بازوی پروتز کار با حسگر مایوس: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-31 10:19

این پروژه توسعه یک دست مصنوعی برای افراد قطع شده است. هدف این پروژه ایجاد بازوی مصنوعی مقرون به صرفه برای افرادی است که توان خرید یک بازوی حرفه ای را ندارند.

از آنجا که این پروژه هنوز در مرحله نمونه سازی است ، همیشه می تواند بهتر باشد زیرا در حال حاضر فقط می تواند کف دست را باز کرده و ببندد و بتواند چیزهایی را بگیرد! با این وجود ، این یک دست مصنوعی DIY است که می تواند در خانه یا در آزمایشگاه فابریک محلی انجام شود.

مرحله 1: مواد ، ابزار و ماشین آلات مورد نیاز

ماشین آلات:

1. پرینتر سه بعدی
2. دستگاه برش لیزری
3. دستگاه CNC رومیزی

ابزارها:

1. منطقه ماهیگیری
2. رشته 3 میلیمتری
3. مته
4. فوق چسب
5. انبردست سوراخ
6. مولتی متر
7. ایستگاه لحیم کاری
8. موم قابل ماشینکاری
9. قالبهای سیلیکون

مواد:

1. ورق مس
2. 1 برابر ATMEGA328P-AU
3. کریستال 1x 16 مگاهرتز
4. مقاومت 1x 10k
5. 2 خازن 22pF
6. خازن 1x 10uF
7. خازن 1x 1uF
8. 1x خازن 0.1uF
9. 1x Myosensor
10. 5 برابر موتور سروو میکرو
11. 1x آردوینو UNO

نرم افزار:

1. آردوینو IDE
2. فیوژن 360
3. کورا
4. عقاب
5. GIMP

مرحله 2: طراحی دو بعدی و سه بعدی

طراحی سه بعدی

اولین قدم طراحی انگشتان ، کف دست و ساعد بازوی مصنوعی با در نظر گرفتن وسایل الکترونیکی مورد استفاده در بازوی پروتز بود. صادقانه بگویم ، من به عنوان یک پروژه inmoov منبع باز استفاده کردم و از آنجا شروع کردم.

طراحی کف دست بسیار سخت است زیرا نسبت انگشتان باید بین آنها متفاوت باشد. بنابراین:

انگشتان: من انگشتان پروژه inmoov را بارگیری کردم.

نخل:

1. من ابتدا طرح کف دست را ترسیم کردم و آن را اکسترود کردم.
2. سپس برای اتصال انگشت و ساعد با استفاده از طرح ها ، فرمان برش و دستور فیله سوراخ هایی ایجاد کردم.
3. پس از آن ، مجبور شدم لوله هایی بسازم تا بتوانم از خطوط ماهیگیری عبور کنم تا بتوانم انگشتان را از طریق موتورها کنترل کنم.
4. در نهایت ، سوراخ هایی باید در داخل کف دست ایجاد شود تا بسته شدن نخل هنگام کشیدن خط ماهیگیری امکان پذیر شود.

ساعد:

1. در سطوح مختلف ، من دو طرح ایجاد کردم و از دستور بیضی استفاده کردم. من از دستور loft after برای ایجاد شکل دلخواه استفاده کردم.
2. پس از آن ، از پوسته پوسته برای توخالی شدن آن و از دستور split برای تقسیم آن به نصف استفاده می شود تا بتوانم در آن طراحی کنم و بهترین دسترسی را برای زمانی که لوازم الکترونیکی خود را در داخل نصب می کنم ، داشته باشم.
3. همچنین یک طرح در نزدیک مچ ساخته شد ، اکسترود شده و با ساعد اصلی به هم متصل شد تا بتواند با کف دست وصل شود.
4. با داشتن قابلیت مشاهده در طراحی داخل ساعد ، من یک طرح در ابعاد پنج موتور مورد استفاده خودم ، یکی برای هر انگشت ، و PCB (برد مدار چاپی) خود که از آن استفاده خواهم کرد ، ایجاد کردم. سپس آنها را اکسترود کردم تا به ارتفاع مطلوب رسیدند و قسمتهای غیر ضروری پشت سیلندر را با استفاده از فضای عقب حذف کردم.
5. در نهایت ، دهانه های پیچ و مهره به گونه ای طراحی شد که در طرح کلی چندان قابل مشاهده نیست ، تا ساعد بتواند با استفاده از دستورات مشابه بالا بسته شود.

پس از اتمام طرح ، هر قسمت را انتخاب کردم و آن را به عنوان یک فایل.stl بارگیری کردم و آنها را جداگانه به صورت سه بعدی چاپ کردم.

