Arduino robotski slikarski robot: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Fusion 360 projekti »

Jeste li se ikada zapitali može li robot stvoriti očaravajuće slike i umjetnost? U ovom projektu pokušavam to pretvoriti u stvarnost pomoću Arduino robota za slikanje. Cilj je da robot bude sposoban samostalno stvarati slike i koristiti referentnu sliku kao vodič za repliciranje umjetničkog djela. Iskoristio sam moć CAD -a i digitalne izrade kako bih stvorio robusnu šasiju na koju sam montirao ruku koja je mogla umočiti četku u jednu od 7 posuda za boju i crtati po platnu.

Robot je izrađen od uobičajenih dijelova, poput koračnih motora i servo motora, i dizajniran je za rad sa bilo kojom vrstom boje.

Nastavite sa kreiranjem vlastitog Arduino napajanog robota za slikanje i ispustite glas za ovaj projekt u "Paint Challenge" ako ste uživali u projektu i odlučili izgraditi vlastitu verziju.

Korak 1: Pregled dizajna

Dizajn robota za slikanje inspiriran je strukturom robota za čišćenje Roombe. Sastoji se od dva glavna sistema:

• Pogonski sistem koji se sastoji od dva koračna motora pričvršćena na točkove i pasivnih jedrilica. To omogućava robotu da se kreće u bilo kojem smjeru duž platna.
• Sistem četkica koji se sastoji od trećeg koračnog motora koji postavlja četku preko posuda za boju i servo motora koji uranja četku u boju.

Robot može nositi do 7 različitih boja istovremeno. Dizajn je prvobitno napravljen na Autodeskovom Fusion 360. Dijelovi su zatim izvezeni u odgovarajuće formate za lasersko rezanje ili 3D štampanje.

Dizajn šasije robota napravljen je imajući u vidu skalabilnost s više tačaka montaže i modularnih dijelova. To omogućava da se ista šasija koristi za razne druge aplikacije. U tom kontekstu, šasija se koristi za izradu prekrasnih umjetničkih djela pomoću boje.

Korak 2: Potrebni materijali

Ovdje je popis svih komponenti i dijelova potrebnih za izradu vašeg vlastitog Arduino robota za slikanje. Svi dijelovi trebali bi biti općenito dostupni i lako se pronaći u lokalnim prodavaonicama hardvera ili na internetu.

ELEKTRONIKA:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro servo motor MG995 x 1
• NEMA17 Step motor x 3
• CNC štit V3 x 1
• 11,1 V LiPo baterija x 1

HARDVER:

• M4 matice i vijci
• M3 matice i vijci
• Točkovi (prečnik 7 cm x 2)
• Žica za 3D štampač (u slučaju da ne posjedujete 3D štampač, trebao bi biti 3D štampač u lokalnom radnom prostoru ili se otisci mogu uraditi na mreži po prilično jeftino)
• Akrilne ploče (3 mm)
• Boje
• Kist za slikanje

ALATI:

• 3D štampač
• Laserski rezač

Bez alata, ukupni troškovi ovog projekta su približno 60 USD.

Korak 3: Digitalno proizvedeni dijelovi

Većina dijelova potrebnih za ovaj projekt prilagođena je zahtjevima, zato sam odlučio koristiti snagu digitalno proizvedenih dijelova. Dijelovi su u početku izgrađeni na Fusion 360, a zatim su CAD modeli korišteni za lasersko rezanje ili 3D ispis dijelova. Otisci su napravljeni pri ispuni od 40%, 2 oboda, mlaznici od 0,4 mm i visini sloja od 0,1 mm pomoću PLA. Neki dijelovi zahtijevaju podupirače jer imaju složen oblik s prevjesima, međutim, nosači su lako dostupni i mogu se ukloniti pomoću nekih rezača. Možete odabrati boju koju želite za filament. Laserski izrezani komadi izrezani su od prozirnog akrila od 3 mm.

Ispod možete pronaći kompletnu listu dijelova zajedno s datotekama dizajna.

Napomena: Odavde će se dijelovi pozivati na imena sa sljedeće liste.

