Arduino Powered Boyama Robotu: 11 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Fusion 360 Projeleri »

Bir robotun büyüleyici tablolar ve sanat yapıp yapamayacağını hiç merak ettiniz mi? Bu projede Arduino ile Güçlendirilmiş Boyama Robotu ile bunu gerçeğe dönüştürmeye çalışıyorum. Amaç, robotun kendi başına resim yapabilmesi ve bir sanat eserini çoğaltmak için bir referans resmi kılavuz olarak kullanabilmesidir. Boya fırçasını 7 boya kabından birine batırıp tuval üzerine çizebilecek bir kol monte ettiğim sağlam bir şasi oluşturmak için CAD ve dijital fabrikasyonun gücünü kullandım.

Robot, step motorlar ve servo motorlar gibi ortak parçalar kullanılarak yapılmış ve her türlü boya ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Kendi Arduino Powered Painting Robot'unuzu oluşturmak için devam edin ve projeyi beğendiyseniz ve kendi versiyonunuzu oluşturmaya karar verdiyseniz, "Paint Challenge" da bu proje için bir oy verin.

Adım 1: Tasarıma Genel Bakış

Boyama robotunun tasarımı, Roomba temizlik robotunun yapısından ilham almıştır. İki ana sistemden oluşur:

• Tekerleklere bağlı iki kademeli motor ve pasif planörden oluşan tahrik sistemi. Bu, robotun tuval boyunca herhangi bir yönde hareket etmesine izin verir.
• Fırçayı boya kapları üzerinde konumlandıran üçüncü bir step motor ve boya fırçasını boyaya daldıran bir servo motordan oluşan fırça sistemi.

Robot aynı anda 7 farklı renge kadar taşıyabilir. Tasarım başlangıçta Autodesk'in Fusion 360'ında yapıldı. Parçalar daha sonra lazerle kesilmek veya 3D basılmak üzere uygun formatlara aktarıldı.

Robotun şasisinin tasarımı, çoklu montaj noktaları ve modüler parçalar ile ölçeklenebilirlik göz önünde bulundurularak yapılmıştır. Bu, aynı kasanın çeşitli diğer uygulamalar için kullanılmasına izin verir. Bu bağlamda şasi, boya kullanılarak harika sanat eserleri yapmak için kullanılır.

Adım 2: Gerekli Malzemeler

Kendi Arduino Powered Boyama Robotunuzu yapmak için gereken tüm bileşenlerin ve parçaların listesi. Tüm parçalar yaygın olarak mevcut olmalı ve yerel donanım mağazalarında veya çevrimiçi olarak kolayca bulunabilmelidir.

ELEKTRONİK:

• Arduino Uno x 1
• Towerpro MG995 servo motor x 1
• NEMA17 Step motor x 3
• CNC Kalkanı V3 x 1
• 11,1 V LiPo Pil x 1

DONANIM:

• M4 somun ve cıvatalar
• M3 somun ve cıvatalar
• Tekerlekler (7cm çap x 2)
• 3D yazıcı filamenti (3D yazıcınız yoksa, yerel bir çalışma alanında bir 3D yazıcı olmalıdır veya baskılar oldukça ucuza online olarak yapılabilir)
• Akrilik Levhalar (3mm)
• boyalar
• Boya Fırçası

ALETLER:

• 3 boyutlu yazıcı
• Lazer kesici

Aletler hariç bu projenin toplam maliyeti yaklaşık 60$'dır.

Adım 3: Dijital Olarak Üretilen Parçalar

Bu proje için gerekli olan parçaların çoğu gereksinimlere göre özelleştirildi, bu yüzden dijital olarak üretilen parçaların gücünü kullanmaya karar verdim. Parçalar başlangıçta Fusion 360 üzerine inşa edildi ve daha sonra parçaları lazerle kesmek veya 3D yazdırmak için CAD modelleri kullanıldı. Baskılar PLA kullanılarak %40 dolgu, 2 çevre, 0,4 mm meme ve 0,1 mm katman yüksekliğinde yapılmıştır. Bazı parçalar, çıkıntılı karmaşık bir şekle sahip oldukları için destek gerektirir, ancak desteklere kolayca erişilebilir ve bazı kesiciler kullanılarak çıkarılabilir. Filament için istediğiniz rengi seçebilirsiniz. Lazerle kesilmiş parçalar 3 mm şeffaf akrilikten kesilmiştir.

Aşağıda, tasarım dosyalarıyla birlikte parçaların tam listesini bulabilirsiniz.

Not: Buradan itibaren parçalara aşağıdaki listedeki isimler kullanılarak atıfta bulunulacaktır.

