如何用Arduino制作遙控機械手

描述

這是我高中五年級的學(xué)校項目（我是意大利人，我們有 5 年的高中）。

它包含一只由帶有柔性傳感器的手套控制的人造手。仿真手通過無線方式再現(xiàn)了帶有控制手套的手的動作。手和手套都適用于 Arduino。

我只是想為所有感興趣的人分享我的工作:)

本指南仍在開發(fā)中，抱歉，如果某些部分不清楚，我會在以后放一些 3D 圖像。

第 1 步：所需材料

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控制手套的材料：

?彈性手套；

?LilyPad Arduino板（有不同的版本，通常只有 4 個模擬輸入，所以請注意并購買圖中的那個）：它的工作原理與經(jīng)典的 Arduino UNO 完全一樣，因此您甚至可以使用 Arduino Nano，但要付費注意所需的電壓；

?XBee 模塊：用于無線電通信；

?用于連接Xbee模塊的屏蔽層；

? 5 個柔性傳感器；

? 5 個電阻：47 KΩ；

?帶3x1.5 V電池的電池組（Lilypad 可以從2.7 到5.5 V 供電，所以4.5 V 沒問題）；

?LilyPad FTDI 適配器：將 LilyPad 板連接到 PC 并使用 Arduino IDE 加載程序（非?？蛇x，因為您也可以使用 Arduino UNO 板移除 ATmega 芯片，但每次都進行這種連接很棘手） .

-機械手的材料：

?手掌為鋼結(jié)構(gòu)，手指為木結(jié)構(gòu)。

?Arduino UNO 開發(fā)板；

?XBee 模塊；

? 5 個伺服電機5V 供電（我用的是 TowerPro SG90）；

? Arduino UNO 的伺服電機屏蔽：為了連接伺服電機，我使用了FuturaElettronica的 Robot_Shield，它還有一個開關(guān)穩(wěn)壓器來為整個電路供電，但您可以使用任何用于控制伺服電機的屏蔽。鏈接：https://store.open-electronics.org/index.php?_rou... ；

?用于連接XBee模塊的屏蔽（我做了一個糟糕的，但它很經(jīng)濟，而且由于Robot_Shield 的尺寸，我需要做一個小的）；

?釣魚線；

?（可選）釣魚墜子，用于固定釣魚線，也可以簡單地打個結(jié)；

?9 伏電池。

- 需要的工具：

?角磨機（主要用于切割木材和鋼材）；

?軸向磨床；

?焊機（帶電極）；

?鉆孔；

?焊臺和焊料；

? 電工剪刀；

?鉗子；

?熱縮管。

第 2 步：制作手套

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要制作控制手套，我建議首先選擇不同組件的正確位置，然后用適當(dāng)長度的電線連接所有部件。

要使用 Arduino LilyPad 進行模擬讀取，您需要制作一個分壓器，因為柔性傳感器不像電位器那樣工作（它們只有 2 個觸點）。

所以按照方案，首先將 5 個電阻焊接到 LilyPad 板上，一側(cè)連接到 5 個不同的模擬引腳，另一側(cè)共同接地。然后焊接柔性傳感器，一側(cè)連接到 5 個不同的模擬引腳，另一側(cè)連接到正極。

然后連接 XBee Shield：兩根線用于電源，另外兩根用于信號。將 Tx 引腳焊接到 Rx，反之亦然。

現(xiàn)在你需要電池組和手套了。

小心：不要為 Arduino LilyPad 供電超過 5.5 V，也不要反過來供電（即使有時我錯誤地做到了......它仍然有效！）

第 3 步：制作機械手

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這是最復(fù)雜的部分，因為你必須選擇合適的材料來制作手，但如果你有可能 3D 打印手也可以很容易（網(wǎng)上有許多不同的 3D 項目用于打印手部分).

我開始用軟木做手指，為動作找到合適的結(jié)構(gòu)，然后我用樹枝做。

因此，每個手指制作三個木制圓柱體，其中兩個比指骨的正常長度高出 1 厘米，需要將一個圓柱體放入另一個圓柱體中。

然后用角磨機制作凹槽，使零件裝配在一起（看圖片，你會更好地理解）。

您需要一些砂紙來使零件彎曲，以便它們可以旋轉(zhuǎn)。

使用鉆頭為鉸鏈打孔，然后你必須為釣魚線打另外兩個孔，垂直，一個朝向手的內(nèi)側(cè)，一個向外。所以當(dāng)電線放在手指的頂部時，當(dāng)你向內(nèi)拉一根時，手指會閉合，當(dāng)你向外拉時，手指會張開。

手掌有問題，因為我最初是用木頭做的，而且較薄的部分總是壞掉。所以我決定用鋼做它，我沒有遇到任何問題。

切割它并做一些類似于為手指制作的突起以將它們固定到手掌上（參見圖像作為參考）。然后用鉆頭為釣魚線鉆其他孔，拇指會很棘手，因為它不像其他手指那樣垂直。

制作好手之后，需要制作五個伺服電機的支架和Arduino UNO板的支架。一定要選擇正確的舵機位置，這樣它們在旋轉(zhuǎn)時不會相互接觸。

最后一部分是將手指連接到伺服電機：將魚線固定在手指的頂部并使其穿過孔；然后，當(dāng)電線位于手的底部時，以最大旋轉(zhuǎn) (180°) 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子（手動，不通電），使其處于垂直位置，然后將閉合手指的電線設(shè)置為最低轉(zhuǎn)子的孔，例如打結(jié)；再次轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子 0°（再次垂直，之前打的結(jié)在頂部）然后將另一根線（打開手指）設(shè)置到轉(zhuǎn)子的最低孔。按照此步驟中的最后一張圖片可以更好地理解。

因此，當(dāng)電機處于 0°（垂直）時，手指打開，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于 180°（再次垂直）時，手指閉合。

第 4 步：機械手電路

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對于電路，您可以選擇使用 Arduino UNO 的伺服電機屏蔽（在 eBay 或亞馬遜上搜索）和 XBee 屏蔽，或者使用 XBee 模塊和引腳制作自定義屏蔽（我會盡快制作）用于伺服電機，并通過其插孔端口為 Arduino UNO 供電。

我自己DIY的XBee Shield用了一個12KOhm的電阻和一個22KOhm的電阻，大家可以看圖中的接線。

所以我使用了我之前買的東西，但是你可以使用任何可以控制伺服電機和 XBee 的東西。

伺服電機有 3 根線：

黃色：信號（連接到數(shù)字引腳）；

紅色：電源（+5 V）；

棕色：接地（GND）。

所以現(xiàn)在你不會犯錯了:)

我使用了最簡單的伺服電機，工作電壓為 5 V，旋轉(zhuǎn)角度為 180 度（這是完美的角度，我們不需要更多）。

電腦的USB接口無法提供足夠的電力來控制5個伺服電機，所以我建議使用12V電源測試一切，然后使用9V電池（最好是堿性電池）。

第 5 步：程序

手和手套的程序以及所有描述都在下面的鏈接中。

請記?。阂虞d程序，您必須移除連接到 Arduino 的 TX 和 RX 引腳的所有內(nèi)容（在本例中為 XBee 模塊），否則程序?qū)o法加載。還要記住在 IDE 中設(shè)置正確類型的 Arduino（LilyPad 或 Arduino UNO）。

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