Kontrolowany podnośnik nożycowy Raspberry Pi: 17 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Dlaczego podnośnik nożycowy? Dlaczego nie! To fajny i fajny projekt do zbudowania. Prawdziwym powodem dla mnie jest podniesienie kamer w moim Great Mojave Rover Project. Chcę, żeby kamery unosiły się nad łazikiem i rejestrowały obrazy otoczenia. Ale potrzebowałem obniżyć kamery, gdy łazik jedzie.

Najpierw wypróbowałem ramię robota, ale okazało się to zbyt ciężkie i rozebrałem serwa. Potem, gdy byłem poza domem, pewnego dnia zobaczyłem coś, co widziałem już setki razy, podnośnik nożycowy. Tej nocy postanowiłem zaprojektować podnośnik nożycowy, który będzie używał napędu śrubowego, śruby 5/16” x 5 1/2”, do podnoszenia i opuszczania kamer. Byłem zdumiony, jak fajnie było zobaczyć, jak kamery podnoszą się na kilka stóp (25 cali) z nieco ponad 4 calowym skokiem i zobaczyć, ile ciężaru podniosą. Dodatkową korzyścią jest to, że używa tylko jednego serwo.

Kiedy ten wspaniały i wspaniały podnośnik nożycowy działa, Raspberry Pi włączy serwomechanizm LX-16A podnoszący i opuszczający podnośnik za pomocą kodu Python 3. Wyłączniki krańcowe poinformują Pi, kiedy podnośnik nożycowy osiągnie górną i dolną część, sygnalizując serwo, aby przestało się obracać.

Moją kolejną przygodą z windą jest umieszczenie jej na zewnątrz w celu przeprowadzenia rozszerzonego testu słonecznego. Zasilany ogniwami słonecznymi i bateriami 18650 podnośnik nożycowy będzie się podnosił, robił zdjęcia, a następnie opuszczał raz na godzinę. Ale to kolejny Instruktaż później, gdy już to zadziała. Następnie zamontuj go na Roverze.

Podzieliłem ten Instruktaż na trzy główne części, aby pomóc w procesie budowania i strojenia:

1. Podstawa (kroki 2 - 7)
2. Elektronika (kroki 8–12)
3. Końcowy montaż nożycowy (kroki 13-16)

Mam nadzieję, że spodoba ci się mój pierwszy chwytliwy i podnośnik nożycowy.

Krok 1: Zdobądź potrzebne rzeczy

Będziesz potrzebować wielu rzeczy do tego projektu. Jeśli jesteś podobny do mnie i lubisz druk 3D i budowanie, być może masz już większość z tego. Upewnij się, że sprawdziłeś McMaster-Carr, aby dowiedzieć się, że śruby są tam znacznie tańsze, gdy kupujesz je za sto. Możesz również zamówić zestawy z Amazona.

Potrzebne narzędzia:

• Zestaw kluczy nasadowych 5,5 mm
• Klucze sześciokątne 2,5, 2,0 mm Warto mieć dobry zestaw.
• Wiertarka z wiertłem 1/8” Ten zestaw wierteł mam.
• Smar grafitowy
• Lutownica
• Lutowe Myślałem, że jestem kiepski w lutowaniu, dopóki nie dostałem dobrego lutu.
• Sander (najlepsza szlifierka na świecie)
• Drukarka 3D Mam XYZ Da Vinci Pro 1.0 i byłem nim zachwycony.

Części mechaniczne:

• Śruby z łbem gniazdowym lub z łbem kulistym ze stali stopowej: Pamiętaj, aby zamówić więcej niż potrzebujesz, ponieważ moje obliczenia mogą być wyłączone!

  (1) Główka guzika M3 x 10mm (dostępna od McMaster-Carr) (2) Główka guzika M3 x 12mm (dostępna od McMaster-Carr) (4) M3 x 10mm (dostępna od McMaster-Carr) (6) M3 x 12mm ((dostaniesz od McMaster-Carr) (4) M3 x 16mm (dostaniesz od McMaster-Carr) (34) M3 x 20mm (dostaniesz od McMaster-Carr) (2) Główka guzika M3 x 25mm (dostaniesz od McMaster-Carr) (8) M3 x 30mm (do nabycia w firmie McMaster-Carr) (4) M3 x 45mm (do nabycia w firmie McMaster-Carr) (30) Nakrętki nylonowe M3 (do nabycia w firmie McMaster-Carr) (54) Podkładki M3 (do nabycia w firmie McMaster-Carr)