3D baskılı parçalar:

• Step Braketi x 2
• Katman Aralayıcı x 4
• Kol Konektörü x 1
• Pasif Planör x 2
• Boya Paleti Tutucu x 2
• Boya Paleti x 2

Lazer kesim parçalar:

• Alt Panel x 1
• Üst Panel x 1
• Fırça Kolu x 1

Toplamda 13 adet 3D baskılı parça ve 3 adet lazer kesimli parça bulunmaktadır. Tüm parçaların üretimi için gereken süre yaklaşık 12 saattir.

Adım 4: Şasi ve Tahrik Sisteminin Oluşturulması (alt Katman)

Tüm parçalar üretildikten sonra boyama robotunun alt katmanını monte etmeye başlayabilirsiniz. Bu katman, tahrik sisteminden sorumludur ve aynı zamanda elektroniği de tutar. Verilen vidaları kullanarak 2 kademeli motoru iki kademeli brakete monte ederek başlayın. Ardından, iki kademeli braketi alt plakaya sabitlemek için 8 x M4 somun ve cıvata kullanıldı. Stepler monte edildikten sonra iki tekerleği step motorların akslarına takabilirsiniz. Arduino'yu kolayca erişilebilir hale getirmek için M3 somun ve cıvataları ve bazı ayırıcıları kullanarak Arduino'yu yerine monte edebilirsiniz. Arduino sabitlendiğinde, CNC kalkanını Arduino'ya monte edin. Robotun önünde ve arkasında iki delik vardır. Pasif kanatları deliklerden geçirin ve yerlerine yapıştırın. Bu parçalar robotun gövdesinin tuvalin yüzeyi boyunca sürtünmesini engeller.

M4 somun ve cıvataları kullanarak iki arka katman ara parçasını da monte edebilirsiniz.

Not: Eninde sonunda çıkarmanız gerekeceğinden, öndeki ikisini henüz takmayın.

Adım 5: Boya Tutucunun Monte Edilmesi (Üst Katman)

Tahrik sistemi oluşturulduktan sonra, boya fırçasını hareket ettiren ve fırçayı çeşitli boya kaplarına daldıran boyama kolunu tutan üst katmanı monte etmeye başlayabilirsiniz. İki boya paleti tutucu parçasını takarak başlayın. Parçanın iç kısmındaki yuva, iki ön katman ara parçası ile hizalanır. Birleşik parça, üst ve alt katmanlara iki somun ve cıvata ile tutturulmuştur. Parça, üst panele dört ek cıvata takımıyla daha da güçlendirilmiştir.

Boya paletleri daha sonra her iki taraf için iki somun ve cıvata kullanılarak boya paleti tutucu parçalarının tabanına takılır.

Üst paneli yerine kaydırın ve arka katman ara parçalarını üst panele takmak için iki somun ve cıvata daha kullanın. Döner step motoru, aks yukarı bakacak şekilde sağlanan cıvataları kullanarak üst panelin ortasına monte edin. Bununla robotun şasesi yapılır ve boyama kolunun montajına başlayabiliriz.

Adım 6: Boyama Kolu ve Fırça Düzeneğinin Oluşturulması

Boyama kolunu oluşturmak için, 4 somun ve cıvata kullanarak kol konektörünü lazerle kesilmiş fırça koluna takarak başlayın. Ardından servo motoru 4 adet daha somun ve civata kullanarak diğer uca monte edin. Servo motorun aksının kol konektörünün karşı ucuna doğru olduğundan emin olun. Kol konektörünü üst step motor aksına itin.

Servonun uzun boynuzunu kullanın ve boya fırçasını lastik bantlar veya fermuarlar kullanarak takın. Fırça tertibatına sistemin iyi çalışması için gerekli olan bir miktar uyum sağladığından lastik bantlar kullanmanızı tavsiye ederim. Fırçanın, korna servoya bağlandığında, fırça zeminin veya kağıdın yüzeyi boyunca zar zor kayacak şekilde takıldığından emin olun.

Bununla boyama robotunun donanımı tamamlanır ve kablolama ve programlamaya başlayabilirsiniz.

Adım 7: Elektronik ve Devreler

Bu projenin elektroniği oldukça basittir, aşağıdaki tabloda açıklanmıştır:

• CNC kalkanının X ekseni portuna sol tekerlek stepper
• CNC kalkanının Y ekseni portuna sağ tekerlek stepper
• Stepper'ı CNC kalkanının Z ekseni portuna döndürme
• CNC kalkanındaki Mil etkinleştirme pinine giden servo motor sinyali
• CNC kalkanında 5v ila +5v servo motor
• CNC kalkanında servo motor GND'den GND'ye

Bununla, bu projenin devresi tamamlandı. Akü, robotu açıp kapatmak için seri olarak bir geçiş anahtarı ile CNC kalkanının güç terminallerine bağlanabilir.

