Arduino Powered Painting роботу: 11 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Fusion 360 долбоорлору »

Сиз качандыр бир кезде робот укмуштуудай сүрөттөрдү жана көркөмдөрдү жасай алабы деп ойлоп көрдүңүз беле? Бул долбоордо мен муну Arduino Powered Painting Robot менен ишке ашырууга аракет кылам. Максаты - роботтун өз алдынча сүрөт тартуусу жана көркөм чыгарманы кайталоо үчүн колдонмо катары шилтеме сүрөтүн колдонуу. Мен CADдын жана санариптик өндүрүштүн күчүн колдонуп, күчтүү шасси түздүм, анын үстүнө боёк щеткасын 7 боёк контейнеринин бирине малып, холстко чийип салууга болот.

Робот степпердик кыймылдаткычтар жана серво кыймылдаткычтары сыяктуу жалпы тетиктерди колдонуу менен жасалган жана ар кандай боек менен иштөө үчүн иштелип чыккан.

Өзүңүздүн Arduino Powered Painting роботун түзүүнү улантыңыз жана бул долбоорго "Paint Challenge" боюнча добуш бербей коюңуз, эгер сизге долбоор жакса жана өзүңүздүн версияңызды курууну чечсеңиз.

1 -кадам: Дизайнды карап чыгуу

Сүрөт роботунун дизайны Roomba тазалоочу роботтун түзүлүшүнөн шыктандырылган. Ал эки негизги системадан турат:

• Диск системасы дөңгөлөктөргө жана пассивдүү планерлерге бекитилген эки тепкичтүү мотордон турат. Бул роботтун кенеп боюнча каалаган багытта жылышына шарт түзөт.
• Чотка системасы, щетканы боёк контейнерлеринин үстүнө жайгаштыруучу үчүнчү тепкичтүү мотордон жана боёк щеткасын боекке батырган серво моторунан турат.

Робот бир убакта 7 түрдүү түстү көтөрө алат. Дизайн алгач Autodesk Fusion 360та жасалган. Бөлүктөр андан кийин лазер менен кесүү же 3D басып чыгаруу үчүн тиешелүү форматтарга экспорттолгон.

Роботтун шассиинин дизайны бир нече орнотуу пункттары жана модулдук тетиктерди эске алуу менен масштабдуулугу менен жасалган. Бул ошол эле шассиди башка ар кандай тиркемелер үчүн колдонууга мүмкүндүк берет. Бул контекстте шасси боекторду колдонуп кереметтүү чыгармаларды жасоо үчүн колдонулат.

2 -кадам: Керектүү материалдар

Бул жерде өзүңүздүн Arduino Powered Painting роботун жасоо үчүн керектүү болгон бардык компоненттердин жана бөлүктөрдүн тизмеси. Бардык бөлүктөр жергиликтүү жабдык дүкөндөрүндө же интернетте табууга оңой болушу керек.

ЭЛЕКТРОНИКА:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servo мотор x 1
• NEMA17 Step мотору x 3
• CNC Shield V3 x 1
• 11.1 V LiPo Батареясы x 1

ЖАБДУУ:

• M4 гайкалар жана болттар
• М3 гайкалар жана болттар
• Дөңгөлөктөр (7 см диа х 2)
• 3D принтер жипчеси (эгерде сизде 3D принтер жок болсо, анда жергиликтүү иштөө чөйрөсүндө 3D принтер болушу керек же басып чыгарууну онлайнда абдан арзан баада жасаса болот)
• Акрил барактары (3мм)
• Боектор
• Paint Brush

КУРАЛДАР:

• 3D принтер
• Лазердик кескич

Куралдарды кошпогондо, бул долбоордун жалпы баасы болжол менен 60 долларды түзөт.

3 -кадам: Санариптик фабрикалар

Бул долбоор үчүн керектүү бөлүктөрдүн көбү талаптарга ылайыкташтырылган, ошондуктан мен санариптик түрдө даярдалган бөлүктөрдүн күчүн колдонууну чечтим. Бөлүктөр башында Fusion 360та курулган, андан кийин CAD моделдери бөлүктөрдү лазер менен кесүү же 3D басып чыгаруу үчүн колдонулган. Басылмалар 40% толтурууда, 2 периметрде, 0,4мм саптамада жана катмардын бийиктиги 0,1мм болгон PLA аркылуу жасалган. Кээ бир бөлүктөрү колдоолорго муктаж, анткени алар татаал формага ээ, бирок таянычтарга оңой жетүүгө болот жана аларды кээ бир кескичтердин жардамы менен алып салууга болот. Жип үчүн сиз каалаган түстү тандай аласыз. Лазердик кесимдер 3мм тунук акрилден кесилген.

Төмөндө сиз дизайн файлдары менен бирге бөлүктөрдүн толук тизмесин таба аласыз.

Эскертүү: Бул жерден бөлүктөр кийинки тизмедеги ысымдарды колдонууга багытталат.