• (48) Łożyska 3x6x2mm Będzie działać bez tych łożysk, ale na pewno sprawi, że będzie ładniejszy.
• (1) Łożyska 8x22x7mm Możesz również ukraść je z fidget spinner
• Części drukowane 3D Możesz je pobrać z Thingverse Części(2) Belka 20mm x 20mm x 190mm(1) Ograniczniki (1) Mocowanie śrubowe silnika (1) Szyny platformy (1) Platforma (1) Mocowanie tylne śrubowe (1) Suwak (1) Wewnętrzne nożyczki dolne (4) Wewnętrzne nożyczki (1 zestaw) Zewnętrzne nożyce (1) Przednie mocowanie serwomechanizmu (1) Mocowanie serwomechanizmu tylne (1 zestaw) Przekładki
• (2) Nakrętka 5/16" (Home Depot)
• (1) Śruba 5/16" x 5 - 1/2" (Home Depot) Jeśli wolisz, możesz również użyć pręta gwintowanego 5/16".

Elektryczny:

• Raspberry Pi, używam modelu 3 B+ dowolna wersja Pi będzie działać To fajny zestaw.
• (1) Serwo autobusu szeregowego Lewansoul LX-16a, mam swój za mniej niż 20,00 dolarów za sztukę. (w tym celu musisz przeszukać Amazon lub Banggood, link ciągle się zmienia)
• (1) Płytka debugowania magistrali szeregowej Lewansoul.
• (1) metalowy róg serwomechanizmu
• (2) Wyłączniki krańcowe
• Przewody silikonowe Są świetne, możesz je rozebrać paznokciami (jeśli nie obgryzasz paznokci)
• Baterie do zasilania Servo, używam 4 baterii AA NiMh firmy Ikea.

Materiały eksploatacyjne:

• Q-wskazówki
• Ściereczka z mikrofibry
• Plastry (mam nadzieję, że nie)

Krok 2: Baza

O wiele łatwiej jest budować to etapami, zacznijmy od bazy. Następnie przejdziemy do elektroniki i na koniec zmontujemy nożyczki. Jest wydrukowany w różnych kolorach, ponieważ użyłem PLA i PETG, które miałem.

Jeśli tego nie zrobiłeś, wydrukuj swoje części. Wydrukowanie wszystkich części zajęło mojej drukarce kilka dni.

Części można znaleźć tutaj:

Ważne wskazówki dotyczące bezpieczeństwa (odniesienie do oryginalnego Ghostbusters, Google it)

• Nie spiesz się i nie zwariuj z nadmiernym dokręcaniem śrub M3, plastikowe paski są łatwe. Jeśli usuniesz otwór, być może będziesz musiał ponownie wydrukować część lub użyć kleju gorylowego (brązowy) i delikatnie pokryć wnętrze otworu wykałaczką i pozostawić do całkowitego wyschnięcia przez noc przed użyciem.
• Umieść podkładki "ładną stroną" do góry, wygląda lepiej.
• Nie spiesz się lub będziesz musiał wydrukować go ponownie.
• Wydrukuj części nożycowe jako ostatnie, ponieważ jest to ostatnia część do zbudowania.

No to ruszamy.

A. Rozpocznij drukowanie wszystkich części (patrz lista części).

B. Wyszlifuj część na gładko, odcinając obrzydliwe rzeczy.

Krok 3: Montaż wyłącznika krańcowego

A. Zagnij wspólny przewód (ten, który jest już zagięty z boku wyłącznika), tak aby był równy i przylutuj przewód do wyłącznika krańcowego. Jeśli zapomnisz o tym kroku, nie ma wystarczającego prześwitu, aby zamontować serwo.

Uwaga: To jedyne lutowanie, które musisz wykonać w tej części budowy.

B. Wywierć (4) otwory 1/8” w uchwycie serwomechanizmu, zobacz fioletowe strzałki na powyższym zdjęciu. Wiercenie pozwala śrubom na swobodne przejście i późniejsze dokręcenie Servo Mount do szyn.

C. Na koniec przymocuj wyłącznik krańcowy, jak pokazano, do uchwytu serwomechanizmu za pomocą (2) śrub M3 x 16mm.

Krok 4: Mocowanie śrubowe dolnego silnika

A. Wywierć (5) otwory 1/8 w dolnym mocowaniu śrubowym silnika, zobacz fioletowe strzałki na powyższym zdjęciu.

B. Następnie przymocuj dolny uchwyt śrubowy Moto do metalowego serwomechanizmu za pomocą (4) śrub z łbem kulistym M3 x 12 mm.

