Robot de pictură alimentat Arduino: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Proiecte Fusion 360 »

V-ați întrebat vreodată dacă un robot ar putea face picturi și artă fascinante? În acest proiect încerc să fac asta o realitate cu un robot Arduino Powered Painting. Obiectivul este ca robotul să poată realiza picturi pe cont propriu și să folosească o imagine de referință ca ghid pentru a reproduce o operă de artă. Am folosit puterea CAD-ului și a fabricației digitale pentru a crea un șasiu robust pe care am montat un braț care ar putea să cufunde pensula într-unul dintre cele 7 containere de vopsea și să deseneze pe pânză.

Robotul este realizat folosind piese comune, cum ar fi motoare pas cu pas și servomotoare și este proiectat să funcționeze cu orice tip de vopsea.

Continuă pentru a-ți crea propriul robot de pictură Arduino și renunță la un vot pentru acest proiect în „Paint Challenge” dacă ți-a plăcut proiectul și ai decis să-ți construiești propria versiune.

Pasul 1: Prezentare generală a designului

Designul robotului de pictură este inspirat de structura unui robot de curățare Roomba. Se compune din două sisteme majore:

• Sistemul de acționare care constă din două motoare pas cu pas atașate la roți și planori pasivi. Acest lucru permite robotului să se deplaseze în orice direcție de-a lungul pânzei.
• Sistemul de pensule care constă dintr-un al treilea motor pas cu pas care poziționează pensula peste recipientele de vopsea și un servomotor care scufundă pensula în vopsea.

Robotul poate transporta până la 7 culori diferite în același timp. Designul a fost inițial realizat pe Fusion 360 al Autodesk. Piesele au fost apoi exportate în formatele corespunzătoare pentru a fi tăiate cu laser sau imprimate 3D.

Proiectarea șasiului robotului a fost realizată având în vedere scalabilitatea cu multiple puncte de montare și piese modulare. Acest lucru permite același șasiu să fie utilizat pentru diverse alte aplicații. În acest context, șasiul este folosit pentru a realiza opere de artă minunate folosind vopsea.

Pasul 2: Materiale necesare

Iată lista tuturor componentelor și pieselor necesare pentru a vă crea propriul robot Arduino Powered Painting. Toate piesele ar trebui să fie disponibile în mod obișnuit și ușor de găsit în magazinele locale de hardware sau online.

ELECTRONICĂ:

• Arduino Uno x 1
• Servomotor Towerpro MG995 x 1
• Motor pas cu pas NEMA17 x 3
• Scut CNC V3 x 1
• Baterie LiPo de 11,1 V x 1

HARDWARE:

• Piulițe și șuruburi M4
• Piulițe și șuruburi M3
• Roți (7cm dia x 2)
• Filament pentru imprimantă 3D (în cazul în care nu dețineți o imprimantă 3D, ar trebui să existe o imprimantă 3D într-un spațiu de lucru local sau tipăririle pot fi făcute online la prețuri destul de ieftine)
• Foi acrilice (3 mm)
• Vopsele
• Pensulă

INSTRUMENTE:

• imprimantă 3d
• Cutter cu laser

Cu excepția instrumentelor, costul total al acestui proiect este de aproximativ 60 USD.

Pasul 3: Piese fabricate digital

Majoritatea pieselor necesare acestui proiect sunt personalizate conform cerințelor, de aceea am decis să folosesc puterea pieselor fabricate digital. Părțile au fost inițial construite pe Fusion 360 și apoi modelele CAD au fost utilizate pentru tăierea cu laser sau imprimarea 3D a pieselor. Imprimările au fost realizate la 40% umplutură, 2 perimetre, duză de 0,4 mm și o înălțime a stratului de 0,1 mm folosind PLA. Unele dintre piese necesită suporturi, deoarece au o formă complexă cu consolă, însă suporturile sunt ușor accesibile și pot fi îndepărtate cu ajutorul unor tăietoare. Puteți alege culoarea dorită pentru filament. Piesele tăiate cu laser au fost decupate din acrilic transparent de 3 mm.

Mai jos puteți găsi lista completă a pieselor împreună cu fișierele de proiectare.

Notă: De aici înainte, părțile vor fi menționate folosind numele din lista următoare.

