Húzza a kezét az OWI robotkar vezérléséhez Nincsenek csatolva: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

AZ ÖTLET:

Legalább 4 másik projekt található az Instructables.com webhelyen (2015. május 13 -án) az OWI Robotic Arm módosításával vagy vezérlésével kapcsolatban. Nem meglepő, hiszen ez egy nagyszerű és olcsó robotkészlet, amellyel játszani lehet. Ez a projekt hasonló szellemű (azaz irányítsa a robotkart Arduino segítségével), de más megközelítésben. [videó]

Az ötlet az, hogy mozdulatokkal vezeték nélkül vezérelhető legyen a robotkar. Ezenkívül megpróbáltam minimálisra csökkenteni a robotkar módosításait, így továbbra is használható az eredeti vezérlővel.

Egyszerűen hangzik.

A végeredmény egy három részből álló projekt:

1. Kesztyű, amely elegendő érzékelővel rendelkezik egy LED és 5 motor vezérléséhez
2. Egy Arduino Nano alapú távadó, amely elfogadja a vezérlőparancsokat a kesztyűből, és vezeték nélkül elküldi az élesítésvezérlő eszközre
3. Arduino Uno alapú vezeték nélküli vevő és motorvezérlő eszköz az OWI robotkarhoz csatlakoztatva

JELLEMZŐK

1. Támogatja mind az 5 szabadságfokot (DOF) és a LED -et
2. Nagy piros gomb - a karok motorjainak azonnali leállításához, megelőzve a sérüléseket
3. Hordozható moduláris kialakítás

Mobil felhasználók számára: a projekt "promóciós videója" itt található a YouTube -on.

1. lépés: Alkatrészek

KESZTYŰ:

A kesztyűvezérlő elkészítéséhez a következőkre lesz szüksége:

1. Isotoner Smartouch Tech Stretch Stitched Glove (vagy hasonló) - az Amazon.com webhelyen
2. Spectra Symboflex Sensor 2.2 " - az Amazon.com oldalon
3. GY -521 6DOF MPU6050 3 tengelyes giroszkóp + gyorsulásmérő modul - on Fasttech.com
4. 2X5 BOX HEADER STRAIGHT - a Phoenixent.com -on
5. 2X5 IDC SOCKET -RECEPTACLE - a Phoenixent.com -on
6. FLAT RIBBON CABLE 10 Karmester.050 "Pitch - a Phoenixent.com -on
7. 2 x 5 mm -es LED - zöld és sárga
8. 2 x kis gomb
9. Ellenállások, vezetékek, tű, fekete szál, ragasztópisztoly, forrasztópisztoly, forrasztópáka stb.

ÁTVITELI STRAP-ON DOBOZ:

1. Arduino -kompatibilis Nano v3.0 ATmega328P -20AU tábla - a Fasttech.com -on
2. nRF24L01+ 2,4 GHz -es vezeték nélküli adó -vevő Arduino -kompatibilis - az Amazon.com oldalon
3. Gymboss WRISTBAND - az Amazon.com webhelyen
4. 9V -os elemtartó doboz huzalvezeték BE/KI kapcsolóval - az Amazon.com oldalon
5. 2X5 BOX HEADER STRAIGHT - a Phoenixent.com -on
6. 9V -os akkumulátor
7. 47uF (50v) kondenzátor
8. Ellenállások, vezetékek, ragasztópisztoly, forrasztópisztoly, forrasztópisztoly stb.

OWI ROBOTIC KARVEZÉRLŐ DOBOZ:

1. Arduino -kompatibilis Uno R3 Rev3 Fejlesztőtábla - a Fasttech.com oldalon
2. Prototype Shield DIY KIT Arduino (vagy hasonló) számára - az Amazon.com webhelyen
3. nRF24L01+ 2,4 GHz -es vezeték nélküli adó -vevő Arduino -kompatibilis - az Amazon.com oldalon
4. 3 x L293D 16 tűs integrált áramkörű IC motorvezérlő - a Fasttech.com oldalon
5. 1 x SN74HC595 74HC595 8 bites eltolású regiszter 3 állapotú kimeneti regiszterekkel DIP16-az Amazon.com-on
6. 47uF (50v) kondenzátor
7. Doboz az Arduino számára - az Amazon.com oldalon
8. Be/Ki kapcsoló
9. 2 x 13 mm -es gomb (egy piros és egy zöld sapka)
10. 2 x 2X7 BOX FEJEZŐ EGYENES - ugyanaz, mint fent a Phoenixent.com oldalon
11. FLAT RIBBON CABLE 14 Karmester.050 "Pitch - ugyanaz, mint fent a Phoenixent.com -on
12. 9V-os akkumulátor + rögzíthető csatlakozó
13. Ellenállások, vezetékek, ragasztópisztoly, forrasztópisztoly, forrasztópisztoly stb.

