Elevador de tijera controlado por Raspberry Pi: 17 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

¿Por qué un elevador de tijera? ¡Por qué no! Es genial y un proyecto divertido de construir. La verdadera razón para mí es elevar las cámaras de mi proyecto Great Mojave Rover. Quiero que las cámaras se eleven por encima del rover y capturen imágenes de los alrededores. Pero necesitaba bajar las cámaras mientras el rover está conduciendo.

Primero probé un brazo robótico, pero resultó demasiado pesado y quitó los servos. Luego, mientras estaba afuera, un día vi algo que había visto cientos de veces antes, un elevador de tijera. Esa noche me propuse diseñar un elevador de tijera que usaría un tornillo, un perno de 5/16”x 5 1/2”, para subir y bajar las cámaras. Me sorprendió lo genial que fue ver las cámaras elevarse a un par de pies (25 ") con solo un poco más de 4" de recorrido y ver cuánto peso levantaba. Como beneficio adicional, solo usa una servo.

Cuando este gran y maravilloso elevador de tijera esté funcionando, la Raspberry Pi encenderá el servo LX-16A subiendo y bajando el elevador usando el código Python 3. Los interruptores de límite le dirán al Pi cuando su elevador de tijera ha llegado a la parte superior e inferior, indicando al servo que deje de girar.

Mi próxima aventura para el ascensor es colocarlo en el exterior para una prueba solar prolongada. Alimentado por células solares y baterías 18650, el elevador de tijera se levantará, tomará fotos y luego bajará una vez por hora. Pero ese es otro Instructable más adelante una vez que lo haga funcionar. Después de eso, montarlo en el Rover.

Dividí este Instructable en tres partes principales para ayudar en el proceso de construcción y ajuste:

1. Base (Pasos 2 a 7)
2. Electrónica (pasos 8 a 12)
3. Ensamblaje final de la tijera (Pasos 13-16)

Espero que disfrutes de mi primer intratable y tu elevador de tijera.

Paso 1: obtenga las cosas que necesita

Vas a necesitar un montón de cosas para este proyecto. Si eres como yo y disfrutas de la impresión 3D y la construcción, es posible que ya tengas la mayor parte de esto. Asegúrese de revisar McMaster-Carr para ver los tornillos que son mucho más baratos cuando los compra por cientos. También puede pedir juegos de Amazon.

Herramientas necesarias:

• Juego de llaves de tubo de 5,5 mm
• Destornilladores hexagonales de 2,5, 2,0 mm Vale la pena tener un buen juego de estos.
• Taladro con broca de 1/8”. Tengo este juego de brocas.
• Lubricante de grafito
• Soldador
• Soldadura Pensé que era malo soldando hasta que obtuve una buena soldadura.
• Sander (la mejor lijadora del mundo)
• Impresora 3D Tengo la XYZ Da Vinci Pro 1.0 y me ha encantado.

Partes mecánicas:

• Tornillos de cabeza redonda o de botón de acero de aleación: asegúrese de pedir más de los que necesita, ¡porque mis recuentos pueden estar fuera de lugar!

  (1) Cabezal de botón M3 x 10 mm (obtener de McMaster-Carr) (2) Cabezal de botón M3 x 12 mm (obtener de McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (obtener de McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (obtener de McMaster-Carr) (4) M3 x 16 mm (obtener de McMaster-Carr) (34) M3 x 20 mm (obtener de McMaster-Carr) (2) Cabeza de botón M3 x 25 mm (obtener de McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (obtenga de McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (obtenga de McMaster-Carr) (30) Tuercas de seguridad de nailon M3 (obtenga de McMaster-Carr) (54) Arandelas M3 (obtenga de McMaster-Carr)

