Raspberry Pi -kontrollerad saxlyft: 17 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Varför en saxlyft? Varför inte! Det är häftigt och ett roligt projekt att bygga. Den verkliga anledningen för mig är att höja kamerorna på mitt Great Mojave Rover -projekt. Jag vill att kamerorna ska höja sig över rovern och fånga bilder av omgivningen. Men jag behövde sänka kamerorna medan rovern kör.

Först försökte jag en robotarm, men det visade sig vara för tungt och tog bort servon. Sedan när jag var ute och ungefär en dag såg jag något jag har sett hundratals gånger tidigare, en saxlyft. Den kvällen bestämde jag mig för att designa en saxlyft som skulle använda en skruvdragare, en 5/16”x 5 1/2” bult, för att höja och sänka kamerorna. Jag blev förvånad över hur häftigt det var att se kamerorna lyfta till ett par fot (25 tum) med bara lite över 4”resor och se hur mycket vikt det skulle lyfta. Som en sidofördel använder den bara en servo.

När den här fantastiska saxliften fungerar kommer Raspberry Pi att slå på LX-16A servo som höjer och sänker hissen med Python 3-kod. Gränslägesbrytare kommer att berätta för Pi när din saxlyft har nått toppen och botten och signalerar att servon ska sluta rotera.

Mitt nästa äventyr för hissen är att placera den utanför för ett förlängt soltest. Drivs av solceller och 18650 batterier kommer saxlyften att höja, ta foton och sedan sänka en gång i timmen. Men det är en annan instruerbar senare när jag får det att fungera. Efter det, montera den på Rover.

Jag delade denna instruerbara i tre huvuddelar för att underlätta bygg- och justeringsprocessen:

1. Bas (steg 2 - 7)
2. Elektronik (steg 8 - 12)
3. Saxmontering (steg 13 - 16)

Jag hoppas att du kommer att njuta av mitt första otrevliga och ditt saxlyft.

Steg 1: Få det du behöver

Du kommer att behöva en massa saker för detta projekt. Om du är som jag och tycker om 3D -utskrift och byggsaker kan du redan ha det mesta av detta. Se till att kolla in McMaster-Carr för skruvarna, det finns mycket billigare där när du köper dem till hundra. Du kan också beställa uppsättningar från Amazon.

Nödvändiga verktyg:

• 5,5 mm lådnyckelsats
• 2,5, 2,0 mm hex -drivrutiner Det är värt att ha en bra uppsättning av dessa.
• Borr med 1/8”borr Det här borrsetet har jag.
• Grafit smörjmedel
• Lödkolv
• Lödning Jag tyckte att jag var dålig på lödning tills jag fick bra lödning.
• Slipmaskin (bästa slipmaskin i världen)
• 3D -skrivare Jag har XYZ Da Vinci Pro 1.0 och har varit mycket nöjd med den.

Mekaniska delar:

• Alloy Steel Socket eller Button Head Screws: Var noga med att beställa mer än du behöver, för mina siffror kan vara avstängda!

  (1) M3 x 10 mm knapphuvud (hämtning från McMaster-Carr) (2) M3 x 12 mm knapphuvud (hämtning från McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (från McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (komma från McMaster-Carr) (4) M3 x 16mm (få från McMaster-Carr) (34) M3 x 20mm (få från McMaster-Carr) (2) M3 x 25mm Knapphuvud (få från McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (hämtning från McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (hämtning från McMaster-Carr) (30) M3 nylonlåsmuttrar (hämtning från McMaster-Carr) (54) M3 brickor (hämtning från McMaster-Carr)

• (48) 3x6x2mm Lager Det kommer att fungera utan dessa lager, men det gör det säkert trevligare.
• (1) 8x22x7mm Lager Du kan också stjäla en från en fidget spinner
• 3D -tryckta delar Du kan ladda ner dessa från Thingverse parts (2) Beam 20mm x 20mm x 190mm (1) Limiters (1) Motor Screw Mount (1) Platform Rails (1) Platform (1) Rear Screw Mount (1) Slider (1)) Inre botten av sax (4) Inre sax (1 set) Yttre sax (1) Servomontering fram (1) Servomontering bak (1 set) Distanser
• (2) 5/16 "mutter (Home Depot)
• (1) 5/16 "x 5 - 1/2" bult (Home Depot) Du kan också använda en 5/16 "gängad stång om du föredrar det.