Piese imprimate 3D:

• Suport pas cu pas x 2
• Layer Spacer x 4
• Conector pentru braț x 1
• Planor pasiv x 2
• Suport pentru paleți de vopsea x 2
• Vopsea palet x 2

Piese tăiate cu laser:

• Panoul inferior x 1
• Panoul superior x 1
• Braț perie x 1

În total sunt 13 piese imprimate 3D și 3 piese tăiate cu laser. Timpul necesar pentru fabricarea tuturor pieselor este de aproximativ 12 ore.

Pasul 4: Construirea șasiului și a sistemului de acționare (stratul inferior)

Odată ce toate piesele sunt fabricate, puteți începe să asamblați stratul inferior al robotului de vopsire. Acest strat este responsabil pentru sistemul de acționare și deține, de asemenea, componentele electronice. Începeți prin montarea a două motoare pas cu pas pe două consolă pas cu pas folosind șuruburile furnizate. Apoi, ați folosit 8 x piulițe și șuruburi M4 pentru a fixa cele două consolă pas cu pas pe placa inferioară. Odată ce stepper-urile sunt montate, puteți atașa cele două roți la axele motoarelor stepper. De asemenea, puteți monta Arduino la locul său folosind piulițe și șuruburi M3 și câteva standoff-uri pentru a face Arduino ușor accesibil. Odată ce Arduino este fixat, montați scutul CNC pe Arduino. Există două găuri în partea din față și din spate a robotului. Treceți planorele pasive prin găuri și lipiți-le în loc. Aceste piese împiedică răzuirea corpului robotului de-a lungul suprafeței pânzei.

De asemenea, puteți monta cele două distanțieri ale stratului posterior folosind piulițe și șuruburi M4.

Notă: Nu atașați încă două fațe, deoarece ar trebui să le eliminați în cele din urmă.

Pasul 5: Montarea suportului de vopsea (stratul superior)

Odată ce sistemul de acționare este construit, puteți începe să asamblați stratul superior care ține brațul de vopsire care mută pensula și scufundă peria în diferitele recipiente de vopsea. Începeți prin atașarea celor două piese de suport pentru paleți de vopsea. Fanta de-a lungul interiorului piesei se aliniază cu cele două piese de distanțare ale stratului frontal. Partea combinată este atașată cu două piulițe și șuruburi la straturile superioare și inferioare. Piesa este în continuare consolidată cu patru seturi suplimentare de piulițe de șuruburi la panoul superior.

Paletii de vopsea sunt apoi atașați la partea inferioară a pieselor suportului de vopsea folosind două piulițe și șuruburi pentru fiecare parte.

Glisați panoul superior în poziție și utilizați încă două piulițe și șuruburi pentru a atașa distanțierii stratului posterior la panoul superior. Montați motorul pas cu pas pivotant în centrul panoului superior folosind șuruburile furnizate cu axa îndreptată spre partea superioară. Cu aceasta, șasiul robotului este construit și putem începe să asamblăm brațul de vopsire.

Pasul 6: Construirea ansamblului periei și brațului de vopsire

Pentru a construi brațul de vopsit, începeți prin atașarea conectorului brațului la brațul periei tăiate cu laser folosind 4 piulițe și șuruburi. Apoi, montați servomotorul la celălalt capăt folosind încă 4 piulițe și șuruburi. Asigurați-vă că axa servomotorului este spre capătul opus al conectorului brațului. Împingeți conectorul brațului în puntea superioară a motorului pas cu pas.

Utilizați cornul lung al servo-ului și atașați pensula la el folosind benzi de cauciuc sau fermoare cu fermoar. Aș recomanda utilizarea benzilor de cauciuc, deoarece aceasta oferă ansamblului periei o anumită conformitate, care este necesară pentru ca sistemul să funcționeze bine. Asigurați-vă că peria este atașată astfel încât, odată ce claxonul este conectat la servo, peria abia alunecă de-a lungul suprafeței podelei sau a hârtiei.

Cu aceasta, hardware-ul robotului de vopsire este complet și puteți începe cablarea și programarea.

Pasul 7: Electronice și circuite

Electronica acestui proiect este destul de simplă, se explică în tabelul următor:

• Pasul roții stânga până la portul axei X al ecranului CNC
• Pasul roții drepte până la portul axei Y al ecranului CNC
• Pas cu pas pivotant spre portul axei Z al ecranului CNC
• Semnal servomotor la pinul de activare a axului pe ecranul CNC
• Servomotor 5v la + 5v pe ecran CNC
• Servomotor GND la GND pe ecranul CNC

Cu aceasta circuitul pentru acest proiect este complet. Bateria poate fi conectată la bornele de alimentare ale ecranului CNC cu ajutorul unui comutator în serie pentru a porni și opri robotul.

