„Raspberry Pi“valdomas žirklinis keltuvas: 17 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Kodėl žirklinis keltuvas? Kodėl gi ne! Tai šaunu ir įdomus projektas. Tikroji priežastis man yra „Great Mojave Rover“projekto fotoaparatų pakėlimas. Noriu, kad kameros pakiltų virš roverio ir užfiksuotų aplinkos vaizdus. Bet man reikėjo nuleisti kameras, kol roveris važiuoja.

Pirmiausia išbandžiau robotinę ranką, tačiau tai pasirodė per sunki ir nulupiau servus. Tada išeidamas ir maždaug vieną dieną pamačiau tai, ką mačiau šimtus kartų, žirklinį keltuvą. Tą naktį aš nusprendžiau suprojektuoti žirklinį keltuvą, kuris naudotų varžtą, 5/16 colių x 5 1/2 colio varžtą, kad pakeltų ir nuleistų kameras. Buvau nustebintas, kai buvo nuostabu matyti fotoaparatus pakeliant iki poros pėdų (25 colių), keliaujant šiek tiek daugiau nei 4 colius, ir pamatyti, kiek svorio jie pakels. Kaip šalutinis privalumas, jis naudoja tik vieną servo.

Kai šis puikus ir nuostabus žirklinis keltuvas veikia, „Raspberry Pi“įjungia „LX-16A“servo pakėlimą ir nuleidimą naudojant „Python 3“kodą. Ribiniai jungikliai pasakys „Pi“, kai jūsų žirklinis keltuvas pasiekia viršutinę ir apatinę dalis, o tai reiškia, kad servo nustos suktis.

Kitas mano nuotykis keltuvui yra pastatyti jį lauke, kad būtų atliktas ilgesnis saulės bandymas. Maitinamas saulės elementais ir 18650 baterijomis, žirklinis keltuvas pakels, nufotografuos ir nusileis kartą per valandą. Bet tai yra kita instrukcija vėliau, kai tik pradėsiu veikti. Po to pritvirtinkite jį prie „Rover“.

Aš padalinau šį „Instructable“į tris pagrindines dalis, kad padėtų kurti ir derinti:

1. Bazė (2–7 veiksmai)
2. Elektronika (8–12 veiksmai)
3. Galutinis žirklių surinkimas (13–16 žingsniai)

Tikiuosi, kad jums patiks mano pirmasis neišsprendžiamas dalykas ir jūsų žirklinis pakėlimas.

1 žingsnis: įsigykite reikalingus daiktus

Šiam projektui jums reikės daugybės dalykų. Jei esate panašus į mane ir jums patinka 3D spausdinimas ir kūrimas, galbūt jau turite tai. Įsitikinkite, kad patikrinsite „McMaster-Carr“, ar varžtai ten yra daug pigesni, kai juos perkate šimtu. Taip pat galite užsisakyti rinkinius iš „Amazon“.

Reikalingi įrankiai:

• 5,5 mm dėžutės veržliarakčio komplektas
• 2,5, 2,0 mm šešiakampės tvarkyklės Verta turėti gerą jų rinkinį.
• Gręžtuvas su 1/8 colio grąžtu Šį gręžimo rinkinį turiu.
• Grafito tepalas
• Lituoklis
• Lituoklis Maniau, kad man blogai lituoti, kol negavau gero litavimo.
• Šlifuoklis (geriausias šlifuoklis pasaulyje)
• 3D spausdintuvas Turiu „XYZ Da Vinci Pro 1.0“ir buvau juo sužavėtas.

Mechaninės dalys:

• Lydinio plieno lizdas arba mygtuko galvutės varžtai: būtinai užsisakykite daugiau nei reikia, nes mano skaičiai gali būti išjungti!

