Élévateur à ciseaux contrôlé par Raspberry Pi : 17 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Pourquoi un élévateur à ciseaux ? Pourquoi pas! C'est cool et un projet amusant à construire. La vraie raison pour moi est d'élever les caméras de mon projet Great Mojave Rover. Je veux que les caméras s'élèvent au-dessus du rover et capturent des images des environs. Mais j'avais besoin que les caméras soient abaissées pendant que le rover roule.

J'ai d'abord essayé un bras robotisé, mais cela s'est avéré trop lourd et a dépouillé les servos. Puis, alors que j'étais dehors, un jour, j'ai vu quelque chose que j'avais déjà vu des centaines de fois auparavant, un élévateur à ciseaux. Cette nuit-là, j'ai entrepris de concevoir un élévateur à ciseaux qui utiliserait un entraînement à vis, un boulon de 5/16" x 5 1/2", pour soulever et abaisser les caméras. J'ai été étonné de voir à quel point c'était cool de voir les caméras s'élever à quelques pieds (25 ") avec un peu plus de 4" de course et de voir combien de poids cela soulèverait. Comme avantage secondaire, il n'en utilise qu'un servomoteur.

Lorsque ce grand et merveilleux élévateur à ciseaux fonctionne, le Raspberry Pi allume le servo LX-16A en levant et en abaissant l'élévateur à l'aide du code Python 3. Les interrupteurs de fin de course indiqueront au Pi lorsque votre élévateur à ciseaux a atteint le haut et le bas, signalant au servo d'arrêter de tourner.

Ma prochaine aventure pour l'ascenseur est de le placer à l'extérieur pour un test solaire prolongé. Alimenté par des cellules solaires et des batteries 18650, l'élévateur à ciseaux se lèvera, prendra des photos puis s'abaissera une fois par heure. Mais c'est un autre Instructable plus tard une fois que cela fonctionne. Après cela, le monter sur le Rover.

J'ai divisé ce Instructable en trois parties principales pour faciliter le processus de construction et de réglage:

1. Base (étapes 2 à 7)
2. Électronique (étapes 8 à 12)
3. Assemblage final des ciseaux (étapes 13 - 16)

J'espère que vous apprécierez mon premier intraitable et votre élévateur à ciseaux.

Étape 1: Obtenez les éléments dont vous avez besoin

Vous allez avoir besoin de beaucoup de choses pour ce projet. Si vous êtes comme moi et que vous aimez l'impression 3D et la construction, vous en possédez peut-être déjà la plupart. Assurez-vous de vérifier chez McMaster-Carr car les vis sont beaucoup moins chères lorsque vous les achetez par centaines. Vous pouvez également commander des ensembles sur Amazon.

Outils nécessaires:

• Jeu de clés polygonales 5,5 mm
• Pilotes hexagonaux 2,5, 2,0 mm Cela vaut la peine d'en avoir un bon ensemble.
• Percez avec un foret de 1/8” Cet ensemble de forets que j'ai.
• Lubrifiant au graphite
• Fer à souder
• Soudure Je pensais que j'étais mauvais en soudure jusqu'à ce que j'obtienne une bonne soudure.
• Ponceuse (meilleure ponceuse au monde)
• Imprimante 3D J'ai le XYZ Da Vinci Pro 1.0 et j'en ai été ravi.

Parties mécaniques:

• Vis à tête creuse ou à tête ronde en acier allié: assurez-vous de commander plus que ce dont vous avez besoin, car mes comptes peuvent être erronés !

  (1) Tête de bouton M3 x 10 mm (obtenue de McMaster-Carr) (2) Tête de bouton M3 x 12 mm (obtenue de McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (obtenue de McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (obtenir de McMaster-Carr) (4) M3 x 16mm (obtenir de McMaster-Carr) (34) M3 x 20mm (obtenir de McMaster-Carr) (2) M3 x 25mm Tête de bouton (obtenir de McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (obtenez de McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (obtenez de McMaster-Carr) (30) Écrous de blocage en nylon M3 (obtenez de McMaster-Carr) (54) Rondelles M3 (obtenez de McMaster-Carr)