• (48) Cojinetes de 3x6x2mm Funcionará sin estos cojinetes, pero seguro que lo hace más agradable.
• (1) Rodamientos de 8x22x7mm También puedes robar uno de un fidget spinner
• Piezas impresas en 3D Puede descargarlas de las piezas Thingverse (2) Viga de 20 mm x 20 mm x 190 mm (1) Limitadores (1) Montaje con tornillo del motor (1) Rieles de plataforma (1) Plataforma (1) Montaje con tornillo trasero (1) Deslizador (1) Parte inferior interior de tijera (4) Interior de tijera (1 juego) Exterior de tijera (1) Montaje del servo Delantero (1) Montaje del servo trasero (1 juego) Espaciadores
• (2) tuerca de 5/16 "(Home Depot)
• (1) Perno de 5/16 "x 5 - 1/2" (Home Depot) También puede usar una varilla roscada de 5/16 "si lo prefiere.

Eléctrico:

• Raspberry Pi, estoy usando un modelo 3 B + cualquier versión de Pi funcionará. Este es un buen kit.
• (1) Servo de bus serie Lewansoul LX-16a, obtuve el mío por menos de $ 20.00 cada uno. (deberá buscar en Amazon o Banggood para esto, el enlace sigue cambiando)
• (1) Placa de depuración de bus serie Lewansoul.
• (1) Cuerno servo de metal
• (2) Interruptores de límite
• Alambres de silicona Estos son geniales, puede pelarlos con las uñas (si no se muerde las uñas)
• Baterías para alimentar Servo, estoy usando 4 baterías AA NiMh de Ikea.

Consumibles:

• Q-Tips
• Ropa de microfibra
• Band-Aids (con suerte no)

Paso 2: la base

Es mucho más fácil construir esto por etapas, comencemos con la base. Luego pasaremos a la electrónica y finalmente montaremos las tijeras. Está impreso en diferentes colores porque usé el PLA y PETG que tenía.

Si no lo ha hecho, imprima sus piezas. Mi impresora tardó unos días en terminar de imprimir todas las piezas.

Puede encontrar las piezas aquí:

Consejos de seguridad importantes (referencia original de los Cazafantasmas, Google it)

• Tómate tu tiempo y no te vuelvas loco apretando demasiado los tornillos M3, las tiras de plástico son fáciles. Si quita el agujero, es posible que deba volver a imprimir la pieza o usar un poco de pegamento de gorila (la cosa marrón) y cubrir ligeramente el interior del agujero con un palillo y dejar que se seque completamente durante la noche antes de usarlo.
• Ponga las arandelas con el "lado bonito" hacia arriba, se ve mejor.
• Tómese su tiempo o puede que tenga que imprimirlo de nuevo.
• Imprima las piezas de la tijera al final, ya que es la última pieza en construir.

Aquí vamos.

A. Empiece a imprimir todas las piezas (consulte la lista de piezas).

B. Lije la parte hasta que quede suave, recortando las cosas desagradables.

Paso 3: Montaje del interruptor de límite

A. Doble el cable común (el que ya está doblado en el costado del interruptor) para que quede al ras y suelde un cable en el interruptor de límite. No hay suficiente espacio para montar el servo si olvida este paso.

Nota: Esta es la única soldadura que deberá realizar en esta parte de la construcción.

B. Taladre a través de (4) orificios de 1/8”en el soporte del servo, vea las flechas moradas en la foto de arriba. La perforación permite que los pernos pasen libremente y aprieten el Servo Mount a los rieles más tarde.

C. Finalmente, coloque el interruptor de límite como se muestra en el soporte del servo con (2) tornillos M3 x 16 mm.

Paso 4: Montaje del tornillo del motor inferior

A. Taladre a través de (5) orificios de 1/8 en el montaje del tornillo del motor inferior; vea las flechas moradas en la foto de arriba.

B. Luego, conecte el soporte de tornillo de moto inferior a la bocina del servo de metal con (4) tornillos de cabeza de botón M3 x 12 mm.

C. Por último, conecte el montaje del tornillo del motor inferior al servo con (1) tornillo M3 x 10 mm.

Paso 5: monte el servo y el perno

A. Taladre a través de (4) orificios de 1/8 en el soporte del servo trasero como se muestra en la foto de arriba, donde indican las flechas violetas.