  (1) M3 x 10 mm mygtuko galvutė (gaukite iš „McMaster-Carr“) (2) M3 x 12 mm mygtuko galvutė (gaukite iš „McMaster-Carr“) (4) M3 x 10 mm (gaukite iš „McMaster-Carr“) (6) M3 x 12 mm (gauti iš „McMaster-Carr“(4) M3 x 16 mm (gauti iš „McMaster-Carr“) (34) M3 x 20 mm (gauti iš „McMaster-Carr“) (2) M3 x 25 mm mygtuko galvutė (gauti iš „McMaster-Carr“) (8) M3 x 30 mm (gaukite iš „McMaster-Carr“) (4) M3 x 45 mm (gaukite iš „McMaster-Carr“) (30) M3 nailoninės fiksavimo veržlės (įsigykite iš „McMaster-Carr“) (54) M3 poveržlės (įsigykite iš „McMaster-Carr“)

• (48) 3x6x2mm guoliai Jis veiks be šių guolių, tačiau jis tikrai bus gražesnis.
• (1) 8x22x7mm guoliai Taip pat galite pavogti vieną iš besisukančio suktuko
• 3D spausdintos dalys Galite jas atsisiųsti iš „Thingverse“dalių (2) Sijos 20 mm x 20 mm x 190 mm (1) Ribotuvai (1) Variklio varžto laikiklis (1) Platformos bėgeliai (1) Platforma (1) Galinis varžto laikiklis (1) Slankiklis (1)) Žirklės vidinis dugnas (4) Žirklinis vidinis (1 komplektas) Žirklės išorinis (1) Servo montavimas priekyje (1) Servo tvirtinimas gale (1 komplektas)
• (2) 5/16 colių veržlė („Home Depot“)
• (1) 5/16 "x 5 - 1/2" varžtas ("Home Depot") Jei norite, taip pat galite naudoti 5/16 "sriegio strypą.

Elektrinis:

• Raspberry Pi, aš naudoju 3 modelį B+ bet kuri Pi versija veiks. Tai puikus rinkinys.
• (1) „Lewansoul LX-16a Serial Bus Servo“, aš gavau savo už mažiau nei 20,00 USD. (tam turėsite ieškoti „Amazon“ar „Banggood“, nuoroda nuolat keičiasi)
• (1) „Lewansoul Serial Bus Debug Board“.
• (1) Metalinis servo signalas
• (2) Ribiniai jungikliai
• Silikoninės vielos Tai puikios, jas galite nuimti nagais (jei nekandate nagų)
• Baterijos „Servo“maitinimui, naudoju 4 AA NiMh baterijas iš „Ikea“.

Eksploatacinės medžiagos:

• Q patarimai
• Mikropluošto audinys
• Juostos priemonės (tikiuosi, kad ne)

2 žingsnis: pagrindas

Tai daug lengviau sukurti etapais, pradėkime nuo pagrindo. Tada pereisime prie elektronikos ir galiausiai surinksime žirkles. Jis išspausdintas skirtingomis spalvomis, nes naudojau turimus PLA ir PETG.

Jei to nepadarėte, išspausdinkite savo dalis. Mano spausdintuvui prireikė kelių dienų, kol baigiau spausdinti visas dalis.

Dalis rasite čia:

Svarbūs saugos patarimai („Orginal Ghostbusters“nuoroda, „Google“)

• Neskubėkite ir nenusiminkite per daug priverždami M3 varžtus, nes plastikinės juostelės yra lengvos. Jei pašalinsite skylę, jums gali tekti iš naujo atspausdinti dalį arba naudoti gorilos klijus (rudą medžiagą) ir lengvai padengti skylės vidų dantų krapštuku ir prieš naudojimą leiskite jam visiškai išdžiūti per naktį.
• Padėkite poveržles „gražia puse“į viršų, tai atrodo geriau.
• Neskubėkite arba gali tekti jį atspausdinti dar kartą.
• Spausdinkite žirklines dalis paskutines, nes tai paskutinė dalis, kurią reikia sukurti.

Štai ir einame.

