Arduino napajalni slikarski robot: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Projekti Fusion 360 »

Ste se kdaj vprašali, ali bi robot lahko ustvaril očarajoče slike in umetnost? V tem projektu poskušam to uresničiti z robotom za slikanje Arduino. Cilj je, da bi robot lahko sam ustvarjal slike in uporabil referenčno sliko kot vodilo pri ponovitvi umetnine. Z močjo CAD -a in digitalne izdelave sem ustvaril robustno ohišje, na katerega sem namestil roko, ki je lahko čopič potopil v eno od 7 posod za barvo in risal na platno.

Robot je izdelan iz skupnih delov, kot so koračni motorji in servo motorji, in je zasnovan za delo s katero koli barvo.

Nadaljujte z ustvarjanjem lastnega robota za slikanje Arduino in oddajte glas za ta projekt v "Paint Challenge", če vam je bil projekt všeč in ste se odločili zgraditi svojo različico.

1. korak: Pregled zasnove

Oblikovanje slikarskega robota je navdihnjeno s strukturo robota za čiščenje Roomba. Sestavljen je iz dveh glavnih sistemov:

• Pogonski sistem, sestavljen iz dveh koračnih motorjev, pritrjenih na kolesa in pasivnih jadralnih letal. To omogoča robotu, da se premika v katero koli smer vzdolž platna.
• Sistem čopiča, ki je sestavljen iz tretjega koračnega motorja, ki krtačo postavi nad posode za barvo, in servo motorja, ki krtačo potopi v barvo.

Robot lahko nosi do 7 različnih barv hkrati. Zasnova je bila prvotno izdelana na Autodeskovem Fusion 360. Deli so bili nato izvoženi v ustrezne formate za lasersko ali 3D tiskanje.

Zasnova podvozja robota je bila izdelana z mislijo na razširljivost z več montažnimi točkami in modularnimi deli. To omogoča, da se isto ohišje uporablja za različne druge aplikacije. V tem kontekstu se ohišje uporablja za izdelavo čudovitih umetniških del z uporabo barve.

2. korak: Potrebni materiali

Tu je seznam vseh komponent in delov, potrebnih za izdelavo lastnega robota za slikanje Arduino. Vsi deli morajo biti splošno dostopni in jih je enostavno najti v lokalnih trgovinah s strojno opremo ali na spletu.

ELEKTRONIKA:

• Arduino Uno x 1
• Servo motor Towerpro MG995 x 1
• NEMA17 Koračni motor x 3
• CNC ščit V3 x 1
• 11,1 V LiPo baterija x 1

STROJNA OPREMA:

• Matice in vijaki M4
• Matice in vijaki M3
• Kolesa (premer 7 cm x 2)
• Žica iz 3D tiskalnika (v primeru, da nimate 3D tiskalnika, mora biti v lokalnem delovnem prostoru 3D tiskalnik ali pa je natis na spletu za precej poceni)
• Akrilne plošče (3 mm)
• Barve
• Čopič

ORODJA:

• 3D tiskalnik
• Laserski rezalnik

Brez orodij so skupni stroški tega projekta približno 60 USD.

Korak: Digitalno izdelani deli

Večina delov, potrebnih za ta projekt, je prilagojenih zahtevam, zato sem se odločil uporabiti moč digitalno izdelanih delov. Deli so bili sprva zgrajeni na Fusion 360, nato pa so bili modeli CAD uporabljeni za lasersko ali 3D tiskanje delov. Odtisi so bili narejeni pri 40% polnjenju, 2 obodih, 0,4 mm šobi in višini plasti 0,1 mm z uporabo PLA. Nekateri deli potrebujejo opore, saj imajo zapleteno obliko s previsi, vendar so nosilci lahko dostopni in jih je mogoče odstraniti z nekaterimi rezalniki. Za žarilno nitko lahko izberete barvo po vaši izbiri. Laserski izrezani kosi so bili izrezani iz 3 mm prozornega akrila.

Spodaj najdete celoten seznam delov skupaj z oblikovalskimi datotekami.

Opomba: Od tu naprej se bodo deli nanašali na imena na naslednjem seznamu.