C. Na koniec przymocuj dolny uchwyt śrubowy silnika do serwomechanizmu za pomocą (1) śruby M3 x 10 mm.

Krok 5: Zamontuj serwo i śrubę

A. Wywierć (4) otwory 1/8 w tylnym mocowaniu serwomechanizmu, jak pokazano na zdjęciu powyżej, gdzie wskazują fioletowe strzałki.

B. Wywierć (2) otwory 1/8 w uchwycie śrubowym w miejscach wskazanych przez fioletowe strzałki na powyższym zdjęciu. Uwaga: Twoja może być nieco krótsza w zależności od wydrukowanej wersji.

C. Zamontuj serwo na uchwycie serwomechanizmu. Być może będziesz musiał trochę go przyciąć, aby uzyskać dobre dopasowanie. Będzie trochę luźno. Następnie za pomocą (4) śrub M3 x 45mm i podkładek zamontuj tylne serwo do przedniego uchwytu serwa. Serwo kołysze się na boki, ale nie do przodu i do tyłu.

D. Włóż śrubę 5/16" x 5 - 1/2" do górnego mocowania śrubowego; powinien być dobrze dopasowany. Być może trzeba będzie nieco przyciąć otwór, aby pasował.

E. Za pomocą (2) śrub M3 x 16mm i podkładek połącz dwie połówki mocowań śrubowych.

F. Twój montaż powinien wyglądać jak na ostatnim zdjęciu.

Krok 6: Suwak i tylny montaż

Teraz nadszedł czas na zamocowanie suwaka i tylnego mocowania śrubowego.

A. Włóż (2) śruby 5/16 do suwaków. Śruby powinny mieć niewielki luz w przód iw tył. Bez luzu śruba zakleszczy się podczas ruchu.

B. Przykręć suwak na śrubie 5/16 o kilka cali.

C. Wywierć (4) otwory 1/8 w tylnej pokrywie łożyska mocowania śrubowego, jak wskazano fioletowymi strzałkami na zdjęciu.

D. Włóż łożysko 8mm x 22mm x 7mm do tylnego mocowania śrubowego i przymocuj pokrywę łożyska za pomocą (4) śrub M3 x 12mm z podkładkami.

E. Przymocuj (1) wyłącznik krańcowy za pomocą (2) śrub M3 x 16mm

F. Wsuń śrubę 5/16 w łożysko. Uwaga: Będzie tu trochę luzu. Będziesz chciał użyć kawałka taśmy elektrycznej lub rurki termokurczliwej, aby zmniejszyć wielkość luzu. Zmierz potrzebną ilość w Następny krok.

Krok 7: Wykończenie dolnego zespołu

Po zakończeniu montażu zmotoryzowanego nadszedł czas, aby zamontować go na szynach. Szyny są częścią projektu The Great Mojave Rover i mogą wydawać się przesadą. Planuję zintegrować podnośnik nożycowy z łazikiem, a konstrukcja szyny pozwala mi to zrobić później.

A. Szlifować jedną stronę każdej szyny na gładko. Nie musisz szlifować wiązki, wystarczy, aby spłaszczyć nierówności.

B. Najpierw przykręć tylną śrubę mocującą za pomocą (4) śrub M3 x 30mm z podkładkami. Powinno to leżeć równo na końcu szyn.

C. Włóż śrubę 5/16 do łożyska, z mocowaniem serwomechanizmu w czwartym otworze (pozostawiając 3 puste otwory) zmierz miejsce, w którym ma się znaleźć taśma lub koszulka termokurczliwa. Przymocuj taśmę lub koszulkę termokurczliwą i zamontuj zespół.

D. Przykręć zespół serwomechanizmu do szyn w czwartym otworze (pozostawiając 3 puste) za pomocą (4) śrub M3 x 30 mm z podkładkami. Zwróć uwagę, że Twój uchwyt serwomechanizmu może być nieco inny, przeprojektowałem go na dłuższą śrubę 5/16 . Nadal pozostaw 3 otwory puste.

Powinieneś teraz mieć zmotoryzowany zespół gotowy do zamocowania śrub wyłącznika krańcowego i sprawienia, aby Raspberry Pi przesuwał suwak w przód iw tył.

Krok 8: Regulatory wyłączników krańcowych

Dwa regulatory wyłączników krańcowych uruchomią przełączniki w miejscu, w którym chcesz zatrzymać suwak. Będziesz chciał użyć śrub z łbem kulistym w dwóch miejscach, w których śruba sprzęgająca przechodzi powyżej, aby uzyskać luz. Ponadto obie części drukowane 3D regulatora krańcowego są takie same.

