Flex -sensorhandske: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta är ett roligt projekt som kan anpassas för att styra allt från robotarmar till virtuella verklighetsgränssnitt.

Steg 1: Material och delar

För handsken:

• En billig trädgårdshandske
• Arduino Lilypad
• Lilypad battericellhållare
• Ledande sytråd
• Normal sytråd
• Velostat
• Stick tejp
• superlim
• Elastisk
• Fem 4,7Kohm -motstånd

För armen:

• Fem SG90 servon
• Elektrisk kabel
• PLA eller ABS -filament
• Ninjaflex (eller annan flexibel filament)
• Fiskelinje
• 5V strömförsörjning
• Litet brödbräda (valfritt men användbart för parallellkoppling av servon)

Obs! Om du inte har ett flexibelt 3D -filament är det möjligt att använda en annan robotarm än Flexy Hand

Steg 2: Gör Flex -sensorerna

Materialet jag använde, velostat, är ett piezoresistivt material. Det betyder att det är tryckkänsligt och när du trycker på, böjer eller deformerar det kommer motståndet att förändras. Det är den här egenskapen vi ska använda för att mäta hur mycket varje finger böjer.

Börja med att skära 5 remsor av velostat, cirka 0,7 cm x 8 cm, de exakta dimensionerna är irrelevanta eftersom vi är intresserade av en kvalitativ avläsning av motståndet och inte en kvantitativ.

Lägg sedan 2 långa tejpbitar med framsidan uppåt på en plan yta och klipp två längder av ledande sytråd, jag skulle säga minst 40 cm lång, det är alltid bättre att ha överskott. Applicera eventuellt en liten droppe superlim på tejpen, nära basen. Detta krävs inte men jag upptäckte att det förhindrar att sytråden av misstag dras ut. Om du inte har ledande sömtråd kan det vara möjligt att använda tunn koppartråd för detta steg som tråden som du hittar i hörlurar (jag säger "kanske" eftersom jag inte har testat denna idé).

Lägg de 2 längderna av sytråden ovanpå tejpbandet längs mitten, med sytrådens svans utstickande i tejpens ände. Det är viktigt att gå till nästan hela längden på tejpbandet, för om du inte gör det kommer flexsensorn bara att samla avläsningar nära basen av ditt finger och inte spetsen.

Lägg velostaten ovanpå en bit sytråd så att den täcker änden av den (du vill inte att de två sytrådarna ska vidröra). Lyft sedan den andra klistertejpen på velostats otäckta sida och tryck hårt för att ta bort luftbubblor. Se till att sensorn vid foten av foten inte skapar en kortslutning. För att förhindra detta måste de lämna tejpen på motsatta sidor (liknande en "Y" -formad korsning, se bild).

Trimma överflödigt tejp efter önskemål. Slutligen limma en liten bit elastik på slutet av sensorn. Upprepa detta 5 gånger och justera storleken på varje sensor för att passa ditt finger optimalt.

Steg 3: Gör handsken

Jag kommer att ge en översikt över de steg jag personligen tog men hur du gör det kommer att variera från fall till fall, till stor del beroende på handsken du använder.

En nyckelpunkt som jag inte kan betona nog är att ledande sytråd INTE är som en vanlig hobbytråd, det finns inget isolerande hölje. Eftersom handsken är flexibel och kan böja sig tillbaka är det mycket enkelt att skapa en kortslutning, vilket resulterar i förstörda komponenter och stora hål som smälts i din handske.

Om du inte har ledande sytråd är det möjligt att använda vanliga trådar och lödda dina anslutningar.

Jag började med att koppla batteripaketet till handsken och ansluta 5V och GND till Arduino Lilypad. Sy inte Lilypad helt än, eftersom vi kommer att behöva böja den bakåt och sy under den (se bilderna ovan).

Jag skulle också rekommendera att fodra undersidan av Lilypad -kortet med eltejp för att förhindra kortslutning.

Löd sedan ändarna på fem 4,7Kohm -motstånd i små öglor (du kan behöva justera motståndsvärdet baserat på längden och bredden på dina velostatband). Valfritt: använd varmt lim för att fästa dem på handsken, det är svårare att sy dem om de inte hålls på plats från början.