B. Perfore a través de (2) orificios de 1/8 en el soporte del tornillo donde se indica con las flechas moradas en la foto de arriba. Nota: El suyo puede ser un poco más corto dependiendo de la versión que imprimió.

C. Coloque el servo en el soporte del servo. Es posible que deba recortarlo un poco para obtener un buen ajuste. Quedará un poco suelto. Luego, usando (4) tornillos M3 x 45 mm y arandelas, monte el servo trasero en el soporte del servo delantero. El servo se balanceará de un lado a otro, pero no de un lado a otro.

D. Inserte el perno de 5/16 "x 5 - 1/2" en el soporte de tornillo superior; debe quedar ceñido. Es posible que deba recortar un poco la abertura para que encaje.

E. Con (2) pernos y arandelas M3 x 16 mm, conecte las dos mitades de los soportes de tornillo.

F. Su montaje debe verse como la última foto.

Paso 6: Deslizador y montaje trasero

Ahora es el momento de colocar el soporte deslizante y el tornillo trasero.

A. Inserte (2) pernos de 5/16 en los deslizadores. Los pernos deben tener un poco de juego hacia adelante y hacia atrás. Sin el juego, el tornillo se atascará mientras está en movimiento.

B. Atornille el control deslizante en el perno de 5/16 unos centímetros.

C. Taladre a través de (4) orificios de 1/8 en la tapa del cojinete de montaje del tornillo trasero como se indica con las flechas moradas en la foto.

D. Inserte el rodamiento de 8 mm x 22 mm x 7 mm en el soporte de tornillo trasero y fije la tapa del rodamiento con (4) pernos y arandelas M3 x 12 mm.

E. Coloque (1) interruptor de límite con (2) pernos M3 x 16 mm

F. Deslice el perno de 5/16 en el cojinete. Nota: Aquí habrá un montón de juego. Deberá usar un trozo de cinta aislante o tubo termorretráctil para reducir la cantidad de juego. Mida la cantidad necesaria en el siguiente paso.

Paso 7: Terminando el Ensamble Inferior

Ahora que tiene el ensamblaje motorizado terminado, es el momento de montarlo en los rieles. Los rieles son parte del Proyecto Great Mojave Rover y pueden parecer excesivos. Planeo integrar el elevador de tijera en el rover y el diseño del riel me permite hacerlo más tarde.

A. Lije un lado de cada riel hasta que quede liso. No es necesario lijar un montón, solo lo suficiente para aplanar las protuberancias.

B. Atornille primero el montaje del tornillo trasero usando (4) pernos y arandelas M3 x 30 mm. Esto debe quedar al ras al final de los rieles.

C. Inserte el perno de 5/16 en el rodamiento, con la montura del servo en el cuarto orificio (dejando 3 orificios vacíos) mida el lugar donde desea que vaya la cinta o termorretráctil. Coloque la cinta o termorretráctil y vuelva a colocar el ensamblaje.

D. Atornille el ensamblaje del servo a los rieles en el cuarto orificio (dejando 3 vacíos) usando (4) pernos y arandelas M3 x 30 mm. Tenga en cuenta que su Servo Mount puede ser un poco diferente, lo rediseñé para un perno más largo de 5/16 . Por favor, deje todavía 3 agujeros vacíos.

Ahora debería tener el ensamblaje motorizado listo para colocar los tornillos del interruptor de límite y hacer que su Raspberry Pi mueva el control deslizante hacia adelante y hacia atrás.

Paso 8: Ajustadores de interruptores de límite

Dos ajustadores de interruptores de límite activarán los interruptores donde desee que se detenga la corredera. Deberá utilizar tornillos de cabeza de botón en los dos puntos por donde pasa el perno de enganche para dejar espacio libre. Además, ambas piezas impresas en 3D del ajustador del interruptor de límite son las mismas.