… és természetesen:

OWI Robotic Arm Edge - Robotkar - OWI -535 - az Adafruit.com webhelyen

2. lépés: PROTOTÍPÁLÁS

Erősen javaslom az egyes vezérlőeszközök prototípusának elkészítését, mielőtt az összes komponenst összeforrasztják.

Ez a projekt néhány kihívást jelentő hardvert használ:

nRF24L01

Beletelt egy kis időbe, mire a két nRF24 beszélni kezdett egymással. Nyilvánvalóan sem a Nano, sem az Uno nem biztosít elegendő stabilizált 3,3 V -os tápfeszültséget a modulok folyamatos működéséhez. Az én esetemben a megoldás egy 47uF kondenzátor volt mindkét nRF24 modul tápcsatlakozóin. Az RF24 könyvtár IRQ és nem IRQ módban való használatának is van néhány furcsasága, ezért azt javaslom, hogy nagyon alaposan tanulmányozzák a példákat.

Pár nagyszerű forrás:

nRF24L01 Rendkívül kis teljesítményű 2,4 GHz -es RF adó -vevő IC termékoldal

RF24 illesztőprogram könyvtár oldala

Ha csak googlezol az nRF24 + arduino -val, akkor rengeteg linket hoz létre. Érdemes kutatni

74HC595 SHIFT REGISTER

Nem meglepő, hogy 5 motort, egy LED -et, két gombot és egy vezeték nélküli modult kellett vezérelnem, és viszonylag gyorsan elfogytak a csapok az Uno -n. A jól ismert módja annak, hogy "kiterjessze" a pin számát, egy shift regiszter használata. Mivel az nRF24 már az SPI interfészt használta, úgy döntöttem, hogy a shiftout () függvény helyett az SPI -t használom a shift regiszter programozására is (a sebesség és a csapok mentése érdekében). Meglepetésemre az első alkalommal varázslatosan működött. Ezt a csap hozzárendelésében és a vázlatokban ellenőrizheti.

A kenyeretábla és az áthidaló vezetékek a barátai.

3. lépés: KESZTYŰ

Az OWI Robotic ARM 6 szabályozható elemet tartalmaz (OWI Robotic Arm Edge Picture)

1. A készülék megfogóján található LED
2. FOGÓ
3. CSUKLÓ
4. KÖNYV - a robotkarnak a csuklóhoz rögzített része
5. A VÁLLÓ a robotkar BASE -hez rögzített része
6. BÁZIS

A kesztyűt a Robotic Arm LED -je és mind az 5 motor (szabadságfok) vezérlésére tervezték.

Vannak egyedi érzékelőim a képeken, valamint az alábbi leírás:

1. A FOGÓT a középső ujján található és rózsaszínű gombok vezérlik. A markolat a mutató és a középső ujjak egymáshoz nyomásával záródik. A markolatot a gyűrű és a rózsaszín együttes megnyomásával lehet kinyitni.
2. A WRIST -et az indexkereső rugalmas ellenállása vezérli. Ha félig behajlítja az ujját, akkor a csukló leereszkedik, az egész hajlítás pedig felfelé. A mutatóujj egyenes tartása leállítja a csuklót.
3. Az ELBOW -t gyorsulásmérő vezérli - a tenyér felfelé és lefelé döntése mozgatja a könyökét felfelé és lefelé
4. A VÁLLÁT gyorsulásmérő vezérli - a tenyér jobbra és balra billentése (nem fejjel lefelé!) Felfelé és lefelé mozgatja a vállát
5. A BASE -t gyorsulásmérő is szabályozza, hasonlóan a vállhoz - a tenyér jobbra és balra fordítva fejjel lefelé (tenyér felfelé) mozgatja az alapot jobbra, illetve balra
6. A fogó LED -je a két fogógomb együttes megnyomásával kapcsolható be/ki.

