Raspberry Pi Controlled Scissor Lift: 17 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Por que um elevador de tesoura? Por que não! É legal e um projeto divertido de construir. O verdadeiro motivo para mim é elevar as câmeras do meu projeto Great Mojave Rover. Quero que as câmeras fiquem acima do veículo espacial e capturem imagens dos arredores. Mas eu precisava que as câmeras fossem abaixadas enquanto o veículo espacial estava dirigindo.

Primeiro tentei um braço robótico, mas provou ser muito pesado e desmontou os servos. Então, um dia, quando estava fora de casa, vi algo que já tinha visto centenas de vezes antes, um elevador de tesoura. Naquela noite, comecei a projetar um elevador de tesoura que usaria uma unidade de parafuso, um parafuso de 5/16”x 5 1/2”, para levantar e abaixar as câmeras. Fiquei surpreso com o quão legal foi ver as câmeras chegarem a alguns pés (25 ") com um pouco mais de 4" de deslocamento e ver quanto peso ela levantaria. Como benefício lateral, ela usa apenas um servo.

Quando este grande e maravilhoso elevador de tesoura estiver funcionando, o Raspberry Pi ligará o servo LX-16A, aumentando e diminuindo o elevador usando o código Python 3. Os interruptores de limite dirão ao Pi quando o elevador da tesoura atingir o topo e a base, sinalizando para o servo parar de girar.

Minha próxima aventura com o elevador é colocá-lo do lado de fora para um teste solar prolongado. Alimentado por células solares e 18.650 baterias, o elevador de tesoura vai subir, tirar fotos e depois abaixar uma vez por hora. Mas isso é outro Instructable mais tarde, quando eu começar a trabalhar. Depois disso, montá-lo no Rover.

Eu dividi este Instructable em três partes principais para ajudar no processo de construção e ajuste:

1. Base (etapas 2 - 7)
2. Eletrônica (etapas 8 a 12)
3. Montagem final da tesoura (etapas 13 a 16)

Espero que goste do meu primeiro intratável e do seu levantamento em tesoura.

Etapa 1: Obtenha as coisas de que você precisa

Você vai precisar de um monte de coisas para este projeto. Se você é como eu e gosta de impressão 3D e coisas de construção, talvez já tenha a maior parte disso. Certifique-se de verificar o McMaster-Carr para os parafusos lá são muito mais baratos quando você os compra aos cem. Você também pode solicitar conjuntos da Amazon.

Ferramentas necessárias:

• Conjunto de chave de caixa de 5,5 mm
• Drivers hexadecimais de 2,5, 2,0 mm Vale a pena ter um bom conjunto destes.
• Perfure com uma broca de 1/8”Este conjunto de brocas que eu tenho.
• Lubrificante de grafite
• Ferro de solda
• Solda Eu achava que era ruim em soldar até conseguir uma solda boa.
• Sander (melhor lixadeira do mundo)
• Impressora 3D Tenho o XYZ Da Vinci Pro 1.0 e estou maravilhado com ele.

Partes mecânicas:

• Soquete de Liga de Aço ou Parafusos de Cabeça de Botão: Certifique-se de pedir mais do que o necessário, porque minha contagem pode estar errada!

  (1) Cabeça de botão M3 x 10 mm (obtenha de McMaster-Carr) (2) Cabeça de botão M3 x 12 mm (obtenha de McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (obtenha de McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (obter de McMaster-Carr) (4) M3 x 16 mm (obter de McMaster-Carr) (34) M3 x 20 mm (obter de McMaster-Carr) (2) Cabeça de botão M3 x 25 mm (obter de McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (obtenha de McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (obtenha de McMaster-Carr) (30) porcas de segurança de nylon M3 (obtenha de McMaster-Carr) (54) arruelas M3 (obtenha de McMaster-Carr)