3D басылган бөлүктөр:

• Stepper Bracket x 2
• Катмар аралыгы x 4
• Кол туташтыргычы x 1
• Пассивдүү планер x 2
• Paint Pallet Holder x 2
• Paint Pallet x 2

Лазердик кесилген бөлүктөр:

• Төмөнкү панель x 1
• Top Panel x 1
• Brush Arm x 1

Жалпысынан 3D басылган 13 бөлүк жана лазер менен кесилген 3 бөлүк бар. Бардык тетиктерди даярдоого керектүү убакыт болжол менен 12 саатты түзөт.

4 -кадам: Шасси жана Drive системасын куруу (төмөнкү катмар)

Бардык тетиктер даярдалгандан кийин, сиз боёк роботунун астыңкы катмарын чогулта баштасаңыз болот. Бул катмар диск системасы үчүн жооптуу, ошондой эле электрониканы кармайт. Берилген бурамаларды колдонуу менен 2 тепкичтүү моторду эки тепкич кронштейнге орнотуудан баштаңыз. Андан кийин, 8 х M4 гайкалары менен болттору астыңкы табакка эки тепкичти бекитүү үчүн колдонулат. Степперлер орнотулгандан кийин, эки дөңгөлөктү тепкичтүү мотордун огуна тиркей аласыз. Сиз Arduino -ны M3 гайкалары менен болтторун жана Arduino -ны оңой жеткиликтүү кылуу үчүн кээ бир тоскоолдуктарды колдонуп орното аласыз. Arduino корголгондон кийин, CNC калканчын Arduinoго орнотуңуз. Роботтун алдыңкы жана арткы тарабында эки тешик бар. Пассивдүү планерлерди тешиктерден өткөрүп, ордуна чаптаңыз. Бул бөлүктөр роботтун тулкусун кенептин бети боюнча кырышына жол бербейт.

Сиз ошондой эле M4 гайкалары менен болтторун колдонуп, эки арткы катмар аралыкты орното аласыз.

Эскертүү: Алдыңкы экөөнү азырынча тиркебеңиз, анткени аларды акыры алып салууга туура келет.

5 -кадам: Бояуу кармагычты орнотуу (үстүңкү катмар)

Диск тутуму курулгандан кийин, сиз боёкту жылдыруучу жана щетканы ар кандай боёк контейнерлерине малып турган сүрөт колун кармаган үстүңкү катмарды чогулта баштасаңыз болот. Бояуу паллет кармагычтын эки бөлүгүн тиркөө менен баштаңыз. Бөлүктүн ичиндеги оюк алдыңкы катмардагы эки бөлүкчөгө дал келет. Айкалыштырылган бөлүк эки гайка жана болт менен үстүнкү жана астыңкы катмарларга бекитилет. Бул бөлүк мындан ары жогорку панелге болттордун төрт кошумча гайкасы менен бекемделет.

Бояуу паллеттери боек паллет кармагычынын түбүнө эки жаңгакты жана болтторду колдонуп, эки жагына бекитилет.

Үстүнкү панелди жылдырыңыз жана дагы эки гайканы жана болтту колдонуп, арткы катмар аралыкты жогорку панелге тиркеңиз. Бийиктиги бар моторду жогорку панелдин ортосуна орнотулган болтторду колдонуп, огу жогору карай багытталган. Муну менен роботтун шассиси курулган жана биз боёк колун чогулта баштайбыз.

6 -кадам: Сүрөт колун жана щетканы чогултуу

Сүрөт колун куруу үчүн, 4 гайканы жана болтту колдонуп, лазердик кесилген щетка колуна туташтыргычты туташтыруудан баштаңыз. Андан кийин, дагы 4 гайканы жана болтту колдонуп, servo моторду экинчи четине орнотуңуз. Серво кыймылдаткычынын огу кол туташтыргычтын карама -каршы учунда экенин текшериңиз. Колго туташтыргычты жогорку тепкич моторунун огуна түртүңүз.

Сервонун узун мүйүзүн колдонуңуз жана ага боёк щеткасын резина боолор же сыдырма байлоо менен бекитиңиз. Мен резина боолорду колдонууну сунуштайт элем, анткени бул щеткага системанын жакшы иштеши үчүн зарыл болгон кээ бир шайкештикти берет. Мышык сервого туташкандан кийин, щетка полдун же кагаздын бети менен араң жылат.

Муну менен, сүрөт роботунун аппараттык жабдуулары толук бүтүп, сиз зымдарды жана программалоону баштай аласыз.

7 -кадам: Электроника жана микросхемалар

Бул долбоордун электроникасы абдан жөнөкөй, ал төмөнкү таблицада түшүндүрүлөт:

• Сол дөңгөлөк кадамы CNC калканынын X огу портуна
• Оң дөңгөлөк кадамы CNC калканынын Y огу портуна
• CNC калканынын Z огунун портуна бурулган кадам
• CNC калканындагы пинди иштетүүчү Spindleге servo мотор сигналы
• Серво мотору 5Vдан +5Вга чейин CNC калканчында
• CNC калканчында GNDден GNDга чейинки мотор

Муну менен бул долбоордун схемасы аяктады. Батареяны роботту күйгүзүү жана өчүрүү үчүн CNC калканынын кубаттуулук терминалдарына туташтыргыч менен туташтырууга болот.