3D štampani delovi:

• Stepeni nosač x 2
• Razmaknica sloja x 4
• Konektor za ruke x 1
• Pasivni jedrilica x 2
• Nosač paleta za boje x 2
• Paleta za boje x 2

Laserski rezani dijelovi:

• Donja ploča x 1
• Gornja ploča x 1
• Ruka četke x 1

Ukupno postoji 13 3D štampanih delova i 3 laserski isečena dela. Vrijeme potrebno za proizvodnju svih dijelova je približno 12 sati.

Korak 4: Izgradnja šasije i pogonskog sistema (donji sloj)

Nakon što su svi dijelovi proizvedeni, možete početi sastavljati donji sloj robota za slikanje. Ovaj sloj je odgovoran za pogonski sistem i također drži elektroniku. Počnite postavljanjem 2 koračna motora na dvije konzole pomoću isporučenih vijaka. Zatim ste koristili 8 x M4 matice i vijke za pričvršćivanje dva držača koraka na donju ploču. Nakon što su steperi montirani, možete pričvrstiti dva kotača na osovine koračnih motora. Također možete montirati Arduino na mjesto pomoću M3 matica i vijaka i nekih rastojanja kako bi Arduino bio lako dostupan. Nakon što je Arduino osiguran, montirajte CNC štit na Arduino. Na prednjoj i stražnjoj strani robota nalaze se dvije rupe. Provucite pasivne jedrilice kroz rupe i zalijepite ih na mjesto. Ovi komadi sprječavaju struganje tijela robota po površini platna.

Također možete montirati dva odstojnika stražnjeg sloja pomoću M4 matica i vijaka.

Napomena: Nemojte još pričvršćivati prednja dva jer ćete ih na kraju morati ukloniti.

Korak 5: Montiranje držača boje (gornji sloj)

Nakon što je pogonski sistem izgrađen, možete početi sastavljati gornji sloj koji drži ruku za slikanje koja pomiče četkicu i uranja četku u različite spremnike za boju. Počnite s pričvršćivanjem dva dijela držača palete boja. Utor duž unutarnje strane dijela poravnat je s dva odstojna dijela prednjeg sloja. Kombinirani dio je pričvršćen s dvije matice i vijke na gornji i donji sloj. Komad je dodatno ojačan sa četiri dodatna seta matica vijaka za gornju ploču.

Palete boja se zatim pričvršćuju na dno komada držača palete boja pomoću dvije matice i vijka sa svake strane.

Gurnite gornju ploču na mjesto i upotrijebite još dvije matice i vijke za pričvršćivanje odstojnika stražnjeg sloja na gornju ploču. Okretni koračni motor montirajte na središte gornje ploče pomoću isporučenih vijaka s osovinom okrenutom prema vrhu. Time je izgrađena šasija robota i možemo početi sastavljati ruku za slikanje.

Korak 6: Izrada sklopa ruke i četke za slikanje

Da biste izradili ruku za slikanje, počnite pričvršćivanjem konektora ruke na ruku četke laserski rezane pomoću 4 matice i vijka. Zatim montirajte servo motor na drugi kraj pomoću još 4 matice i vijka. Uvjerite se da je osovina servo motora prema suprotnom kraju konektora kraka. Konektor ruke umetnite u gornju osovinu koračnog motora.

Upotrijebite dugi rog servo servera i pričvrstite četku za boju pomoću gumica ili patentnih zatvarača. Preporučio bih upotrebu gumica jer to daje sklopu četke određenu usklađenost koja je neophodna za dobar rad sistema. Uvjerite se da je četka pričvršćena tako da, nakon što je truba spojena na servo, četka jedva klizi po površini poda ili papira.

Time je hardver robota za slikanje dovršen i možete započeti ožičenje i programiranje.

Korak 7: Elektronika i kola

Elektronika ovog projekta prilično je jednostavna, objašnjena je u sljedećoj tablici:

• Steper za lijevi kotač prema priključku X osi CNC štita
• Steper s desnog kotača prema priključku Y osi CNC štita
• Okretni steper do priključka Z osi CNC oklopa
• Signal servo motora za omogućavanje osovine vretena na CNC štitu
• Servo motor 5v do +5v na CNC štitu
• Servo motor GND prema GND na CNC štitu

Time je krug ovog projekta završen. Baterija se može spojiti na priključke za napajanje CNC štita serijskim prekidačem za uključivanje i isključivanje robota.