• (48) Roulements 3x6x2mm Cela fonctionnera sans ces roulements, mais cela le rend certainement plus agréable.
• (1) roulements 8x22x7mm Vous pouvez également en voler un dans une fidget spinner
• Pièces imprimées en 3D Vous pouvez les télécharger à partir de pièces Thingverse(2) Faisceau 20 mm x 20 mm x 190 mm (1) Limiteurs (1) Fixation à vis du moteur (1) Rails de plate-forme (1) Plate-forme (1) Fixation à vis arrière (1) Curseur (1) Ciseaux Intérieur Bas (4) Ciseaux Intérieur (1 jeu) Ciseaux Extérieur (1) Servo Mount Avant (1) Servo Mount Arrière (1 jeu) Entretoises
• (2) écrou 5/16" (Home Depot)
• (1) boulon 5/16" x 5 - 1/2" (Home Depot) Vous pouvez également utiliser une tige filetée 5/16" si vous préférez.

Électrique:

• Raspberry Pi, j'utilise un modèle 3 B + n'importe quelle version Pi fonctionnera C'est un joli kit.
• (1) Servo bus série Lewansoul LX-16a, j'ai eu le mien pour moins de 20,00 $ ch. (vous devrez rechercher Amazon ou Banggood pour cela, le lien ne cesse de changer)
• (1) Carte de débogage de bus série Lewansoul.
• (1) Servo cornet en métal
• (2) Interrupteurs de fin de course
• Fils de silicone Ils sont super, vous pouvez les décaper avec vos ongles (si vous ne vous rongez pas les ongles)
• Piles pour alimenter Servo, j'utilise 4 piles AA NiMh d'Ikea.

Consommables:

• Q-Tips
• Chiffon en microfibre
• Pansements (espérons-le pas)

Étape 2: la base

C'est beaucoup plus facile à construire par étapes, commençons par la base. Ensuite, nous allons passer à l'électronique et enfin assembler les ciseaux. Il est imprimé en différentes couleurs car j'ai utilisé le PLA et le PETG que j'avais.

Si vous ne l'avez pas encore fait, imprimez vos pièces. Il a fallu quelques jours à mon imprimeur pour terminer l'impression de toutes les pièces.

Vous pouvez trouver les pièces ici:

Conseils de sécurité importants (référence originale de Ghostbusters, Google it)

• Prenez votre temps et ne devenez pas fou en serrant trop fort les vis M3, les bandes en plastique sont faciles. Si vous enlevez le trou, vous devrez peut-être réimprimer la pièce ou utiliser de la colle de gorille (la substance brune) et enduire légèrement l'intérieur du trou avec un cure-dent et laisser sécher complètement pendant la nuit avant utilisation.
• Mettez les rondelles "côté sympa" vers le haut, ça a l'air mieux.
• Prenez votre temps, ou vous devrez peut-être l'imprimer à nouveau.
• Imprimez les pièces des ciseaux en dernier, car c'est la dernière pièce à construire.

Nous y voilà.

A. Commencez à imprimer toutes les pièces (voir la liste des pièces).

B. Poncez la pièce en douceur, en coupant les trucs dégoûtants.

Étape 3: Montage de l'interrupteur de fin de course

A. Pliez le fil commun (celui qui est déjà plié sur le côté de l'interrupteur), de sorte qu'il affleure et soudez un fil sur l'interrupteur de fin de course. Il n'y a pas assez d'espace pour monter le servo si vous oubliez cette étape.

Remarque: c'est la seule soudure que vous devrez faire à cette partie de la construction.

B. Percez (4) trous de 1/8 dans le support de servo, voyez les flèches violettes sur la photo ci-dessus. Le perçage permet aux boulons de passer librement et de serrer le support servo sur les rails plus tard.

C. Enfin, fixez l'interrupteur de fin de course comme indiqué sur le support de servo avec (2) vis M3 x 16 mm.

Étape 4: Support de vis de moteur inférieur

A. Percez (5) trous de 1/8 dans le support de vis inférieur du moteur, voyez les flèches violettes sur la photo ci-dessus.

B. Fixez ensuite le support de vis de moto inférieur au palonnier de servo en métal à l'aide de (4) vis à tête ronde M3 x 12 mm.

C. Enfin, fixez le support de vis inférieur du moteur au servo à l'aide d'une (1) vis M3 x 10 mm.

Étape 5: Montez le servo et le boulon

A. Percez (4) trous de 1/8 dans le support de servo arrière, comme indiqué sur la photo ci-dessus, à l'endroit indiqué par les flèches violettes.

