose 12 bit janë të mjaftueshme.

Kodet e drejtimit:

• FIKUR: 00
• E DREJTA: 01
• E majta: 10

Fjala kontrolluese duket kështu (pak e mençur):

Byte 2 ---------------- Byte 1 ----------------

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 LED-M5-- M4-- M3-- M2-- M1--

• M1 - mbërthyes
• M2 - dore
• M3 - bërryl
• M4 - shpatull
• M5 - bazë

Bajti 1 mund të futet në mënyrë të përshtatshme drejtpërdrejt në regjistrin e ndërrimit, pasi kontrollon drejtimin djathtas/majtas të motorëve 1 deri në 4.

Një afat kohor prej 2 sekondash është aktivizuar për komunikimet. Nëse ndodh koha, të gjithë motorët ndalen sikur të ishte shtypur një buton RED.

Hapi 8: Skica dhe më shumë…

DASHURI

Skica e dorezave përdor bibliotekat e mëposhtme:

• DirectIO - në dispozicion në Github
• I2Cdev - në dispozicion në Github
• Tela - pjesë e Arduino IDE
• MPU6050 - e disponueshme në Github
• SPI - pjesë e Arduino IDE
• RF24 - në dispozicion në Github

dhe tre biblioteka të zhvilluara nga unë:

• AvgFilter - në dispozicion të Github
• DhpFilter - e disponueshme në Github
• TaskScheduler - i disponueshëm në Github

Skica e dorezave është në dispozicion këtu: Skica e dorezave v1.3

KUTIA E KONTROLLIT TM ARMIT

Skica e krahut përdor bibliotekat e mëposhtme:

• DirectIO - në dispozicion në Github
• PinChangeInt - e disponueshme në Github
• SPI - pjesë e Arduino IDE
• RF24 - në dispozicion në Github

dhe një bibliotekë të zhvilluar nga unë:

TaskScheduler - i disponueshëm në Github

Skica e krahut është e disponueshme këtu: Sketch e krahut v1.3

Fletët e të dhënave për harduerin e përdorur

• Regjistri i ndërrimit 74HC595 - fletë të dhënash
• Drejtuesi i motorit L293D - fletë e të dhënave
• modul pa tel nRF24 - fletë të dhënash
• Moduli i përshpejtuesit/xhiroskopit MPU6050 - fletë e të dhënave

31 Maj 2015 PPRDITSIM:

Një version i ri i skicave të kutisë së kontrollit të dorezave dhe krahëve është i disponueshëm këtu: Skica të dorezave dhe krahëve v1.5

Ato gjithashtu janë të vendosura në github këtu.

Ndryshimet

• Shtuan edhe dy bajtë të tjerë në strukturën e komunikimit për të dërguar shpejtësinë e kërkuar të motorit për motorët e kyçit, bërrylit, shpatullës dhe bazës si një vlerë 5 bit (0.. 31) nga Doreza proporcionale me këndin e gjestit të kontrollit (shih më poshtë). Kutia e Kontrollit të Armëve lidh vlerat [0.. 31] me vlerat përkatëse PWM për secilin nga motorët. Kjo mundëson kontroll gradual të shpejtësisë nga operatori dhe trajtim më të saktë të krahut.
• Grup i ri i gjesteve:

1. LED: Butonat e kontrollit LED - butoni i gishtit të mesëm - ON, butoni i gishtit pinkie - OFF

2. GRIPPER: Kontrolle fleksibile të shiritit Gripper - gisht gjysmë i përkulur - gisht i hapur, i përkulur plotësisht - MBYLL

3. DORISTS: Kyçi i dorës kontrollohet duke e përkulur pëllëmbën nga pozita plotësisht horizontale lart dhe poshtë, respektivisht. Më shumë pjerrësi prodhon më shumë shpejtësi

4. ARM: Krahu kontrollohet duke e përkulur pëllëmbën nga pozicioni plotësisht horizontal Majtas dhe Djathtas. Më shumë pjerrësi prodhon më shumë shpejtësi

5. SHOULDER: Supi kontrollohet duke e rrotulluar pëllëmbën Djathtas dhe LARG nga pëllëmba e drejtuar drejt pozicionit lart. Palma rrotullohet përgjatë boshtit të bërrylit (siç po tund dorën)

6. BAZA: Baza kontrollohet njësoj si shpatulla me pëllëmbën drejtuar poshtë.

Hapi 9: ÇFARSE TJERSE?

IMAGJINIMI N PUN

Si zakonisht me sisteme të tilla, ato mund të programohen për të bërë shumë më tepër.

Për shembull, dizajni aktual tashmë përfshin aftësi shtesë, të pamundura me telekomandën standarde:

• Rritja graduale e shpejtësisë: çdo lëvizje motorike fillon me një shpejtësi minimale të paracaktuar, e cila rritet gradualisht çdo 1 sekondë derisa të arrihet një shpejtësi maksimale. Kjo lejon kontroll më të saktë të secilit prej motorëve (veçanërisht dore dhe mbajtëse)
• Anulimi më i shpejtë i lëvizjes: kur komanda merret nga Arm Box për të ndaluar një motor, ai e kthen mbrapsht motorin për rreth 50 ms, duke "thyer" lëvizjen dhe duke lejuar një kontroll më të saktë.

ÇFARSE TSE TJER?

Ndoshta një gjest më i përpunuar i kontrollit mund të zbatohet. Ose gjestet e njëkohshme mund të përdoren për kontrolle të përpunuara. A mund të kërcejë Krahu?

Nëse keni një ide se si të ri -programoni dorezën, ose keni një version të një skice që dëshironi të testoj - ju lutem më tregoni: [email protected]

Hapi 10: *** FITUam !!! ***

Ky projekt fitoi Çmimin e Parë në konkursin Coded Creations të sponsorizuar nga Microsoft.

Kontrolloje! WOO-HOO !!!

Çmimi i dytë në Krijimet e Koduara