طراحی دو بعدی

از آنجا که می خواستم خطوط ماهیگیری من در حالی که توسط موتورها کار می کنند از هم جدا شوند ، تصمیم گرفتم که برای آنها اسلات هدایت کننده ایجاد کنم. برای این کار ، من واقعاً مجبور به طراحی چیز جدیدی نبودم ، بلکه از بیضی کوچکتر برای زمانی که از دستور loft برای ایجاد ساعد استفاده می کردم ، استفاده می کردم.

پس از استفاده از برش لیزری ، طرح آن را به عنوان یک فایل.dxf صادر کردم. بعد از اینکه شکل دلخواه خود را به دست آوردم ، سوراخ های 0.8 میلی متری داخل شکاف را که لازم می دانستم ، ایجاد کردم.

مرحله 3: چاپ سه بعدی

پس از صادر کردن هر فایل stl ، از Cura برای ایجاد کد.g قسمت های مختلف انگشتان ، کف دست و ساعد استفاده کردم. تنظیمات مورد استفاده در تصاویر بالا نشان داده شده است. جنس قطعات چاپ شده سه بعدی PLA است.

مرحله 4: قالب گیری و ریخته گری

هدف از ریخته گری کف دست این است که بازوی پروتز محکم تری داشته باشد زیرا PLA می تواند لغزنده باشد.

طراحی سه بعدی

1. با استفاده از طرح اولیه کف دست ، سعی کردم با طراحی نوعی دایره برای آن با استفاده از دستور arc ، کف دست خود را تقلید کنم.
2. بعد ، آنها را در ارتفاعات مختلف اکسترود کردم و از دستور fillet برای صاف کردن لبه های "دایره" داخلی استفاده کردم.
3. سپس ، من یک جعبه با ابعاد یکسان موم قابل طراحی خود طراحی کردم و منفی طرح خود را با استفاده از برش در دستور ترکیب در آنجا قرار دادم.

فرآیند CAM

پس از آماده شدن طرح برای آسیاب با استفاده از دستگاه CNC رومیزی ، مجبور شدم gcode را برای آن ایجاد کنم. در مورد من ، من از دستگاه رولند MDX-40 CNC استفاده می کردم!

1. ابتدا وارد محیط CAM Fusion360 شدم.
2. سپس ، "تنظیم جدید" را در منوی راه اندازی انتخاب کردم.
3. پارامترهای مناسب را انتخاب کردم (تصاویر را ببینید) و ok را فشار دادم.
4. بعد ، در زیر منوی سه بعدی ، پاکسازی تطبیقی را انتخاب کردم و بعد از قرار دادن ابزاری که در تصاویر استفاده کردم ، پارامترهای مناسب را انتخاب کردم.
5. در نهایت ، من پاکسازی تطبیقی را انتخاب کردم و روی روند ارسال کلیک کردم. مطمئن شدم که برای دستگاه roland mdx-40 است و برای دریافت gcode روی ok کلیک کردم.
6. پس از آن ، بلوک موم را مطابق طراحی خود با استفاده از دستگاه آسیاب کردم.

ریخته گری سیلیکون

1. ابتدا ، دو محلول سیلیکون را با دقت مخلوط کردم تا حباب هوا ایجاد نشود ، بر اساس برگه داده (پیوند موجود در مواد) ، با در نظر گرفتن نسبت اختلاط ، عمر گلدان و زمان خشک شدن.
2. سپس ، آن را از پایین ترین نقطه به قالب خود ریختم و مطمئن شدم که نقطه تماس ثابت است و قطر محلول ریخته شده تا آنجا که ممکن است نازک است ، تا از ایجاد حباب هوا جلوگیری شود.
3. پس از ریختن سیلیکون در قالب ، باید مطمئن می شدم که هیچ حباب هوا داخل آن وجود ندارد ، بنابراین با استفاده از مته ای با میخ مورب قالب را لرزاندم.
4. سرانجام ، هنگامی که فراموش کرده بودم این کار را در طراحی خود انجام دهم ، پس از آماده شدن سیلیکون ، با استفاده از انبردست سوراخ ها را به شکلی که با سوراخ های روی سطح کف دست مطابقت داشته باشد ، وارد سوراخ کردم.

مرحله 5: طراحی و تولید الکترونیک

برای طراحی برد خود و درک آنچه در پین های میکروکنترلر می گذرد ، باید برگه داده آن را بخوانم. به عنوان یک PCB پایه ، از micro satshakit استفاده کردم و سپس آن را با توجه به نیاز سیستم خود تغییر دادم.