Läs noggrant ovanstående bilder och kretsschema innan du fortsätter, det är viktigt att kartlägga din rutt för sytråden innan du börjar annars kommer du att "sy dig i ett hörn".

Personligen började jag sy från GND på batteriet till de 5 motstånden och sedan från varje enskilt motstånd till A0 till A4 -stiften genom att gå under Lilypad -kortet som vi täckte med isoleringstejp tidigare. Efter detta överlimmade jag slutet av den första flexsensorn till tummen med ena änden av sytråden till 5V och den andra änden till A0. Upprepa detta för varje finger, men istället för att gå direkt till 5V varje gång (och skapa en labyrint av stygn) syr du bara till den tidigare flexsensorn.

För att säkerställa att var och en av flexsensorerna förblir under spänning när du rör fingrarna syr elastiken som vi fäst vid flexsensorn i det sista steget till fingertopparna på handsken. Sy eventuellt några öglor runt flexsensorn för att se till att de stannar på plats när du rör handen.

Slutligen löd 5 ledningar till digitala stift 5 till 9, dessa kommer att användas senare för att berätta för servon var de ska gå.

Steg 4: Bygg armen

Jag 3D -skrivit ut armen från filer som gjorts tillgängliga från användaren Gyrobot på Thingiverse. Du hittar dem här.

Om du vill kan du också 3D -skriva ut en underarm, men på grund av filamentbegränsningar har jag gjort en pappermachemodell av min egen underarm. Jag använde fem SG90 -servon i en 3D -tryckt ram, ansluten till varje finger med fiskelina. Anslut alla GND- och Vin-anslutningar parallellt med en extern strömkälla, till exempel en 5V AC-DC-väggtransformator.

Anslut servoingångsstiften (vanligtvis de orangea ledningarna enligt konvention) till motsvarande digitala stift på handsken.

Steg 5: Ladda upp koden

Om du inte har en FTDI -kabel måste du programmera Lilypad via en Arduino Uno. Stegen för detta beskrivs i denna instruerbara. Se till att du har valt rätt Arduino -korttyp, för att ändra den, gå till Tools/Board/Lilypad Arduino.

Följ instruktionerna ovan och ladda upp kalibreringskoden först.

Kopiera utmatningen från kalibreringskoden till rad 31 i den här koden och ladda upp den.

Steg 6: Kommentera baudhastigheten

Jag hade en ganska frustrerande bugg med överföringshastigheten (som är den hastighet med vilken data kommuniceras via serieporten) som var en faktor två större än vad jag programmerade den att vara. Se min youtube -video runt 2:54 för en demonstration av problemet. Tyvärr hindrade detta mig från att följa min första plan som var att använda bluetooth och trådlöst kommunicera mellan handsken och robothanden.

Jag kunde inte lösa baudfrekvensproblemet, men min bästa gissning är att det finns en fel matchning mellan programvarans hårdvara och tror att oscillatorn på kortet är antingen 8mHz eller 16mHz. Detta kan bero på att jag köpte en billig klonbräda och inte den officiella produkten. Om du använder den riktiga produkten kanske du inte har det här problemet. Detta är dock bara min egen spekulation och om någon vet den verkliga orsaken, låt mig veta i kommentarerna nedan.

Som tillfälliga korrigeringar hittade jag två sätt på detta:

• Fördubbla baudhastigheten med knappen längst ner till vänster på seriemonitorn. Till exempel om koden säger Serial.begin (9600); ändra seriell bildskärmsutgång till 19200.
• Istället för att välja Arduino Lilypad som ditt bräde väljer du Arduino Pro när du går ombord. För att göra detta i Arduino IDE, gå till: Tools/Board/Arduino Pro eller Pro Mini och ladda sedan upp.

Steg 7: Slutförande

Jag hoppas att du fann detta lärorikt informativt, lämna dem i kommentaren nedan om du har några frågor eller förslag.

Tredje priset i Make It Move -tävlingen 2017