8 -кадам: Теория жөнүндө бир аз

2D сеткадагы чекитти жайгаштырууга келгенде, муну эң кеңири таралган жана жөнөкөй жолу - чекиттин картезиан координаттарын берүү. Бул жалпысынан (x, y) бир корпусту көрсөтүү менен жасалат, мында x - х координаты же х огундагы чекиттин проекциясынын ортосундагы аралык жана у - чекиттин y координаты же проекциянын ортосундагы аралык у огундагы чекиттин келип чыгышына. Ошентип, ар кандай татаал сүрөттү же форманы чекиттердин ырааттуулугун колдонуп сүрөттөөгө болот, мисалы "чекиттерге кошулганда" сүрөт пайда болот. Бул чекиттин келип чыгышына карата абалын сүрөттөөнүн ыңгайлуу жолу. Бирок, бул долбоор үчүн башка система колдонулган.

2D сеткадагы чекитти полярдык координаттардын жардамы менен да сүрөттөөгө болот. Бул методдо чекиттин позициясы башка tuple аркылуу сүрөттөлөт, адатта (teta, r) деп белгиленет, мында тета - бул х огу менен жарым сызыктын ортосундагы бурч, чекитти жана чекитти бириктирет жана r - бул аралыктын ортосундагы аралык келип чыгышы жана чекити.

Биринен экинчисине которуунун формуласын тиркелген сүрөттөн тапса болот. Формулаларды толук түшүнүүнүн кажети жок, бирок аларды билүү жардам берет.

9 -кадам: Arduino программалоо

Программа объектиге багытталган техниканын жардамы менен жасалган, бул программаны колдонууну жеңилдетет. Параметрлери кенептин туурасы жана бийиктиги болгон робот объектисин түзүүдөн баштаңыз (муну сызгыч же өлчөөчү лента менен сантиметр менен өлчөп, paintRobot.ino скриптинин 4 -сабындагы маанилерди алмаштырыңыз). Объектке багытталган программалоо техникасы андан ары өнүктүрүүгө мүмкүнчүлүк берет.

Андан кийин сизге 3 жөнөкөй функция берилет:

1. gotoXY картезиандык координатты алып, роботту ошол абалга жылдырат. (Мисалы, robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl логикалык маанини алат: false щетканы кенептен көтөрөт, ал эми чыныгы щетканы холстко коет. (Мисалы, robot.brushControl (чыныгы))
3. pickPaint -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 бүтүн сандарын алат, бул роботту боёк щеткасын тиешелүү боёк контейнерине батырат. (Мисалы, robot.pickPaint (3))

Төмөндө тиркелген программа роботту туш келди позицияга жылдырат жана туш келди түстөрдү тандап, акыры кооз жана уникалдуу көркөм чыгарманы жаратат. Бул роботту өзүңүзгө жаккан нерсени тартуу үчүн оңой эле өзгөртсө болот.

Эскертүү: Код жүктөлгөндөн кийин, щеткага туташкан servo мүйүздүн ордун алмаштырууга туура келиши мүмкүн. Качан б

10 -кадам: Paint кошуу

Аппаратура, электроника жана программалоо аяктагандан кийин, акыры жеке боёк контейнерлерине боекторду кошо аласыз. Сүрөттү жылмакай кылуу үчүн боёкту бир аз суюлтууну сунуштаар элем.

Оң паллеттин сырткы контейнерине бир аз таза суу кошуңуз. Робот бул суу менен түстөрдү алмаштыруудан мурун щетканы тазалайт.

Сүрөт тартууну баштоо үчүн роботту кенептин төмөнкү сол бурчуна коюп, аны астыңкы четине каратып, роботту иштетип, артка отуруп көркөм чыгарма акырындык менен жандана баштаганын көрүңүз.

11 -кадам: Акыркы жыйынтыктар

Учурдагы программа менен робот уникалдуу жана кооз сүрөттөрдү чыгаруучу кенепте туш келди кыймылдарды жасайт. Кээ бир өзгөртүүлөр менен болсо да, робот шилтеме сүрөтүн колдонуу менен конкреттүү сүрөттөрдү аткаруу үчүн жасалышы мүмкүн. Учурдагы система иштеп чыгуу үчүн күчтүү базаны камсыз кылат. Роботтун шасси ошондой эле модулдук түрдө бир нече стандартташтырылган орнотуу пункттары менен иштелип чыккан, ошондуктан робот сиздин муктаждыгыңызга оңой эле айландырылат.

Бул Instructable сизге жакты деп үмүттөнөм жана бул сизге өзүңүздүн сүрөт роботуңузду курууга шыктандырды.

Эгер сизге долбоор жакса, "Paint Challenge" программасына добуш берүү аркылуу аны колдоп коюңуз.

Бактылуу кылуу!

Paint Challenge боюнча башкы сыйлык