Arduino hajtású festőrobot: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Fusion 360 projektek »

Gondolkozott már azon, hogy egy robot képes -e elbűvölő festményeket és művészeteket készíteni? Ebben a projektben megpróbálom ezt megvalósítani egy Arduino Powered Festő Robot segítségével. A cél az, hogy a robot önállóan tudjon festményeket készíteni, és egy referenciaképet használjon útmutatóként egy műalkotás megismétléséhez. A CAD és a digitális gyártás erejét felhasználva egy robusztus alvázat készítettem, amelyre olyan kart szereltem, amely az ecsetet a 7 festéktároló egyikébe márthatja, és rajzolhat a vászonra.

A robot általános alkatrészek, például léptetőmotorok és szervomotorok felhasználásával készült, és bármilyen festékkel való használatra készült.

Folytassa a saját Arduino Powered Painting Robot létrehozását, és szavazzon a projektre a "Paint Challenge" -ben, ha tetszett a projekt, és úgy dönt, hogy saját verziót készít.

1. lépés: A tervezés áttekintése

A festőrobot tervezését a Roomba tisztítórobot felépítése ihlette. Két fő rendszerből áll:

• A hajtórendszer két léptetőmotorból áll, amelyek kerekekre és passzív vitorlázógépekre vannak rögzítve. Ez lehetővé teszi a robot számára, hogy bármilyen irányba mozogjon a vászon mentén.
• Az ecsetrendszer, amely egy harmadik léptetőmotorból áll, amely a kefét a festéktartályok fölé helyezi, és egy szervomotorból, amely az ecsetet a festékbe meríti.

A robot akár 7 különböző színt is hordozhat egyszerre. A terv eredetileg az Autodesk Fusion 360-on készült. Az alkatrészeket ezután exportálták a megfelelő formátumokba, hogy lézervágást vagy 3D nyomtatást végezzenek.

A robot alvázának tervezése a méretezhetőséget szem előtt tartva történt, több rögzítési pont és moduláris alkatrészek alapján. Ez lehetővé teszi, hogy ugyanazt az alvázat különböző más alkalmazásokhoz is lehessen használni. Ebben az összefüggésben az alvázat csodálatos műalkotások készítésére használják festék felhasználásával.

2. lépés: Szükséges anyagok

Itt található az összes összetevő és alkatrész, amelyek szükségesek a saját Arduino Powered Festő Robot elkészítéséhez. Minden alkatrésznek elérhetőnek kell lennie, és könnyen megtalálható a helyi hardverboltokban vagy az interneten.

ELEKTRONIKA:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 szervomotor x 1
• NEMA17 léptetőmotor x 3
• CNC pajzs V3 x 1
• 11,1 V LiPo akkumulátor x 1

HARDVER:

• M4 anyák és csavarok
• M3 anyák és csavarok
• Kerekek (7 cm x 2)
• 3D nyomtatószál (abban az esetben, ha nem rendelkezik 3D nyomtatóval, 3D nyomtatónak kell lennie a helyi munkaterületen, vagy a nyomatokat online is meg lehet csinálni meglehetősen olcsón)
• Akril lapok (3 mm)
• Festékek
• Ecset

SZERSZÁMOK:

• 3d nyomtató
• Lézervágó

Az eszközöket leszámítva ennek a projektnek a teljes költsége körülbelül 60 dollár.

3. lépés: Digitálisan gyártott alkatrészek

A projekthez szükséges alkatrészek nagy részét a követelményeknek megfelelően testre szabják, ezért döntöttem úgy, hogy a digitálisan gyártott alkatrészek erejét használom. Az alkatrészeket kezdetben a Fusion 360-ra építették, majd a CAD modelleket használták az alkatrészek lézervágására vagy 3D nyomtatására. A nyomatok 40% -os kitöltéssel, 2 kerülettel, 0,4 mm -es fúvókával és 0,1 mm -es rétegmagassággal készültek PLA használatával. Egyes alkatrészek támaszt igényelnek, mivel összetett alakúak, túlnyúlásokkal, azonban a tartók könnyen hozzáférhetők, és egyes vágóeszközökkel eltávolíthatók. Kiválaszthatja az izzószál színét. A lézerrel vágott darabokat 3 mm átlátszó akrilból vágták ki.

Az alábbiakban megtalálja az alkatrészek teljes listáját a tervezési fájlokkal együtt.

Megjegyzés: Innentől kezdve az alkatrészekre a következő listában szereplő nevek segítségével hivatkozunk.

