Flex senzorska rukavica: 7 koraka

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

Ovo je zabavan projekt koji se može prilagoditi za kontrolu bilo čega, od robotskih ruku do sučelja virtualne stvarnosti.

Korak 1: Materijali i dijelovi

Za rukavice:

• Jeftina vrtlarska rukavica
• Arduino Lilypad
• Lilypad držač baterije
• Provodni konac za šivanje
• Uobičajeni konac za šivanje
• Velostat
• Ljepljiva traka
• super ljepilo
• Elastic
• Pet otpornika od 4,7Kohm

Za ruku:

• Pet servo pogona SG90
• Električna žica
• PLA ili ABS filament
• Ninjaflex (ili druga fleksibilna nit)
• Ribarska linija
• 5V napajanje
• Mala ploča za kruh (opcionalno, ali korisno za paralelno ožičenje servo servo motora)

Napomena: ako nemate fleksibilnu nit za 3D štampanje, moguće je koristiti drugu robotsku ruku za Flexy Hand

Korak 2: Izrada fleksibilnih senzora

Materijal koji sam koristio, velostat, je piezootporni materijal. To znači da je osjetljiv na pritisak i kada ga pritisnete, savijete ili deformirate otpor će se promijeniti. To svojstvo ćemo koristiti za mjerenje koliko se svaki prst savija.

Počnite s rezanjem 5 traka velostata, otprilike 0,7 cm x 8 cm, tačne dimenzije su irelevantne jer nas zanima kvalitativno očitavanje otpora, a ne kvantitativno.

Zatim postavite 2 dugačka komada ljepljive trake licem prema gore na ravnu površinu i izrežite dvije duljine provodljive niti za šivanje, rekao bih najmanje 40 cm, uvijek je bolje imati višak. Po želji nanesite malu kap super ljepila na ljepljivu traku, blizu baze. To nije potrebno, ali otkrio sam da sprječava slučajno izvlačenje konca za šivanje. Ako nemate provodljivi konac za šivanje, za ovaj korak bi bilo moguće upotrijebiti tanku bakrenu žicu poput žice koju nalazite u kabelima za slušalice (kažem "možda" jer nisam testirao ovu ideju).

Položite 2 duljine konca za šivanje na ljepljivu traku po sredini, a rep konca za šivenje strši s kraja ljepljive trake. Važno je prijeći na gotovo cijelu dužinu ljepljive trake jer ako to ne učinite, fleks senzor će prikupljati očitanja samo u blizini baze prsta, a ne i na vrhu.

Položite velostat na jedan komad konca za šivanje tako da prekriva njegov kraj (ne želite da se 2 komada konca za šivanje dodiruju). Zatim podignite drugi komad ljepljive trake na nepokrivenu stranu velostata, snažno pritisnite prema dolje da uklonite mjehuriće zraka. U dnu senzora pazite da 2 komada konca za šivanje ne stvaraju kratki spoj, kako biste to spriječili, neka izađu iz ljepljive trake na suprotnim stranama (slično spoju u obliku slova "Y", pogledajte sliku).

Odrežite višak ljepljive trake po želji. Na kraju super ljepite mali komad elastike na kraj senzora. Ponovite ovo 5 puta prilagođavajući veličinu svakog senzora tako da optimalno pristaje vašem prstu.

Korak 3: Napravite rukavicu

Daću pregled koraka koje sam lično preduzeo, ali način na koji to radite zavisiće od slučaja do slučaja, u velikoj meri zavisi od rukavice koju koristite.

Jedna ključna stvar koju ne mogu dovoljno naglasiti je da provodni konac za šivanje NIJE poput uobičajene hobi žice, nema izolacijskog omotača. Osim toga, budući da je rukavica fleksibilna i može se saviti natrag, vrlo je lako stvoriti kratki spoj, što rezultira uništenim komponentama i velikim rupama istopljenim u vašoj rukavici.

Ako nemate provodljivi konac za šivanje, možete koristiti uobičajene žice i zalemiti svoje veze.

Počeo sam tako što sam spojio bateriju na rukavicu i spojio 5V i GND na Arduino Lilypad. Nemojte još u potpunosti šivati Lilypad jer ćemo ga morati saviti unatrag i sašiti ispod njega (pogledajte slike iznad).

Također bih preporučio da se donja strana Lilypad ploče obloži električnom trakom kako bi se spriječili kratki spojevi.

