Flex -sensorhanske: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Dette er et morsomt prosjekt som kan tilpasses for å kontrollere alt fra robotarmer til virtuelle virkelighetsgrensesnitt.

Trinn 1: Materialer og deler

For hansken:

• En billig hage i hagen
• Arduino Lilypad
• Lilypad battericelleholder
• Ledende sytråd
• Vanlig sytråd
• Velostat
• Stick tape
• superlim
• Elastisk
• Fem 4,7Kohm motstander

For armen:

• Fem SG90 servoer
• Elektrisk ledning
• PLA eller ABS filament
• Ninjaflex (eller annen fleksibel filament)
• Fiskesnøre
• 5V strømforsyning
• Lite brødbrett (valgfritt, men nyttig for kabling av servoene parallelt)

Merk: Hvis du ikke har fleksibel 3D -utskriftstråd, er det mulig å bruke en annen robotarm enn Flexy Hand

Trinn 2: Lag Flex -sensorene

Materialet jeg brukte, velostat, er et piezoresistivt materiale. Dette betyr at den er trykkfølsom, og når du trykker, bøyer eller deformerer den, vil motstanden endres. Det er denne egenskapen vi skal bruke til å måle hvor mye hver finger bøyer seg.

Start med å kutte 5 strimler velostat, omtrent 0,7 cm x 8 cm, de eksakte dimensjonene er irrelevante, da vi er interessert i en kvalitativ avlesning av motstanden og ikke en kvantitativ.

Deretter plasserer du 2 lange stykker tape med forsiden opp på en flat overflate og kutter to lengder med ledende sytråd, jeg vil si minst 40 cm lang, det er alltid bedre å ha overflødig. Påfør eventuelt en liten dråpe superlim på klebebåndet, nær basen. Dette er ikke nødvendig, men jeg fant ut at det forhindrer at sytråden ved et uhell blir trukket ut. Hvis du ikke har ledende sytråd, kan det være mulig å bruke tynn kobbertråd til dette trinnet, som tråden du finner i hodetelefonkabler (jeg sier "kanskje" siden jeg ikke har testet denne ideen).

Legg de 2 lengder sytråd på toppen av klebebåndet langs midten, med halen på sytråden som stikker ut enden av klebebåndet. Det er viktig å gå til nesten hele lengden på klebebåndet, for hvis du ikke gjør det, vil flex -sensoren bare samle avlesninger i nærheten av fingeren og ikke spissen.

Legg velostaten på toppen av ett stykke sytråd slik at den dekker enden av den (du vil ikke at de 2 sytrådene skal berøre). Løft deretter det andre klebebåndet på den avdekkede siden av velostaten, trykk hardt ned for å fjerne luftbobler. Ved foten av sensoren må du sørge for at de to sytrådene ikke skaper en kortslutning. For å forhindre at dette går ut av klebebåndet på motsatte sider (ligner et "Y" -formet kryss, se bildet).

Klipp av overflødig klebebånd etter ønske. Til slutt superlim et lite stykke elastikk på enden av sensoren. Gjenta dette 5 ganger og juster størrelsen på hver sensor for å passe fingeren optimalt.

Trinn 3: Lag hansken

Jeg vil gi en oversikt over trinnene jeg personlig tok, men hvordan du gjør det vil variere fra sak til sak, i stor grad avhengig av hansken du bruker.

Et sentralt punkt jeg ikke kan understreke nok er at ledende sytråd IKKE er som vanlig hobbytråd, det er ingen isolerende kappe. I tillegg siden hansken er fleksibel og kan bøye seg tilbake, er det veldig enkelt å lage en kortslutning, noe som resulterer i ødelagte komponenter og store hull som smelter i hansken.

Hvis du ikke har ledende sytråd er det mulig å bruke vanlige ledninger og lodde forbindelsene dine.

Jeg begynte med å koble batteripakken til hansken og koble 5V og GND til Arduino Lilypad. Sy ikke Lilypad helt ennå, da vi må bøye den bakover og sy under den (se bildene ovenfor).

Jeg vil også anbefale å feste undersiden av Lilypad -kortet med elektrisk tape for å forhindre kortslutning.

Deretter loddes endene av fem 4,7Kohm -motstander i små sløyfer (du må kanskje justere motstandsverdien basert på lengden og bredden på velostatstrimlene). Valgfritt: bruk varmt lim for å feste dem til hansken. Det er vanskeligere å sy dem hvis de ikke først holdes på plass.

