Braço Biônico Tele Operado: 13 Passos (com Imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Neste Instrutível, faremos um braço biônico teleoperado, que é um braço robótico semelhante à mão humana com seis graus de liberdade (cinco para figuras e um para pulso). Ele é controlado com a mão humana usando uma luva com sensores flex conectados para feedback do dedo e IMU para feedback do ângulo do punho.

Estas são as principais características da mão:

1. Uma mão robótica com 6 graus de liberdade: cinco para cada dedo controlado por cordas presas ao servo e o movimento do pulso feito novamente usando um servo. Como todos os graus de liberdade são controlados por um servo, não precisamos de sensores extras para feedback.
2. Sensores flex: cinco sensores flex são fixados em uma luva. Esses sensores flex fornecem o feedback ao microcontrolado, que é usado para controlar o braço biônico.
3. IMU: IMU é usado para obter o ângulo do pulso da mão.
4. Dois evive (microcontroladores baseados em Arduino) são usados: um preso à luva para obter o ângulo do pulso e o movimento de flexão e outro é preso ao braço biônico que controla os servos.
5. Ambos evive se comunicam por Bluetooth.
6. Dois graus extras de liberdade são dados para dar ao braço biônico movimento do plano X e Z, que pode ser programado para realizar tarefas complexas como ESCOLHER E COLOCAR ROBÔS.
7. Os dois movimentos extras são controlados por meio de um joystick.

Como agora você tem uma breve ideia do que fizemos neste braço biônico, vamos passar por cada etapa em detalhes.

Etapa 1: mão e braço

Não projetamos a mão inteira e o antebraço para nós mesmos. Existem muitos modelos de mão e antebraço disponíveis na Internet. Pegamos um dos designs da InMoov.

Fizemos a mão certa, então estas são as peças necessárias para serem impressas em 3D:

• 1x polegar
• 1x índice
• 1x Maior
• 1x auriculaire
• 1x Pinky
• 1x Bolt_entretoise
• 1x Wristlarge
• 1x Wristsmall
• 1x superfície superior
• 1x coverfinger
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotawrist2
• 1x rotawrist1
• 1x rotawrist3
• 1x WristGears
• 1x CableHolderWrist

Você pode obter o guia de montagem completo aqui.

Etapa 2: Design do eixo Z

Projetamos uma peça personalizada fixada na extremidade do antebraço que possui ranhuras para rolamento e parafuso de avanço. O rolamento é usado para guiar o braço no eixo z e o movimento do eixo é controlado por meio de mecanismo de avanço e parafuso. No mecanismo do parafuso de avanço, quando o eixo do parafuso gira, a porca do parafuso de avanço converte esse movimento rotativo em movimento linear, resultando no movimento linear do braço.

O parafuso de avanço é girado usando um motor de passo, resultando em um movimento preciso do braço robótico.

O motor de passo, os eixos e o parafuso de avanço estão todos presos a uma peça impressa em 3D personalizada entre a qual o braço robótico se move.

Etapa 3: Movimento e quadro do eixo X

Conforme mencionado na etapa anterior, uma segunda peça personalizada foi projetada para segurar o motor de passo e os eixos. A mesma peça também tem os furos para rolamento e porca usados para o mecanismo do parafuso de avanço para movimentação do eixo X. O motor de passo e o suporte do eixo são montados em uma estrutura de alumínio feita com extrusões de alumínio em T de 20 mm x 20 mm.

O aspecto mecânico do projeto está feito, agora vamos dar uma olhada na parte eletrônica.

Etapa 4: Funcionamento do motor de passo: Diagrama de circuito do driver A4988

Estamos usando o evive como nosso microcontrolador para controlar nossos servos e motores. Estes são os componentes necessários para controlar o motor de passo usando um joystick:

• Joystick XY
• Jumper Wires
• Motorista A4988
• Uma bateria (12V)

Acima está o diagrama do circuito.

Etapa 5: Código do motor de passo

Estamos usando a biblioteca BasicStepperDriver para controlar o motor de passo com o evive. O código é simples:

• Se a leitura do potenciômetro do eixo X for maior que 800 (leitura analógica de 10 bits), mova a pinça para cima.

• Se a leitura do potenciômetro do eixo X for inferior a 200 (leitura analógica de 10 bits), mova a pinça para baixo.

• Se a leitura do potenciômetro do eixo Y for maior que 800 (leitura analógica de 10 bits), mova a garra para a esquerda.
• Se a leitura do potenciômetro do eixo Y for inferior a 200 (leitura analógica de 10 bits), mova a garra para a direita.

O código é fornecido abaixo.

Etapa 6: Sensores Flex

Este sensor flexível é um resistor variável. A resistência do sensor flexível aumenta à medida que o corpo do componente se curva. Usamos cinco sensores flex longos de 4,5 para o movimento dos dedos.

A maneira mais simples de incorporar este sensor em nosso projeto foi usá-lo como divisor de tensão. Este circuito requer um resistor. Usaremos um resistor de 47kΩ neste exemplo.

Os sensores flex são anexados ao pino analógico A0-A4 no evive.

O dado acima é um circuito divisor de potencial com evive.

Etapa 7: Calibrando o Sensor Flex

O resultado final "carregando =" preguiçoso "foi fantástico. Conseguimos controlar o braço biônico usando uma luva.

O que é evive? Evive é uma plataforma de prototipagem eletrônica completa para todas as faixas etárias para ajudá-los a aprender, construir, depurar seus projetos de robótica, embarcados e outros. Com um Arduino Mega em seu coração, o evive oferece uma interface visual única baseada em menu que elimina a necessidade de reprogramar o Arduino repetidamente. A evive oferece o mundo da IoT, com fontes de alimentação, suporte sensorial e atuadores em uma pequena unidade portátil.

Resumindo, ajuda a construir projetos / protótipos com rapidez e facilidade.

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