არდუინოზე დაფუძნებული მხატვრობის რობოტი: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

Fusion 360 პროექტები »

ოდესმე გიფიქრიათ, შეძლებს თუ არა რობოტს მომხიბლავი ნახატები და ხელოვნება? ამ პროექტში მე ვცდილობ რეალობად აქციოს არდუინოს მართვადი ფერწერის რობოტი. მიზანი არის რობოტმა შეძლოს ნახატების დამოუკიდებლად გაკეთება და გამოიყენოს საცნობარო სურათი, როგორც სახელმძღვანელო ხელოვნების ნიმუშის გამეორებისთვის. მე გამოვიყენე CAD და ციფრული ფაბრიკაციის ძალა, რომ შემექმნა ძლიერი შასი, რომელზედაც დავკიდე ხელი, რომელსაც შეეძლო საღებავის ფუნჯი ჩაეფლო 7 საღებავის ერთ კონტეინერში და დამეხატა ტილოზე.

რობოტი დამზადებულია საერთო ნაწილების გამოყენებით, როგორიცაა სტეპერი და სერვო ძრავები და ის შექმნილია ნებისმიერი სახის საღებავით მუშაობისთვის.

მიჰყევით თქვენს შექმნას Arduino– ს მიერ შექმნილი ფერწერის რობოტისთვის და მიეცით ხმა ამ პროექტს "Paint Challenge" - ში, თუ მოგეწონათ პროექტი და გადაწყვეტთ შექმნათ თქვენი საკუთარი ვერსია.

ნაბიჯი 1: დიზაინის მიმოხილვა

ფერწერის რობოტის დიზაინი შთაგონებულია Roomba– ს გამწმენდი რობოტის სტრუქტურით. იგი შედგება ორი ძირითადი სისტემისგან:

• წამყვანი სისტემა, რომელიც შედგება ორი სტეპერიანი ძრავისგან, რომლებიც მიმაგრებულია ბორბლებზე და პასიური პლანერები. ეს საშუალებას აძლევს რობოტს გადაადგილდეს ნებისმიერი მიმართულებით ტილოს გასწვრივ.
• ჯაგრისის სისტემა, რომელიც შედგება მესამე სტეპერიანი ძრავისაგან, რომელიც ფუნჯს ათავსებს საღებავის კონტეინერებზე და სერვო ძრავას, რომელიც საღებავის ფუნჯს ხატავს საღებავში.

რობოტს შეუძლია ერთდროულად 7 -მდე სხვადასხვა ფერის ტარება. დიზაინი თავდაპირველად გაკეთდა Autodesk's Fusion 360- ზე. ნაწილები შემდეგ ექსპორტირებული იქნა შესაბამის ფორმატებში ლაზერულად მოჭრილი ან 3D დასაბეჭდად.

რობოტის შასის დიზაინი შემუშავებულია მასშტაბურობის გათვალისწინებით, მრავალი სამონტაჟო წერტილით და მოდულური ნაწილებით. ეს იძლევა იმავე შასის გამოყენებას სხვა და სხვა პროგრამებისთვის. ამ კონტექსტში, შასი გამოიყენება საღებავის გამოყენებით ხელოვნების მშვენიერი ნიმუშების დასამზადებლად.

ნაბიჯი 2: საჭირო მასალები

აქ არის ყველა იმ კომპონენტისა და ნაწილის ჩამონათვალი, რომელიც საჭიროა თქვენი საკუთარი Arduino– ით აღჭურვილი მხატვრული რობოტის შესაქმნელად. ყველა ნაწილი უნდა იყოს საყოველთაოდ ხელმისაწვდომი და ადვილად მოსაძებნი ტექნიკის ადგილობრივ მაღაზიებში ან ინტერნეტში.