3D natisnjeni deli:

• Koračni nosilec x 2
• Distančnik za sloje x 4
• Ročni priključek x 1
• Pasivno jadralno letalo x 2
• Držalo za palete za barve x 2
• Paleta za barvanje x 2

Laserski rezani deli:

• Spodnja plošča x 1
• Zgornja plošča x 1
• Roka krtače x 1

Skupaj je 13 3D natisnjenih delov in 3 lasersko izrezani deli. Čas, potreben za izdelavo vseh delov, je približno 12 ur.

4. korak: Izdelava podvozja in pogonskega sistema (spodnja plast)

Ko so vsi deli izdelani, lahko začnete sestavljati spodnjo plast slikarskega robota. Ta plast je odgovorna za pogonski sistem in ima tudi elektroniko. Začnite z montažo 2 koračnih motorjev na dva nosilca korakov s priloženimi vijaki. Nato smo z 8 x M4 maticami in vijaki pritrdili dva koračna nosilca na spodnjo ploščo. Ko so koraki nameščeni, lahko pritrdite obe kolesi na osi koračnih motorjev. Arduino lahko pritrdite tudi na mesto z maticami in vijaki M3 ter nekaj odmiki, da bo Arduino lahko dostopen. Ko je Arduino zavarovan, namestite CNC ščit na Arduino. Na sprednji in zadnji strani robota sta dve luknji. Pasivna jadralna letala potisnite skozi luknje in jih prilepite na svoje mesto. Ti kosi preprečujejo, da bi telo robota strgalo po površini platna.

Dva distančnika za zadnjo plast lahko pritrdite tudi z maticami in vijaki M4.

Opomba: sprednjih dveh še ne pritrdite, ker ju boste morali sčasoma odstraniti.

5. korak: Namestitev držala za barvo (zgornji sloj)

Ko je pogonski sistem zgrajen, lahko začnete sestavljati zgornjo plast, ki drži slikarsko roko, ki premika čopič in potopi čopič v različne posode z barvo. Začnite tako, da pritrdite dva dela nosilca palete za barve. Reža vzdolž notranjosti dela je poravnana z dvema distančnikoma sprednje plasti. Kombinirani del je pritrjen z dvema maticama in vijaki na zgornjo in spodnjo plast. Kos je dodatno ojačan s štirimi dodatnimi kompleti vijakov vijakov na zgornjo ploščo.

Palete z barvami se nato pritrdijo na dno kosov nosilca palete z dvema maticama in vijakom na vsaki strani.

Zgornjo ploščo potisnite na mesto in z dvema maticama in vijaki pritrdite distančnike zadnje plasti na zgornjo ploščo. Vrtljivi koračni motor namestite na sredino zgornje plošče z uporabo priloženih vijakov, os pa proti vrhu. S tem je izdelano podvozje robota in lahko začnemo sestavljati slikarsko roko.

Korak 6: Izdelava sklopa slikarske roke in čopiča

Za izdelavo slikarske roke začnite s pritrditvijo konektorja roke na lasersko rezano krtačo s 4 maticami in vijaki. Nato namestite servo motor na drugi konec s pomočjo še 4 matic in vijakov. Prepričajte se, da je os servo motorja proti nasprotnemu koncu priključka roke. Priključek roke potisnite v os zgornjega koračnega motorja.

Uporabite dolg rog servomotorja in nanj pritrdite čopič z gumijastimi trakovi ali zadrgami. Priporočam uporabo gumijastih trakov, saj to daje sklopu čopiča nekaj skladnosti, ki je potrebna za dobro delovanje sistema. Prepričajte se, da je krtača pritrjena tako, da po tem, ko je rog priključen na servo, krtača komaj drsi po površini tal ali papirja.

S tem je strojna oprema slikarskega robota končana in lahko začnete ožičenje in programiranje.

7. korak: Elektronika in vezja

Elektronika tega projekta je precej preprosta, razložena je v naslednji tabeli:

• Steper za levo kolo do osi X CNC ščita
• Steper na desnem kolesu do osi Y CNC ščita
• Vrteči se korak do osi Z CNC ščita
• Signal servo motorja za omogočanje vretena na CNC ščitu
• Servo motor 5v do +5v na CNC ščitu
• Servo motor GND do GND na CNC ščitu

S tem je vezje tega projekta končano. Baterijo lahko priključite na napajalne sponke CNC ščita s zaporednim stikalom za vklop in izklop robota.