Elektrisk:

• Raspberry Pi, jag använder en 3 -modell B+ någon Pi -version kommer att fungera Detta är ett trevligt kit.
• (1) Lewansoul LX-16a Serial Bus Servo, jag fick min för under $ 20,00 ea. (du måste söka efter Amazon eller Banggood efter detta, länken fortsätter att ändras)
• (1) Lewansoul Serial Bus Debug Board.
• (1) Metal Servo Horn
• (2) Gränslägesbrytare
• Silikontrådar Dessa är fantastiska, du kan ta bort dem med naglarna (om du inte biter på naglarna)
• Batterier för att driva Servo, jag använder 4 AA NiMh -batterier från Ikea.

Förbrukningsartiklar:

• Q-tips
• Mikrofiberduk
• Band-Aids (förhoppningsvis inte)

Steg 2: Basen

Det är mycket lättare att bygga detta i etapper, låt oss börja med basen. Sedan går vi till elektroniken och slutligen monterar saxen. Den är tryckt i olika färger eftersom jag använde den PLA och PETG jag hade.

Om du inte har gjort det, skriv ut dina delar. Det tog min skrivare några dagar att skriva ut alla delar.

Du hittar delarna här:

Viktiga säkerhetstips (Orginal Ghostbusters -referens, Google det)

• Ta dig tid och bli inte galen med att dra åt M3 -skruvarna för mycket, plastremsorna är enkla. Om du tar bort hålet kan du behöva skriva ut delen igen eller använda lite gorillalim (de bruna grejerna) och täcka hålets insida lätt med en tandpetare och låta den torka helt över natten före användning.
• Lägg brickorna "fin sida" uppåt, det ser bättre ut.
• Ta dig tid, eller du kan behöva skriva ut den igen.
• Skriv ut saxdelarna sist, eftersom det är den sista delen att bygga.

Nu kör vi.

A. Börja skriva ut alla delar (se dellistan).

B. Slipa delen jämnt och trimma bort de fina grejerna.

Steg 3: Gränslägesbrytare för montering

A. Böj den gemensamma ledningen (den som redan är böjd på sidan av omkopplaren), så att den sitter jämnt och lödar en tråd på gränslägesbrytaren. Det finns inte tillräckligt med utrymme för att montera servon om du glömmer detta steg.

Obs: Detta är den enda lödningen du behöver göra vid denna del av bygget.

B. Borra igenom (4) 1/8”hål i servomontaget, se de lila pilarna på bilden ovan. Borrning gör att bultarna kan passera fritt och dra åt servomontaget till skenorna senare.

C. Slutligen fäst gränslägesbrytaren som visas på servomontaget med (2) M3 x 16 mm skruvar.

Steg 4: Sänk ned motorskruvfästet

A. Borra igenom (5) 1/8 hål i det nedre motorskruvfästet, se de lila pilarna på bilden ovan.

B. Fäst sedan det nedre Moto -skruvfästet på metallservohornet med hjälp av (4) M3 x 12 mm knapphuvudskruvar.

C. Slutligen fäst det nedre motorskruvfästet på servon med (1) M3 x 10 mm skruv.

Steg 5: Montera servon och bulten

A. Borra igenom (4) 1/8 hål i det bakre servomontaget enligt bilden ovan där de lila pilarna indikerar.

B. Borra igenom (2) 1/8 hål i skruvfästet, vilket indikeras av de lila pilarna på bilden ovan. Obs: Din kan vara lite kortare beroende på vilken version du har skrivit ut.

C. Montera servon på servofästet. Du kan behöva trimma detta lite för att få en bra passform. Det blir lite löst. Använd sedan (4) M3 x 45 mm skruvar och brickor för att montera den bakre servon på det främre servomontaget. Servon kommer att gunga sida vid sida men inte fram och tillbaka.

D. Sätt in 5/16 "x 5 - 1/2" bulten i det övre skruvfästet; det ska passa bra. Du kan behöva trimma öppningen lite för att få den att passa.

E. Använd (2) M3 x 16 mm bultar och brickor för att ansluta till två halvor av skruvfästena.

F. Din samling ska se ut som det sista fotot.

Steg 6: Reglage och bakre enhet

Nu är det dags att fästa reglaget och det bakre skruvfästet.

A. Sätt i (2) 5/16 bultar i reglagen. Bultarna ska ha lite spel fram och tillbaka. Utan pjäsen kommer skruven att binda medan den är i rörelse.

B. Skruva reglaget på 5/16 bulten några tum.

C. Borra igenom (4) 1/8 hål i den bakre skruvmonterade kåpan som visas med de lila pilarna på bilden.

D. För in lagret 8 mm x 22 mm x 7 mm i det bakre skruvfästet och fäst lagerkåpan med (4) M3 x 12 mm bultar och brickor.

E. Fäst (1) gränslägesbrytare med (2) M3 x 16 mm bultar

F. Skjut in 5/16 bulten i lagret. Obs: Det blir en massa spel här. Du vill använda en bit tejp eller värmekrympslang för att minska spelmängden. Mät den mängd som behövs i nästa steg.

