Brazo robótico controlado por guante: 6 pasos (con imágenes)

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

Propósito: ganar experiencia y habilidades para resolver problemas mediante la creación de un proyecto para completar

Esquema: use un guante para conectarse a través de un arduino para controlar un "brazo" robótico impreso en 3D. Cada una de las articulaciones del brazo impreso en 3-D tiene un servo que se conecta al sensor de flexión del guante y se mueve en proporción a la flexión del dedo.

Paso 1: Lista de materiales

3- resistencias de 10k

3- resistencias sensoras flex

3- servos

Tablero de circuitos

Arduino Uno

Alambres

Lazos de cremallera

4- piezas impresas en 3-D

Adjunté enlaces a los materiales exactos que utilicé para que se puedan buscar fácilmente incluso si no realiza el pedido desde estos enlaces exactos.

3- resistencias de 10k

3- resistencias de sensor flexible

3- servos

Paso 2: cableado

La imagen del cableado exactamente como la he configurado está en el archivo de fritzing. El cableado se puede ver mejor en dos partes diferentes. 1) Conexiones de la placa de pruebas y arduino al "brazo" impreso en 3-D 2) Conexiones de la placa de pruebas y arduino al guante.

Conexiones del brazo impreso en 3-D Los cables conectados a los pines 11, 10, 9 así como las regiones positiva y negativa están conectados a los 3 servos diferentes. Los cables negros del servo se conectan a las regiones negativas, es decir, a la columna negativa de la placa de pruebas. Los cables rojos del servo se conectan a las regiones positivas, es decir, a la columna positiva de la placa de pruebas. Finalmente, los cables de señal amarillos se conectan al arduino.

En mi configuración, el pin 9 se conecta al servo base y está controlado por el pulgar. En mi configuración, el pin 10 se conecta al servo superior y está controlado por el dedo medio. En mi configuración, el pin 11 se conecta al servo medio y está controlado por el dedo índice

2) Conexiones de guantes Hay dos conexiones disponibles en los sensores flexibles, en el lado con la línea delgada se extiende la conexión tanto a la señal como al terminal negativo. El lado con un lado estampado más grueso es una conexión al terminal positivo. En el lado donde conecta la señal y el cable negativo, conecte una resistencia de 22k y un cable secundario. El cable va directamente al terminal negativo a través de la placa de pruebas. La resistencia se conecta con un extremo al sensor flexible y el otro se conecta a un cable que va a la placa de pruebas antes de conectarse al análogo de arduino en los pines. Los tres pines analógicos que utilicé fueron A0, A1, A2. Luego, la otra conexión del sensor flexible se ejecuta en la placa de pruebas y se conecta a la columna positiva en la placa de pruebas. En el archivo fritzing hay un boceto secundario más claro que muestra las conexiones positivas, negativas y de señal.

(Nota: la mayoría de las conexiones físicas de los cables que no están en la placa de pruebas se soldaron y se utilizó una envoltura retráctil para proteger las conexiones)

Los componentes finales del cableado son las conexiones de la alimentación de 5 V en el arduino a la columna positiva y la tierra (GND) se conecta a la columna negativa. También hay barras a lo largo del tablero que conectan las columnas negativas en cada extremo del tablero y las columnas positivas juntas en cada extremo del tablero.

Nota adicional: se pueden usar cables más largos para extender la cantidad de holgura disponible entre la placa de pruebas y el guante o la placa de pruebas y el brazo impreso en 3-D si es necesario

Paso 3: Cableado y explicación del código

La base del programa es similar al programa de giro de perillas en arduino, y funciona en general como potenciómetro. Los sensores de flexión en el guante envían señales basadas en el cambio de posición, cuando los dedos de los guantes se mueven, el cambio de posición envía una señal al arduino que luego pide que la "mano" impresa en 3D cambie en la misma proporción.

Dentro del código los 3 servos se definen bajo los pines 9, 10, 11 Los pines analógicos A0, A1, A2 conectan el potenciómetro

En la configuración vacía, los servos están conectados a los pines.

Entonces el bucle vacío consiste en usar 3 funciones analógicas: lectura, mapeo, escritura y retardo

analogRead- lee el valor de los pines analógicos (los que se comunican con el potenciómetro) y da un valor entre 0 y 1023

Mapa- (valor, deLow, fromHigh, toLow, toHigh) la función de mapa cambia el rango de valores del valor de lectura analógica de 500, 1000 a 0, 180 ya que 0-180 son rangos de valores que el servo puede leer y nombres el nuevo valor debajo del primero en la lista

servoWrite: el arduino escribe un valor en el servo y mueve su posición en consecuencia

Retraso: el retraso hace que el programa espere antes de volver a repetirse.

Paso 4: Estructura mecánica de piezas impresas en 3D

Se adjuntan cuatro archivos STL, así como imágenes y videos de cada una de las partes. No hay una imagen del ensamblaje de los archivos pero sí una imagen de la versión impresa en 3-D. Las cuatro piezas diferentes están conectadas a través de los 3 servos en cada una de las articulaciones. La parte de la base se conecta al hombro a través de los servos que luego se adjunta a la primera lima del brazo, y finalmente a la segunda lima del brazo.

Paso 5: Construcción mecánica del guante

La construcción del guante fue bastante simple, los sensores de flexión se pegaron en caliente a tres dedos del guante y se utilizaron bridas para mantener los cables en su lugar.

Nota: se descubrió que si estos sensores flexibles en particular que se usaron se ensucian demasiado, puede comenzar a afectar el funcionamiento de los sensores flexibles, por lo que se colocaron trozos de cinta sobre los sensores para mantenerlos limpios.

Nota adicional: el movimiento del brazo 3-D puede ser un poco desigual cuando solo se usa un cable usb que va al arduino para alimentarlo, se puede mejorar conectando más energía a través de baterías y conectando los terminales positivo y negativo a las columnas positivas y negativas en el tablero