A. Taladre (2) orificios de 1/8 en cada uno de los interruptores de límite enganchador.

B. Inserte los tornillos de cabeza de botón en los enganchadores.

C. Inserte el tornillo de límite en cada acoplador, (1) M3 x 20 mm, el otro es (1) M3 x 40 mm.

D. Conecte los Engagers del Interruptor de Límite al control deslizante. Utilice el tornillo más largo (40 mm) en el lado del servo.

Nota: adjunté tuercas de bloqueo a mi engrane más largo porque quité el orificio.

Paso 9: Conectando el Pi

El software para esto es fácil, simplemente sube y baja el elevador. Puedes editar el código para hacer lo que quieras, divertirte.

Supongo que ya sabe cómo cargar el sistema operativo en su Raspberry Pi y cómo escribir un programa simple de Python 3, un ejemplo de Hello World estaría bien.

Este es un buen lugar para comenzar, pero existen muchos recursos para comenzar.

• Configurando tu Pi.
• Ejecutando su primer programa Pyhon.

Paso 10: Cableado de su conjunto inferior

Para un proyecto pequeño como este, prefiero usar la placa Pimoroni Pico HAT Hacker sobre una placa de pruebas. Puedes usar cualquier cosa, pero a mí me gusta este pequeño dispositivo. Soldé en cabezales hembra de 40 pines en ambos lados del HAT, lo que me permite usar en ambos lados (ver la segunda foto).

Advertencia: He explotado un par de Raspberry Pis haciendo esto mientras el Pi está encendido. Asegúrese de que el rojo sea + y el negro sea tierra o -, la placa de depuración de servo no tiene protección incorporada.

A. Conecte el cable negro a las conexiones comunes en cada interruptor y a tierra en el Pi. (Pin 6)

B. Conecte el cable verde al interruptor de límite inferior (Ver 1ª foto) y luego al GPIO 23 (Pin 16)

C. Conecte el cable amarillo al interruptor de límite superior (Ver 1ª foto) y luego al GPIO 22 (Pin 15)

D. Conecte la placa Servo Debug al puerto USB del Pi.

E. Conecte el Servo a la placa Servo Debug usando el cable suministrado con el servo LX-16A

F. Conecte la alimentación a la placa de depuración del servo. No use el Pi para alimentar la placa de servo, use una fuente de batería externa. Usé 4 pilas AA.

Paso 11: carga y ejecución del programa Python

Nuevamente, supongo que sabe cómo iniciar la terminal y cómo iniciar un programa Python3.

A. Inicie la terminal

B. Necesitamos clonar un par de bibliotecas de GitHub. El primero es el PyLX16A de Ethan Lipson, el otro es el código de elevación de tijera de GitHub de BIMThoughts

clon de cdgit https://github.com/swimingduck/PyLX-16A.gitgit clon https://github.com/BIMThoughts/ScissorLift.gitcd ScissorLiftcp../PyLX-16A/lx16a.py.

El comando anterior hace lo siguiente:

cd cambia el directorio a su directorio personal

git clone descarga los archivos de código de GitHub en una carpeta con el nombre del repositorio.

cd ScissorLift cambia la carpeta a donde está el código de ScissorLift

cp../PyLX-16A/lx16a.py. copia la biblioteca necesaria para los comandos de servo.

C. Debe tener su Pi conectado al ensamblaje del motor y la placa de depuración conectada al USB y al servo.

D. escriba lo siguiente para ejecutar la prueba del interruptor.

CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

El programa comenzará a decir "bajando".

Active el interruptor más lejos del servo y el programa responderá "subiendo". Ahora active el interruptor más cercano al servo y el programa se detendrá.

Solución de problemas:

Si eso falla, verifique dos veces su cableado, cometí el error de soldar el cable amarillo a la conexión incorrecta del interruptor la primera vez y se detendría después de activar el primer interruptor.

Paso 12: Prueba del motor

Ahora que los interruptores funcionan, es hora de probar el conjunto del motor.

Ya tienes el código descargado. Vamos a empezar.

