بالابر قیچی کنترل شده رزبری پای: 17 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

چرا بالابر قیچی؟ چرا که نه! ساخت آن یک پروژه جالب و سرگرم کننده است. دلیل واقعی برای من بالا بردن دوربین ها در پروژه بزرگ Mojave Rover من است. من می خواهم دوربین ها از مریخ نورد بالا بروند و از محیط اطراف عکس بگیرند. اما زمانی که مریخ نورد در حال رانندگی بود ، من نیاز به پایین آوردن دوربین ها داشتم.

ابتدا یک بازوی روباتیک را امتحان کردم ، اما این بسیار سنگین بود و سرویس ها را از بین برد. سپس هنگامی که بیرون بودم و تقریباً یک روز چیزی را دیدم که صدها بار قبلاً دیده بودم ، آسانسور قیچی. آن شب من قصد داشتم یک بالابر قیچی طراحی کنم که از یک پیچ گوشتی استفاده می کرد ، یک پیچ 5/16 در 5 1/2 اینچ ، برای بالا و پایین آوردن دوربین ها. من بسیار شگفت زده بودم که می دیدم دوربین ها با کمی بیش از 4 اینچ (25 اینچ) ارتفاع دارند و می بینند که چقدر وزن را بلند می کند. به عنوان یک مزیت جانبی ، فقط از یک دوربین استفاده می کند. سروو

هنگامی که این آسانسور قیچی عالی و فوق العاده کار می کند ، رزبری پای سروو LX-16A را با استفاده از کد پایتون 3 بالا و پایین می برد. هنگامی که بالابر قیچی شما به بالا و پایین رسیده است ، سوئیچ های محدود به Pi می گویند که از چرخش جلوگیری می کند.

ماجراجویی بعدی من برای آسانسور قرار دادن آن در خارج برای آزمایش طولانی مدت خورشیدی است. با استفاده از سلول های خورشیدی و 18650 باتری ، قیچی بلند می شود ، عکس می گیرد و سپس یک بار در ساعت پایین می آورد. اما این یک دستورالعمل دیگر است که بعداً هنگامی که این کار را انجام می دهم. پس از آن ، آن را روی Rover نصب کنید.

من این دستورالعمل را برای کمک به روند ساخت و تنظیم به سه قسمت اصلی تقسیم کردم:

1. پایه (مراحل 2 - 7)
2. الکترونیک (مراحل 8 تا 12)
3. مونتاژ نهایی قیچی (مراحل 13 - 16)

امیدوارم از اولین حرکت سخت و قیچی خود لذت ببرید.

مرحله 1: موارد مورد نیاز خود را تهیه کنید

برای این پروژه به مجموعه ای از وسایل نیاز دارید. اگر شما هم مثل من هستید و از چاپ سه بعدی و ساخت وسایل لذت می برید ، ممکن است بیشتر این موارد را در اختیار داشته باشید. اطمینان حاصل کنید که McMaster-Carr را بررسی کنید زیرا هنگام خرید صد پیچ ، قیمت آنها بسیار ارزان تر است. همچنین می توانید ست ها را از آمازون سفارش دهید.

ابزار مورد نیاز:

• ست آچار جعبه ای 5.5 میلیمتری
• درایورهای شش و نیم میلی متری 2.5 ، 2.0 میلی متر ارزش داشتن یک مجموعه خوب از این موارد را دارد.
• مته با مته 1/8 اینچی این مجموعه مته من دارم.
• گرافیت لوب
• آهن لحیم کاری
• Solder من فکر می کردم در لحیم کاری بد هستم تا زمانی که لحیم خوبی به دست آوردم.
• Sander (بهترین سنباده جهان)
• پرینتر سه بعدی من XYZ Da Vinci Pro 1.0 را دارم و از آن راضی هستم.

قطعات مکانیکی:

• پیچ های آلیاژی یا پیچ های سر دکمه ای: مطمئن باشید بیش از نیاز خود سفارش دهید ، زیرا ممکن است شمارش من خاموش باشد!