B. Percez (2) trous de 1/8 dans le support à vis à l'endroit indiqué par les flèches violettes sur la photo ci-dessus. Remarque: Le vôtre peut être un peu plus court selon la version que vous avez imprimée.

C. Montez le servo sur le support de servo. Vous devrez peut-être le couper un peu pour obtenir un bon ajustement. Ce sera un peu lâche. Ensuite, à l'aide de (4) vis et rondelles M3 x 45 mm, montez le servo arrière sur le support de servo avant. Le servo basculera d'un côté à l'autre mais pas d'avant en arrière.

D. Insérez le boulon 5/16" x 5 - 1/2" dans le support à vis supérieur; il doit être bien ajusté. Vous devrez peut-être couper un peu l'ouverture pour qu'elle s'adapte.

E. À l'aide de (2) boulons et rondelles M3 x 16 mm, connectez-les aux deux moitiés des supports à vis.

F. Votre assemblage doit ressembler à la dernière photo.

Étape 6: Assemblage du curseur et de l'arrière

Il est maintenant temps de fixer le curseur et le support de vis arrière.

A. Insérez (2) boulons 5/16 dans les glissières. Les boulons doivent avoir un peu de jeu dans les deux sens. Sans le jeu, la vis se bloquera en mouvement.

B. Vissez le curseur sur le boulon 5/16 de quelques pouces.

C. Percez (4) trous de 1/8 dans le chapeau de palier à vis arrière comme indiqué par les flèches violettes sur la photo.

D. Insérez le roulement de 8 mm x 22 mm x 7 mm dans le support à vis arrière et fixez le chapeau de roulement avec (4) boulons et rondelles M3 x 12 mm.

E. Fixez (1) interrupteur de fin de course avec (2) boulons M3 x 16 mm

F. Glissez le boulon de 5/16 dans le roulement. Remarque: il y aura beaucoup de jeu ici. Vous voudrez utiliser un morceau de ruban isolant ou de gaine thermorétractable pour réduire la quantité de jeu. Mesurez la quantité nécessaire dans l'étape suivante.

Étape 7: Finition de l'assemblage inférieur

Maintenant que vous avez terminé l'assemblage motorisé, il est temps de le monter sur les rails. Les rails font partie du Great Mojave Rover Project et peuvent sembler exagérés. Je prévois d'intégrer l'élévateur à ciseaux dans le rover et la conception du rail me permet de le faire plus tard.

A. Poncez un côté de chaque rail pour lisser. Vous n'avez pas besoin de poncer un tas, juste assez pour aplanir les bosses.

B. Vissez d'abord le support de vis arrière à l'aide de (4) boulons et rondelles M3 x 30 mm. Cela devrait affleurer à l'extrémité des rails.

C. Insérez le boulon de 5/16 dans le roulement, avec le support de servo dans le 4ème trou (en laissant 3 trous vides), mesurez l'endroit où vous voulez que le ruban ou le thermorétractable aille. Fixez le ruban ou le thermorétractable et remontez l'ensemble.

D. Vissez l'ensemble servo aux rails au 4ème trou (en laissant 3 vides) à l'aide de (4) boulons et rondelles M3 x 30 mm. Notez que votre support de servomoteur peut être un peu différent, j'ai repensé pour un boulon plus long de 5/16 . Veuillez toujours laisser 3 trous vides.

Vous devriez maintenant avoir l'assemblage motorisé prêt pour la fixation des vis de l'interrupteur de fin de course et pour que votre Raspberry Pi déplace le curseur d'avant en arrière.

Étape 8: Ajusteurs de fin de course

Deux régleurs d'interrupteur de fin de course engageront les interrupteurs là où vous voulez que la glissière s'arrête. Vous voudrez utiliser des vis à tête ronde aux deux endroits où le boulon d'engagement passe au-dessus pour le dégagement. De plus, les deux pièces imprimées en 3D du régleur de fin de course sont les mêmes.

A. Percez (2) trous de 1/8 dans chacun des interrupteurs de fin de course.

B. Insérez les vis à tête ronde dans les emboîteurs.

C. Insérez la vis de limite dans chaque engagement, (1) M3 x 20 mm, l'autre est (1) M3 x 40 mm.

D. Fixez les interrupteurs de fin de course au curseur. Utilisez la vis la plus longue (40 mm) côté servo.

Remarque: j'ai attaché des écrous de blocage à mon plus long engagement parce que j'ai dépouillé le trou.