Se bildene ovenfor og kretsdiagrammet nøye før du fortsetter. Det er viktig å kartlegge ruten for sytråden før du starter, ellers vil du "sy deg inn i et hjørne".

Personlig begynte jeg å sy fra GND på batteripakken til de 5 motstandene og deretter fra hver enkelt motstand til A0 til A4 -pinnene ved å gå under Lilypad -kortet som vi dekket med isolasjonstape tidligere. Etter dette limte jeg enden av den første flex -sensoren til tommelen med den ene enden av sytråden til 5V og den andre enden til A0. Gjenta dette for hver finger, men i stedet for å gå direkte til 5V hver gang (og lage en labyrint av masker) bare sy til den forrige flex -sensoren.

For å sikre at hver av flex -sensorene forblir under spenning når du beveger fingrene, syr elastikken vi festet til flex -sensoren i det siste trinnet til fingertuppene på hansken. Sy eventuelt noen løkker rundt flex -sensoren for å sikre at de holder seg på plass mens du beveger hånden.

Til slutt lodde 5 ledninger til digitale pinner 5 til 9, disse vil bli brukt senere for å fortelle servoene hvor de skal dra.

Trinn 4: Bygg armen

I 3D trykte armen av filer som ble gjort tilgjengelig fra brukeren Gyrobot på Thingiverse. Du finner dem her.

Hvis du vil kan du også skrive ut en underarm i 3D, men på grunn av filamentstøtter lagde jeg en papirmaskemodell av min egen underarm. Jeg brukte fem SG90 servoer i en 3D -trykt ramme, koblet til hver finger med fiskesnøre. Koble alle GND- og Vin-tilkoblingene parallelt med en ekstern strømkilde, for eksempel en 5V AC-DC-veggtransformator.

Koble servoinngangspinnene (vanligvis de oransje ledningene etter konvensjon) til de tilsvarende digitale pinnene på hansken.

Trinn 5: Last opp koden

Med mindre du har en FTDI -kabel, må du programmere Lilypad via en Arduino Uno. Trinnene for dette er beskrevet i denne instruksjonsboken. Sørg for at du har valgt riktig Arduino -korttype, for å endre den, gå til Tools/Board/Lilypad Arduino.

Følg instruksjonene ovenfor, last opp kalibreringskoden først.

Kopier utgangen fra kalibreringskoden til linje 31 i denne koden, og last den deretter opp.

Trinn 6: Kommenter baudhastigheten

Jeg hadde en ganske frustrerende feil med overføringshastigheten (som er hastigheten som data kommuniseres gjennom serieporten) som var en faktor to større enn det jeg programmerte den til å være. Se min youtube -video rundt 2:54 for en demonstrasjon av problemet. Dessverre forhindret dette meg fra å følge min første plan som var å bruke bluetooth og trådløst kommunisere mellom hansken og robothånden.

Jeg klarte ikke å løse baudhastighetsproblemet, men mitt beste gjetning er at det er et misforhold mellom maskinvarens maskinvare og tror at oscillatoren på brettet enten er 8mHz eller 16mHz. Dette kan være fordi jeg kjøpte et billig klonbrett og ikke det offisielle produktet. Hvis du bruker det virkelige produktet, har du kanskje ikke dette problemet. Ikke desto mindre er dette bare min egen spekulasjon, og hvis noen vet den virkelige årsaken, vennligst gi meg beskjed i kommentarene nedenfor.

Som midlertidige reparasjoner fant jeg to måter å løse dette på:

• Doble baudhastigheten ved hjelp av knappen nederst til venstre på den serielle skjermen. For eksempel, hvis koden sier Serial.begin (9600); endre seriell skjermutgang til 19200.
• I stedet for å velge Arduino Lilypad som brettet ditt, velg Arduino Pro mens du går ombord. For å gjøre dette i Arduino IDE, gå til: Tools/Board/Arduino Pro eller Pro Mini, og last deretter opp.

Trinn 7: Fullføring

Jeg håper du fant dette lærerikt informativt. Hvis du har spørsmål eller forslag, kan du la dem stå i kommentaren nedenfor.

Tredjepris i Make It Move -konkurransen 2017