ელექტრონიკა:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servo motor x 1
• NEMA17 სტეპერიანი ძრავა x 3
• CNC ფარი V3 x 1
• 11.1 V LiPo ბატარეა x 1

HARDWARE:

• M4 თხილი და ჭანჭიკები
• M3 თხილი და ჭანჭიკები
• ბორბლები (7 სმ დია x 2)
• 3D პრინტერის ძაფები (იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ არ ფლობთ 3D პრინტერს, უნდა იყოს 3D პრინტერი ადგილობრივ სამუშაო ადგილზე, ან დაბეჭდვის გაკეთება ინტერნეტით საკმაოდ იაფად)
• აკრილის ფურცლები (3 მმ)
• საღებავები
• საღებავის ფუნჯი

ინსტრუმენტები:

• 3D პრინტერი
• ლაზერული საჭრელი

ინსტრუმენტების გამოკლებით, ამ პროექტის მთლიანი ღირებულებაა დაახლოებით $ 60.

ნაბიჯი 3: ციფრულად დამზადებული ნაწილები

ამ პროექტისთვის საჭირო ნაწილების უმეტესობა მორგებულია მოთხოვნების შესაბამისად, ამიტომაც გადავწყვიტე გამოვიყენო ციფრული გაყალბებული ნაწილების სიმძლავრე. ნაწილები თავდაპირველად აშენდა Fusion 360-ზე და შემდეგ CAD მოდელები გამოიყენეს ნაწილების ლაზერული მოჭრის ან 3D ბეჭდვისთვის. ანაბეჭდები გაკეთდა 40% შევსებით, 2 პერიმეტრით, 0.4 მმ საქშენით და ფენის სიმაღლე 0.1 მმ PLA გამოყენებით. ზოგიერთი ნაწილი საჭიროებს საყრდენებს, ვინაიდან მათ აქვთ რთული ფორმა გადახურებით, თუმცა საყრდენები ადვილად მისაწვდომია და მათი ამოღება შესაძლებელია ზოგიერთი საჭრელის გამოყენებით. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ ძაფის თქვენთვის სასურველი ფერი. ლაზერულად მოჭრილი ნაჭრები ამოჭრილია 3 მმ გამჭვირვალე აკრილისგან.

ქვემოთ შეგიძლიათ იხილოთ ნაწილების სრული სია დიზაინის ფაილებთან ერთად.

შენიშვნა: აქედან ნაწილები იქნება მითითებული სახელების გამოყენებით შემდეგ სიაში.

3D ბეჭდვის ნაწილები:

• სტეპერი ფრჩხილი x 2
• ფენის შუალედი x 4
• მკლავის კონექტორი x 1
• პასიური პლანერი x 2
• საღებავის პალეტის მფლობელი x 2
• საღებავის პალიტრა x 2

ლაზერული ჭრის ნაწილები:

• ქვედა პანელი x 1
• ზედა პანელი x 1
• ფუნჯი მკლავი x 1

საერთო ჯამში არის 13 3D დაბეჭდილი ნაწილი და 3 ლაზერულად მოჭრილი ნაწილი. ყველა ნაწილის წარმოებისათვის საჭირო დრო დაახლოებით 12 საათია.

ნაბიჯი 4: შასის და წამყვანი სისტემის შექმნა (ქვედა ფენა)

მას შემდეგ, რაც ყველა ნაწილი დამზადდება, შეგიძლიათ დაიწყოთ ფერწერის რობოტის ქვედა ფენის შეკრება. ეს ფენა პასუხისმგებელია წამყვანი სისტემაზე და ასევე ფლობს ელექტრონიკას. დაიწყეთ 2 სტეპერიანი ძრავის დამონტაჟებით ორ სტეპერ ფრჩხილზე გათვალისწინებული ხრახნების გამოყენებით. შემდეგი, გამოიყენეთ 8 x M4 კაკალი და ჭანჭიკები, რათა დაიძლიოთ ორი სტეპერი ფრჩხილი ქვედა ფირფიტაზე. მას შემდეგ, რაც სტეპერები დამონტაჟდება, შეგიძლიათ ორი ბორბალი მიამაგროთ სტეპერიანი ძრავების ღერძებს. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დააინსტალიროთ არდუინო ადგილზე M3 კაკლებისა და ჭანჭიკების გამოყენებით და ზოგიერთი ჩამორჩენის მიზნით, რათა არდუინო ადვილად მისაწვდომი იყოს. მას შემდეგ რაც არდუინო უზრუნველყოფილია, დააინსტალირეთ CNC ფარი არდუინოზე. რობოტის წინა და უკანა მხარეს არის ორი ხვრელი. გაიარეთ პასიური პლანერები ხვრელებში და მიამაგრეთ ისინი ადგილზე. ეს ნაჭრები ხელს უშლის რობოტის სხეულს ტილოს ზედაპირის გასწვრივ.