Zatim lemite krajeve pet otpornika od 4,7Kohm u male petlje (možda ćete morati prilagoditi vrijednost otpora na temelju duljine i širine vaših velostatskih traka). Opcionalno: vrućim ljepilom pričvrstite ih na rukavicu, teže ih je sašiti ako se u početku ne drže u svom položaju.

Pažljivo pogledajte gornje slike i dijagram prije nego nastavite. Važno je da prije početka započnite rutu za konac za šivanje, inače ćete se "sašiti u ugao".

Osobno sam počeo šivati od GND -a na bateriji do 5 otpornika, a zatim od svakog pojedinačnog otpornika do A0 preko A4 pinova prolazeći ispod Lilypad ploče koju smo ranije prekrili izolacijskom trakom. Nakon toga, kraj prvog senzora savijanja zalijepio sam za palac s jednim krajem konca za šivanje na 5V, a drugim krajem na A0. Ponovite ovo za svaki prst, ali umjesto da svaki put idete direktno na 5V (i stvarate lavirint šavova), samo prišite na prethodni senzor savijanja.

Kako biste osigurali da svaki od senzora savijanja ostane pod napetošću, kada pomaknete prste, zašijte elastiku koju smo u posljednjem koraku pričvrstili na senzor savijanja do vrhova prstiju na rukavici. Opcionalno prošite petlje oko fleks senzora kako biste osigurali da ostanu u položaju dok pomičete ruku.

Na kraju lemite 5 žica na digitalne pinove od 5 do 9, oni će se kasnije koristiti za navođenje servomotorima kamo ići.

Korak 4: Izgradite ruku

3D sam odštampao datoteke sa rukama koje su bile dostupne od korisnika Gyrobota na Thingiverse -u. Možete ih pronaći ovdje.

Ako želite, možete i 3D štampati podlakticu, ali zbog ograničenja filamentima napravio sam model vlastite podlaktice od papira. Koristio sam pet servo pogona SG90 koji su držani u 3D štampanom okviru, spojeni sa svakim prstom ribarskom linijom. Ožičite sve spojeve GND i Vin paralelno s vanjskim izvorom napajanja, poput 5V AC-DC zidnog transformatora.

Spojite servo ulazne pinove (obično narančaste žice po konvenciji) na odgovarajuće digitalne pinove na rukavici.

Korak 5: Otpremite kôd

Osim ako nemate FTDI kabel, morat ćete programirati Lilypad putem Arduino Uno. Koraci za to su navedeni u ovom uputstvu. Uvjerite se da ste odabrali ispravan tip Arduino ploče, da biste je promijenili idite na Tools/Board/Lilypad Arduino.

Slijedeći gornja uputstva prvo postavite kalibracijski kôd.

Kopirajte izlaz iz kalibracijskog koda u 31. red ovog koda, a zatim ga prenesite.

Korak 6: Komentirajte brzinu prijenosa

Imao sam prilično frustrirajuću grešku jer je brzina prijenosa (što je brzina kojom se podaci prenose preko serijskog porta) dva puta veći faktor od onog što sam programirao. Pogledajte moj video na YouTube -u oko 2:54 za demonstraciju problema. Nažalost, to me spriječilo da slijedim svoj početni plan koji je bio koristiti bluetooth i bežično komunicirati između rukavice i robotske ruke.

Nisam uspio riješiti problem brzine prijenosa podataka, ali najbolje pretpostavljam da postoji nesklad između hardvera softvera misleći da je oscilator na ploči ili 8mHz ili 16mHz. To može biti zato što sam kupio jeftinu klonsku ploču, a ne službeni proizvod. Ako koristite pravi proizvod, možda nećete imati ovaj problem. Ipak, ovo su samo moje špekulacije i ako neko zna pravi razlog, neka mi to javi u komentarima ispod.

Kao privremene popravke pronašao sam 2 načina da to zaobiđem:

• Udvostručite brzinu prijenosa koristeći dugme u donjem lijevom kutu serijskog monitora. Na primjer, ako kôd kaže Serial.begin (9600); promijenite izlaz serijskog monitora na 19200.
• Umjesto da izaberete Arduino Lilypad za svoju ploču, odaberite Arduino Pro za svoju ploču. Da biste to učinili u Arduino IDE, idite na: Tools/Board/Arduino Pro ili Pro Mini, a zatim prenesite.

Korak 7: Završetak

Nadam se da vam je ovo uputstvo poučno, ako imate pitanja ili prijedloga, ostavite ih u donjem komentaru.

Treća nagrada na takmičenju Make it Move 2017