3D nyomtatott alkatrészek:

• Léptető konzol x 2
• Réteg távtartó x 4
• Karcsatlakozó x 1
• Passzív sikló x 2
• Festék raklaptartó x 2
• Festékpaletta x 2

Lézerrel vágott alkatrészek:

• Alsó panel x 1
• Felső panel x 1
• Ecsetkar x 1

Összesen 13 3D nyomtatott rész és 3 lézerrel vágott rész található. Az összes alkatrész gyártásához szükséges idő körülbelül 12 óra.

4. lépés: Az alváz és a meghajtórendszer kiépítése (alsó réteg)

Miután az összes alkatrészt előállították, elkezdheti összeszerelni a festőrobot alsó rétegét. Ez a réteg felelős a meghajtórendszerért, és az elektronikát is tartalmazza. Kezdje a 2 léptetőmotor felszerelését két léptető konzolra a mellékelt csavarok segítségével. Ezután 8 x M4 anyát és csavart használjon a két léptető konzol rögzítéséhez az alsó lemezre. A lépcsők felszerelése után a két kereket a léptetőmotorok tengelyéhez rögzítheti. Az Arduino -t az M3 -as anyák és csavarok, valamint néhány rögzítőelem segítségével a helyére is felszerelheti, hogy az Arduino könnyen hozzáférhető legyen. Miután az Arduino rögzítve van, szerelje fel a CNC pajzsot az Arduino -ra. A robot elején és hátulján két lyuk található. Vezesse át a passzív vitorlázógépeket a lyukakon, és ragassza őket a helyükre. Ezek a darabok megakadályozzák a robot testének karcolódását a vászon felületén.

A két hátsó réteg távtartót M4 anyákkal és csavarokkal is felszerelheti.

Megjegyzés: Az első kettőt még ne rögzítse, mert el kell távolítania őket.

5. lépés: A festéktartó felszerelése (felső réteg)

A meghajtórendszer felépítése után elkezdheti összeszerelni a felső réteget, amely a festőkart tartja, amely mozgatja az ecsetet, és belemártja az ecsetet a különböző festéktartályokba. Kezdje a két festékpaletta tartóelem rögzítésével. Az alkatrész belsejében lévő rés igazodik a két elülső réteg távtartó részéhez. A kombinált rész két anyával és csavarral van rögzítve a felső és az alsó réteghez. A darab további négy csavar anyával van megerősítve a felső panelhez.

A festéklapokat ezután mindkét oldalon lévő anyák és csavarok segítségével rögzítik a festékpaletta tartóelemek aljára.

Csúsztassa a felső panelt a helyére, és további két anyával és csavarral rögzítse a hátsó réteg távtartóit a felső panelhez. Szerelje fel az elforgatható léptetőmotort a felső panel közepére a mellékelt csavarok segítségével úgy, hogy a tengely felfelé nézzen. Ezzel felépül a robot alváza, és elkezdhetjük összeszerelni a festőkart.

6. lépés: A festőkar és ecset összeállítása

A festőkar felépítéséhez először rögzítse a karcsatlakozót a lézerrel vágott kefe karjához 4 anya és csavar segítségével. Ezután szerelje fel a szervomotort a másik végére további 4 anya és csavar segítségével. Győződjön meg arról, hogy a szervomotor tengelye a karcsatlakozó másik vége felé van. Nyomja be a karcsatlakozót a léptetőmotor felső tengelyébe.

Használja a szervó hosszú szarvát, és rögzítse rá az ecsetet gumiszalaggal vagy cipzárral. Javaslom a gumiszalagok használatát, mivel ez biztosítja az ecsetszerelvény megfelelőségét, amely szükséges a rendszer megfelelő működéséhez. Győződjön meg arról, hogy a kefe úgy van rögzítve, hogy miután a kürtöt a szervóhoz csatlakoztatta, az ecset alig csúszik végig a padló vagy a papír felületén.

Ezzel elkészült a festőrobot hardvere, és megkezdheti a bekötést és a programozást.

7. lépés: Elektronika és áramkörök

A projekt elektronikája meglehetősen egyszerű, ezt a következő táblázat ismerteti:

• A bal oldali keréklépcső a CNC pajzs X tengelyes portjához
• Jobb kerék léptető a CNC pajzs Y tengelyes portjához
• Forduló léptető a CNC pajzs Z tengelyes portjához
• Szervo motor jele az orsó engedélyező csapjára a CNC pajzson
• Szervo motor 5v -tól +5v -ig CNC pajzson
• Szervo motor GND -GND a CNC pajzson

Ezzel a projekt áramköre befejeződött. Az akkumulátor csatlakoztatható a CNC pajzs tápkapcsaihoz egy soros kapcsolóval a robot be- és kikapcsolásához.