  (1) سر دکمه M3 x 10 میلی متر (دریافت از McMaster-Carr) (2) سر دکمه M3 x 12 میلی متر (دریافت از McMaster-Carr) (4) M3 x 10 میلی متر (دریافت از McMaster-Carr) (6) M3 x 12 میلی متر (دریافت از McMaster-Carr (4) M3 x 16mm (دریافت از McMaster-Carr) (34) M3 x 20mm (گرفتن از McMaster-Carr) (2) M3 x 25mm Head Button Head (دریافت از McMaster-Carr) (8) M3 x 30mm (دریافت از McMaster-Carr) (4) M3 x 45mm (گرفتن از McMaster-Carr) (30) مهره های قفل نایلونی M3 (دریافت از McMaster-Carr) (54) واشرهای M3 (دریافت از McMaster-Carr)

• (48) بلبرینگ 3x6x2mm بدون این یاتاقان ها کار می کند ، اما مطمئناً آن را زیبا تر می کند.
• (1) بلبرینگ 8x22x7mm همچنین می توانید یکی را از فیجت اسپینر بدزدید
• قطعات چاپ شده سه بعدی می توانید این قطعات را از قطعات Thingverse (2) Beam 20mm x 20mm x 190mm (1) Limiters (1) Motor Screw Mount (1) Platform Rails (1) Platform (1) Screw Screw Mount (1) Slider (1) قیچی داخلی پایین (4) قیچی داخلی (1 مجموعه) قیچی بیرونی (1) سروو جلو جلو (1) سروو کوه عقب (1 مجموعه) فاصله دهنده
• (2) مهره 5/16 اینچی (انبار خانگی)
• (1) 5/16 "x 5 - 1/2" پیچ (Home Depot) همچنین می توانید در صورت تمایل از میله 5/16 "Threaded Threaded استفاده کنید.

برقی:

• Raspberry Pi ، من از 3 مدل B+ استفاده می کنم هر نسخه Pi کار می کند این یک کیت خوب است.
• (1) Servo Bus Servo Lewansoul LX-16a ، من معدن را زیر 20.00 دلار دریافت کردم. (برای این کار باید آمازون یا Banggood را جستجو کنید ، پیوند همچنان تغییر می کند)
• (1) هیئت اشکال زدایی اتوبوس سریال Lewansoul.
• (1) فلز سرو شاخ
• (2) سوئیچ های محدود
• سیم های سیلیکونی اینها عالی هستند ، می توانید آنها را با ناخن های خود جدا کنید (اگر ناخن های خود را گاز نمی گیرید)
• باتری های سروو ، من از 4 باتری AA NiMh از Ikea استفاده می کنم.

مواد مصرفی:

• نکات س Qال
• پارچه میکروفیبر
• Band-Aids (امیدوارم نه)

مرحله 2: پایگاه

ساختن این به صورت مرحله ای بسیار ساده تر است ، بیایید با پایه شروع کنیم. سپس به سراغ وسایل الکترونیکی رفته و در نهایت قیچی را مونتاژ می کنیم. به دلیل استفاده از PLA و PETG که داشتم ، در رنگهای مختلف چاپ می شود.

اگر این کار را نکرده اید ، قطعات خود را چاپ کنید. چاپگر من چند روز طول کشید تا چاپ تمام قطعات را به پایان برساند.

می توانید قطعات را در اینجا پیدا کنید:

نکات ایمنی مهم (مرجع اصلی Ghostbusters ، آن را در گوگل جستجو کنید)

• با محکم کردن پیچ M3 ، نوارهای پلاستیکی را به راحتی محکم کنید و دیوانه نشوید. اگر سوراخ را برداشته اید ، ممکن است لازم باشد قسمت را دوباره چاپ کنید یا از مقداری چسب گوریل (مواد قهوه ای) استفاده کنید و داخل سوراخ را کمی با یک خلال دندان بپوشانید و بگذارید یک شب قبل از استفاده کاملاً خشک شود.
• واشرها را "سمت خوب" بگذارید ، بهتر به نظر می رسد.
• وقت بگذارید وگرنه ممکن است لازم باشد دوباره چاپ کنید.
• قطعات قیچی را آخرین بار چاپ کنید ، زیرا آخرین قطعه ساخته شده است.

اینجا می رویم.