თქვენ ასევე შეგიძლიათ დააინსტალიროთ უკანა ფენის ორი შუალედი M4 თხილისა და ჭანჭიკების გამოყენებით.

შენიშვნა: ჯერ არ მიამაგროთ წინა ორი, რადგან საბოლოოდ მოგიწევთ მათი ამოღება.

ნაბიჯი 5: საღებავის მფლობელის დამონტაჟება (ზედა ფენა)

წამყვანი სისტემის აგების შემდეგ, თქვენ შეგიძლიათ დაიწყოთ ზედა ფენის შეკრება, რომელიც ინახავს შეღებვის მკლავს, რომელიც მოძრაობს ფუნჯს და ფუნჯს ამცირებს სხვადასხვა საღებავის კონტეინერებში. დაიწყეთ საღებავის პალეტის მფლობელის ორი ნაწილის მიმაგრებით. ნაწილის შიდა ნაწილის გასწვრივ სლოტი შეესაბამება წინა ფენის ორ დაშორებულ ნაწილს. კომბინირებული ნაწილი მიმაგრებულია ორი თხილითა და ჭანჭიკით ზედა და ქვედა ფენებზე. ნაჭერი კიდევ უფრო გაძლიერდება ზედა პანელზე ჭანჭიკების ოთხი დამატებითი კომპლექტით.

ამის შემდეგ საღებავის პალეტები მიმაგრებულია საღებავის პალეტის დამჭერის ქვედა ნაწილზე ორი თხილისა და ჭანჭიკის გამოყენებით თითოეული მხარისთვის.

გადაიტანეთ ზედა პანელი თავის ადგილზე და გამოიყენეთ კიდევ ორი კაკალი და ჭანჭიკები, რომ მიამაგროთ უკანა ფენის შუალედები ზედა პანელზე. დაამონტაჟეთ მბრუნავი სტეპერიანი ძრავა ზედა პანელის ცენტრში მოწოდებული ჭანჭიკების გამოყენებით, რომლის ღერძიც მიმართულია ზევით. ამით აგებულია რობოტის შასი და ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ ფერწერის ხელის შეკრება.

ნაბიჯი 6: ხატვის ხელისა და ფუნჯის შეკრების აგება

ფერწერის მკლავის ასაშენებლად, დაიწყეთ მავთულის კონექტორი ლაზერულად დაჭრილი ფუნჯის მკლავზე 4 თხილისა და ჭანჭიკის გამოყენებით. შემდეგი, დააინსტალირეთ სერვო ძრავა მეორე ბოლოში კიდევ 4 კაკლის და ჭანჭიკის გამოყენებით. დარწმუნდით, რომ სერვო ძრავის ღერძი არის მკლავის კონექტორის საპირისპირო ბოლოსკენ. დააყენეთ მკლავის კონექტორი სტეპერიანი ძრავის ზედა ღერძში.