Az összes gombválasz 1/4 másodperccel késik, hogy elkerülje a remegést.

A kesztyű összeszerelése némi forrasztást és sok varrást igényel. Alapvetően csak 2 gombot, rugalmas ellenállást, Accel/Gyro modult kell rögzíteni a kesztyű szövetéhez, és a vezetékeket a csatlakozó dobozhoz kell vezetni.

A csatlakozó dobozon két LED található:

1. ZÖLD - bekapcsolás
2. SÁRGA - villog, amikor adatokat továbbítanak a karvezérlő dobozba.

4. lépés: ADÓDOBOZ

Az adó doboza lényegében Arduino Nano, nRF24 vezeték nélküli modul, rugalmas huzalcsatlakozó és 3 ellenállás: 2 lehúzható 10 kOhm-os ellenállás a kesztyű megfogó vezérlőgombjaihoz, valamint egy 20 kOhm-os feszültségosztó ellenállás a csuklót vezérlő rugalmas érzékelőhöz.

Minden össze van forrasztva egy vero-táblán. Ne feledje, hogy az nRF24 "lóg" a Nano felett. Aggódtam, hogy ez interferenciát okozhat, de működik.

A 9 V-os akkumulátor használata kissé terjedelmessé teszi a rögzítő részt, de nem akartam összekuszálni a LiPo akkumulátorokat. Talán később.

A forrasztási utasításokat lásd a csapok hozzárendelési lépésében

5. lépés: KARVEZÉRLŐ DOBOZ

A karvezérlő doboz az Arduino Uno alapú. Parancsokat kap a kesztyűtől vezeték nélkül az nRF24 modulon keresztül, és vezérli az OWI Robotoc Arm -ot 3 L293D driver chipen keresztül.

Mivel szinte minden Uno csap ki lett használva, sok vezeték van a dobozban - alig záródik!

Tervezés szerint a doboz OFF módban indul (mintha megnyomnák a redstop gombot), így a kezelőnek ideje van felvenni a kesztyűt és felkészülni. Ha kész, a kezelő megnyomja a zöld gombot, és azonnal létre kell hozni a kapcsolatot a kesztyű és a vezérlődoboz között (amint azt a kesztyű sárga LED -je és a vezérlő dobozon lévő piros LED jelzi).

CSATLAKOZÁS az OWI -hoz

A csatlakozás a robotkarhoz 14 tűs, kétsoros fejlécen keresztül történik (a fenti kép szerint) 14 vezetékes lapos kábellel.

• A LED csatlakozások a közös földhöz (-) és az A0 arduino csaphoz vannak, 220 Ohmos ellenálláson keresztül
• Minden motor vezeték az L293D 3/6 vagy 11/14 (+/-) csapjaihoz van csatlakoztatva. Mindegyik L293D 2 motort támogat, tehát két pár csapot.
• Az OWI tápvezetékek a sárga felső rész hátulján található 7 tűs csatlakozó bal oldali (+6v) és jobb oldali (GND) csapjai. (A fenti képen láthatók a csatlakoztatott vezetékek). Ez a kettő mind a három L293D 8 (+) és 4, 5, 12, 13 (GND) csapjához csatlakozik.

Kérjük, a következő lépésben tekintse meg a tűk hozzárendelésének többi részét

6. lépés: PIN -KIÍRÁS

NANO:

• 3.3V - 3.3V - nRF24L01 chip (2. tű)
• 5–5 V gyorsulásmérőhöz, gombok, rugalmas érzékelő
• a0 - rugalmas ellenállás bemenet
• a1 - sárga "comms" LED vezérlés
• a4 - SDA a gyorsulásmérőhöz
• a5 - SCL a gyorsulásmérőhöz
• d02 - nRF24L01 chip megszakító csap (8. tű)
• d03 - nyitott fogógomb bemenet
• d04 - a fogó bezárásának gombja
• d09 - SPI CSN tű - nRF24L01 chip (4. tű)
• d10 - SPI CS csap az nRF24L01 chiphez (3. tű)
• d11 - SPI MOSI - nRF24L01 chip (6. tű)
• d12 - SPI MISO az nRF24L01 chiphez (7. tű)
• d13 - SPI SCK - nRF24L01 chip (5. tű)
• Vin - 9v +
• GND - közös alap