A. Pradėkite spausdinti visas dalis (žr. Dalių sąrašą).

B. Šlifuokite dalį sklandžiai, iškirpdami juokingus daiktus.

3 žingsnis: galinio jungiklio montavimas

A. Sulenkite bendrą laidą (tą, kuris jau yra sulenktas jungiklio šone), kad jis būtų lygus ir prilituokite laidą ant ribinio jungiklio. Pamiršus šį veiksmą, nepakanka laisvės montuoti servo.

Pastaba: tai yra vienintelis litavimas, kurį turėsite atlikti šioje konstrukcijos dalyje.

B. Gręžkite (4) 1/8 colio skylutes Servo laikiklyje, žr. Violetines rodykles aukščiau esančioje nuotraukoje. Gręžimas leidžia varžtams laisvai praeiti ir vėliau priveržti servo laikiklį prie bėgių.

C. Galiausiai pritvirtinkite galinį jungiklį, kaip parodyta, prie servo laikiklio (2) M3 x 16 mm varžtais.

4 žingsnis: nuleiskite variklio varžtą

A. Išgręžkite (5) 1/8 colio skylutes apatiniame variklio varžto laikiklyje, žr. Violetines rodykles aukščiau esančioje nuotraukoje.

B. Tada pritvirtinkite apatinį variklio varžtą prie metalinio servo rago (4) M3 x 12 mm mygtuko galvutės varžtais.

C. Galiausiai pritvirtinkite apatinį variklio varžtą prie servo (1) M3 x 10 mm varžtu.

5 žingsnis: sumontuokite servo ir varžtą

A. Išgręžkite (4) 1/8 colio skylutes galiniame servo laikiklyje, kaip parodyta aukščiau esančioje nuotraukoje, kur nurodo violetinės rodyklės.

B. Gręžkite (2) 1/8 colio skylutes varžto laikiklyje, kur nurodyta purpurinėmis rodyklėmis aukščiau esančioje nuotraukoje. Pastaba: priklausomai nuo spausdintos versijos, jūsų gali būti šiek tiek trumpesnė.

C. Pritvirtinkite servo prie servo laikiklio. Jums gali tekti šiek tiek apkarpyti, kad gerai priglustumėte. Jis bus šiek tiek laisvas. Tada (4) M3 x 45 mm varžtais ir poveržlėmis pritvirtinkite galinį servo prie priekinio servo laikiklio. Servo siūbuoja iš vienos pusės į kitą, bet ne pirmyn ir atgal.

D. Įkiškite 5/16 "x 5 - 1/2" varžtą į viršutinį varžto laikiklį; jis turėtų būti prigludęs. Jums gali tekti šiek tiek apkarpyti angą, kad ji tilptų.

E. Naudodami (2) M3 x 16 mm varžtus ir poveržles, prijunkite prie dviejų varžtų laikiklių pusių.

F. Jūsų surinkimas turėtų atrodyti kaip paskutinė nuotrauka.

6 žingsnis: slankiklio ir galinio surinkimo

Dabar atėjo laikas pritvirtinti slankiklį ir galinį varžtą.

A. Įkiškite (2) 5/16 varžtus į slankiklius. Varžtai turėtų šiek tiek paleisti pirmyn ir atgal. Be atramos varžtas judėjimo metu suriš.

B. Prisukite slankiklį ant 5/16 varžto keletą colių.

C. Išgręžkite (4) 1/8 colio skylutes galiniame varžto laikiklio guolio dangtelyje, kaip parodyta violetinėmis rodyklėmis nuotraukoje.

D. Įdėkite 8 mm x 22 mm x 7 mm guolį į galinį varžto laikiklį ir pritvirtinkite guolio dangtelį (4) M3 x 12 mm varžtais ir poveržlėmis.

E. Pritvirtinkite (1) galinį jungiklį (2) M3 x 16 mm varžtais

F. Įstumkite 5/16 colių varžtą į guolį. Pastaba: čia bus daug žaidimo. Norėdami sumažinti žaidimo kiekį, norėsite naudoti elektros juostos gabalą arba termiškai susitraukiantį vamzdelį. Išmatuokite reikiamą kiekį Kitas žingsnis.

