Braço do robô Arduino DIY - Controlado por gestos manuais

Ferramentas e máquinas necessárias

Impressora 3D (genérica)

Sobre este projeto

Visão geral

• Rotação de 6 eixos
• portátil
• Controle o robô com gestos humanos
• Pode ser pré-programado para realizar funções básicas
• Pode ser controlado sem fio a partir de um alcance
• Pode suportar um peso de carga de 600g (carga máxima de 1kg)

Lista de peças

• Parte 1:Peças da garra
• Parte 2:Base e mesa giratória
• Parte 3:Braço robótico central

Como funciona

• Sensores Flex - Com base no grau de curvatura desta peça plástica, a resistência muda, afetando a corrente. Esta medição é então usada para detectar mudanças no movimento da mão.
• Acelerômetros - Para gestos mais naturais, um acelerômetro pode detectar uma mudança nos braços e na rotação do pulso.

Mapeamento de braço robótico

Montagem de peças

Braço robótico - Montagem

Apresentando o servo motor e driver

NEMA-17 para rotação de base

Montagem de circuitos

Sensor Flex Humano

• Sensor Flex - Com base na curva do dedo, as mudanças atuais que poderíamos usar para enviar um sinal para o motor
• Acelerômetro (MPU6050 ) - Podemos controlar o motor mapeando os gestos humanos do plano X, Y, Z
• LED - O LED acenderá quando um controle de gesto humano for enviado para o Arduino
• Módulo Bluetooth (HC-05) - Envio de dados para o receptor do braço robótico HC-05
• Arduino Nano - O microcontrolador funcionaria como o cérebro da luva robótica

Configurando o Bluetooth (Mestre e Receptor)

Programação Arduino

Programando o braço robótico

  * Inclui a biblioteca HCPCA9685 * / 
 #include "HCPCA9685.h" 
 / * Endereço escravo I2C para o dispositivo / módulo. Para o HCMODU0097 o endereço I2C padrão 
 é 0x40 * / 
 #define I2CAdd 0x40 
 / * Cria uma instância da biblioteca * / 
 HCPCA9685 HCPCA9685 (I2CAdd); 
 // posição de estacionamento inicial do motor 
 const int servo_joint_L_parking_pos =60; 
 // Grau de sensibilidade do servo do robô - Intervalos 
 int servo_joint_L_pos_increment =20; 
 // Acompanhe o valor atual das posições do motor 
 int servo_joint_L_parking_pos_i =servo_joint_L_parking_pos; 
 // Ângulo mínimo e máximo do servo motor 
 int servo_joint_L_min_pos =10; 
 int servo_joint_L_max_pos =180;  

  Serial.begin (4800); // Inicializar a taxa de comunicação padrão do módulo Bluetooth  

  // Definindo o servo driver. 0x40 O endereço é o endereço I2C padrão. 
 #define I2CAdd 0x40 
 int response_time =5; // Recebendo valores do intervalo da luva robótica 
 // Verifica se os dados estão vindo da porta serial 
 
 if (Serial.available ()> 0) {
 estado =Serial .ler(); // Lê os dados da porta serial 
 Serial.print (state); // Imprime o valor enviado 
 // Bloco de códigos de funcionalidade do motor 
}  

  if (Serial.available ()> 0) {// Verifica se os dados estão vindo da porta serial 
 state =Serial.read (); // Lê os dados da porta serial 
 Serial.print (state); // Imprime o valor enviado 
 // Para a nomenclatura dos motores, consulte o artigo / tutorial 
 // Mover (Rotação da Base) Motor de Passo para a Esquerda 
 if (state ==' S ') {
 baseRotateLeft (); 
 atraso (tempo_de_resposta); 
} 
}  