الف) چاپ تمام قسمت ها را شروع کنید (لیست قطعات را ببینید).

B. قسمت را صاف کنید ، چیزهای چرب را برش دهید.

مرحله 3: سوئیچ محدودیت نصب

الف) سیم معمولی (سرپیچی که قبلاً در کناره سوئیچ خم شده است) را خم کنید ، بنابراین نشسته و سیم را روی کلید محدود لحیم می کند. اگر این مرحله را فراموش کردید فاصله کافی برای نصب سروو وجود ندارد.

توجه: این تنها لحیم کاری است که باید در این قسمت از ساخت انجام دهید.

ب) سوراخ های (4) 1/8 اینچی را در کوه سروو ایجاد کنید ، پیکان های بنفش را در عکس بالا ببینید. حفاری به پیچ ها اجازه می دهد آزادانه از آن عبور کرده و بعداً سروو را به ریل ها محکم کنند.

C. در نهایت ، سوئیچ محدود را مطابق شکل به (2) پیچ M3 16 16 میلی متر به Servo Mount وصل کنید.

مرحله 4: اتصال پیچ موتور پایین

A. از طریق (5) سوراخ های 1/8 اینچی در موتور پیچ پایین موتور ، پیکان های بنفش را در عکس بالا مشاهده کنید.

ب- سپس با استفاده از (4) پیچ سر دکمه (4) M3 * 12 میلی متر ، پیچ زیرین موتور را به پیچ سرو سرو فلزی وصل کنید.

C. در نهایت ، اتصال موتور پایین موتور را با استفاده از پیچ (1) M3 x 10 میلی متر به سروو وصل کنید.

مرحله 5: سروو و پیچ را سوار کنید

الف) سوراخهای (4) 1/8 اینچی را در قسمت پشتی سروو انجام دهید ، همانطور که در عکس بالا نشان داده شده است ، جایی که پیکان های بنفش نشان می دهد.

ب) سوراخ های (2) 1/8 اینچی در پایه پیچ را که توسط پیکان های بنفش در عکس بالا مشخص شده است ، انجام دهید. توجه: بسته به نسخه ای که چاپ کرده اید ، ممکن است کمی کوتاه تر باشید.

ج- سروو را در کوه سروو نصب کنید. ممکن است لازم باشد کمی آن را کوتاه کنید تا تناسب خوبی داشته باشید. کمی شل خواهد شد. سپس با استفاده از (4) پیچ M3 45 45 میلیمتری و واشرها سروو عقب را به Mount Servo جلو وصل کنید. سروو به پهلو می لرزد اما جلو و عقب نمی رود.

D. پیچ 5/16 "x 5 - 1/2" را در پیچ پیچ بالا وارد کنید. باید مناسب باشد ممکن است لازم باشد دهان را کمی تمیز کنید تا جا بیفتد.

E. با استفاده از (2) پیچ و مهره M3 x 16 میلی متر و دو قطعه پیچ پیچ را وصل کنید.

F. مجموعه شما باید شبیه آخرین عکس باشد.

مرحله 6: اسلایدر و مجموعه عقب

اکنون وقت آن است که Slider و Rear Screw Mount را متصل کنید.

الف (2) پیچ 5/16 را داخل لغزنده ها قرار دهید. پیچ و مهره ها باید کمی جلو و عقب داشته باشند. بدون پخش ، پیچ در حین حرکت محکم می شود.

ب. لغزنده را روی پیچ 5/16 چند اینچ پیچ کنید.

ج - سوراخ های (4) 1/8 اینچی درپوش بلبرینگ پشت پیچ را همانطور که در پیکان بنفش در عکس مشخص شده است ، سوراخ کنید.

د) بلبرینگ 8 میلی متر در 22 میلی متر در 7 میلی متر را در پیچ پیچ عقب قرار دهید و درپوش بلبرینگ را با (4) پیچ و واشر (4) M3 12 12 میلی متری وصل کنید.

E. (1) سوئیچ محدود را با (2) پیچ M3 x 16 میلی متر وصل کنید

F. پیچ 5/16 اینچی را به داخل بلبرینگ بکشید. توجه: در اینجا یک دسته بازی وجود دارد. شما می خواهید از یک تکه نوار برقی یا لوله کوچک کننده حرارتی برای کاهش میزان بازی استفاده کنید. مقدار مورد نیاز را اندازه گیری کنید. گام بعدی.