• (48) Rolamentos 3x6x2mm Funcionará sem esses rolamentos, mas com certeza o torna mais agradável.
• (1) Rolamentos de 8x22x7mm Você também pode roubar um de um girador de agitação
• Peças impressas em 3D Você pode baixá-las em Thingverse parts (2) Feixe 20mm x 20mm x 190mm (1) Limitadores (1) Suporte do parafuso do motor (1) Trilhos da plataforma (1) Plataforma (1) Suporte do parafuso traseiro (1) Controle deslizante (1)) Parte inferior interna da tesoura (4) Interno da tesoura (1 conjunto) Externo da tesoura (1) Frente do Servo Mount (1) Servo Mount Traseira (1 conjunto) Espaçadores
• (2) Porca de 5/16 "(Home Depot)
• (1) Parafuso de 5/16 "x 5 - 1/2" (Home Depot) Você também pode usar uma haste roscada de 5/16 "se preferir.

Elétrico:

• Raspberry Pi, estou usando um modelo 3 B + qualquer versão do Pi funcionará. Este é um bom kit.
• (1) Servo de barramento serial Lewansoul LX-16a, comprei o meu por menos de $ 20,00 cada. (você precisará pesquisar na Amazon ou Banggood para isso, o link está sempre mudando)
• (1) Placa de depuração do barramento serial Lewansoul.
• (1) Chifre de metal servo
• (2) Chaves de limite
• Fios de silicone Esses são ótimos, você pode removê-los com as unhas (se não roer as unhas)
• Baterias para alimentar o Servo, estou usando 4 baterias AA NiMh da Ikea.

Consumíveis:

• Q-Tips
• Roupa de microfibra
• Band-Aids (espero que não)

Etapa 2: a base

É muito mais fácil construir isso em etapas, vamos começar com a base. Em seguida, passaremos para a eletrônica e, finalmente, montaremos a tesoura. Está impresso em cores diferentes porque usei o PLA e o PETG que tinha.

Caso ainda não tenha feito isso, imprima suas peças. Minha impressora demorou alguns dias para terminar de imprimir todas as peças.

Você pode encontrar as peças aqui:

Dicas importantes de segurança (referência Orginal Ghostbusters, Google)

• Não tenha pressa e não fique louco apertando demais os parafusos M3, as tiras de plástico são fáceis. Se você remover o buraco, pode ser necessário reimprimir a parte ou usar um pouco de cola de gorila (a substância marrom) e cobrir levemente o interior do buraco com um palito e deixá-lo secar completamente durante a noite antes de usar.
• Coloque as arruelas com o "lado bom" para cima, fica melhor.
• Não tenha pressa ou talvez precise imprimi-lo novamente.
• Imprima as partes da tesoura por último, pois é a última parte a ser construída.

Aqui vamos nós.

A. Comece a imprimir todas as peças (consulte a lista de peças).

B. Lixe a parte lisa, aparando o material nojento.

Etapa 3: Montagem da chave limitadora

A. Dobre o cabo comum (aquele que já está dobrado na lateral da chave), para que fique nivelado e solde um fio na chave limitadora. Não há espaço suficiente para montar o servo se você esquecer esta etapa.

Nota: Esta é a única solda que você precisará fazer nesta parte da construção.

B. Faça furos (4) de 1/8”no suporte do Servo, veja as setas roxas na foto acima. A perfuração permite que os parafusos passem livremente e depois apertem o Servo Mount aos trilhos.

C. Finalmente, conecte a chave limitadora conforme mostrado ao Servo Mount com (2) parafusos M3 x 16mm.

Etapa 4: Montagem do parafuso do motor inferior

A. Faça furos (5) orifícios de 1/8 no suporte inferior do motor, veja as setas roxas na foto acima.

B. Em seguida, prenda o suporte inferior do parafuso da moto à buzina de metal do servo usando (4) parafusos de cabeça de botão M3 x 12 mm.