  HCPCA9685.Servo (0, servo_joint_L_parking_pos_i); // Dirija o servo motor no canal 0 até o ângulo desejado. 
 // Mova o motor da garra para baixo 
 if (state =='f') {
 if (servo_joint_3_parking_pos_i HCPCA9685.Servo(4, servo_joint_3_parking_pos_i); 
 atraso (tempo_de_resposta); 
 Serial.println (servo_joint_3_parking_pos_i); 
 servo_joint_3_parking_pos_i =servo_joint_pos_posi =servo_joint_3_parking3 +>} 
 void baseRotateLeft () {
 digitalWrite (stepPin, LOW); // Gire em uma direção com base em HIGH, LOW 
 delayMicroseconds (stepDelay); // Alterar a velocidade do motor de passo 
}  

  servo_joint_3_parking_pos_i  

Onde servo_joint_3_max_pos é a posição máxima do motor.

Nota: O código implementa uma parada brusca para impedir que o motor exceda seu ângulo máximo, o que pode danificar as engrenagens do motor.

Programando o Sensor Flex

O código do Robotic Arm pode ser encontrado no GitHub. Se você trabalha no projeto, contribua com sua própria versão para o Git Repo. Isso ajudaria a construir um índice de diferentes versões e funcionalidades do braço robótico.

O código já foi documentado (também disponível no Git). No entanto, cobriremos os pontos principais:

Vamos definir os cinco sensores:

  // LED ON PIN 3 
 int pinkie_Data =A1; 
 int finger_Data =A2; 
 int thumb_Data =A3; 
 // const int MPU_addr =0x68; 
 const int MPU2 =0x69, MPU1 =0x68;  

Nota: 0x68 e 0x69 representam o endereço I2C dos 2 acelerômetros MPU6050

  // Com que frequência enviar valores para o braço robótico 
 int response_time =1000;  

O código a seguir descreve o Arduino lendo os valores dos sensores:

  // ler os valores dos Sensores Flex para Arduino 
 pinkie =analogRead (pinkie_Data); 
 finger =analogRead (finger_Data); 
 thumb =analogRead (thumb_Data);  

Leia a posição atual do acelerômetro:

  GetMpuValue1 (MPU1); 
 GetMpuValue2 (MPU2);  

Calibrando os valores:

O código a seguir calibra para encontrar o limite superior e inferior do Flex Sensor. Para recalibrar a luva flexível, pressione o botão reset no Arduino.

  if (bool_caliberate ==false) {
 delay (1000); 
 thumb_high =(thumb * 1,15); 
 thumb_low =(thumb * 0.9); 
 finger_high =(finger * 1.03); 
 finger_low =(finger * 0.8); 
 pinkie_high =(mindinho * 1.06); 
 pinkie_low =(mindinho * 0.8); 
 bool_caliberate =verdadeiro; 
}  

Verificaremos constantemente se o valor atual excedeu o limite superior ou inferior do flex definido com base na calibração. Se o sensor flexível ficar acima ou abaixo desse valor, os dados são enviados ao braço robótico para mover um servo motor específico em uma direção específica.

  // finger 1 - Claw Bend / Open 
 if (finger> =finger_high) {
 Serial.print ("F"); 
 delay (response_time); 
} 
 if (dedo <=finger_low) {
Serial.print("f "); 
 atraso (tempo_de_resposta); 
}  

Programando o braço do robô

Resultados - recompensa

O braço robótico é preciso o suficiente para mover objetos. No entanto, vai exigir algum trabalho para mover objetos complexos, ou mesmo competir com os seres humanos de 'mais de um milhão de anos' em destreza ... embora gastando mais tempo trabalhando no código, a precisão do robô pode funcionar como pretendido para MARK 1i . Embora o braço possa ser melhorado, ele pode ser melhorado significativamente.

Se você gostaria de melhorar o código, contribua para o Arduino Robot Arm Git Repo e construa seu braço. Vamos torná-lo aberto para que outros possam construir!

Por último, também podemos controlar o robô por meio de gestos manuais e programá-lo para automatizar tarefas básicas.

Próximas etapas

E isso é tudo para MARK 1 pessoal! Se você gostaria deste projeto, considere apoiar minha página do Patreon.