A. Asegúrese de que su servo esté conectado a la placa de depuración, cualquier enchufe servirá siempre que encaje bien.

B. Desde la Terminal escriba lo siguiente:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Su control deslizante comenzará a moverse y cuando se dirija primero hacia el servo, luego, cuando el interruptor de límite se active, viajará en la otra dirección y se detendrá cuando llegue al otro interruptor de límite.

Si oye que comienza a enlazarse, desconecte el servo de la placa de depuración y presione ctrl-c para detener el programa y determinar por qué se enlaza.

Solución de problemas:

Encuadernación en medio de la diapositiva:

una. Las tuercas no se mueven libremente dentro del control deslizante.

B. El montaje de tornillo no está centrado.

C. El rodamiento no es gratis.

La unión al final de la corredera se debe a que los interruptores no están conectados o los tornillos de enganche deben ajustarse.

D. El servo sigue moviéndose después de presionar ctrl-c, desenchufe el cable del servo a la placa de depuración. Eso restablecerá el servo.

Paso 13: Montaje de tijeras

Ahora finalmente llegamos al punto donde podemos ensamblar las tijeras. Hay tres componentes principales de las tijeras.

1. Exterior de tijera (la primera foto parece un palito de paleta azul)
2. Interior de tijera (segunda foto gris)
3. Parte inferior interior de tijera (segunda foto azul)

La diferencia entre el interior de tijera y el fondo interior de tijera es la ubicación de los cojinetes, como se ilustra en el lado derecho de la foto. Mira el video, ahí es más fácil explicarlo.

A. Inserte los cojinetes en cada una de las piezas de tijera. Es posible que deba usar un perno, una arandela y una tuerca para presionar la arandela en la ranura. Si rompe la ranura, está bien, puede usar pegamento para arreglarlo.

B. Con lubricante de grafito y un hisopo de algodón, cubra los lados que no soportan las tijeras.

C. Con un tornillo M3 x 20 mm, una arandela y una contratuerca. Comience con la parte inferior interna y conecte la tijera externa a las conexiones del medio. (ver foto)

D. Conecte otra tijera exterior al extremo de la tijera inferior donde está el cojinete en el interior. Luego conecta otra tijera interior al medio.

E. Continúe colocando las tijeras internas y externas hasta que se acaben las tijeras.

Paso 14: Colocación de las tijeras en la base

Usando (2) M3 x 20 mm con (2) arandelas y espacios impresos en 3D, conecte el conjunto de tijeras al montaje del servo de la base.

Con (2) M3 x 12 mm, conecte el conjunto de tijeras al control deslizante.

A excepción de la plataforma, tiene un elevador de tijera que funciona.

Paso 15: Prueba de funcionamiento en tijera

Vuelva a conectar su elevador de tijera a la Raspberry Pi, si no lo ha hecho.

R. Desde la terminal de su Raspberry Pi, ejecute MotorTest.py nuevamente y vea su elevador de tijera en acción.

Esté atento a:

• Cualquier enlace
• Holgura de los tornillos de ajuste de límite
• Si se atasca o pasa algo, primero desconecta el servo de la placa de depuración.

Paso 16: Colocación de la plataforma

Con suerte, a estas alturas ya habrás descubierto cómo ponerte la plataforma.

A. Determina si para qué fin quieres la plataforma.

B. Coloque los rieles de la plataforma en la parte exterior de la parte superior de las tijeras. En el lado donde necesita el espaciador, necesitará un tornillo M3 x 25 mm y 2 arandelas. En el otro lado, utilice un tornillo M3 x 20 mm con 1 arandela y 1 contratuerca.

C. Con tornillos y arandelas M3 x 12 mm, fije la parte superior de la plataforma a los rieles.

Paso 17: Gracias

Gracias por llegar hasta aquí, espero que tenga un elevador de tijera que funcione y con el que no sepa qué hacer, o tal vez tenga un elevador de tijera del que tenga una idea maravillosa de cómo usarlo.

De cualquier manera, espero que la hayas pasado genial y hayas aprendido algo.

Finalista por primera vez como autor