C. Finalmente, prenda o Suporte do Parafuso do Motor Inferior ao servo usando (1) parafuso M3 x 10 mm.

Etapa 5: Monte o Servo e o Parafuso

A. Perfure (4) orifícios de 1/8 na montagem do servo traseiro, conforme mostrado na foto acima, onde as setas roxas indicam.

B. Perfure (2) orifícios de 1/8 na montagem do parafuso onde indicado pelas setas roxas na foto acima. Observação: o seu pode ser um pouco mais curto dependendo da versão que você imprimiu.

C. Instale o Servo no suporte do Servo. Pode ser necessário aparar um pouco para obter um bom ajuste. Vai ficar um pouco solto. Em seguida, usando (4) parafusos M3 x 45mm e arruelas, monte o servo traseiro no suporte do servo frontal. O servo irá balançar para os lados, mas não para frente e para trás.

D. Insira o parafuso de 5/16 "x 5 - 1/2" na montagem do parafuso superior; deve ser um ajuste confortável. Pode ser necessário aparar um pouco a abertura para ajustá-la.

E. Usando (2) parafusos M3 x 16 mm e arruelas, conecte as duas metades dos suportes de parafuso.

F. Sua montagem deve ser semelhante à última foto.

Etapa 6: controle deslizante e conjunto traseiro

Agora é hora de conectar o Slider e o Suporte de Parafuso Traseiro.

A. Insira (2) parafusos 5/16 nas corrediças. Os parafusos devem ter uma pequena folga na frente e para trás. Sem a folga, o parafuso se prenderá durante o movimento.

B. Aparafuse o controle deslizante no parafuso 5/16 alguns centímetros.

C. Faça furos (4) de 1/8 na tampa do rolamento da montagem do parafuso traseiro, conforme indicado com as setas roxas na foto.

D. Insira o rolamento de 8 mm x 22 mm x 7 mm no suporte de parafuso traseiro e prenda a tampa do rolamento com (4) parafusos M3 x 12 mm e arruelas.

E. Prenda (1) interruptor de limite com (2) parafusos M3 x 16 mm

F. Deslize o parafuso de 5/16 no rolamento. Observação: haverá um monte de folga aqui. Você vai querer usar um pedaço de fita isolante ou tubo termorretrátil para reduzir a quantidade de folga. Meça a quantidade necessária em o próximo passo.

Etapa 7: Concluindo o conjunto inferior

Agora que você terminou a montagem motorizada, é hora de montá-la nos trilhos. Os trilhos são parte do projeto The Great Mojave Rover e podem parecer um exagero. Estou pensando em integrar o elevador de tesoura ao rover e o projeto do trilho me permite fazer isso mais tarde.

A. Lixe um lado de cada trilho liso. Você não precisa lixar um monte, apenas o suficiente para nivelar as saliências.

B. Aparafuse o parafuso traseiro Monte primeiro usando (4) parafusos e arruelas M3 x 30 mm. Isso deve ficar nivelado no final dos trilhos.

C. Insira o parafuso de 5/16 no rolamento, com a montagem do servo no 4º orifício (deixando 3 orifícios vazios), meça onde deseja que a fita ou termorretrátil vá. Prenda a fita ou termorretrátil e recoloque o conjunto.

D. Aparafuse o conjunto Servo aos trilhos no 4º orifício (deixando 3 vazios) usando (4) parafusos e arruelas M3 x 30 mm. Observe que seu Servo Mount pode ser um pouco diferente, eu redesenhei para um parafuso mais longo de 5/16 . Por favor, ainda deixe 3 orifícios vazios.

Agora você deve ter o conjunto motorizado pronto para anexar os parafusos da chave limitadora e fazer o Raspberry Pi mover o controle deslizante para frente e para trás.

Etapa 8: Ajustadores de chave de limite

Dois ajustadores de fim de curso engatarão os interruptores onde você deseja que o slide pare. Você vai querer usar parafusos de cabeça de botão nos dois pontos onde o parafuso de engate passa acima para liberação. Além disso, as duas peças impressas em 3D do ajustador do interruptor de limite são iguais.