7 žingsnis: apatinio surinkimo užbaigimas

Dabar, kai baigsite motorizuotą surinkimą, atėjo laikas jį pritvirtinti prie bėgių. Bėgiai yra „The Great Mojave Rover“projekto dalis ir gali atrodyti per daug. Aš planuoju integruoti žirklinį keltuvą į roverį, o bėgelio konstrukcija leidžia tai padaryti vėliau.

A. Šlifuokite vieną kiekvieno bėgio pusę lygiai. Jums nereikia šlifuoti krūvos, tik tiek, kad išlygintumėte nelygumus.

B. Pirmiausia užsukite galinį varžtą, naudodami (4) M3 x 30 mm varžtus ir poveržles. Tai turėtų būti lygi bėgių gale.

C. Įkiškite 5/16 colių varžtą į guolį, o servo laikiklis - 4 -oje skylėje (paliekant 3 tuščias skyles) išmatuokite, kur norite, kad juosta ar terminis susitraukimas nukristų. Pritvirtinkite juostą arba susitraukite ir vėl uždėkite mazgą.

D. Prisukite „Servo“agregatą prie bėgių ties 4 -ąja anga (palikite 3 tuščias), naudodami (4) M3 x 30 mm varžtus ir poveržles. Atkreipkite dėmesį, kad jūsų „Servo“laikiklis gali būti šiek tiek kitoks, aš pakeičiau ilgesnį 5/16 colio varžtą. Vis tiek palikite tuščias 3 skyles.

Dabar turėtumėte paruošti motorizuotą agregatą, kad galėtumėte pritvirtinti ribinio jungiklio varžtus ir priversti „Raspberry Pi“perkelti slankiklį pirmyn ir atgal.

8 žingsnis: ribinio jungiklio reguliatoriai

Du ribinio jungiklio reguliatoriai įjungs jungiklius ten, kur norite, kad skaidrė sustotų. Norėdami išvalyti, norėsite naudoti varžtus galvutėmis dviejose vietose, kur jungiamasis varžtas praeina aukščiau. Be to, abi ribinio jungiklio reguliatoriaus 3D spausdintos dalys yra vienodos.

A. Gręžtuvas (2) 1/8 išmetė skyles į kiekvieną galinio jungiklio jungiklį.

B. Įkiškite mygtukų galvutės varžtus į fiksatorius.

C. Įstatykite ribojimo varžtą į kiekvieną jungiklį (1) M3 x 20 mm, kitas yra (1) M3 x 40 mm.

D. Pritvirtinkite ribinio jungiklio jungiklius prie slankiklio. Servo pusėje naudokite ilgesnį varžtą (40 mm).

Pastaba: prie ilgesnio fiksatoriaus pritvirtinau fiksavimo veržles, nes išėmiau skylę.

9 žingsnis: „Pi“prijungimas

Tam skirta programinė įranga yra paprasta, ji tiesiog pakelia ir nuleidžia keltuvą. Galite redaguoti kodą, kad padarytumėte viską, ko norėtumėte, smagiai.

Darau prielaidą, kad jūs jau žinote, kaip įkelti „Raspberry Pi“OS ir kaip parašyti paprastą „Python 3“programą, „Hello World“pavyzdys būtų puikus.

Čia yra gera vieta pradėti, tačiau norint pradėti, yra daugybė išteklių.

• „Pi“nustatymas.
• Vykdote savo pirmąją „Pyhon“programą.

10 veiksmas: apatinio mazgo prijungimas

Tokiam mažam projektui aš mieliau naudoju „Pimoroni Pico HAT Hacker“lentą virš duonos lentos. Galite naudoti bet ką, bet man patinka šis mažas prietaisas. Lituodavau ant 40 kontaktų antgalių abiejose skrybėlės pusėse, todėl galiu naudoti iš abiejų pusių (žr. Antrą nuotrauką).