Étape 9: connexion du Pi

Le logiciel pour cela est simple, il suffit simplement de soulever et d'abaisser l'ascenseur. Vous pouvez modifier le code pour faire tout ce que vous voulez, amusez-vous.

Je suppose que vous savez déjà comment charger le système d'exploitation sur votre Raspberry Pi et comment écrire un programme Python 3 simple, un exemple Hello World serait parfait.

Voici un bon point de départ, mais il existe de nombreuses ressources pour commencer.

• Configuration de votre Pi.
• Exécuter votre premier programme Pyhon.

Étape 10: Câblage de votre assemblage inférieur

Pour un petit projet comme celui-ci, je préfère utiliser la carte Pimoroni Pico HAT Hacker sur une planche à pain. Vous pouvez utiliser n'importe quoi mais j'aime ce petit appareil. J'ai soudé des en-têtes femelles à 40 broches des deux côtés du HAT, ce qui me permet d'utiliser de chaque côté (voir la deuxième photo).

Avertissement: j'ai fait exploser quelques Raspberry Pis en faisant cela alors que le Pi est sous tension. Assurez-vous que le rouge est + et que le noir est à la masse ou -, la carte de débogage servo n'a aucune protection intégrée.

A. Connectez le fil noir aux connexions communes sur chaque interrupteur et à la terre sur le Pi. (Broche 6)

B. Connectez le fil vert au fin de course inférieur (voir 1ère photo) puis au GPIO 23 (broche 16)

C. Connectez le fil jaune au fin de course supérieur (voir la 1ère photo) puis au GPIO 22 (broche 15)

D. Connectez la carte Servo Debug au port USB du Pi.

E. Connectez le servo à la carte de débogage du servo à l'aide du câble fourni avec le servo LX-16A

F. Branchez l'alimentation sur la carte de débogage servo. N'utilisez pas le Pi pour alimenter la carte servo, utilisez une source de batterie externe. J'ai utilisé 4 piles AA.

Étape 11: chargement et exécution du programme Python

Encore une fois, je suppose que vous savez comment démarrer le terminal et que vous savez comment démarrer un programme Python3.

A. Démarrez le terminal

B. Nous devons cloner quelques bibliothèques à partir de GitHub. Le premier est le PyLX16A d'Ethan Lipson, l'autre est le code Scissor Lift de BIMThoughts' GitHub

clone cdgit https://github.com/swimingduck/PyLX-16A.git clone https://github.com/BIMThoughts/ScissorLift.gitcd ScissorLiftcp../PyLX-16A/lx16a.py.

La commande ci-dessus effectue les opérations suivantes:

cd change de répertoire en votre répertoire personnel

git clone télécharge les fichiers de code de GitHub dans un dossier du nom du référentiel.

cd ScissorLift change le dossier où se trouve le code ScissorLift

cp../PyLX-16A/lx16a.py. copie la bibliothèque nécessaire aux commandes d'asservissement.

C. Vous devriez avoir votre Pi connecté à l'assemblage du moteur et la carte de débogage connectée à l'USB et au servo.

D. tapez ce qui suit pour exécuter le test du commutateur.

CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Le programme commencera à dire "descendre".

Engagez le commutateur plus loin du servo et le programme répondra par "monter". Enclenchez maintenant l'interrupteur le plus proche du servo et le programme s'arrêtera.

Dépannage:

Si cela échoue, vérifiez votre câblage, j'ai fait l'erreur de souder le fil jaune à la mauvaise connexion du commutateur la première fois et il s'arrêterait après avoir engagé le premier commutateur.

Étape 12: Test du moteur

Maintenant que les interrupteurs fonctionnent, il est temps de tester l'ensemble moteur.

Vous avez déjà téléchargé le code. Commençons.

A. Assurez-vous que votre servo est connecté à la carte de débogage, n'importe quelle prise fera l'affaire tant qu'elle s'adapte bien.

B. À partir du terminal, saisissez ce qui suit:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Votre curseur commencera à se déplacer et lorsqu'il se dirigera d'abord vers le servo, puis lorsque l'interrupteur de fin de course s'engagera, il se déplacera dans l'autre sens et s'arrêtera lorsqu'il atteint l'autre interrupteur de fin de course.

