Flex -sensorhandske: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Dette er et sjovt projekt, der kan tilpasses til at styre alt fra robotarme til virtual reality -grænseflader.

Trin 1: Materialer og dele

Til handsken:

• En billig havearbejdshandske
• Arduino Lilypad
• Lilypad battericelleholder
• Ledende sytråd
• Normal sytråd
• Velostat
• Stick tape
• super lim
• Elastisk
• Fem 4,7Kohm modstande

Til armen:

• Fem SG90 servoer
• Elektrisk ledning
• PLA eller ABS filament
• Ninjaflex (eller anden fleksibel filament)
• Fiskesnøre
• 5V strømforsyning
• Lille brødbræt (valgfrit, men nyttigt til parallel tilslutning af servoerne)

Bemærk: Hvis du ikke har et fleksibelt 3D -printfilament, er det muligt at bruge en anden robotarm end Flexy Hand

Trin 2: Fremstilling af flexsensorerne

Det materiale, jeg brugte, velostat, er et piezoresistivt materiale. Det betyder, at den er trykfølsom, og når du trykker på, bøjer eller deformerer den, ændres modstanden. Det er denne egenskab, vi skal bruge til at måle, hvor meget hver finger bøjer.

Start med at skære 5 strimler velostat, cirka 0,7 cm x 8 cm, de nøjagtige dimensioner er irrelevante, da vi er interesseret i en kvalitativ aflæsning af modstanden og ikke en kvantitativ.

Dernæst placeres 2 lange stykker klæbende tape med forsiden opad på en flad overflade og skæres i to længder af ledende sytråd, jeg vil sige mindst 40 cm lang, det er altid bedre at have overskud. Påfør eventuelt en lille dråbe superlim på klæbebåndet nær basen. Dette er ikke påkrævet, men jeg fandt ud af, at det forhindrer at sytråden ved et uheld bliver trukket ud. Hvis du ikke har en ledende sytråd, kan det være muligt at bruge tynd kobbertråd til dette trin som den tråd, du finder i hovedtelefonkabler (jeg siger "måske", da jeg ikke har testet denne idé).

Læg de 2 længder af sytråd oven på klæbebåndet langs midten, hvor sytrådens hale stikker enden af klæbebåndet ud. Det er vigtigt at gå til næsten hele længden af klæbebåndet, for hvis du ikke gør det, vil flexsensoren kun samle aflæsninger nær bunden af din finger og ikke spidsen.

Læg velostaten oven på et stykke sytråd, så den dækker enden af den (du vil ikke have, at de 2 sytrådstykker rører ved). Løft derefter det andet stykke klæbende tape på den uafdækkede side af velostaten og tryk hårdt ned for at fjerne luftbobler. I bunden af sensoren skal du sørge for, at de 2 sting sytråd ikke skaber en kortslutning. For at forhindre dette skal de forlade klæbebåndet på modsatte sider (ligner et "Y" -formet kryds, se billede).

Trim det overskydende klæbende tape som ønsket. Endelig superlim et lille stykke elastik på enden af sensoren. Gentag dette 5 gange og juster størrelsen på hver sensor, så den passer bedst til din finger.

Trin 3: Lav handsken

Jeg vil give et overblik over de trin, jeg personligt tog, men hvordan du gør det vil variere fra sag til sag, stort set afhængigt af den handske, du bruger.

Et vigtigt punkt, jeg ikke kan understrege nok, er, at ledende sytråd IKKE ligner normal hobbytråd, der er ingen isolerende kappe. Da handsken er fleksibel og kan bøje sig tilbage i sig selv, er det meget let at oprette en kortslutning, hvilket resulterer i ødelagte komponenter og store huller smeltet i din handske.

Hvis du ikke har ledende sytråd, er det muligt at bruge normale ledninger og lodde dine forbindelser.

Jeg startede med at tilslutte batteripakken til handsken og tilslutte 5V og GND til Arduino Lilypad. Sy ikke Lilypad helt endnu, da vi bliver nødt til at bøje den baglæns og sy under den (se billederne ovenfor).

Jeg vil også anbefale at beklæde undersiden af Lilypad -kortet med elektrisk tape for at forhindre kortslutninger.

Lod derefter enderne af fem 4,7Kohm modstande i små sløjfer (du skal muligvis justere modstandsværdien baseret på længden og bredden af dine velostatstrimler). Valgfrit: Brug varm lim til at fastgøre dem til handsken, det er vanskeligere at sy dem, hvis de ikke i første omgang holdes på plads.

