Гъвкава сензорна ръкавица: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Това е забавен проект, който може да се адаптира за управление на всичко - от роботизирани оръжия до интерфейси за виртуална реалност.

Стъпка 1: Материали и части

За ръкавицата:

• Евтина градинарска ръкавица
• Arduino Lilypad
• Поставка за клетка на батерията Lilypad
• Проводим конец за шиене
• Нормален конец за шиене
• Велостат
• Лепяща лента
• супер лепило
• Ластик
• Пет резистора от 4.7Kohm

За ръката:

• Пет сервомотора SG90
• Електрически проводник
• PLA или ABS нишка
• Ninjaflex (или друга гъвкава нишка)
• Корда
• 5V захранване
• Малка дъска за хляб (по избор, но полезна за паралелно окабеляване на сервомоторите)

Забележка: ако нямате гъвкава нишка за 3D печат, възможно е да използвате различна роботизирана ръка към Flexy Hand

Стъпка 2: Изработка на гъвкави сензори

Материалът, който използвах, велостат, е пиезорезистивен материал. Това означава, че е чувствителен към натиск и когато го натиснете, огънете или деформирате, съпротивлението ще се промени. Това свойство ще използваме, за да измерим колко се огъва всеки пръст.

Започнете с изрязване на 5 ленти велостат, приблизително 0,7 см х 8 см, точните размери са без значение, тъй като се интересуваме от качествено отчитане на съпротивлението, а не количествено.

След това поставете 2 дълги парчета лепкава лента с лицето нагоре върху равна повърхност и изрежете две дължини на проводяща нишка за шиене, бих казала поне 40 см дълга, винаги е по -добре да има излишък. По желание нанесете малка капка супер лепило върху лепкава лента, близо до основата. Това не е задължително, но открих, че предотвратява случайното изваждане на конците за шиене. Ако нямате проводими шевни нишки, може да е възможно да използвате тънка медна жица за тази стъпка като жицата, която намирате в кабелите за слушалки (казвам „може“, тъй като не съм тествал тази идея).

Поставете 2 -те дължини шевна нишка върху лепкавата лента по средата, като опашката на шевната нишка стърчи в края на лепкавата лента. Важно е да преминете към почти цялата дължина на лепкавата лента, защото ако не го направите, сензорът за гъвкавост ще събира само показанията близо до основата на пръста ви, а не върха.

Поставете велостата върху едно парче шевна нишка така, че да покрива края му (не искате 2 -те парчета шевна нишка да се докосват). След това повдигнете другото парче лепкава лента върху непокритата страна на велостата, като натиснете силно надолу, за да отстраните въздушните мехурчета. В основата на сензора се уверете, че 2 -те парчета конец за шиене не създават късо съединение, за да предотвратите това, накарайте ги да излязат от лепкава лента от противоположните страни (подобно на кръстовище с форма "Y", вижте снимката).

Изрежете излишната лепкава лента по желание. И накрая, супер залепете малко парче ластик в края на сензора. Повторете това 5 пъти, като регулирате размера на всеки сензор, за да пасне оптимално на пръста ви.

Стъпка 3: Направете ръкавицата

Ще дам преглед на стъпките, които лично предприех, но начина, по който го правите, ще варира в зависимост от конкретния случай, до голяма степен зависи от ръкавицата, която използвате.

Един ключов момент, който не мога да подчертая достатъчно, е, че проводимата нишка за шиене НЕ е като обикновената тел за хоби, няма изолационна обвивка. Освен това, тъй като ръкавицата е гъвкава и може да се огъне върху себе си, е много лесно да се създаде късо съединение, което да доведе до разрушени компоненти и големи дупки, разтопени във вашата ръкавица.

Ако нямате проводима шевна нишка, е възможно да използвате нормални проводници и да запоявате връзките си.

Започнах с свързване на батерията към ръкавицата и свързване на 5V и GND към Arduino Lilypad. Все още не шийте Lilypad, тъй като ще трябва да го огънем назад и да шием под него (вижте снимките по -горе).

Бих препоръчал също така да облицовате долната страна на платката Lilypad с електрическа лента, за да предотвратите късо съединение.