გამოიყენეთ სერვოს გრძელი რქა და მიამაგრეთ საღებავის ფუნჯი რეზინის ზოლების ან სამაგრების გამოყენებით. მე გირჩევთ გამოიყენოთ რეზინის ზოლები, რადგან ეს აძლევს ფუნჯის შეკრებას გარკვეულ შესაბამისობას, რაც აუცილებელია სისტემის კარგად მუშაობისთვის. დარწმუნდით, რომ ფუნჯი მიმაგრებულია ისე, რომ მას შემდეგ რაც რქა დაკავშირებულია სერვოსთან, ჯაგრისი ძლივს სრიალებს იატაკის ან ქაღალდის ზედაპირზე.

ამით ხატვის რობოტის აპარატურა დასრულებულია და თქვენ შეგიძლიათ დაიწყოთ გაყვანილობა და პროგრამირება.

ნაბიჯი 7: ელექტრონიკა და სქემები

ამ პროექტის ელექტრონიკა საკმაოდ მარტივია, იგი განმარტებულია შემდეგ ცხრილში:

• მარცხენა ბორბლის საფეხური CNC ფარის X ღერძის პორტამდე
• მარჯვენა ბორბლის სტეპერი CNC ფარის Y ღერძის პორტში
• მბრუნავი სტეპერი Z ღერძის პორტში CNC ფარი
• სერვო საავტომობილო სიგნალი Spindle- ს საშუალებას აძლევს დააინსტალიროს CNC ფარი
• სერვო ძრავა 5v დან +5v CNC ფარზე
• სერვო ძრავა GND to GND CNC ფარზე

ამით ამ პროექტის სქემა დასრულებულია. ბატარეა შეიძლება დაკავშირებული იყოს CNC ფარის დენის ტერმინალებთან სერიის გადამრთველით რობოტის ჩართვისა და გამორთვისთვის.

ნაბიჯი 8: ცოტა თეორიის შესახებ

როდესაც საქმე ეხება წერტილის განლაგებას 2D ბადეზე, ამის ყველაზე გავრცელებული და მარტივი გზა არის წერტილის კარტეზიული კოორდინატების უზრუნველყოფა. ეს კეთდება tuple- ს მითითებით, ზოგადად (x, y), სადაც x არის x კოორდინატი ან მანძილი x ღერძზე წერტილის პროექციას შორის საწყისამდე და y არის წერტილის y კოორდინატი ან პროექციას შორის მანძილი წერტილი y ღერძზე წარმოშობისკენ. ამ გზით, ნებისმიერი რთული გამოსახულება ან ფორმა შეიძლება აღწერილი იყოს წერტილების თანმიმდევრობით, ისე რომ როდესაც თქვენ "უერთდებით წერტილებს" გამოსახულება იქმნება. ეს არის მოსახერხებელი გზა აღწეროს წერტილის პოზიცია წარმოშობის მიმართ. თუმცა, ამ პროექტისათვის განსხვავებული სისტემა იყო გამოყენებული.

2D ქსელის წერტილი ასევე შეიძლება აღწერილი იყოს პოლარული კოორდინატების გამოყენებით. ამ მეთოდით, წერტილის პოზიცია აღწერილია სხვა წყვილის გამოყენებით, რომელიც ჩვეულებრივ აღინიშნება როგორც (თეტა, რ), სადაც თეტა არის კუთხე x ღერძსა და ნახევარ ხაზს შორის, რომელიც აკავშირებს საწყისს და წერტილს, ხოლო რ არის მანძილი მათ შორის წარმოშობა და წერტილი.

ერთიდან მეორეზე გადაყვანის ფორმულა შეგიძლიათ იხილოთ თანდართულ სურათში. არ არის აუცილებელი ფორმულების სრულად გაგება, თუმცა მათი ცოდნა გვეხმარება.

ნაბიჯი 9: არდუინოს დაპროგრამება

პროგრამა მზადდება ობიექტზე ორიენტირებული ტექნიკის გამოყენებით, რაც პროგრამას მარტივად ხდის გამოყენებას. დაიწყეთ რობოტი ობიექტის შექმნით, რომლის პარამეტრები არის ტილოს სიგანე და სიმაღლე (გაზომეთ ეს მმართველი ან საზომი ლენტი სანტიმეტრში და შეცვალეთ მნიშვნელობები paintRobot.ino სკრიპტის მე -4 სტრიქონში). ობიექტზე ორიენტირებული პროგრამირების ტექნიკა იძლევა საშუალებას შემდგომი განვითარებისთვის.

