Flex senzorska rukavica: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

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

Korak 1: Materijali i dijelovi

Za rukavice:

• Jeftina vrtlarska rukavica
• Arduino Lilypad
• Lilypad držač baterije
• Vodljivi konac za šivanje
• Uobičajeni konac za šivanje
• Velostat
• Ljepljiva traka
• super ljepilo
• Elastičan
• 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 (izborno, ali korisno za paralelno ožičenje servomotora)

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

Korak 2: Izrada savitljivih 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 ćemo svojstvo upotrijebiti za mjerenje koliko se svaki prst savija.

Počnite s rezanjem 5 traka velostata, otprilike 0,7 cm x 8 cm, točne dimenzije nisu bitne jer nas zanima kvalitativno očitanje otpora, a ne kvantitativno.

Zatim postavite 2 dugačka komada ljepljive trake okrenute prema gore na ravnu površinu i izrežite dvije duljine vodljive niti za šivanje, rekao bih barem 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 možda ćete moći koristiti 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 vrh ljepljive trake po sredini, a rep konca za šivanje viri s kraja ljepljive trake. Važno je prijeći na gotovo cijelu duljinu ljepljive trake jer ako to ne učinite, osjetnik savijanja prikupljat će očitanja samo blizu baze vašeg prsta, a ne i na vrhu.

Položite velostat na vrh jednog konca šivaćeg konca tako da prekrije 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 kako biste uklonili mjehuriće zraka. Pri 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).

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

Korak 3: Napravite rukavicu

Dat ću pregled koraka koje sam osobno poduzeo, ali način na koji to radite ovisit će od slučaja do slučaja, uvelike ovisi o rukavici koju koristite.

Jedna ključna točka koju ne mogu dovoljno naglasiti je da vodljivi 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 uništenom komponentom i velikim rupama koje se otope u vašoj rukavici.

Ako nemate provodljive niti za šivanje, možete koristiti uobičajene žice i lemiti vaše 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 gore).

Također bih preporučio da se donja strana ploče Lilypad 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). Izborno: vrućim ljepilom pričvrstite ih na rukavicu, teže ih je sašiti ako se u početku ne drže na mjestu.

Pažljivo proučite gornje slike i dijagram prije nego nastavite. Važno je prije početka pokretanja zacrtati niti za šivanje, inače ćete se "sašiti u kut".

Osobno sam počeo šivati od GND -a na bateriji do 5 otpornika, a zatim od svakog pojedinog otpornika do A0 preko A4 pinova prolazeći ispod ploče Lilypad 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 izravno na 5 V (i stvarate labirint šavova), samo prišite na prethodni senzor savijanja.

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

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

Korak 4: Izgradite ruku

3D sam ispisao datoteke s rukom koje su bile dostupne od korisnika Gyrobota na Thingiverseu. Ovdje ih možete pronaći.

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

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

Korak 5: Prenesite kôd

Osim ako nemate FTDI kabel, morat ćete programirati Lilypad putem Arduino Uno. Koraci za to opisani su u ovom uputstvu. Provjerite jeste li odabrali ispravnu vrstu Arduino ploče, da biste je promijenili idite na Tools/Board/Lilypad Arduino.

Slijedeći gornje upute, prvo postavite kalibracijski kôd.

Kopirajte izlaz iz kalibracijskog koda u redak 31 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 putem serijskog porta) dva puta veći faktor od onog što sam programirao. Za prikaz problema pogledajte moj video na YouTubeu oko 2:54. 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, ali moja je najbolja pretpostavka da postoji nesklad između softverskog hardvera 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. Bez obzira na sve, ovo su samo moje špekulacije i ako netko zna pravi razlog, neka mi to javi u komentarima ispod.

Kao privremene popravke pronašao sam 2 načina da to zaobiđem:

• Udvostručite brzinu prijenosa pomoću gumba 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: Dovršetak

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

Treća nagrada na natječaju Make it Move 2017