След това запоявайте краищата на пет резистора от 4,7Kohm в малки контури (може да се наложи да регулирате стойността на съпротивлението въз основа на дължината и ширината на вашите велостатични ленти). По избор: използвайте горещо лепило, за да ги прикрепите към ръкавицата, по -трудно е да ги зашиете, ако първоначално не са държани на място.

Внимателно се консултирайте с горните снимки и електрическа схема, преди да продължите. Важно е да очертаете маршрута си за конец за шиене, преди да започнете, в противен случай ще се "зашиете в ъгъл".

Лично аз започнах да шия от GND на батерията до 5 -те резистора и след това от всеки отделен резистор до A0 през A4 щифтове, като отидох под дъската Lilypad, която по -рано покрихме с изолационна лента. След това залепих края на първия сензор за огъване към палеца, като единият край на шивашката нишка отива на 5V, а другият край на A0. Повторете това за всеки пръст, но вместо да отивате директно на 5V всеки път (и да създавате лабиринт от шевове), просто шийте към предишния гъвкав сензор.

За да сте сигурни, че всеки от сензорите за огъване остава под напрежение, когато движите пръстите си, зашийте ластика, който прикрепихме към сензора за огъване в последната стъпка към върховете на пръстите на ръкавицата. По желание зашийте някои контури около сензора за огъване, за да сте сигурни, че те остават в позиция, докато движите ръката си.

Накрая запоявайте 5 проводника към цифрови щифтове 5 до 9, те ще бъдат използвани по -късно, за да кажете на сервомоторите къде да отидете.

Стъпка 4: Изградете ръката

Отпечатах 3D файловете с ръка, предоставени от потребителя Gyrobot на Thingiverse. Можете да ги намерите тук.

Ако искате, можете също да отпечатате 3D предмишницата, но поради ограниченията на нишките направих хартиен маше модел на собствената си предмишница. Използвах пет сервомотора SG90, държани в 3D отпечатана рамка, свързани с всеки пръст чрез въдица. Свържете всички GND и Vin връзки паралелно към външен източник на захранване, като например 5V AC-DC стенен трансформатор.

Свържете входните щифтове на серво (обикновено оранжевите проводници по конвенция) към съответните цифрови щифтове на ръкавицата.

Стъпка 5: Качете кода

Освен ако нямате FTDI кабел, ще трябва да програмирате Lilypad чрез Arduino Uno. Стъпките за това са описани в тази инструкция. Уверете се, че сте избрали правилния тип дъска Arduino, за да го промените, отидете на Инструменти/Борд/Lilypad Arduino.

Следвайки инструкциите по -горе, първо качете кода за калибриране.

Копирайте изхода от калибриращия код в ред 31 на този код, след което го качете.

Стъпка 6: Коментирайте скоростта на предаване

Имах доста разочароващ бъг, тъй като скоростта на предаване (която е скоростта, с която данните се предават през серийния порт) е фактор два по -голям от това, за което го програмирах. Вижте моя видеоклип в YouTube около 2:54 за демонстрация на проблема. За съжаление това ми попречи да следвам първоначалния си план, който беше да използвам bluetooth и да комуникирам безжично между ръкавицата и роботизираната ръка.

Не успях да разреша проблема с скоростта на предаване, но най -доброто ми предположение е, че има несъответствие между софтуерния хардуер, мислейки, че осцилаторът на платката е или 8mHz, или 16mHz. Това може да се дължи на факта, че закупих евтина клонираща дъска, а не официалния продукт. Ако използвате истинския продукт, може да нямате този проблем. Независимо от това, това са само мои собствени предположения и ако някой знае истинската причина, моля да ме уведоми в коментарите по -долу.

Като временни поправки открих 2 начина за заобикаляне на това:

• Удвоете скоростта на предаване, като използвате бутона в долния ляв ъгъл на серийния монитор. Например, ако кодът казва Serial.begin (9600); променете изхода на серийния монитор на 19200.
• Вместо да избирате Arduino Lilypad като дъска, изберете Arduino Pro, докато се качвате. За да направите това в Arduino IDE, отидете: Tools/Board/Arduino Pro или Pro Mini, след което качете.

Стъпка 7: Приключване

Надявам се, че сте намерили тази инструкция информативна, ако имате въпроси или предложения, моля, оставете ги в коментара по -долу.

Трета награда в конкурса Make it Move 2017