Ovládaný nožnicový zdvih Raspberry Pi: 17 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Prečo nožnicový zdvihák? Prečo nie! Je to skvelé a zábavný projekt na výstavbu. Skutočným dôvodom pre mňa je vyzdvihnutie kamier v mojom projekte Great Mojave Rover. Chcem, aby sa kamery zdvihli nad rover a zachytili obrázky okolia. Potreboval som však, aby boli kamery spustené, kým jazdí rover.

Najprv som vyskúšal robotické rameno, ale ukázalo sa, že je príliš ťažké a vyzliekalo servá. Potom, keď som bol vonku a asi jeden deň som videl niečo, čo som už videl stokrát, nožnicový zdvih. Tej noci som sa rozhodol navrhnúť nožnicový zdvihák, ktorý by na zdvíhanie a spúšťanie kamier používal skrutkový pohon, skrutku 5/16”x 5 1/2”. Bol som ohromený tým, aké skvelé bolo sledovať, ako sa kamery zdvihnú na niekoľko stôp (25 palcov) s cestovaním o niečo viac ako 4 palcov, a vidieť, akú veľkú váhu zdvihne. Ako vedľajší prínos používa iba jeden servo.

Keď tento skvelý a úžasný nožnicový zdvihák funguje, Raspberry Pi zapne servo LX-16A, ktoré zdvíha a spúšťa zdvih pomocou kódu Python 3. Koncové spínače oznámia Pi, keď váš nožnicový zdvih dosiahol hornú a dolnú časť, čo signalizuje, že servo sa prestane otáčať.

Moje ďalšie dobrodružstvo pre výťah je umiestniť ho vonku na predĺžený slnečný test. Nožnicový zdvih, poháňaný solárnymi článkami a batériami 18650, zdvíha, fotografuje a potom spúšťa raz za hodinu. Ale to je ďalší návod neskôr, keď to začnem fungovať. Potom ho namontujte na Rover.

Tento návod som rozdelil na tri hlavné časti, ktoré majú pomôcť pri procese budovania a ladenia:

1. Základňa (kroky 2 - 7)
2. Elektronika (kroky 8 - 12)
3. Nožnicová konečná montáž (kroky 13 - 16)

Dúfam, že sa vám bude páčiť môj prvý nepoddajný a váš nožnicový zdvih.

Krok 1: Získajte veci, ktoré potrebujete

Na tento projekt budete potrebovať veľa vecí. Ak ste ako ja a baví vás 3D tlač a stavanie vecí, možno už väčšinu z toho máte. Uistite sa, že ste v McMaster-Carr zistili, že skrutky sú tam oveľa lacnejšie, keď ich kúpite po stovkách. Sady si môžete objednať aj z Amazonu.

Potrebné nástroje:

• Sada 5,5 mm škatuľových kľúčov
• 2,5, 2,0 mm šesťhranné budiče Stojí za to mať ich dobrú sadu.
• Vŕtačka s vrtákom 1/8”Túto sadu vrtákov mám.
• Grafitové mazivo
• Spájkovačka
• Pájka Myslel som, že som zlý v spájkovaní, kým som nedostal dobrú spájku.
• Sander (najlepšia brúska na svete)
• 3D tlačiareň Mám XYZ Da Vinci Pro 1.0 a som z nej nadšený.

Mechanické časti:

• Skrutky so zliatinovou oceľou alebo skrutky s gombíkovou hlavou: Objednajte si viac, ako potrebujete, pretože moje počty môžu byť vypnuté!

  (1) M3 x 10 mm gombíková hlava (dostanete od McMaster-Carr) (2) M3 x 12 mm gombíková hlava (dostanete od McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (dostanete od McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (dostať od McMaster-Carr) (4) M3 x 16 mm (dostať od McMaster-Carr) (34) M3 x 20 mm (dostať od McMaster-Carr) (2) M3 x 25 mm gombíková hlava (dostať od McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (dostať od McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (dostať od McMaster-Carr) (30) Nylonové poistné matice M3 (dostať od McMaster-Carr) (54) Podložky M3 (dostať od McMaster-Carr)

• (48) 3x6x2mm ložiská Bude to fungovať bez týchto ložísk, ale určite to bude krajšie.
• (1) Ložiská 8x22x7mm Môžete tiež ukradnúť jedno z vrtákov
• 3D tlačené diely Môžete si ich stiahnuť z Thingverse parts (2) Beam 20mm x 20mm x 190mm (1) Limiters (1) Motor Screw Mount (1) Platform Rails (1) Platform (1) Rear Screw Mount (1) Slider (1) Vnútorné dno nožníc (4) Vnútorné nožnice (1 sada) Vonkajšie nožnice (1) Predný držiak na servo (1) Zadný držiak na servo (1 sada) Rozpery
• (2) 5/16 "matica (Home Depot)
• (1) Skrutka 5/16 "x 5 - 1/2" (Home Depot) Ak chcete, môžete použiť aj závitovú tyč 5/16 ".