مرحله 7: اتمام مونتاژ پایین

اکنون که مجموعه موتور را به پایان رساندید ، وقت آن است که آن را روی ریل نصب کنید. این ریل ها بخشی از پروژه بزرگ معراج موور هستند و ممکن است بیش از حد به نظر برسند. من قصد دارم آسانسور قیچی را در مریخ نورد یکپارچه کنم و طراحی ریل به من اجازه می دهد بعداً این کار را انجام دهم.

A. یک طرف هر ریل را صاف کنید. نیازی نیست یک دسته را سنباده بزنید ، فقط کافی است تا برجستگی ها را صاف کنید.

ب- ابتدا با استفاده از (4) پیچ و مهره (4) پیچ M3 30 30 میلیمتری ، پیچ را به پیچ پشتی متصل کنید. این باید هموار در انتهای ریل قرار گیرد.

ج - پیچ 5/16 اینچ را در بلبرینگ وارد کنید ، در حالی که سروو در سوراخ 4 قرار دارد (3 سوراخ خالی باقی می ماند) محل مورد نظر برای نوار یا کاهش حرارت را اندازه گیری کنید.

D. مونتاژ سروو را با استفاده از (4) پیچ و مهره (3) M3 30 30 میلی متر به ریل های سوراخ چهارم (3 عدد را خالی بگذارید) پیچ کنید. توجه داشته باشید که Servo Mount شما کمی متفاوت است ، من برای پیچ بیشتر 5/16 اینچی دوباره طراحی کردم. لطفاً 3 سوراخ را خالی بگذارید.

اکنون باید مونتاژ موتور را برای اتصال پیچ های سوئیچ محدود و وادار کردن رزبری پای به لغزنده به جلو و عقب آماده کنید.

مرحله 8: تنظیمات سوئیچ را محدود کنید

دو تنظیم کننده سوئیچ محدود کننده سوئیچ ها را در جایی که می خواهید اسلاید متوقف شود ، درگیر می کند. شما می خواهید از پیچ های سر دکمه در دو نقطه ای که پیچ درگیر از بالا عبور می کند برای باز شدن استفاده کنید. همچنین ، هر دو قطعه پرینت سه بعدی تنظیم کننده سوئیچ محدود یکسان هستند.

A. مته (2) 1/8 اینچ سوراخ هایی در هر یک از کلیدهای محدود کننده ایجاد کرد.

ب. پیچ های سر دکمه را در درگیرها وارد کنید.

C. پیچ محدود کننده را در هر درگیر قرار دهید ، (1) M3 x 20mm ، دیگری (1) M3 x 40mm است.

D. Limit Switch Engagers را به نوار لغزنده وصل کنید. از پیچ بلندتر (40 میلی متر) در سمت سرو استفاده کنید.

توجه: من مهره های قفل کننده را به درگیر بلندتر خود وصل کردم زیرا سوراخ را بیرون آوردم.

مرحله 9: اتصال Pi

نرم افزار این کار آسان است و فقط آسانسور را بالا و پایین می برد. می توانید کد را ویرایش کنید تا هر کاری که دوست دارید انجام دهید ، از آن لذت ببرید.

من فرض می کنم که شما قبلاً می دانید که چگونه سیستم عامل را روی Raspberry Pi خود بارگیری کنید و چگونه یک برنامه ساده Python 3 بنویسید ، یک مثال Hello World بسیار خوب است.

اینجا مکان خوبی برای شروع است ، اما منابع زیادی برای شروع وجود دارد.

• تنظیم Pi خود
• اجرای اولین برنامه Pyhon

مرحله 10: سیم کشی مجموعه پایین خود را انجام دهید

برای یک پروژه کوچک مانند این ، من ترجیح می دهم از تخته Pimoroni Pico HAT Hacker بیش از یک تخته نان استفاده کنم. شما می توانید از هر چیزی استفاده کنید اما من این دستگاه کوچک را دوست دارم. من روی هدرهای زنانه 40 پین در دو طرف HAT لحیم کردم ، که به من اجازه می دهد در هر طرف استفاده کنم (به عکس دوم مراجعه کنید).