A. Wywiercić (2) otwory 1/8 w każdym z zaczepów wyłączników krańcowych.

B. Włóż śruby z łbem kulistym do zaczepów.

C. Włóż śrubę ograniczającą do każdego zaczepu, (1) M3 x 20 mm, druga to (1) M3 x 40 mm.

D. Przymocuj wyłączniki krańcowe do suwaka. Użyj dłuższej śruby (40mm) po stronie serwomechanizmu.

Uwaga: Do mojego dłuższego zaczepu dołączyłem nakrętki blokujące, ponieważ wyciągnąłem otwór.

Krok 9: Podłączanie Pi

Oprogramowanie do tego jest łatwe, po prostu podnosi i opuszcza podnośnik. Możesz edytować kod, aby robić wszystko, co chcesz, baw się dobrze.

Zakładam, że już wiesz, jak załadować system operacyjny do swojego Raspberry Pi i jak napisać prosty program w Pythonie 3, przykład Hello World byłby w porządku.

Oto dobre miejsce do rozpoczęcia, ale istnieje wiele zasobów, od których można zacząć.

• Konfigurowanie twojego Pi.
• Uruchamiam swój pierwszy program w Pyhonie.

Krok 10: Okablowanie dolnego zespołu

W przypadku takiego małego projektu wolę używać płytki Pimoroni Pico HAT Hacker zamiast płytki do krojenia chleba. Możesz użyć wszystkiego, ale lubię to małe urządzenie. Przylutowałem 40-pinowe żeńskie złącza po obu stronach HAT-a, które pozwalają mi używać po obu stronach (patrz drugie zdjęcie).

Ostrzeżenie: wysadziłem kilka Raspberry Pi, robiąc to, gdy Pi jest włączone. Upewnij się, że czerwony to +, a czarny to uziemienie lub -, płyta debugowania serwomechanizmu nie ma wbudowanej ochrony.

A. Podłącz czarny przewód do wspólnych połączeń na każdym przełączniku i uziemienia na Pi. (pin 6)

B. Podłącz zielony przewód do dolnego wyłącznika krańcowego (patrz 1 zdjęcie), a następnie do GPIO 23 (Pin 16)

C. Podłącz żółty przewód do górnego wyłącznika krańcowego (patrz 1 zdjęcie), a następnie do GPIO 22 (styk 15)

D. Podłącz płytkę Servo Debug do portu USB w Pi.

E. Podłącz Servo do płyty Servo Debug za pomocą kabla dostarczonego z serwo LX-16A

F. Podłącz zasilanie do płyty debugowania serwomechanizmu. Nie używaj Pi do zasilania płyty serwo, użyj zewnętrznego źródła baterii. Użyłem 4 baterii AA.

Krok 11: Ładowanie i uruchamianie programu Python

Ponownie zakładam, że wiesz, jak uruchomić terminal i wiesz, jak uruchomić program w Python3.

A. Uruchom terminal

B. Musimy sklonować kilka bibliotek z GitHub. Pierwszy to PyLX16A autorstwa Ethana Lipsona, drugi to kod Scissor Lift z GitHub BIMThoughts

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

Powyższe polecenie wykonuje następujące czynności:

cd zmienia katalog na twój katalog domowy

git clone pobiera pliki kodu z GitHub do folderu o nazwie repozytorium.

cd ScissorLift zmienia folder, w którym znajduje się kod ScissorLift

cp../PyLX-16A/lx16a.py. kopiuje bibliotekę niezbędną dla poleceń serwa.

C. Powinieneś mieć swoje Pi podłączone do zespołu silnika, a płytkę debugowania podłączoną do USB i serwomechanizmu.

D. wpisz następujące polecenie, aby uruchomić test przełącznika.

Płyta CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Program zacznie mówić „schodzi w dół”.

Włącz przełącznik dalej od serwomechanizmu, a program zareaguje „podnoszeniem”. Teraz włącz przełącznik znajdujący się najbliżej serwomechanizmu, a program się zatrzyma.

Rozwiązywanie problemów:

Jeśli to się nie powiedzie, sprawdź dwukrotnie okablowanie, popełniłem błąd, lutując żółty przewód do niewłaściwego połączenia przełącznika za pierwszym razem i zatrzyma się po włączeniu pierwszego przełącznika.

Krok 12: Test silnika

Teraz, gdy przełączniki działają, czas przetestować zespół silnika.

Masz już pobrany kod. Zaczynajmy.

A. Upewnij się, że twoje serwo jest podłączone do płyty debugowania, każda wtyczka będzie działać tak długo, jak ładnie pasuje.