Adım 8: Teori Hakkında Biraz

2B ızgara üzerinde bir noktanın konumlandırılması söz konusu olduğunda, bunu yapmanın en yaygın ve basit yolu, noktanın kartezyen koordinatlarını sağlamaktır. Bu, genellikle (x, y) bir tanımlama grubu belirterek yapılır; burada x, x koordinatı veya x ekseni üzerindeki noktanın orijine izdüşümü arasındaki mesafedir ve y, noktanın y koordinatı veya izdüşüm arasındaki mesafedir. y ekseni üzerindeki noktanın orijine. Bu şekilde, herhangi bir karmaşık görüntü veya form, bir dizi nokta kullanılarak tanımlanabilir, öyle ki, "noktaları birleştirdiğinizde" görüntü oluşur. Bu, bir orijine göre bir noktanın konumunu tanımlamanın uygun bir yoludur. Ancak bu proje için farklı bir sistem kullanıldı.

2B ızgara üzerindeki bir nokta, kutupsal koordinatlar kullanılarak da tanımlanabilir. Bu yöntemde, bir noktanın konumu, genellikle (teta, r) olarak gösterilen başka bir tanımlama grubu kullanılarak tanımlanır; burada teta, x ekseni ile orijini ve noktayı birleştiren yarım çizgi arasındaki açıdır ve r, nokta arasındaki mesafedir. köken ve nokta.

Birinden diğerine dönüştürme formülü ekteki resimde bulunabilir. Formülleri bilmek yardımcı olsa da, formülleri tam olarak anlamak gerekli değildir.

Adım 9: Arduino'yu Programlama

Program, kullanımı kolaylaştıran nesne yönelimli bir teknik kullanılarak yapılmıştır. Parametreleri tuvalin genişlikleri ve yükseklikleri olan bir robot nesnesi oluşturarak başlayın (bunları bir cetvel veya santimetre cinsinden bir ölçüm bandı kullanarak ölçün ve paintRobot.ino komut dosyasının 4. satırındaki değerleri değiştirin). Nesne yönelimli programlama teknikleri, daha fazla geliştirme için yer sağlar.

Daha sonra size 3 basit işlev sağlanır:

1. gotoXY kartezyen bir koordinat alır ve robotu o konuma hareket ettirir. (Ör. robot.gotoXY(100, 150))
2. brushControl bir boole değeri alır: false fırçayı tuvalden kaldırırken true fırçayı tuval üzerine yerleştirir. (Ör. robot.brushControl(true))
3. pickPaint, -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 tamsayısını alır ve bu da robotun boya fırçasını ilgili boya kabına daldırmasını sağlar. (Ör. robot.pickPaint(3))

Aşağıda ekli program, robotu rastgele konumlara hareket ettirir ve sonunda güzel ve benzersiz bir sanat eseri yaratan rastgele renkler seçer. Bu, robotun istediğiniz herhangi bir şeyi çizmesini sağlamak için kolayca değiştirilebilir.

Not: Kod yüklendikten sonra, fırçaya bağlı servo kornayı yeniden konumlandırmanız gerekebilir. p ne zaman

Adım 10: Boyayı Ekleme

Donanım, elektronik ve programlama tamamlandıktan sonra, nihayet bireysel boya kaplarına biraz boya ekleyebilirsiniz. Boyayı daha pürüzsüz hale getirmek için boyayı biraz sulandırmanızı tavsiye ederim.

Sağ paletin en dıştaki kabına biraz sade su ekleyin. Robot, renkleri değiştirmeden önce fırçayı temizlemek için bu suyu kullanacaktır.

Bir resme başlamak için robotu tuvalin sol alt köşesine yerleştirin ve alt kenarına bakacak şekilde yerleştirin ve robotu çalıştırın ve arkanıza yaslanın ve sanat eserinin yavaşça canlanmasını izleyin.

Adım 11: Nihai Sonuçlar

Mevcut program ile robot tuval üzerinde rastgele hareketler gerçekleştirerek eşsiz ve güzel tablolar ortaya çıkarıyor. Bazı değişikliklerle birlikte, robot, bir referans görüntü kullanılarak belirli boyamalar yapmak üzere yapılabilir. Mevcut sistem, üzerinde geliştirmeler yapmak için sağlam bir temel sağlar. Robotun şasesi de modüler bir şekilde tasarlanmış olup, çoklu standart montaj noktaları ile robot, ihtiyacınıza yönelik bir uygulamaya kolayca dönüştürülebilir.

Umarım bu Eğitilebilir Yazıyı beğenmişsinizdir ve kendi boyama robotunuzu oluşturmanız için size ilham vermiştir.

Projeyi beğendiyseniz, "Paint Challenge"da bir oy bırakarak destekleyin.

Mutlu Yapım!

Paint Challenge'da Büyük Ödül