Steg 7: Avsluta den nedre enheten

Nu när du har den motoriserade enheten färdig, är det dags att montera den på skenorna. Rälsen är en del av The Great Mojave Rover Project och kan verka som överkill. Jag planerar att integrera saxlyften i rovern och rälsens design gör att jag kan göra det senare.

A. Slipa ena sidan av varje skena slät. Du behöver inte slipa ett gäng, bara tillräckligt för att platta ut stötarna.

B. Skruva fast det bakre skruvfästet först med (4) M3 x 30 mm bultar och brickor. Detta ska sitta jämnt i slutet av skenorna.

C. Sätt in 5/16 bulten i lagret, med servofästet i det fjärde hålet (lämna 3 tomma hål) mäta var du vill att tejpen eller värmekrympningen ska gå. Fäst tejpen eller värmekrympan och sätt tillbaka monteringen.

D. Skruva fast servosamlingen på skenorna vid det fjärde hålet (lämna 3 tomma) med (4) M3 x 30 mm bultar och brickor. Observera att din Servomontage kan vara lite annorlunda, jag har designat om för en längre 5/16 bult. Vänligen lämna fortfarande 3 hål tomma.

Du bör nu ha den motoriserade enheten redo att fästa gränslägesbrytarna och få din Raspberry Pi att flytta reglaget fram och tillbaka.

Steg 8: Gränslägesbrytare

Två gränslägesreglage aktiverar omkopplarna där du vill att bilden ska stanna. Du kommer att vilja använda knapphuvudskruvar på de två platserna där kopplingsbulten passerar ovanför för spel. Båda gränslägesbrytaren 3D -tryckta delar är desamma.

A. Borr (2) 1/8 kastade hål i var och en av gränslägesbrytarna.

B. Sätt i knapphuvudskruvarna i kopplingsdonen.

C. Sätt in gränsskruven i varje ingrepp, (1) M3 x 20 mm, den andra är (1) M3 x 40 mm.

D. Fäst gränslägesbrytaren på reglaget. Använd den längre skruven (40 mm) på servosidan.

Obs: Jag fäst låsmuttrar på mitt längre fästdon eftersom jag tog bort hålet.

Steg 9: Anslutning av Pi

Programvaran för detta är enkel, det höjer och sänker bara hissen. Du kan redigera koden för att göra vad du vill, ha kul.

Jag antar att du redan vet hur du laddar operativsystemet på din Raspberry Pi och hur du skriver ett enkelt Python 3 -program, ett Hello World -exempel skulle vara bra.

Här är ett bra ställe att börja, men det finns en massa resurser där ute för att komma igång.

• Konfigurera din Pi.
• Kör ditt första Pyhon -program.

Steg 10: Anslut din nedre enhet

För ett litet projekt som det här föredrar jag att använda Pimoroni Pico HAT Hacker -brädet framför ett brödbräda. Du kan använda vad som helst men jag gillar den här lilla enheten. Jag lödde på 40 -pins honahuvuden på båda sidor av hatten, som gör att jag kan använda på båda sidor (se det andra fotot).

Varning: Jag har sprängt ett par Raspberry Pis som gör detta medan Pi är påslagen. Se till att den röda är + och svart är slipad eller -, Servo Debug Board har inget inbyggt skydd.

A. Anslut den svarta ledningen till de vanliga anslutningarna på varje switch och marken på Pi. (Pin 6)

B. Anslut den gröna ledningen till den nedre gränslägesbrytaren (se första fotot) och sedan till GPIO 23 (stift 16)

C. Anslut den gula ledningen till den övre gränslägesbrytaren (se första fotot) och sedan till GPIO 22 (stift 15)

D. Anslut Servo Debug -kortet till USB -porten på Pi.

E. Anslut Servon till Servo Debug-kortet med kabeln som medföljer LX-16A-servon

F. Anslut ström till Servo Debug Board. Använd inte Pi för att driva servokortet, använd en extern batterikälla. Jag använde 4 AA -batterier.

Steg 11: Ladda och köra Python -programmet

Återigen antar jag att du vet hur du startar terminalen och vet hur du startar ett Python3 -program.

A. Starta terminalen

B. Vi måste klona ett par bibliotek från GitHub. Den första är PyLX16A av Ethan Lipson, den andra är Scissor Lift -koden från BIMThoughts 'GitHub

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

Kommandot ovan gör följande:

cd ändrar katalogen till din hemkatalog

git clone laddar ner kodfilerna från GitHub till en mapp med namnet på förvaret.

cd ScissorLift ändrar mappen till där ScissorLift -koden är

cp../PyLX-16A/lx16a.py. kopierar biblioteket som är nödvändigt för servokommandona.