هشدار: من یک زن و شوهر Raspberry Pis را انجام می دهم که این کار را انجام می دهند در حالی که Pi روشن است. مطمئن شوید که رنگ قرمز + است و رنگ مشکی رنگ زمین است یا -، Servo Debug Board هیچ حفاظی در خود ندارد.

الف) سیم سیاه را به اتصالات متداول در هر سوئیچ و زمین را روی Pi وصل کنید. (پین 6)

B. سیم سبز را به سوئیچ حد پایین وصل کنید (عکس اول را ببینید) و سپس به GPIO 23 (پین 16)

C. سیم زرد را به سوئیچ حد بالا متصل کنید (عکس اول را ببینید) و سپس به GPIO 22 (پین 15)

D. برد Servo Debug را به پورت USB روی Pi وصل کنید.

E. با استفاده از کابل ارائه شده با سروو LX-16A ، سروو را به برد Servo Debug وصل کنید

F. برق را به برد اشکال زدایی سروو وصل کنید. از Pi برای تغذیه سروو برد استفاده نکنید ، از منبع باتری خارجی استفاده کنید. من از 4 باتری AA استفاده کردم.

مرحله 11: بارگیری و اجرای برنامه پایتون

باز هم فرض می کنم که شما می دانید چگونه ترمینال را راه اندازی کنید و می دانید چگونه یک برنامه Python3 را راه اندازی کنید.

A. ترمینال را شروع کنید

ب. ما باید چند کتابخانه را از GitHub کلون کنیم. اول PyLX16A توسط اتان لیپسون ، دیگری کد بلند کردن قیچی از GitHub BIMThoughts است

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

دستور بالا موارد زیر را انجام دهید:

cd دایرکتوری را به فهرست اصلی شما تغییر می دهد

git clone فایلهای کد را از GitHub در پوشه ای با نام مخزن بارگیری می کند.

cd ScissorLift پوشه را به محلی که کد ScissorLift در آن قرار دارد تغییر می دهد

cp../PyLX-16A/lx16a.py. کتابخانه لازم برای دستورات سروو را کپی می کند.

C. شما باید Pi خود را به موتور موتور و Debug Board را به USB و Servo متصل کنید.

D. برای اجرای تست سوئیچ موارد زیر را تایپ کنید.

سی دی

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

برنامه شروع به گفتن "پایین آمدن" می کند.

سوئیچ را بیشتر از سروو درگیر کنید و برنامه با "بالا رفتن" پاسخ می دهد. حالا سوئیچ را نزدیک به سروو قرار دهید و برنامه متوقف می شود.

عیب یابی:

اگر این مشکل انجام نشد سیم کشی خود را دوباره بررسی کنید ، من اشتباه کردم که سیم زرد را در اولین بار به اتصال سوئیچ اشتباه لحیم کردم و پس از اتصال اولین سوئیچ متوقف می شود.

مرحله 12: تست موتور

اکنون که سوئیچ ها کار می کنند ، زمان آزمایش مجموعه موتور است.

شما قبلاً کد را بارگیری کرده اید. شروع کنیم.

الف - مطمئن شوید سروو شما به Debug Board متصل است ، هر دوشاخه تا زمانی که به خوبی جا بیفتد این کار را انجام می دهد.

B. از نوع ترمینال موارد زیر را وارد کنید:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

لغزنده شما شروع به حرکت می کند و ابتدا به سمت سروو حرکت می کند ، سپس هنگامی که سوئیچ محدود فعال می شود جهت دیگر را طی می کند و هنگامی که به سوئیچ محدود دیگر می رسد متوقف می شود.

اگر می شنوید که شروع به اتصال می کند ، سروو را از Debug Board جدا کرده و ctrl-c را فشار دهید تا برنامه متوقف شود و علت اتصال آن مشخص شود.

عیب یابی:

اتصال در وسط اسلاید:

آ. آجیل آزادانه در داخل لغزنده حرکت نمی کند.

ب پایه پیچ متمرکز نیست.