Korak 8: Malo o teoriji

Što se tiče pozicioniranja tačke na 2D mreži, najčešći i najjednostavniji način za to je davanje kartografskih koordinata tačke. To se postiže specificiranjem torke, općenito (x, y) gdje je x koordinata x ili udaljenost između projekcije točke na osi x prema ishodištu i y je y koordinata točke ili udaljenost između projekcije tačke na osi y do ishodišta. Na ovaj način, bilo koja složena slika ili oblik može se opisati pomoću niza tačaka, tako da se slika "pridruži tačkama". Ovo je zgodan način opisivanja položaja tačke u odnosu na ishodište. Međutim, za ovaj projekt korišten je drugačiji sistem.

Tačka na 2D mreži može se opisati i pomoću polarnih koordinata. U ovoj metodi položaj točke je opisan pomoću druge torke, obično označene kao (theta, r) gdje je theta kut između osi x i poluprave koja povezuje ishodište i točku, a r je udaljenost između ishodište i tačka.

Formula za pretvaranje iz jedne u drugu može se pronaći na priloženoj slici. Nije potrebno potpuno razumjeti formule, iako poznavanje njih pomaže.

Korak 9: Programiranje Arduina

Program je napravljen objektno orijentisanom tehnikom što program čini jednostavnim za upotrebu. Počnite stvaranjem robotskog objekta čiji su parametri širina i visina platna (izmjerite ih pomoću ravnala ili mjerne trake u centimetrima i zamijenite vrijednosti u retku 4 skripte paintRobot.ino). Tehnike objektno orijentisanog programiranja ostavljaju prostor za dalji razvoj.

Tada vam se pružaju 3 jednostavne funkcije:

1. gotoXY uzima kartezijansku koordinatu i pomiče robota u taj položaj. (Npr. Robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl uzima logičku vrijednost: false podiže četku s platna, a istinito postavlja četku na platno. (Npr. Robot.brushControl (true))
3. pickPaint uzima cijeli broj -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 zbog čega robot umoči četkicu za boju u odgovarajući spremnik za boju. (Npr. Robot.pickPaint (3))

Dolje priloženi program tjera robota da se pomakne na slučajne položaje i odabere nasumične boje što na kraju stvara lijepo i jedinstveno umjetničko djelo. Iako se to može lako promijeniti kako bi robot nacrtao sve što želite.

Napomena: Nakon učitavanja koda možda ćete morati promijeniti položaj servo trube povezane s četkom. Kada se p

Korak 10: Dodavanje boje

Nakon što su hardver, elektronika i programiranje dovršeni, konačno možete dodati neke boje u pojedinačne spremnike za boju. Preporučio bih da malo razrijedite boju kako bi slika bila glatkija.

U krajnji spremnik desne palete dodajte malo obične vode. Robot će koristiti ovu vodu za čišćenje četke prije zamjene boja.

Da biste započeli slikanje, postavite robota u donji lijevi kut platna tako da bude okrenut prema donjoj ivici i pokrenite robota, sjednite i gledajte kako umjetničko djelo polako oživljava.

Korak 11: Konačni rezultati

S trenutnim programom, robot izvodi nasumične pokrete na platnu koji proizvodi jedinstvene i lijepe slike. Iako s nekim izmjenama, robot se može napraviti da izvodi određene slike pomoću referentne slike. Sadašnji sistem pruža snažnu osnovu za razvoj. Šasija robota je također dizajnirana na modularni način s više standardiziranih montažnih točaka, tako da se robot može lako pretvoriti za primjenu prema vašim potrebama.

Nadam se da ste uživali u ovom Instructable -u i da vas je inspirirao da napravite vlastitog robota za slikanje.

Ako vam se svidio projekt podržite ga tako što ćete glasovati u "Paint Challenge".

Happy Making!

Velika nagrada u Paint Challengeu