Mănușă cu senzor flexibil: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Acesta este un proiect distractiv care poate fi adaptat pentru a controla orice, de la brațe robotizate la interfețe de realitate virtuală.

Pasul 1: Materiale și piese

Pentru mănușă:

• O mănușă ieftină de grădinărit
• Arduino Lilypad
• Suport baterie Lilypad
• Fir conductiv de cusut
• Fir normal de cusut
• Velostat
• Lipiți bandă
• super-lipici
• Elastic
• Cinci rezistențe de 4,7 Kohm

Pentru braț:

• Cinci servo SG90
• Fir electric
• Filament PLA sau ABS
• Ninjaflex (sau alt filament flexibil)
• Linia de pescuit
• Alimentare 5V
• Placă mică pentru pâine (opțională, dar utilă pentru cablarea servo-urilor în paralel)

Notă: dacă nu aveți filament de imprimare 3D flexibil, este posibil să utilizați un braț robotizat diferit de Flexy Hand

Pasul 2: Realizarea senzorilor flexibili

Materialul pe care l-am folosit, velostat, este un material piezorezistiv. Acest lucru înseamnă că este sensibil la presiune și când îl apăsați, îl îndoiți sau îl deformați, rezistența se va schimba. Această proprietate o vom folosi pentru a măsura cât de mult îndoaie fiecare deget.

Începeți prin tăierea a 5 benzi de velostat, aproximativ 0,7cm x 8cm, dimensiunile exacte sunt irelevante, deoarece ne interesează o lectură calitativă a rezistenței și nu una cantitativă.

Următorul loc 2 bucăți lungi de bandă lipicioasă cu fața în sus pe o suprafață plană și tăiați două lungimi de fir conductiv de cusut, aș spune că cel puțin 40cm lungime, este întotdeauna mai bine să aveți exces. Opțional, aplicați o picătură mică de super lipici pe banda adezivă, lângă bază. Acest lucru nu este necesar, dar am constatat că împiedică tragerea accidentală a firului de cusut. Dacă nu aveți fir de cusut conductiv, ar putea fi posibil să utilizați fir de cupru subțire pentru acest pas, precum firul pe care îl găsiți în cablurile pentru căști (spun „ar putea”, deoarece nu am testat această idee).

Așezați cele 2 lungimi ale firului de cusut deasupra benzii lipicioase de-a lungul centrului, cu coada firului de cusut scoțând capătul benzii lipicioase. Este important să mergeți la aproape toată lungimea benzii lipicioase, deoarece dacă nu faceți acest lucru, senzorul flexibil va colecta citiri doar lângă baza degetului și nu vârful.

Așezați velostatul deasupra unei bucăți de fir de cusut astfel încât să acopere capătul acestuia (nu doriți ca cele 2 bucăți de fir de cusut să se atingă). Apoi ridicați cealaltă bucată de bandă lipicioasă pe partea neacoperită a velostatului, apăsând cu putere pentru a elimina bulele de aer. La baza senzorului asigurați-vă că cele 2 bucăți de fir de cusut nu creează un scurtcircuit, pentru a preveni acest lucru, faceți-i să iasă din banda adezivă pe părțile opuse (similar cu o joncțiune în formă de "Y", a se vedea imaginea).

Tăiați excesul de bandă lipicioasă după cum doriți. În cele din urmă, super lipiți o mică bucată de elastic pe capătul senzorului. Repetați acest lucru de 5 ori, ajustând dimensiunea fiecărui senzor pentru a se potrivi în mod optim cu degetul.

Pasul 3: Faceți mănușa

Voi oferi o prezentare generală a pașilor pe care i-am făcut personal, dar modul în care o faceți va varia de la caz la caz, în mare măsură în funcție de mănușa pe care o folosiți.

Un punct cheie pe care nu-l pot sublinia suficient este că firul de cusut conductiv NU este ca firul normal de hobby, nu există teacă izolatoare. În plus, deoarece mănușa este flexibilă și se poate apleca pe ea însăși, este foarte ușor să creați un scurtcircuit, rezultând componente distruse și găuri mari topite în mănușă.

Dacă nu aveți fir de cusut conductiv, este posibil să utilizați fire normale și să lipiți conexiunile.

Am început prin cablarea acumulatorului la mănușă și conectarea 5V și GND la Arduino Lilypad. Nu coaseți încă complet Lilypad-ul, deoarece va trebui să-l îndoim înapoi și să coaseți sub el (a se vedea imaginile de mai sus).

Aș recomanda, de asemenea, căptușirea părții inferioare a plăcii Lilypad cu bandă electrică pentru a preveni orice scurtcircuit.