8. korak: Nekaj o teoriji

Ko gre za postavitev točke na 2D mrežo, je najpogostejši in preprost način za to določitev kartezijanskih koordinat točke. To naredimo tako, da določimo nabor (na splošno (x, y)), kjer je x koordinata x ali razdalja med projekcijo točke na osi x na začetek in y je y koordinata točke ali razdalja med projekcijo točke na osi y do začetka. Na ta način je mogoče opisati katero koli kompleksno sliko ali obliko z uporabo zaporedja točk, tako da se pri "združevanju pik" slika oblikuje. To je priročen način za opis položaja točke glede na izvor. Vendar pa je bil za ta projekt uporabljen drugačen sistem.

Točko na 2D mreži lahko opišemo tudi s polarnimi koordinatami. Pri tej metodi je položaj točke opisan z uporabo drugega nabora, običajno označenega kot (theta, r), kjer je theta kot med osjo x in pol črto, ki povezuje izhodišče in točko, r pa je razdalja med izvor in točka.

Formulo za pretvorbo iz ene v drugo najdete na priloženi sliki. Ni nujno, da v celoti razumete formule, čeprav njihovo poznavanje pomaga.

9. korak: Programiranje Arduina

Program je izdelan z objektno usmerjeno tehniko, zaradi česar je program enostaven za uporabo. Začnite z ustvarjanjem predmeta robota, katerega parametri so širine in višine platna (izmerite jih z ravnilom ali merilnim trakom v centimetrih in zamenjajte vrednosti v 4. vrstici skripta paintRobot.ino). Objektno naravnane tehnike programiranja omogočajo prostor za nadaljnji razvoj.

Nato imate na voljo 3 preproste funkcije:

1. gotoXY vzame kartezično koordinato in premakne robota v ta položaj. (Npr. Robot.gotoXY (100, 150))
2. brushControl ima logično vrednost: false dvigne krtačo s platna, medtem ko true postavi čopič na platno. (Npr. Robot.brushControl (res))
3. pickPaint vzame celo število -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4, zaradi česar robot potopi čopič v ustrezno posodo z barvo. (Npr. Robot.pickPaint (3))

Spodaj priložen program omogoča, da se robot premakne v naključne položaje in izbere naključne barve, kar sčasoma ustvari čudovito in edinstveno umetnino. Čeprav je to mogoče enostavno spremeniti, tako da robot nariše vse, kar se vam zdi.

Opomba: Ko je koda naložena, boste morda morali servo trubo, priključeno na krtačo, prestaviti. Ko p

10. korak: Dodajanje barve

Ko je strojna oprema, elektronika in programiranje končano, lahko v posamezne posode za barvo dodate nekaj barv. Priporočam, da barvo nekoliko razredčite, da bo slika bolj gladka.

Na skrajni zunanji posodi desne palete dodajte nekaj navadne vode. Robot bo to vodo uporabil za čiščenje čopiča, preden zamenja barvo.

Za začetek slikanja položite robota v spodnji levi kot platna, tako da je obrnjen vzdolž spodnjega roba, zaženite robota in se usedite ter opazujte, kako umetnina počasi oživi.

11. korak: Končni rezultati

S trenutnim programom robot izvaja naključne premike na platnu, ki ustvarja edinstvene in lepe slike. Čeprav z nekaterimi spremembami lahko robot naredi posebne slike s pomočjo referenčne slike. Sedanji sistem je trdna podlaga za razvoj dogodkov. Podvozje robota je tudi modularno zasnovano z več standardiziranimi pritrdilnimi točkami, tako da ga je mogoče enostavno pretvoriti za uporabo po vaših potrebah.

Upam, da ste uživali v tem Instructable -u in vas je navdihnil za izdelavo lastnega slikarskega robota.

Če vam je bil projekt všeč, ga podprite tako, da glasujete na "Paint Challenge".

Srečno ustvarjanje!

Velika nagrada v Paint Challengeu