Įspėjimas: susprogdinau porą aviečių Pis, kurios tai daro, kai „Pi“yra įjungtas. Įsitikinkite, kad raudona spalva yra +, o juoda yra sumalta arba -, „Servo Debug Board“neturi įmontuotos apsaugos.

A. Prijunkite juodą laidą prie bendrų jungiklių kiekviename jungiklyje ir įžeminimo ant Pi. (6 smeigtukas)

B. Prijunkite žalią laidą prie apatinio ribinio jungiklio (žr. 1 nuotrauką), tada prie GPIO 23 (16 kaištis)

C. Prijunkite geltoną laidą prie viršutinio ribinio jungiklio (žr. 1 nuotrauką), tada prie GPIO 22 (15 kaištis)

D. Prijunkite „Servo Debug“plokštę prie „Pi“USB prievado.

E. Prijunkite „Servo“prie „Servo Debug“plokštės naudodami kabelį, pateiktą kartu su LX-16A servo

F. Prijunkite maitinimą prie „Servo Debug Board“. Nenaudokite „Pi“maitinti servo plokštę, naudokite išorinį akumuliatoriaus šaltinį. Naudojau 4 AA tipo baterijas.

11 veiksmas: „Python“programos įkėlimas ir paleidimas

Dar kartą darau prielaidą, kad žinote, kaip paleisti terminalą, ir žinote, kaip paleisti „Python3“programą.

A. Paleiskite terminalą

B. Turime klonuoti keletą bibliotekų iš „GitHub“. Pirmasis yra Ethano Lipsono „PyLX16A“, kitas - žirklinio pakėlimo kodas iš „BIM“. „GitHub“

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

Aukščiau pateikta komanda atlikite šiuos veiksmus:

cd keičia katalogą į jūsų namų katalogą

„git clone“atsisiunčia kodo failus iš „GitHub“į saugyklos pavadinimo aplanką.

cd „ScissorLift“pakeičia aplanką į „ScissorLift“kodą

cp../PyLX-16A/lx16a.py. kopijuoja biblioteką, reikalingą servo komandoms.

C. Turėtumėte prijungti „Pi“prie variklio mazgo, o derinimo plokštę - prie USB ir „Servo“.

D. įveskite šį, kad atliktumėte jungiklio testą.

cd

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Programa pradės sakyti „žemyn“.

Įjunkite jungiklį toliau nuo servo ir programa reaguos „pakils“. Dabar įjunkite arčiausiai servo esantį jungiklį ir programa sustos.

Problemų sprendimas:

Jei nepavyksta, dar kartą patikrinkite laidus, aš padariau klaidą, kai pirmą kartą litavau geltoną laidą prie netinkamo jungiklio jungties ir jis sustos įjungus pirmąjį jungiklį.

12 žingsnis: variklio bandymas

Dabar, kai jungikliai veikia, atėjo laikas išbandyti variklio mazgą.

Kodą jau atsisiuntėte. Pradėkime.

A. Įsitikinkite, kad jūsų servo įrenginys yra prijungtas prie derinimo lentos, bet koks kištukas veiks tol, kol gerai tilps.

B. Iš terminalo įveskite:

cdcd „ScissorLift“python3 „MotorTest.py“

Jūsų slankiklis pradės judėti ir pirmiausia link servo, tada, kai įjungiamas galinis jungiklis, jis judės kita kryptimi ir sustos, kai pasieks kitą galinį jungiklį.

Jei girdite, kad jis pradeda rištis, atjunkite „The Servo“nuo derinimo lentos ir paspauskite „Ctrl-c“, kad sustabdytumėte programą ir nustatytumėte, kodėl ji yra privaloma.

Problemų sprendimas:

Įrišimas skaidrės viduryje:

a. Veržlės laisvai nejuda slankiklio viduje.

b. Sraigtinis laikiklis nėra centre.

c. Guolis nėra laisvas.