B. Z Terminala wpisz:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Twój suwak zacznie się poruszać i kiedy najpierw będzie w kierunku serwomechanizmu, a następnie, gdy wyłącznik krańcowy się włączy, pojedzie w innym kierunku i zatrzyma się, gdy dotrze do drugiego wyłącznika krańcowego.

Jeśli usłyszysz, że zaczyna się wiązać, odłącz serwo od tablicy debugowania i naciśnij ctrl-c, aby zatrzymać program i określić, dlaczego się wiąże.

Rozwiązywanie problemów:

Oprawa na środku suwaka:

a. Nakrętki nie poruszają się swobodnie wewnątrz suwaka.

b. Mocowanie śrubowe nie jest wyśrodkowane.

C. Łożysko nie jest darmowe.

Wiązanie na końcu suwaka jest spowodowane brakiem podłączenia przełączników lub koniecznością regulacji śrub sprzęgających.

D. Serwo porusza się po naciśnięciu ctrl-c, odłącz przewód serwa do płytki debugowania. To zresetuje serwo.

Krok 13: Montaż nożyczek

Teraz w końcu dochodzimy do punktu, w którym możemy złożyć nożyczki. Istnieją trzy główne elementy nożyczek.

1. Scissor Outer (pierwsze zdjęcie wygląda jak niebieski patyczek do lodów)
2. Nożyczki wewnętrzne (drugie zdjęcie szare)
3. Wewnętrzne dno nożycowe (drugie zdjęcie niebieskie)

Różnica między Scissor Inner a Scissor Inner Bottom polega na rozmieszczeniu łożysk, jak pokazano po prawej stronie zdjęcia. Obejrzyj film, tam łatwiej to wyjaśnić.

A. Włóż łożyska do każdego elementu nożycowego. Może być konieczne użycie śruby, podkładki i nakrętki, aby wcisnąć podkładkę w szczelinę. Jeśli złamiesz szczelinę, możesz użyć kleju, aby to naprawić.

B. Używając lubrykantu grafitowego i bawełnianego wacika, pokryj nienośne strony nożyczek.

C. Za pomocą śruby M3 x 20 mm, podkładki i nakrętki zabezpieczającej. Zacznij od wewnętrznego dna, połącz zewnętrzne nożyczki ze środkowymi połączeniami. (Zobacz zdjęcie)

D. Podłącz kolejną zewnętrzną nożycę do końca dolnego nożyczki, gdzie łożysko znajduje się wewnątrz. Następnie połącz kolejne wewnętrzne nożyczki do środka.

E. Kontynuuj mocowanie wewnętrznych i zewnętrznych nożyczek, aż skończą się nożyczki.

Krok 14: Mocowanie nożyczek do podstawy

Używając (2) M3 x 20mm z (2) podkładkami i zadrukowanymi przestrzeniami 3D, połącz zespół nożyc z mocowaniem serwa podstawy.

Używając (2) M3 x 12mm, połącz zespół nożyc z suwakiem.

Oprócz platformy masz działający podnośnik nożycowy.

Krok 15: Test pracy nożycami

Podłącz podnośnik nożycowy z powrotem do Raspberry Pi, jeśli tego nie zrobiłeś.

A. Z terminala na Raspberry Pi uruchom ponownie MotorTest.py i zobacz, jak działa podnośnik nożycowy.

Miej oko na:

• Wszelkie wiązania
• Luz wkrętów sprzęgających krańcowych
• Jeśli się zwiąże lub coś się stanie, najpierw odłącz serwo od płytki debugowania.

Krok 16: Mocowanie platformy

Mam nadzieję, że do tej pory zorientowałeś się, jak założyć platformę.

A. Określ, czy chcesz, aby platforma była zakończona.

B. Przymocuj szyny platformy na zewnątrz górnej części nożyczek. Po stronie, gdzie potrzebujesz przekładki, będziesz potrzebować śruby M3 x 25mm i 2 podkładek. Z drugiej strony użyj śruby M3 x 20mm z 1 podkładką i 1 przeciwnakrętką.

C. Za pomocą wkrętów M3 x 12 mm i podkładek przymocuj górę platformy do szyn.

Krok 17: Dziękuję

Dziękuję, że zaszedłeś tak daleko, mam nadzieję, że masz działający podnośnik nożycowy, z którym nie wiesz, co zrobić, a może masz podnośnik nożycowy, z którego masz wspaniały pomysł, jak z niego korzystać.

Tak czy inaczej, mam nadzieję, że świetnie się bawiłeś i czegoś się nauczyłeś.

Drugie miejsce w pierwszej edycji autora