Se ovenstående billeder og kredsløbsdiagram omhyggeligt, inden du fortsætter. Det er vigtigt at kortlægge din rute for sytråden, før du starter, ellers vil du "sy dig selv ind i et hjørne".

Personligt begyndte jeg at sy fra GND på batteripakken til de 5 modstande og derefter fra hver enkelt modstand til A0 til A4 -benene ved at gå under Lilypad -pladen, som vi dækkede med isoleringstape tidligere. Efter dette superlimede jeg enden af den første flex -sensor til tommelfingeren med den ene ende af sytråden til 5V og den anden ende til A0. Gentag dette for hver finger, men i stedet for at gå direkte til 5V hver gang (og skabe en labyrint af sting) skal du bare sy til den forrige flex -sensor.

For at sikre, at hver af flexsensorerne forbliver under spænding, når du bevæger fingrene, sy den elastik, som vi fastgjorde til flexsensoren i det sidste trin til fingerspidserne på handsken. Sy eventuelt nogle sløjfer omkring flexsensoren for at sikre, at de forbliver på plads, når du bevæger din hånd.

Til sidst loddes 5 ledninger til digitale stifter 5 til 9, disse vil senere blive brugt til at fortælle servoerne, hvor de skal gå.

Trin 4: Byg armen

Jeg 3D -printede armen af filer, der blev stillet til rådighed fra brugeren Gyrobot på Thingiverse. Du kan finde dem her.

Hvis du vil, kan du også 3D udskrive en underarm, men på grund af filamentbegrænsninger lavede jeg en papmachemodel af min egen underarm. Jeg brugte fem SG90 servoer i en 3D -trykt ramme, forbundet til hver finger med fiskelinje. Tilslut alle GND- og Vin-forbindelserne parallelt med en ekstern strømkilde, f.eks. En 5V AC-DC-vægtransformator.

Tilslut servoindgangsstifterne (normalt de orange ledninger efter konvention) til de tilsvarende digitale ben på handsken.

Trin 5: Upload koden

Medmindre du har et FTDI -kabel, skal du programmere Lilypad via en Arduino Uno. Trinnene hertil er beskrevet i denne instruktive. Sørg for, at du har valgt den korrekte Arduino -korttype, for at ændre den skal du gå til Tools/Board/Lilypad Arduino.

Følg instruktionerne ovenfor og upload kalibreringskoden først.

Kopier output fra kalibreringskoden til linje 31 i denne kode, og upload den derefter.

Trin 6: Kommenter baudhastigheden

Jeg havde en temmelig frustrerende fejl, da baudhastigheden (som er den hastighed, hvormed data kommunikeres via den serielle port) var en faktor to større, end hvad jeg programmerede den til at være. Se min youtube -video omkring 2:54 for en demonstration af problemet. Desværre forhindrede dette mig i at følge min første plan, som var at bruge bluetooth og trådløst kommunikere mellem handsken og robothånden.

Jeg kunne ikke løse baudrate -problemet, men mit bedste gæt er, at der er et misforhold mellem softwarehardwaren, der tror, at oscillatoren på kortet er enten 8mHz eller 16mHz. Dette kan skyldes, at jeg købte et billigt klonbræt og ikke det officielle produkt. Hvis du bruger det rigtige produkt, har du muligvis ikke dette problem. Ikke desto mindre er dette kun min egen spekulation, og hvis nogen kender den egentlige årsag, så lad mig det vide i kommentarerne herunder.

Som midlertidige rettelser fandt jeg 2 måder omkring dette:

• Dobbelt baudrate ved hjælp af knappen nederst til venstre på den serielle skærm. For eksempel, hvis koden siger Serial.begin (9600); ændre seriel monitor output til 19200.
• I stedet for at vælge Arduino Lilypad som dit board, skal du vælge Arduino Pro, mens du går ombord. For at gøre dette i Arduino IDE skal du gå til: Værktøjer/Board/Arduino Pro eller Pro Mini, og upload derefter.

Trin 7: Afslutning

Jeg håber, at du fandt denne instruktive informative, hvis du har spørgsmål eller forslag, kan du efterlade dem i kommentaren herunder.

Tredje pris i Make It Move -konkurrencen 2017