Pasul 8: Un pic despre teorie

Când vine vorba de poziționarea unui punct pe o grilă 2D, cel mai comun și simplu mod de a face acest lucru este de a furniza coordonatele carteziene ale punctului. Acest lucru se face specificând un tuplu, în general (x, y) unde x este coordonata x sau distanța dintre proiecția punctului de pe axa x la origine și y este coordonata y a punctului sau distanța dintre proiecție a punctului de pe axa y spre origine. În acest fel, orice imagine sau formă complexă poate fi descrisă utilizând o succesiune de puncte, astfel încât atunci când „uniți punctele” imaginea să fie formată. Acesta este un mod convenabil de a descrie poziția unui punct în raport cu o origine. Cu toate acestea, pentru acest proiect, a fost utilizat un alt sistem.

Un punct pe o grilă 2D poate fi descris, de asemenea, folosind coordonatele polare. În această metodă, poziția unui punct este descrisă folosind un alt tupl, denumit în mod obișnuit ca (theta, r) unde theta este unghiul dintre axa x și jumătatea liniei care leagă originea și punctul și r este distanța dintre originea și punctul.

Formula pentru a converti de la unul la altul poate fi găsită în imaginea atașată. Nu este necesar să înțelegem pe deplin formulele, deși cunoașterea lor ajută.

Pasul 9: Programarea Arduino

Programul este realizat folosind o tehnică orientată obiect, ceea ce face programul simplu de utilizat. Începeți prin crearea unui obiect robot ai cărui parametri sunt lățimile și înălțimile pânzei (măsurați-le folosind o riglă sau o bandă de măsurare în centimetri și înlocuiți valorile din linia 4 a scriptului paintRobot.ino). Tehnicile de programare orientate obiect permit spațiu pentru dezvoltări ulterioare.

Vi se oferă apoi 3 funcții simple:

1. gotoXY ia o coordonată carteziană și mută robotul în acea poziție. (De ex. Robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl ia o valoare booleană: false ridică pensula de pe pânză în timp ce true plasează pensula pe pânză. (De ex. Robot.brushControl (adevărat))
3. pickPaint ia un număr întreg -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, ceea ce face ca robotul să înmoaie pensula în recipientul de vopsea corespunzător. (De ex. Robot.pickPaint (3))

Programul atașat mai jos face ca robotul să se deplaseze în poziții aleatorii și să aleagă culori aleatorii, ceea ce creează în cele din urmă o piesă de artă frumoasă și unică. Deși acest lucru poate fi schimbat cu ușurință pentru a face robotul să atragă orice vrei.

Notă: Odată ce codul este încărcat, poate fi necesar să repoziționați claxonul servo conectat la perie. Când p

Pasul 10: Adăugarea vopselei

Odată ce hardware-ul, electronica și programarea sunt complete, puteți adăuga în cele din urmă câteva vopsele la containerele individuale de vopsea. Aș recomanda să diluați ușor vopseaua pentru a face pictura mai fină.

Pe recipientul exterior al paletului drept adăugați puțină apă. Robotul va folosi această apă pentru a curăța peria înainte de a schimba culorile.

Pentru a începe o pictură, așezați robotul în colțul din stânga jos al pânzei, făcându-l orientat de-a lungul marginii de jos și porniți robotul, așezați-vă și urmăriți cum piesa de artă prinde încet viață.

Pasul 11: Rezultate finale

Cu programul actual, robotul efectuează mișcări aleatorii pe pânză, care produce tablouri unice și frumoase. Deși cu unele modificări, robotul poate fi făcut să execute picturi specifice folosind o imagine de referință. Sistemul actual oferă o bază robustă pentru a face evoluții. Șasiul robotului este, de asemenea, proiectat într-un mod modular, cu mai multe puncte de montare standardizate, astfel încât robotul să poată fi ușor convertit pentru o aplicație în funcție de nevoile dvs.

Sper că ți-a plăcut acest Instructable și te-a inspirat să-ți construiești propriul robot de pictură.

Dacă ți-a plăcut proiectul, susține-l votând în „Paint Challenge”.

Happy Making!

Marele Premiu la Paint Challenge