C. Du bör ha din Pi ansluten till motorenheten och felsökningskortet anslutet till USB och servon.

D. skriv följande för att köra switch -testet.

CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Programmet börjar säga "går ner".

Koppla omkopplaren längre från servon och programmet svarar med att "gå upp". Koppla nu in omkopplaren närmast servon så stannar programmet.

Felsökning:

Om det misslyckas dubbelkolla din ledning, jag gjorde misstaget att lödda den gula ledningen till fel omkopplare första gången och det skulle sluta efter att den första strömbrytaren kopplats in.

Steg 12: Motortest

Nu när omkopplarna fungerar är det dags att testa motorenheten.

Du har redan laddat ner koden. Låt oss börja.

A. Se till att din servo är ansluten till felsökningsbrädet, vilken plugg som helst så länge den sitter snyggt.

B. Från terminalen skriver du följande:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Skjutreglaget kommer att börja röra sig och när det är mot servon först, sedan när gränslägesbrytaren kopplas in kommer det att gå åt andra hållet och stanna när det når den andra gränslägesbrytaren.

Om du hör att det börjar binda, koppla ur servon från felsökningskortet och tryck på ctrl-c för att stoppa programmet och avgöra varför det är bindande.

Felsökning:

Bindning mitt på bilden:

a. Muttrar rör sig inte fritt inuti reglaget.

b. Skruvfästet är inte centrerat.

c. Lagret är inte fritt.

Bindning i slutet av objektglaset orsakas av att omkopplarna inte är trådbundna eller att kopplingsskruvarna måste justeras.

d. Servo fortsätter att röra sig efter att ha tryckt på ctrl-c, koppla ur servotråden till felsökningskortet. Det kommer att återställa servon.

Steg 13: Montering av sax

Nu kommer vi äntligen till den punkt där vi kan montera saxen. Det finns tre huvudkomponenter i saxen.

1. Scissor Outer (det första fotot, ser ut som en blå Popsicle -pinne)
2. Sax inre (andra bilden grå)
3. Saxens inre botten (andra bilden blå)

Skillnaden mellan saxens inre och saxens inre botten är placeringen av lagren, som illustreras på höger sida av fotot. Titta på videon det är lättare att förklara det där.

A. Sätt i lagren i vart och ett av saxbitarna. Du kan behöva använda en bult, bricka och mutter för att pressa brickan i spåret. Om du bryter spåret är det okej att du kan använda lim för att fixa det.

B. Använd grafitolja och en bomullspinne, belägg saxens icke bärande sidor.

C. Använd en M3 x 20 mm skruv, bricka och en låsmutter. Börja med den inre botten anslut saxens yttre till de mellersta anslutningarna. (Kolla bilden)

D. Anslut en annan yttre sax till slutet av botten saxen där lagret är på insidan. Anslut sedan en annan inre sax till mitten.

E. Fortsätt fästa inre och yttre sax tills saxen tar slut.

Steg 14: Fäst saxen på basen

Använd (2) M3 x 20 mm med (2) brickor och 3d -tryckta utrymmen för att ansluta saxenheten till basens servomontage.

Använd (2) M3 x 12 mm för att ansluta saxen till skjutreglaget.

Förutom plattformen har du en fungerande saxlyft.

Steg 15: Test av saxkörning

Anslut din saxlift till Raspberry Pi igen om du inte har gjort det.

A. Från terminalen på din Raspberry Pi kör MotorTest.py igen och se ditt saxlyft i aktion.

Håll koll på:

• Varje bindning
• Avstånd från gränsskruvarna
• Om det binder eller något händer koppla ur servon från felsökningsbrädet först.

Steg 16: Montera plattformen

Förhoppningsvis har du nu kommit på hur du ska sätta på plattformen.

A. Bestäm om du vill ha plattformen.

B. Fäst plattformsskenorna på utsidan av saxens ovansida. På sidan där du behöver distansen behöver du en M3 x 25 mm skruv och 2 brickor. På andra sidan använder du en M3 x 20 mm skruv med 1 bricka och 1 låsmutter.

C. Använd M3 x 12 mm skruvar och brickor för att fästa plattformens topp på skenorna.

Steg 17: Tack

Tack för att du kommit så långt, förhoppningsvis har du en fungerande saxlyft som du inte vet vad du ska göra med, eller kanske har du en saxlyft som du har en underbar uppfattning om hur du använder den.

Jag hoppas i alla fall att du hade det bra och lärde dig något.

Tvåa i första gången författare