Si vous l'entendez commencer à se lier, débranchez le servo de la carte de débogage et appuyez sur ctrl-c pour arrêter le programme et déterminer pourquoi il se lie.

Dépannage:

Reliure au milieu de la diapositive:

une. Les écrous ne se déplacent pas librement à l'intérieur du curseur.

b. Le support à vis n'est pas centré.

c. Le roulement n'est pas libre.

La liaison à la fin de la glissière est causée par les commutateurs mal câblés ou les vis d'engagement doivent être ajustées.

ré. Le servo continue de bouger après avoir appuyé sur ctrl-c, débranchez le fil du servo de la carte de débogage. Cela réinitialisera le servo.

Étape 13: Assemblage des ciseaux

Maintenant, nous arrivons enfin au point où nous pouvons assembler les ciseaux. Il y a trois composants principaux des ciseaux.

1. Scissor Outer (la première photo, ressemble à un bâton de Popsicle bleu)
2. Ciseaux Intérieur (Deuxième Photo Gris)
3. Ciseaux Intérieur Bas (Deuxième Photo Bleu)

La différence entre le Scissor Inner et le Scissor Inner Bottom réside dans le placement des roulements, comme illustré sur le côté droit de la photo. Regardez la vidéo, c'est plus facile de l'expliquer là-bas.

A. Insérez les roulements dans chacune des pièces de ciseaux. Vous devrez peut-être utiliser un boulon, une rondelle et un écrou pour enfoncer la rondelle dans la fente. Si vous cassez la fente, vous pouvez utiliser de la colle pour la réparer.

B. À l'aide d'un lubrifiant au graphite et d'un coton-tige, enduisez les côtés non porteurs des ciseaux.

C. À l'aide d'une vis M3 x 20 mm, d'une rondelle et d'un écrou de blocage. Commencez par le bas intérieur, connectez les ciseaux extérieurs aux connexions du milieu. (regarde la photo)

D. Connectez un autre ciseau extérieur à l'extrémité du ciseau inférieur où se trouve le roulement à l'intérieur. Ensuite, connectez un autre ciseau intérieur au milieu.

E. Continuez à attacher les ciseaux intérieurs et extérieurs jusqu'à épuisement des ciseaux.

Étape 14: Fixation des ciseaux à la base

À l'aide de (2) M3 x 20 mm avec (2) rondelles et d'espaces imprimés en 3D, connectez l'ensemble de ciseaux au support de servo de la base.

À l'aide de (2) M3 x 12 mm, connectez l'ensemble de ciseaux au curseur.

À l'exception de la plate-forme, vous disposez d'un élévateur à ciseaux fonctionnel.

Étape 15: Test d'exécution en ciseaux

Branchez votre élévateur à ciseaux au Raspberry Pi, si vous ne l'avez pas encore fait.

A. À partir du terminal de votre Raspberry Pi, exécutez à nouveau MotorTest.py et voyez votre élévateur à ciseaux en action.

Gardez un œil sur:

• Toute reliure
• Jeu des vis de fin de course
• S'il se lie ou que quelque chose se produit, débranchez d'abord le servo de la carte de débogage.

Étape 16: Fixation de la plate-forme

J'espère que vous avez maintenant compris comment mettre sur la plate-forme.

A. Déterminez si vous souhaitez utiliser la plate-forme.

B. Fixez les rails de la plate-forme à l'extérieur du haut des ciseaux. Du côté où vous avez besoin de l'entretoise, vous aurez besoin d'une vis M3 x 25mm et de 2 rondelles. De l'autre côté, utilisez une vis M3 x 20 mm avec 1 rondelle et 1 contre-écrou.

C. À l'aide de vis M3 x 12 mm et de rondelles, fixez le dessus de la plate-forme aux rails.

Étape 17: Merci

Merci d'être allé jusqu'ici, j'espère que vous avez un élévateur à ciseaux fonctionnel dont vous ne savez pas quoi faire, ou peut-être avez-vous un élévateur à ciseaux dont vous avez une merveilleuse idée de la façon de l'utiliser.

Quoi qu'il en soit, j'espère que vous avez passé un bon moment et appris quelque chose.

Finaliste dans l'auteur pour la première fois