A. A broca (2) de 1/8 lançou orifícios em cada um dos engatadores dos interruptores de limite.

B. Insira os parafusos de cabeça de botão nos engates.

C. Insira o parafuso de limite em cada engate, (1) M3 x 20 mm, o outro é (1) M3 x 40 mm.

D. Conecte os engates da chave limitadora ao controle deslizante. Use o parafuso mais longo (40 mm) no lado do servo.

Observação: coloquei porcas de travamento em meu engagador mais longo porque removi o orifício.

Etapa 9: Conectando o Pi

O software para isso é fácil, simplesmente aumenta e diminui o elevador. Você pode editar o código para fazer o que quiser, se divertir.

Estou assumindo que você já sabe como carregar o sistema operacional em seu Raspberry Pi e como escrever um programa simples em Python 3, um exemplo Hello World seria ótimo.

Este é um bom lugar para começar, mas existem muitos recursos disponíveis para começar.

• Configurando seu Pi.
• Executando seu primeiro Programa Pyhon.

Etapa 10: Fiação do seu conjunto inferior

Para um projeto pequeno como este, prefiro usar a placa Pimoroni Pico HAT Hacker em vez de uma breadboard. Você pode usar qualquer coisa, mas eu gosto deste pequeno dispositivo. Eu soldei conectores fêmeas de 40 pinos em ambos os lados do HAT, o que me permite usar em ambos os lados (veja a segunda foto).

Aviso: Eu explodi um par de Raspberry Pis fazendo isso enquanto o Pi está ligado. Certifique-se de que o vermelho é + e o preto é aterrado ou -, a placa de depuração do servo não tem proteção embutida.

A. Conecte o fio preto às conexões comuns em cada switch e ao aterramento no Pi. (Pino 6)

B. Conecte o fio verde ao interruptor de limite inferior (veja a 1ª foto) e, em seguida, ao GPIO 23 (pino 16)

C. Conecte o fio amarelo à chave limitadora superior (veja a 1ª foto) e, em seguida, ao GPIO 22 (pino 15)

D. Conecte a placa Servo Debug à porta USB do Pi.

E. Conecte o servo à placa de depuração do servo usando o cabo fornecido com o servo LX-16A

F. Conecte a alimentação ao Servo Debug Board. Não use o Pi para alimentar a placa servo, use uma fonte de bateria externa. Usei 4 pilhas AA.

Etapa 11: Carregando e executando o programa Python

Novamente, estou assumindo que você sabe como iniciar o terminal e como iniciar um programa Python3.

A. Inicie o Terminal

B. Precisamos clonar algumas bibliotecas do GitHub. O primeiro é o PyLX16A de Ethan Lipson, o outro é o código de levantamento da tesoura do GitHub da BIMThoughts

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

O comando acima faz o seguinte:

cd muda o diretório para o seu diretório home

git clone baixa os arquivos de código do GitHub em uma pasta com o nome do repositório.

cd ScissorLift muda a pasta para onde o código ScissorLift está

cp../PyLX-16A/lx16a.py. copia a biblioteca necessária para os comandos servo.

C. Você deve ter seu Pi conectado ao conjunto do motor e a placa de depuração conectada ao USB e ao servo.

D. digite o seguinte para executar o teste de switch.

CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

O programa começará a dizer "descendo".

Engate a chave mais longe do servo e o programa responderá com "subindo". Agora acione a chave mais próxima do servo e o programa irá parar.

Solução de problemas:

Se isso falhar, verifique sua fiação, cometi o erro de soldar o fio amarelo à conexão errada do switch na primeira vez e ele pararia depois de engatar o primeiro switch.

Etapa 12: Teste do motor

Agora que os interruptores funcionam, é hora de testar o conjunto do motor.

Você já tem o código baixado. Vamos começar.

A. Certifique-se de que seu servo esteja conectado à Placa de depuração, qualquer plugue servirá, desde que se encaixe bem.