Įrišimas skaidrės gale atsiranda dėl to, kad jungikliai nėra prijungti arba reikia sureguliuoti jungimo varžtus.

d. Paspaudus „Ctrl-c“, „Servo“toliau juda, atjunkite servo laidą nuo derinimo plokštės. Tai iš naujo nustatys servo.

13 žingsnis: žirklių surinkimas

Dabar pagaliau pasiekiame tašką, kuriame galime surinkti žirkles. Yra trys pagrindiniai žirklių komponentai.

1. Žirklės išorės (pirmoji nuotrauka atrodo kaip mėlyna „Popsicle“lazda)
2. Žirklės vidinė (antra pilka nuotrauka)
3. Žirklės vidinė apačia (antra mėlyna nuotrauka)

Skirtumas tarp žirklinio vidinio ir vidinio žirklinio dugno yra guolių išdėstymas, kaip parodyta dešinėje nuotraukos pusėje. Žiūrėkite vaizdo įrašą, ten lengviau paaiškinti.

A. Įdėkite guolius į kiekvieną žirklinę dalį. Jums gali tekti naudoti varžtą, poveržlę ir veržlę, kad poveržlę įspaustumėte į angą. Jei sulaužysite lizdą, viskas gerai, galite jį naudoti klijais.

B. Naudodami grafito tepalą ir medvilninį tamponą, padenkite žirklių netolygias puses.

C. Naudodami M3 x 20 mm varžtą, poveržlę ir fiksavimo veržlę. Pradėkite nuo vidinio dugno, žirklės išorę prijunkite prie vidurinių jungčių. (žr. nuotrauką)

D. Prijunkite kitą išorinę žirklę prie apatinės žirklės galo, kur guolis yra viduje. Tada prijunkite kitą vidinę žirklę prie vidurio.

E. Toliau pritvirtinkite vidines ir išorines žirkles, kol baigsis žirklės.

14 žingsnis: Žirklių pritvirtinimas prie pagrindo

Naudojant (2) M3 x 20 mm su (2) poveržlėmis ir 3D spausdintomis erdvėmis, žirklinis mazgas prijungiamas prie pagrindo servo laikiklio.

Naudodami (2) M3 x 12 mm prijunkite žirklinį mazgą prie slankiklio.

Išskyrus platformą, turite veikiantį žirklinį keltuvą.

15 žingsnis: žirklių paleidimo testas

Pakabinkite žirklinį keltuvą atgal prie Raspberry Pi, jei to nepadarėte.

A. Iš „Raspberry Pi“terminalo vėl paleiskite „MotorTest.py“ir pamatykite, kaip veikia žirklinis keltuvas.

Stebėkite ir stebėkite:

• Bet koks įrišimas
• Ribinių įjungimo varžtų nuvalymas
• Jei jis susieja ar kažkas atsitinka, pirmiausia atjunkite servo prietaisą nuo derinimo lentos.

16 žingsnis: platformos pritvirtinimas

Tikimės, kad jau supratote, kaip uždėti platformą.

A. Nuspręskite, kokiu tikslu norite platformos.

B. Pritvirtinkite platformos bėgelius prie žirklių viršaus išorės. Toje pusėje, kur jums reikia tarpiklio, jums reikės M3 x 25 mm varžto ir 2 poveržlių. Kitoje pusėje naudokite M3 x 20 mm varžtą su 1 poveržle ir 1 fiksavimo veržle.

C. Naudodami M3 x 12 mm varžtus ir poveržles, platformos viršų pritvirtinkite prie bėgių.

17 žingsnis: ačiū

Dėkojame, kad pasiekėte taip toli. Tikimės, kad turite veikiantį žirklinį keltuvą, kurio nežinote, ką daryti, o gal turite žirklinį keltuvą, kurį puikiai išmanote, kaip jį naudoti.

Bet kokiu atveju tikiuosi, kad puikiai praleidote laiką ir kažko išmokote.

Antras autorius pirmą kartą