ج بلبرینگ رایگان نیست.

اتصال در انتهای اسلاید به دلیل سوئیچ سوئیچ ها یا نیاز به تنظیم پیچ درگیر ایجاد می شود.

د سروو پس از فشار دادن ctrl-c به حرکت خود ادامه می دهد ، سیم سروو را به برد اشکال زدایی وصل کنید. با این کار سروو ریست می شود.

مرحله 13: مونتاژ قیچی

حال سرانجام به نقطه ای می رسیم که می توانیم قیچی را جمع آوری کنیم. قیچی سه جزء اصلی دارد.

1. قیچی بیرونی (اولین عکس ، شبیه یک چوب خلالی آبی است)
2. قیچی داخلی (عکس دوم خاکستری)
3. قیچی داخلی داخلی (عکس دوم آبی)

تفاوت بین قیچی داخلی و داخلی قیچی در قرار دادن یاتاقان ها است ، همانطور که در سمت راست عکس نشان داده شده است. ویدیو را تماشا کنید توضیح آن در آنجا آسان تر است.

الف - بلبرینگ ها را در هر یک از قطعات قیچی وارد کنید. برای فشار دادن واشر در شکاف ، ممکن است لازم باشد از پیچ ، واشر و مهره استفاده کنید. اگر شکاف را شکسته اید ، مشکلی نیست می توانید از چسب برای تعمیر آن استفاده کنید.

ب- با استفاده از روغن گرافیت و یک سواب پنبه ، قسمت های غیر باربر قیچی را بپوشانید.

ج- با استفاده از پیچ M3 * 20 میلی متر ، واشر و مهره قفل کننده. ابتدا با قسمت داخلی داخلی قیچی را به اتصالات میانی وصل کنید. (به عکس مراجعه کنید)

D. قیچی خارجی دیگر را به انتهای قیچی پایینی که بلبرینگ در داخل آن است وصل کنید. سپس یک قیچی داخلی دیگر را به وسط وصل کنید.

ه) وصل کردن قیچی داخلی و خارجی را تا پایان قیچی ادامه دهید.

مرحله 14: اتصال قیچی به پایه

با استفاده از (2) M3 x 20 میلی متر با یک (2) واشر و فضاهای چاپ سه بعدی ، مجموعه قیچی را به سرو سرو پایه متصل کنید.

با استفاده از (2) M3 x 12mm مجموعه قیچی را به نوار لغزنده وصل کنید.

به جز سکویی که بالابر قیچی کار دارید.

مرحله 15: تست قیچی

اگر این کار را نکرده اید ، قیچی خود را به رزبری پای وصل کنید.

الف) از پایانه رزبری پای خود MotorTest.py را دوباره اجرا کنید و قیچی خود را در حال حرکت ببینید.

مراقب باشید و مراقب باشید:

• هرگونه صحافی
• باز کردن پیچ های درگیری محدود
• اگر متصل شد یا اتفاقی افتاد ، ابتدا سروو را از برد اشکال زدایی جدا کنید.

مرحله 16: پیوستن به بستر

امیدوارم ، در حال حاضر شما متوجه شده اید که چگونه روی پلت فرم قرار دهید.

الف) تعیین کنید که پلت فرم مورد نظر شما چیست.

ب. ریل های سکو را به قسمت بیرونی بالای قیچی وصل کنید. در طرفی که به اسپیسر نیاز دارید ، به پیچ M3 x 25 میلی متر و 2 واشر نیاز دارید. در طرف دیگر از پیچ M3 x 20 میلی متر با 1 واشر و 1 مهره قفل استفاده کنید.

C. با استفاده از پیچ و واشر M3 * 12 میلی متر ، بالای سکو را به ریل ها وصل کنید.

مرحله 17: متشکرم

با تشکر از شما برای رسیدن به این حد ، امیدوارم شما یک آسانسور قیچی کار کنید که نمی دانید با آن چه کار کنید ، یا شاید شما یک آسانسور قیچی دارید که ایده فوق العاده ای در مورد نحوه استفاده از آن دارید.

در هر صورت امیدوارم به شما خوش گذشته باشد و چیزی یاد گرفته باشید.

نایب نویسنده اولین بار