Apoi lipiți capetele a cinci rezistențe de 4,7 Kohm în bucle mici (poate fi necesar să reglați valoarea rezistenței în funcție de lungimea și lățimea benzilor de velostat). Opțional: folosiți adeziv fierbinte pentru a le atașa la mănușă, este mai dificil să le coaseți dacă nu sunt ținute inițial în poziție.

Consultați cu atenție imaginile de mai sus și schema de circuit înainte de a continua, este important să vă trasați traseul pentru firul de cusut înainte de a începe, altfel vă veți „coase singur într-un colț”.

Personal, am început să cus de la GND pe baterie la cele 5 rezistențe și apoi de la fiecare rezistență individuală la pinii A0 până la A4 trecând sub placa Lilypad pe care am acoperit-o mai devreme cu bandă izolatoare. După aceasta, am lipit capătul primului senzor flexibil degetul mare, cu un capăt al firului de cusut mergând la 5V și celălalt capăt mergând la A0. Repetați acest lucru pentru fiecare deget, dar în loc să mergeți direct la 5V de fiecare dată (și să creați un labirint de cusături) coaseți doar la senzorul flex anterior.

Pentru a vă asigura că fiecare dintre senzorii flex rămâne sub tensiune atunci când mișcați degetele cusăturați elasticul pe care l-am atașat senzorului flex în ultimul pas de vârfurile degetelor de pe mănușă. Opțional, cusăturați câteva bucle în jurul senzorului flex pentru a vă asigura că rămân în poziție în timp ce vă mișcați mâna.

În cele din urmă, lipiți 5 fire la pinii digitali de la 5 la 9, aceștia vor fi utilizați mai târziu pentru a spune servo-urilor unde să meargă.

Pasul 4: Construiește brațul

Am imprimat 3D fișierele arm off disponibile de la utilizatorul Gyrobot pe Thingiverse. Le găsiți aici.

Dacă doriți, puteți imprima și 3D un antebraț, dar, datorită restricțiilor de filament, am făcut un model de hârtie din propriul meu antebraț. Am folosit cinci servo SG90 ținute într-un cadru tipărit 3D, conectat la fiecare deget prin linie de pescuit. Cablează toate conexiunile GND și Vin în paralel cu o sursă de alimentare externă, cum ar fi un transformator de perete 5V AC-DC.

Conectați pinii de intrare servo (de obicei firele portocalii prin convenție) la pinii digitali corespunzători de pe mănușă.

Pasul 5: încărcați codul

Dacă nu aveți un cablu FTDI, va trebui să programați Lilypad prin intermediul unui Arduino Uno. Pașii pentru aceasta sunt descriși în acest instructiv. Asigurați-vă că ați selectat tipul corect de placă Arduino, pentru a-l schimba, accesați Instrumente / Placă / Lilypad Arduino.

Urmând instrucțiunile de mai sus, încărcați mai întâi codul de calibrare.

Copiați ieșirea din codul de calibrare în linia 31 a acestui cod, apoi încărcați-o.

Pasul 6: Comentează rata Baud

Am avut o eroare destul de frustrantă cu viteza baud (care este viteza la care datele sunt comunicate prin portul serial) fiind un factor de doi mai mare decât ceea ce am programat să fie. Vedeți videoclipul meu YouTube pe la 2:54 pentru o demonstrație a problemei. Din păcate, acest lucru m-a împiedicat să urmez planul meu inițial, acela de a utiliza bluetooth și de a comunica fără fir între mănușă și mâna robotică.

Nu am reușit să rezolv problema ratei de transmisie, dar cel mai bine cred că există o nepotrivire între hardware-ul software, considerând că oscilatorul de pe placă este fie 8mHz, fie 16mHz. Acest lucru se poate datora faptului că am cumpărat o placă de clonare ieftină și nu produsul oficial. Dacă utilizați produsul real, este posibil să nu aveți această problemă. Cu toate acestea, aceasta este pur și simplu propria mea speculație și dacă cineva știe motivul real, vă rugăm să-mi spuneți în comentariile de mai jos.

Ca remedieri temporare, am găsit 2 moduri în acest sens:

• Dublați viteza de transmisie utilizând butonul din partea stângă jos a monitorului serial. De exemplu, dacă codul spune Serial.begin (9600); schimbați ieșirea monitorului serial la 19200.
• În loc să alegeți Arduino Lilypad ca placă, alegeți Arduino Pro în timp ce plătiți. Pentru a face acest lucru în Arduino IDE, accesați: Tools / Board / Arduino Pro sau Pro Mini, apoi încărcați.

Pasul 7: Finalizare

Sper că ați găsit aceste informații instructive, dacă aveți întrebări sau sugestii, vă rugăm să le lăsați în comentariul de mai jos.

Premiul III în concursul Make It Move 2017