B. No Terminal, digite o seguinte:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Seu controle deslizante começará a se mover e, quando em direção ao servo primeiro, quando o interruptor de limite for acionado, ele irá viajar na outra direção e parará quando alcançar o outro interruptor de limite.

Se você ouvir ele começando a ligar, desconecte o servo do Painel de depuração e pressione ctrl-c para parar o programa e determinar por que ele está ligando.

Solução de problemas:

Encadernação no meio do slide:

uma. As porcas não se movem livremente dentro do controle deslizante.

b. A montagem do parafuso não está centralizada.

c. O rolamento não está livre.

A amarração no final do slide é causada por interruptores mal conectados ou os parafusos de engate precisam ser ajustados.

d. O servo continua se movendo após pressionar ctrl-c, desconecte o fio do servo da placa de depuração. Isso irá reiniciar o servo.

Etapa 13: montagem da tesoura

Agora finalmente chegamos ao ponto em que podemos montar a tesoura. Existem três componentes principais da tesoura.

1. Tesoura externa (a primeira foto, parece um palito de picolé azul)
2. Tesoura interna (segunda foto cinza)
3. Fundo interno da tesoura (segunda foto azul)

A diferença entre a tesoura interna e a tesoura interna inferior é a colocação dos rolamentos, conforme ilustrado no lado direito da foto. Assista ao vídeo é mais fácil explicar lá.

A. Insira os rolamentos em cada uma das peças da tesoura. Pode ser necessário usar um parafuso, uma arruela e uma porca para pressionar a arruela no slot. Se você quebrar a fenda, não há problema, você pode usar cola para consertá-la.

B. Usando lubrificante de grafite e um cotonete, cubra os lados não abrasivos da tesoura.

C. Usando um parafuso M3 x 20 mm, arruela e uma porca de travamento. Comece com a parte inferior interna conecte a tesoura externa às conexões intermediárias. (Veja a foto)

D. Conecte outra tesoura externa à extremidade da tesoura inferior, onde o rolamento está no lado interno. Em seguida, conecte outra tesoura interna ao meio.

E. Continue prendendo as tesouras interna e externa até que a tesoura acabe.

Etapa 14: Prendendo a tesoura à base

Usando (2) M3 x 20mm com (2) arruelas e espaços impressos em 3D, conecte o conjunto da tesoura ao suporte do servo da base.

Usando (2) M3 x 12 mm, conecte o conjunto da tesoura ao controle deslizante.

Exceto pela plataforma, você tem um elevador de tesoura funcionando.

Etapa 15: Teste de execução da tesoura

Conecte seu elevador de tesoura de volta ao Raspberry Pi, caso ainda não tenha feito isso.

R. No terminal do Raspberry Pi, execute MotorTest.py novamente e veja o elevador de tesoura em ação.

Fique de olho em:

• Qualquer ligação
• Folga dos parafusos de engate limite
• Se ele ligar ou algo acontecer, desconecte o servo da placa de depuração primeiro.

Etapa 16: Anexando a plataforma

Esperançosamente, agora você descobriu como colocar na plataforma.

A. Determine se você deseja a plataforma.

B. Prenda os trilhos da plataforma na parte externa da parte superior da tesoura. No lado em que você precisa do espaçador, você precisará de um parafuso M3 x 25mm e 2 arruelas. Do outro lado use um parafuso M3 x 20mm com 1 arruela e 1 porca de travamento.

C. Usando parafusos e arruelas M3 x 12 mm, prenda a parte superior da plataforma aos trilhos.

Etapa 17: Obrigado

Obrigado por chegar até aqui, espero que você tenha um elevador de tesoura funcionando e não saiba o que fazer com ele, ou talvez você tenha um elevador de tesoura e tenha uma ótima ideia de como usá-lo.

De qualquer forma, espero que você tenha se divertido e aprendido algo.

Vice-campeão pela primeira vez, autor