8. lépés: Egy kicsit az elméletről

Amikor egy pont elhelyezéséről van szó 2D rácson, a leggyakoribb és legegyszerűbb módja ennek a pont szögletes koordinátáinak megadása. Ez úgy történik, hogy megadunk egy sort, általában (x, y), ahol x az x koordináta vagy a távolság az x tengelyen lévő pont vetülete és az origó között, y pedig a pont y koordinátája vagy a vetület közötti távolság. az y tengely pontjától az origóig. Ily módon bármely összetett kép vagy forma leírható egy pontsor segítségével, úgy, hogy amikor "összekapcsoljuk a pontokat", a kép létrejön. Ez kényelmes módja annak, hogy leírjuk egy pont helyzetét egy origóhoz képest. Ehhez a projekthez azonban más rendszert használtak.

A 2D rács pontja poláris koordinátákkal is leírható. Ebben a módszerben egy pont helyzetét egy másik sorral írják le, amelyet általában (théta, r) jelölnek, ahol a téta az x tengely és az origót és a pontot összekötő félvonal közötti szög, r pedig a távolság a eredetét és lényegét.

Az egyikből a másikba konvertálás képletét a mellékelt képen találja. Nem szükséges teljesen megérteni a képleteket, bár ezek ismerete segít.

9. lépés: Az Arduino programozása

A program egy objektumorientált technikával készült, ami egyszerűvé teszi a program használatát. Kezdje azzal, hogy létrehoz egy robotobjektumot, amelynek paraméterei a vászon szélessége és magassága (ezeket mérje meg vonalzóval vagy mérőszalaggal centiméterben, és cserélje ki az értékeket a paintRobot.ino szkript 4. sorában). Az objektumorientált programozási technikák teret engednek a további fejlesztéseknek.

Ekkor 3 egyszerű funkciót kap:

1. A gotoXY egy derékszögű koordinátát vesz fel, és a robotot ebbe a helyzetbe mozgatja. (Pl. Robot.gotoXY (100, 150))
2. A brushControl logikai értéket vesz fel: a false felemeli az ecsetet a vászonról, míg a true az ecsetet a vászonra helyezi. (Pl. Robot.brushControl (igaz))
3. A pickPaint egy egész -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 egész számot vesz fel, aminek hatására a robot belemártja az ecsetet a megfelelő festéktárolóba. (Pl. Robot.pickPaint (3))

Az alábbi program segítségével a robot véletlenszerű pozíciókba mozog, és véletlenszerű színeket választ, ami végül gyönyörű és egyedi műalkotást hoz létre. Bár ez könnyen megváltoztatható, hogy a robot bármit rajzoljon, amihez kedve van.

Megjegyzés: A kód feltöltése után előfordulhat, hogy át kell helyezni a keféhez csatlakoztatott szervókürtöt. Amikor a p

10. lépés: A festék hozzáadása

A hardver, az elektronika és a programozás befejezése után végre hozzáadhat néhány festéket az egyes festéktárolókhoz. Azt javaslom, hogy a festéket enyhén hígítsa, hogy simább legyen a festés.

A jobb oldali raklap legkülső tartályához adjon hozzá sima vizet. A robot ezzel a vízzel tisztítja az ecsetet a színek cseréje előtt.

A festés megkezdéséhez helyezze a robotot a vászon bal alsó sarkába, és nézzen az alsó széle mentén, majd indítsa el a robotot, és dőljön hátra, és nézze, ahogy a műalkotás lassan életre kel.

11. lépés: Végeredmények

A jelenlegi programmal a robot véletlenszerű mozdulatokat végez a vásznon, amely egyedi és gyönyörű festményeket eredményez. Bár némi módosítással a robot referenciakép segítségével bizonyos festmények elkészítésére is alkalmas. A jelenlegi rendszer szilárd alapot biztosít a fejlesztésekhez. A robot alvázát is modulárisan tervezték, több szabványosított rögzítési ponttal, így a robot könnyen átalakítható az Ön igényeinek megfelelően.

Reméljük tetszett ez az Instructable és inspirált arra, hogy saját festőrobotot készítsen.

Ha tetszett a projekt, támogassa a szavazást a "Paint Challenge" programban.

Boldog készítést!

Fődíj a Paint Challenge -ben