UNO:

• 3.3V - 3.3V - nRF24L01 chip (2. tű)
• 5v - 5v gombokhoz
• Vin - 9v +
• GND - közös alap
• a0 - Csukló LED +
• a1 - SPI SS csap a váltóregiszterhez Válassza ki - a 12. csaphoz a váltásregiszterben
• a2 - PIROS gomb bevitel
• a3 - ZÖLD gombbemenet
• a4 - irányalap jobbra - 15 -ös csap az L293D -n
• a5 - comms led
• d02 - nRF24L01 IRQ bemenet (8. tű)
• d03 - engedélyezze az alapszervo (pwm) 1. vagy 9. tűjét az L293D készüléken
• d04 - irányalap balra - 10 -es csap a megfelelő L293D -n
• d05 - engedélyezze a váll szervo (pwm) 1. vagy 9. csapját az L293D készüléken
• d06 - a könyök szervó (pwm) 1. vagy 9. csapjának engedélyezése az L293D készüléken
• d07 - SPI CSN tű - nRF24L01 chip (4. tű)
• d08 - SPI CS csap az nRF24L01 chiphez (3. tű)
• d09 - engedélyezze a csukló szervo (pwm) 1. vagy 9. érintkezőjét az L293D készüléken
• d10 - a markolat szervo (pwm) 1. vagy 9. csapjának engedélyezése az L293D készüléken
• d11 - SPI MOSI - nRF24L01 chip (6. tüske) és 14. láb a váltóregiszterben
• d12 - SPI MISO az nRF24L01 chiphez (7. tű)
• d13 - SPI SCK az nRF24L01 chiphez (5. tű) és a 11 -es váltó a váltóregiszterben

VÁLTÓREGISZTRÁLÓ ÉS L293D:

• 74HC595 QA (15) tű az L293D #1 2. tűjéhez
• 74HC595 QB (1) tüske az L293D #1 7. tűjéhez
• 74HC595 QC (2) tüske az L293D #1 10. tűjéhez
• 74HC595 QD (3) tüske az L293D #1 15. tűjéhez
• 74HC595 QE (4) tüske az L293D #2 2. tűjéhez
• 74HC595 QF (5) tű az L293D #2 7. tűjéhez
• 74HC595 QG (6) tüske az L293D #2 10. tűjéhez
• 74HC595 QH (7) tüske az L293D #2 15. tűjéhez

7. lépés: KOMMUNIKÁCIÓ

A Glove 2 bájt adatot küld a vezérlőszekrénybe másodpercenként 10 -szer, vagy amikor az egyik érzékelő jele érkezik.

2 bájt elegendő 6 vezérlőhöz, mert csak el kell küldenünk:

• BE/KI a LED -hez (1 bit) - Valójában 2 bitet használtam, hogy összhangba kerüljek a motorokkal, de egy elég
• KI/JOBB/BAL 5 motor esetén: 2 bit = 10 bit

Összesen 11 vagy 12 bit elegendő.

Iránykódok:

• KI: 00
• JOBB: 01
• BAL: 10

A vezérlőszó így néz ki (kicsit bölcsen):

Bájt 2 ---------------- 1 bájt ----------------

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 - fogó
• M2 - csukló
• M3 - könyök
• M4 - váll
• M5 - alap

Az 1 bájt kényelmesen közvetlenül a váltóregiszterbe táplálható, mivel az 1-4 motorok jobb/bal irányát szabályozza.

A kommunikációhoz 2 másodperces időtúllépés engedélyezett. Ha időtúllépés történik, minden motor leáll, mintha megnyomnák a PIROS gombot.

