Bras bionique télécommandé : 13 étapes (avec photos)

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

Dans ce Instructable, nous allons faire un bras bionique télé opéré, qui est un bras robotique similaire à la main humaine avec six degrés de liberté (cinq pour les chiffres et un pour le poignet). Il est contrôlé avec une main humaine à l'aide d'un gant auquel sont attachés des capteurs de flexion pour le retour des doigts et une IMU pour le retour d'angle du poignet.

Voici les principales caractéristiques de la main:

1. Une main robotique avec 6 degrés de liberté: cinq pour chaque doigt contrôlés par des cordes attachées au servo et le mouvement du poignet à nouveau effectué à l'aide d'un servo. Comme tous les degrés de liberté sont contrôlés à l'aide d'un servo, nous n'avons pas besoin de capteurs supplémentaires pour le retour.
2. Capteurs Flex: Cinq capteurs Flex sont attachés à un gant. Ces capteurs de flexion donnent le retour au micro-contrôlé qui est utilisé pour contrôler le bras bionique.
3. IMU: IMU est utilisé pour obtenir l'angle du poignet de la main.
4. Deux evive (microcontrôleurs basés sur Arduino) sont utilisés: l'un attaché au gant pour obtenir l'angle du poignet et le mouvement de flexion et l'autre est attaché au bras bionique qui contrôle les servos.
5. Les deux Evive communiquent entre eux via Bluetooth.
6. Deux degrés de liberté supplémentaires sont accordés pour donner au bras bionique un mouvement des plans X et Z, qui peut en outre être programmé pour accomplir des tâches complexes telles que PICK AND PLACE ROBOTS.
7. Les deux mouvements supplémentaires sont contrôlés à l'aide d'un joystick.

Comme vous avez maintenant une brève idée de ce que nous avons fait dans ce bras bionique, parcourez chaque étape en détail.

Étape 1: Main et avant-bras

Nous n'avons pas conçu toute la main et l'avant-bras nous-mêmes. Il existe de nombreux modèles de main et d'avant-bras facilement disponibles sur Internet. Nous avons pris l'un des designs d'InMoov.

Nous avons fait la main droite, voici donc les pièces nécessaires pour être imprimées en 3D:

• 1x pouce
• 1x indice
• 1x Majeure
• 1x auriculaire
• 1x petit
• 1x Bolt_entretoise
• 1x grand poignet
• 1x petit poignet
• 1x surface supérieure
• 1x couvre-doigt
• 1x robcap3
• 1x robpart2
• 1x robpart3
• 1x robpart4
• 1x robpart5
• 1x rotawrist2
• 1x rotawrist1
• 1x rotawrist3
• 1x engrenages de poignet
• 1x porte-câble au poignet

Vous pouvez obtenir le guide de montage complet ici.

Étape 2: Conception de l'axe Z

Nous avons conçu une pièce sur mesure attachée à l'extrémité du forarm qui a des fentes pour le roulement et la vis-mère. Le roulement est utilisé pour guider le bras dans l'axe z et le mouvement de l'axe est contrôlé à l'aide d'un mécanisme à vis et plomb. Dans le mécanisme à vis mère, lorsque la vis comme l'arbre tourne, l'écrou de la vis mère convertit ce mouvement rotatif en mouvement linéaire, ce qui entraîne un mouvement linéaire du bras.

La vis-mère est tournée à l'aide d'un moteur pas à pas, ce qui permet un mouvement précis du bras robotique.

Le moteur pas à pas, les arbres et la vis-mère sont tous attachés à une pièce imprimée en 3D personnalisée entre laquelle se déplace le bras robotique.

Étape 3: Mouvement et cadre de l'axe X

Comme mentionné à l'étape précédente, une deuxième pièce personnalisée a été conçue pour maintenir le moteur pas à pas et les arbres. La même pièce a également les trous pour le roulement et l'écrou utilisés pour le mécanisme à vis mère pour le mouvement de l'axe X. Le moteur pas à pas et le support d'arbre sont montés sur un cadre en aluminium composé d'extrusions d'aluminium à rainure en T de 20 mm x 20 mm.

L'aspect mécanique du projet est terminé, regardons maintenant la partie électronique.

Étape 4: Exécution du moteur pas à pas: schéma du circuit du pilote A4988

Nous utilisons evive comme microcontrôleur pour contrôler nos servos et moteurs. Voici les composants nécessaires pour contrôler le moteur pas à pas à l'aide d'un joystick:

• Joystick XY
• Fils de cavalier
• Pilote de moteur A4988
• Une batterie (12V)

Ci-dessus, le schéma du circuit.

Étape 5: Code du moteur pas à pas

Nous utilisons la bibliothèque BasicStepperDriver pour contrôler le moteur pas à pas avec evive. Le code est simple:

• Si la lecture du potentiomètre de l'axe X est supérieure à 800 (lecture analogique 10 bits), déplacez la pince vers le haut.
• Si la lecture du potentiomètre de l'axe X est inférieure à 200 (lecture analogique 10 bits), déplacez la pince vers le bas.
• Si la lecture du potentiomètre de l'axe Y est supérieure à 800 (lecture analogique 10 bits), déplacez la pince vers la gauche.
• Si la lecture du potentiomètre de l'axe Y est inférieure à 200 (lecture analogique 10 bits), déplacez la pince vers la droite.

Le code est donné ci-dessous.

Étape 6: Capteurs Flex

Ce capteur flexible est une résistance variable. La résistance du capteur de flexion augmente à mesure que le corps du composant se plie. Nous avons utilisé cinq capteurs flexibles de 4,5 de long pour le mouvement des doigts.

La façon la plus simple d'intégrer ce capteur dans notre projet était de l'utiliser comme diviseur de tension. Ce circuit nécessite une résistance. Nous utiliserons une résistance de 47 kΩ dans cet exemple.

Les capteurs flexibles sont connectés à la broche analogique A0-A4 sur evive.

Ci-dessus, l'un des circuits diviseurs de potentiel avec evive.

Étape 7: Étalonnage du capteur Flex

"load="lazy" le résultat final était fantastique. Nous avons pu contrôler le bras bionique à l'aide d'un gant.

Qu'est-ce qu'evive ?evive est une plate-forme de prototypage électronique unique pour tous les groupes d'âge pour les aider à apprendre, construire, déboguer leurs projets robotiques, embarqués et autres. Avec un Arduino Mega en son cœur, evive offre une interface visuelle unique basée sur des menus qui élimine le besoin de reprogrammer l'Arduino à plusieurs reprises. evive offre le monde de l'IoT, avec des alimentations, une prise en charge des capteurs et des actionneurs dans une petite unité portable.

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