თქვენ მოგეცემათ 3 მარტივი ფუნქცია:

1. gotoXY იღებს დეკარტის კოორდინატს და რობოტს გადააქვს ამ პოზიციაზე. (მაგ. Robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl იღებს ლოგიკურ მნიშვნელობას: false ამაღლებს ფუნჯს ტილოდან, ხოლო ჭეშმარიტი ათავსებს ფუნჯს ტილოზე. (მაგ. Robot.brushControl (ჭეშმარიტი))
3. pickPaint იღებს მთელ რიცხვს -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, რაც რობოტს აიძულებს საღებავის ფუნჯი ჩაყაროს საღებავის შესაბამის კონტეინერში. (მაგ. Robot.pickPaint (3))

ქვემოთ მოცემული პროგრამა რობოტს გადააქვს შემთხვევით პოზიციებზე და ირჩევს შემთხვევით ფერებს, რაც საბოლოოდ ქმნის ულამაზეს და უნიკალურ ხელოვნებას. მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეიძლება ადვილად შეიცვალოს, რათა რობოტმა დახატოს ის, რასაც გრძნობთ.

შენიშვნა: კოდის ატვირთვის შემდეგ შეიძლება დაგჭირდეთ ჯაგრისთან დაკავშირებული სერვო რქის შეცვლა. როდესაც პ

ნაბიჯი 10: საღებავის დამატება

მას შემდეგ, რაც ტექნიკა, ელექტრონიკა და პროგრამირება დასრულდება, თქვენ საბოლოოდ შეგიძლიათ დაამატოთ საღებავები ცალკეულ საღებავის კონტეინერებში. მე გირჩევთ საღებავის ოდნავ განზავებას, რომ ნახატი უფრო გლუვი გახდეს.

მარჯვენა პალეტის გარე კონტეინერში დაამატეთ ცოტაოდენი წყალი. რობოტი გამოიყენებს ამ წყალს ფუნჯის გასაწმენდად ფერების შეცვლამდე.

ხატვის დასაწყებად, მოათავსეთ რობოტი ტილოს ქვედა მარცხენა კუთხეში, გადახედეთ მას ქვედა კიდეზე და დაიწყეთ რობოტი, დაჯექით უკან და უყურეთ, თუ როგორ ნელ -ნელა ცოცხლდება ხელოვნების ნიმუში.

ნაბიჯი 11: საბოლოო შედეგები

მიმდინარე პროგრამით, რობოტი ასრულებს შემთხვევით მოძრაობებს ტილოზე, რაც ქმნის უნიკალურ და ლამაზ ნახატებს. მიუხედავად იმისა, რომ გარკვეული მოდიფიკაციით, რობოტს შეუძლია გააკეთოს კონკრეტული ნახატები საცნობარო სურათის გამოყენებით. დღევანდელი სისტემა უზრუნველყოფს მტკიცე ბაზას, რათა განვითარდეს მოვლენები. რობოტის შასი ასევე შექმნილია მოდულურად მრავალჯერადი სტანდარტიზებული სამონტაჟო წერტილებით, რომ რობოტი ადვილად გარდაიქმნას თქვენი საჭიროებისამებრ.

ვიმედოვნებ, რომ მოგეწონათ ეს ინსტრუქცია და ეს შთაგაგონებთ თქვენ შექმნათ თქვენი საკუთარი ფერწერის რობოტი.

თუ მოგეწონათ პროექტი, მხარი დაუჭირეთ მას ხმის მიცემის გზით "Paint Challenge".

ბედნიერი დამზადება!

დიდი პრიზი საღებავების გამოწვევაში