از آنجا که satshakit یک برد مبتنی بر آردوینو است ، می توانم آن را با توجه به جستجوهای خود برای اتصال قطعات خود با arduino تغییر دهم. بنابراین ، myosensor با استفاده از یک پایه GND ، یک پین VCC و یک پین آنالوگ به آردوینو متصل می شود. در حالی که ، یک موتور سروو از یک پایه GND ، یک پایه VCC و یک پایه PWM استفاده می کند. بنابراین ، من مجبور شدم در مجموع شش پین GND و VCC را با در نظر گرفتن قدرت برد برد ، یک پین آنالوگ و پنج پین PWM نشان دهم. همچنین ، من باید فاش کردن پین های برنامه نویسی برد (که MISO ، MOSI ، SCK ، RST ، VCC و GND هستند) را در نظر بگیرم.

مراحلی که طی کردم عبارت بودند از:

1. ابتدا ، فایلهای عقاب micro-satshakit را بارگیری کردم.
2. سپس ، micro-satshakit را با توجه به نیاز خود با استفاده از Eagle تغییر دادم. راهنمای نحوه استفاده از عقاب را می توانید در اینجا و اینجا بیابید.
3. پس از روت کردن برد خود ، آن را به عنوان یک فایل-p.webp" />

پس از در اختیار داشتن مسیرهای داخلی و خارجی برد من به عنوان-p.webp

در نهایت ، من هر چیزی را که لازم داشتم مطابق تخته عقابم لحیم کردم. تصویر شماتیک و تخته لحیم شده را می توانید در بالا مشاهده کنید.

دلیل ساختن برد PCB خودم به جای استفاده از Arduino UNO ، فضایی است که هنگام استفاده از برد خودم ذخیره می کنم.

مرحله ششم: مونتاژ

بنابراین ، پس از چاپ انگشتان:

1. مجبور شدم سوراخ های داخلی را با مته ای به قطر 3.5 میلی متر و سوراخ های خارجی را با مته ای به قطر 3 میلی متر سوراخ کنم. سوراخ های داخلی به معنی بخشی است که وقتی قطعات به هم متصل می شوند از سوراخ داخلی و خارجی است ، قسمتی که هنگام اتصال از بیرون است.
2. بعد از آن مجبور شدم ابتدا با انگشت دوم و سوم را با انگشت چهارم چسب بزنم.
3. پس از آن ، من قطعات 1+2 را با 3+4 و 5 از طریق سوراخ های کوچک با استفاده از یک رشته با قطر 3 میلی متر متصل کردم.
4. در نهایت ، انگشتان آماده جمع شدن با کف دست و سپس با ساعد بودند.

بنابراین ، زمان آن رسیده بود که خط ماهیگیری را از بین انگشتان عبور دهید.

یک خط از طرف عقب انگشت از طریق لوله روی اتصال انگشت-کف دست و به ساعد و خط دیگر از طرف جلوی انگشت به سوراخ داخل کف دست و به طرف ساعد می رفت

نکته ویژه این است که خط ماهیگیری را از طریق یک تکه چوب که دارای قطر آن است ، عبور دهید و یک گره ایجاد کنید. در غیر این صورت وقتی خط کشیده می شود ، ممکن است از انگشت پایین برود ، این امر بدون توجه به تعداد گره هایی که برای من رخ داد.

• پس از عبور خط ماهیگیری از انگشتان دست ، کف دست و ساعد باید با استفاده از پیچ و مهره های سه بعدی ربات های چاپ شده به هم متصل شوند ،
• دوباره خطوط را از شکاف سوراخ برش لیزری عبور دادم تا آنها را جدا کنم و سپس آنها را به سرو موتورها وصل کردم.
• اتصال خط ماهیگیری به موقعیت مناسب سروو کمی چالش برانگیز است. اما ، کاری که من کردم این بود که موقعیت های شدید انگشت را گرفتم و آن را به موقعیت شدید سروو متصل کردم.
• پس از اینکه موقعیت های مناسب را پیدا کردم ، سوراخ هایی را در شکاف های مخصوص سروها ایجاد کردم و سروها را در مکان های مناسب پیچ کردم و مطمئن شدم که دو سروو کمی از بقیه بالا رفته اند ، در غیر این صورت در حین کار با یکدیگر برخورد می کنند.