8. lépés: Vázlatok és egyebek…

KESZTYŰ

A kesztyűvázlat a következő könyvtárakat használja:

• DirectIO - elérhető a Githubon
• I2Cdev - elérhető a Githubon
• Vezeték - az Arduino IDE része
• MPU6050 - elérhető a Githubon
• SPI - az Arduino IDE része
• RF24 - elérhető a Githubon

és három általam fejlesztett könyvtár:

• AvgFilter - elérhető a Githubból
• DhpFilter - elérhető a Github -on
• TaskScheduler - elérhető a Githubon

Kesztyűvázlat itt érhető el: Kesztyűvázlat v1.3

KARVEZÉRLŐ DOBOZ

Az Arm vázlat a következő könyvtárakat használja:

• DirectIO - elérhető a Githubon
• PinChangeInt - elérhető a Githubon
• SPI - az Arduino IDE része
• RF24 - elérhető a Githubon

és egy általam fejlesztett könyvtár:

TaskScheduler - elérhető a Githubon

A kar vázlata itt érhető el: Arm Sketch v1.3

A használt hardver adatlapjai

• 74HC595 műszakregiszter - adatlap
• L293D motor meghajtó - adatlap
• nRF24 vezeték nélküli modul - adatlap
• MPU6050 gyorsulásmérő/giroszkóp modul - adatlap

2015. május 31. FRISSÍTÉS:

A kesztyű- és karvezérlő doboz vázlatainak új verziója itt érhető el: Kesztyű- és karvázlatok v1.5

Itt is a githubon találhatók.

Változtatások

• További két bájt hozzáadva a kommunikációs struktúrához, hogy elküldje a kért motorsebességet a csukló-, könyök-, váll- és alapmotorokhoz 5 bites értékként (0.. 31) a kesztyűből a vezérlőmozdulat szögével arányosan (lásd alább). Az Arm Control Box a [0.. 31] értékeket az egyes motorok megfelelő PWM értékeihez rendeli. Ez lehetővé teszi a kezelő fokozatos sebességszabályozását és a kar pontosabb kezelését.
• Új gesztuskészlet:

1. LED: Gombok vezérlő LED - középső ujj gomb - BE, rózsaszín ujj gomb - KI

2. FOGÓ: Rugalmas szalagvezérlők Fogó - félig hajlított ujj - NYITVA, teljesen hajlított ujj - ZÁRVA

3. CSUKLÓ: A csuklót a tenyér döntése teljesen vízszintes helyzetből FEL és LE irányítja. A nagyobb dőlés nagyobb sebességet eredményez

4. KAR: A kar a tenyér döntésével, teljesen vízszintes helyzetből BALRA és JOBBRA irányítható. A nagyobb dőlés nagyobb sebességet eredményez

5. VÁLLÓ: A vállat a tenyér JOBBRA és BALRA forgatásával lehet irányítani a tenyérből, egyenesen felfelé mutatva. A tenyér a könyök tengelye mentén forog (ahogy a kezével is integet)

6. ALAP: Az alapot ugyanúgy vezérlik, mint a vállát, tenyérével egyenesen lefelé.

9. lépés: MI MÁS?

KÉPZELÉS MUNKÁN

Az ilyen rendszerekhez hasonlóan ezeket sokkal többre is be lehet programozni.

Például a jelenlegi kialakítás már tartalmaz további képességeket, amelyek nem lehetségesek a szabványos távirányítóval:

• Fokozatos sebességnövelés: minden motoros mozgást előre meghatározott minimális sebességgel indítanak el, amelyet fokozatosan növelnek 1 másodpercenként, amíg el nem éri a maximális sebességet. Ez lehetővé teszi az egyes motorok (különösen a csukló és a fogó) pontosabb vezérlését
• Gyorsabb mozgástörlés: amikor az Arm Box megkapja a parancsot a motor leállítására, akkor egy pillanatra megfordítja a motort körülbelül 50 ms -ig, ezáltal "megtöri" a mozgást, és lehetővé teszi a pontosabb irányítást.

MI MÁS?

Talán egy bonyolultabb vezérlő gesztus is megvalósítható lenne. Vagy egyidejű gesztusok használhatók a bonyolult vezérlésekhez. A Kar tud táncolni?

Ha van ötlete, hogyan programozhatja újra a kesztyűt, vagy van egy vázlatváltozat, amelyet tesztelni szeretne - kérjük, tudassa velem: [email protected]

10. lépés: *** Nyertünk !!! ***

Ez a projekt első díjat nyert a Microsoft által támogatott Coded Creations versenyen.

Nézd meg! JU HÚ!!!

Második díj a kódolt alkotásokban