Arduino robotski slikarski robot: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Fusion 360 projekti »

Jeste li se ikada zapitali može li robot stvoriti očaravajuće slike i umjetnost? U ovom projektu pokušavam to učiniti stvarnošću pomoću robota za slikanje na Arduinu. Cilj je da robot može sam stvarati slike i upotrijebiti referentnu sliku kao vodič za replikaciju umjetničkog djela. Iskoristio sam moć CAD -a i digitalne izrade kako bih stvorio robusnu šasiju na koju sam montirao ruku koja je mogla umočiti četkicu u jedan od 7 spremnika s bojom i crtati po platnu.

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

Nastavite s izradom vlastitog Arduino slikarskog robota s pogonom i ispustite glas za ovaj projekt u "Paint Challengeu" 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 sustava:

• Pogonski sustav koji se sastoji od dva koračna motora pričvršćena na kotače i pasivnih jedrilica. To omogućuje robotu da se kreće u bilo kojem smjeru duž platna.
• Sustav četkica koji se sastoji od trećeg koračnog motora koji pozicionira četku preko spremnika za boju i servo motora koji uranja četku u boju.

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

Dizajn šasije robota izrađen je s obzirom na skalabilnost s više točaka montaže i modularnih dijelova. To omogućuje korištenje iste šasije za razne druge primjene. 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 vlastitog robota za slikanje na Arduino. Svi dijelovi trebali bi biti općenito dostupni i lako se pronaći u lokalnim prodavaonicama hardvera ili na internetu.

ELEKTRONIKA:

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

HARDVER:

• M4 matice i vijci
• M3 matice i vijci
• Kotači (promjer 7 cm x 2)
• Žica za 3D pisač (u slučaju da ne posjedujete 3D pisač, trebao bi postojati 3D pisač u lokalnom radnom prostoru ili se ispisi mogu obaviti putem interneta po prilično jeftino)
• Akrilne ploče (3 mm)
• Boje
• Kist za slikanje

ALATI:

• 3D pisač
• Laserski rezač

Bez alata, ukupni trošak ovog projekta iznosi približno 60 USD.

Korak 3: Digitalno izrađeni dijelovi

Većina dijelova potrebnih za ovaj projekt prilagođena je zahtjevima, zato sam odlučio koristiti snagu digitalno izrađenih dijelova. Dijelovi su u početku izgrađeni na Fusion 360, a zatim su CAD modeli korišteni za lasersko izrezivanje 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. Za filament možete odabrati boju koju želite. Laserski izrezani komadi izrezani su od prozirnog akrila od 3 mm.

Ispod možete pronaći potpuni popis dijelova zajedno s datotekama dizajna.

Napomena: Odavde će se dijelovi pozivati na imena sa sljedećeg popisa.

3D ispisani dijelovi:

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

Laserski izrezani dijelovi:

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

Ukupno postoji 13 3D ispisanih dijelova i 3 laserski izrezana dijela. Vrijeme potrebno za proizvodnju svih dijelova je približno 12 sati.

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

Nakon što su svi dijelovi proizvedeni, možete početi sastavljati donji sloj robota za slikanje. Ovaj sloj je odgovoran za pogonski sustav i također drži elektroniku. Počnite postavljanjem 2 koračna motora na dva držača koraka pomoću isporučenih vijaka. Zatim ste upotrijebili 8 x M4 matice i vijke za pričvršćivanje dva držača koraka na donju ploču. Nakon što ste stepenice montirali, možete pričvrstiti dva kotača na osovine koračnih motora. Također možete montirati Arduino na mjesto pomoću M3 matica i vijaka te nekih odstupanja 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 postaviti dva odstojnika stražnjeg sloja pomoću matica i vijaka M4.

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

Korak 5: Montiranje držača boje (gornji sloj)

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

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

Gurnite gornju ploču na mjesto i pomoću još dvije matice i vijka pričvrstite odstojnike 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

Za izradu ruke 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 priključka kraka. Gurnite priključak ruke u gornju osovinu koračnog motora.

Upotrijebite dugi rog serva i pričvrstite četku za boju pomoću gumica ili patentnih zatvarača. Preporučio bih korištenje gumica jer to daje sklopu četke određenu usklađenost koja je neophodna za dobar rad sustava. 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 sklopovi

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

• Stepenica lijevog kotača prema priključku X osi CNC štita
• Stepenica desnog kotača prema priključku Y osi CNC štita
• Okretni stepenik do priključka osi Z 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 sklop 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

Kad je riječ o pozicioniranju točke na 2D mreži, najčešći i najjednostavniji način za to je osiguravanje kartezijanskih koordinata točke. To se postiže specificiranjem torke, općenito (x, y) gdje je x koordinata x ili udaljenost između projekcije točke na osi x prema ishodištu, a y je y koordinata točke ili udaljenost između projekcije točke na osi y do ishodišta. Na taj se način svaka složena slika ili oblik može opisati pomoću niza točaka, tako da se slika "pridruži točkama". Ovo je prikladan način za opis položaja točke u odnosu na ishodište. Međutim, za ovaj projekt korišten je drugačiji sustav.

Točka na 2D mreži također se može opisati pomoću polarnih koordinata. U ovoj metodi položaj točke opisuje se pomoću druge torte, obično označene kao (theta, r) gdje je theta kut između osi x i poluprave koja povezuje ishodište i točku, a r je udaljenost između podrijetlo i točka.

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

Korak 9: Programiranje Arduina

Program je izrađen objektno orijentiranom 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). Objektno orijentirane tehnike programiranja omogućuju prostor za daljnji 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, dok true postavlja četku na platno. (Npr. Robot.brushControl (true))
3. pickPaint uzima cijeli broj -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 što tjera robota da umoči četku u odgovarajuću posudu s bojom. (Npr. Robot.pickPaint (3))

Donje 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 spojene na četku. Kad je str

Korak 10: Dodavanje boje

Nakon što su hardver, elektronika i programiranje dovršeni, konačno možete dodati neke boje u pojedinačne spremnike s bojom. Preporučio bih malo razrjeđivanje boje 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.

Za početak slikanja postavite robota u donji lijevi kut platna tako da se okrene prema donjem rubu i pokrenite robota te sjednite i gledajte kako umjetničko djelo polako oživljava.

Korak 11: Konačni rezultati

S trenutnim programom, robot izvodi nasumične pokrete na platnu čime se stvaraju jedinstvene i lijepe slike. Iako s nekim izmjenama, robot se može natjerati da izvodi određene slike pomoću referentne slike. Trenutni sustav pruža čvrstu osnovu za razvoj događaja. Šasija robota također je 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 slikarskog robota.

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

Sretno stvaranje!

Velika nagrada u Paint Challengeu