مرحله 7: برنامه نویسی

قبل از نوشتن برنامه ، باید میکروساتشکیت اصلاح شده را قادر به برنامه نویسی کنم. برای انجام این کار ، من باید مراحل زیر را دنبال کنم:

1. Arduino Uno را به رایانه وصل کنید.
2. پورت مناسب و برد Arduino Uno را در زیر ابزارها انتخاب کنید.
3. در بخش> پرونده> مثالها ، طرح "ArduinoISP" را پیدا کرده و باز کنید.
4. طرح را در آردوینو بارگذاری کنید.
5. آردوینو را از رایانه جدا کنید.
6. مطابق شماتیک موجود در تصویر ، برد را با آردوینو وصل کنید.
7. آردوینو را به رایانه وصل کنید.
8. برد "Arduino/Genuino Uno" و برنامه نویس "Arduino as ISP" را انتخاب کنید.
9. روی> Tools> Burn Bootloader کلیک کنید.
10. بعد از اینکه بوت لودر با موفقیت انجام شد ، می توانیم برنامه خود را بنویسیم:

// از جمله کتابخانه ای که برای موتورهای سروو استفاده کردم

#شامل #شامل نرم افزارSerial mySerial (7 ، 8) ؛ #تعریف MYO_PIN A0 int sensorValue؛ ولتاژ شناور ؛ // نامی را برای سرووی من VarSpeedServo servo1 تعیین کنید ؛ VarSpeedServo servo2 ؛ VarSpeedServo servo3 ؛ VarSpeedServo servo4 ؛ VarSpeedServo servo5؛ #تعریف PINKY 5 #تعریف PINKY_PIN 10 #تعریف RINGFINGER 4 #تعریف RINGFINGER_PIN 9 #تعریف MIDDLE 3 #تعریف MIDDLE_PIN 3 #define INDEX 2 #تعریف INDEX_PIN 5 #define THUMB 1 #EINPUM (PUMP_INUMIN))؛ // پینی که موتور servo1.attach (THUMB_PIN) را به آن متصل کردم ؛ servo2.attach (INDEX_PIN) ؛ servo3.attach (MIDDLE_PIN) ؛ servo4.attach (RINGFINGER_PIN) ؛ servo5.attach (PINKY_PIN) ؛ defaultPosition (THUMB ، 40) ؛ defaultPosition (INDEX ، 40) ؛ defaultPosition (MIDDLE ، 40) ؛ defaultPosition (RINGFINGER ، 40) ؛ defaultPosition (PINKY ، 40) ؛ mySerial.begin (9600) ؛ mySerial.print ("در حال راه اندازی…") ؛ } void loop () {sensorValue = analogRead (A0)؛ ولتاژ = sensorValue * (5.0 / 1023.0) ؛ mySerial.println (ولتاژ) ؛ تأخیر (100) ؛ if (ولتاژ> 1) {closePosition (PINKY ، 60) ؛ closePosition (RINGFINGER ، 60) ؛ closePosition (وسط ، 60) ؛ closePosition (INDEX ، 60) ؛ closePosition (THUMB ، 60) ؛ } else {openPosition (PINKY ، 60) ؛ openPosition (RINGFIGER ، 60) ؛ openPosition (وسط ، 60) ؛ openPosition (INDEX ، 60) ؛ openPosition (THUMB ، 60) ؛ }} void defaultPosition (uint8_t finger، uint8_t _speed) {if (finger == PINKY) servo5.write (90 ، _speed، true) ؛ else if (finger == RINGFINGER) servo4.write (70 ، _speed، true) ؛ else if (finger == MIDDLE) servo3.write (20 ، _speed، true) ؛ else if (finger == INDEX) servo2.write (20 ، _speed، true) ؛ else if (finger == THUMB) servo1.write (20 ، _speed، true) ؛ } void closePosition (uint8_t finger، uint8_t _speed) {if (finger == PINKY) servo5.write (180 ، _speed، true) ؛ else if (finger == RINGFINGER) servo4.write (180 ، _speed، true) ؛ else if (finger == MIDDLE) servo3.write (180 ، _speed، true) ؛ else if (finger == INDEX) servo2.write (180 ، _speed، true) ؛ else if (finger == THUMB) servo1.attach (180 ، _speed، true) ؛ } void openPosition (uint8_t finger، uint8_t _speed) {if (finger == PINKY) servo5.write (0، _speed، true)؛ else if (finger == RINGFINGER) servo4.write (0، _speed، true)؛ else if (finger == MIDDLE) servo3.write (0، _speed، true)؛ else if (finger == INDEX) servo2.write (0، _speed، true)؛ else if (finger == THUMB) servo1.write (0، _speed، true)؛ } // پس از نوشتن برنامه ، آن را با> Sketch> بارگذاری با استفاده از Programmer روی برد بارگذاری می کنیم // اکنون می توانید micro satshakit خود را از آردوینو جدا کرده و از طریق پاور بانک // و voila !! بازوی مصنوعی دارید