Elektrický:

• Raspberry Pi, používam 3 model B+ bude fungovať akákoľvek verzia Pi Toto je pekná súprava.
• (1) Servans sériového autobusu Lewansoul LX-16a, moje som dostal za necelých 20,00 dolárov. (Na to budete musieť vyhľadať Amazon alebo Banggood, odkaz sa neustále mení)
• (1) Lewansoul Serial Bus Debug Board.
• (1) Kovový servo klaksón
• (2) Koncové spínače
• Silikónové drôty Sú skvelé, môžete ich odizolovať nechtami (ak si nehryzete)
• Batérie na napájanie serva, Používam 4 batérie AA NiMh od spoločnosti Ikea.

Spotrebný materiál:

• Q-tipy
• Utierka z mikrovlákna
• Pomôcky (dúfajme, že nie)

Krok 2: Základňa

Je to oveľa jednoduchšie stavať to po etapách, začnime so základňou. Potom sa presunieme k elektronike a nakoniec zostavíme nožnice. Je vytlačený v rôznych farbách, pretože som použil PLA a PETG, ktoré som mal.

Ak ste tak ešte neurobili, vytlačte si diely. Mojej tlačiarni trvalo niekoľko dní, kým dokončila tlač všetkých dielov.

Náhradné diely nájdete tu:

Dôležité bezpečnostné tipy (odkaz na pôvodných Ghostbusters, Google to)

• Nájdite si čas a nezbláznite sa z nadmerného uťahovania skrutiek M3, plastové lišty sú jednoduché. Ak dieru odstránite, možno budete musieť časť znova vytlačiť alebo použiť gorilské lepidlo (hnedé veci) a vnútro diery zľahka natrieť špáradlom a nechať pred použitím cez noc úplne vyschnúť.
• Dajte podložky „peknou stranou“hore, vyzerá to lepšie.
• Nájdite si čas, alebo ho budete musieť vytlačiť znova.
• Vytlačte nožnicové diely ako posledné, pretože je to posledná časť, ktorú je potrebné postaviť.

Ideme na to

A. Začnite tlačiť všetky diely (pozrite si zoznam dielov).

B. Piesnite časť hladko a orezajte šťavnaté veci.

Krok 3: Montáž koncového spínača

A. Ohnite spoločný vodič (ten, ktorý je už ohnutý na boku spínača), aby bol v jednej rovine a spájkoval drôt na koncovom spínači. Ak zabudnete tento krok, nie je k dispozícii dostatočný priestor na namontovanie serva.

Poznámka: Toto je jediné spájkovanie, ktoré budete musieť v tejto časti zostavy vykonať.

B. Vyvŕtajte (4) 1/8”otvory v servo držiaku, pozrite si fialové šípky na fotografii vyššie. Vŕtanie umožňuje skrutkám voľne prechádzať a neskôr upevniť servo držiak na koľajnice.

C. Nakoniec pomocou (2) skrutiek M3 x 16 mm pripevnite koncový spínač podľa obrázku na montážny držiak.

Krok 4: Spustite skrutkový držiak motora

A. Vyvŕtajte otvory (5) 1/8 palca v dolnom skrutkovom držiaku motora, pozri fialové šípky na fotografii vyššie.

B. Potom pripevnite spodný skrutkový držiak Moto k kovovému klaksónu pomocou (4) skrutiek s hlavou M3 x 12 mm.

C. Nakoniec pomocou (1) skrutky M3 x 10 mm pripevnite spodný skrutkový držiak motora k servu.

Krok 5: Namontujte servo a skrutku

A. Vyvŕtajte (4) 1/8 otvory v zadnom držiaku servo, ako je znázornené na fotografii vyššie, kde sú vyznačené fialové šípky.

B. Vŕtajte do (2) 1/8 otvorov v skrutkovom držiaku, kde je to naznačené fialovými šípkami na vyššie uvedenej fotografii. Poznámka: V závislosti od verzie, ktorú ste vytlačili, môže byť váš trochu kratší.

C. Nasaďte servo na držiak serva. Možno budete musieť tento kúsok trochu orezať, aby vám dobre sadol. Bude to trochu voľné. Potom pomocou (4) skrutiek a podložiek M3 x 45 mm namontujte zadné servo na predný držiak serva. Servo sa bude kývať zo strany na stranu, ale nie tam a späť.

D. Vložte skrutku 5/16 "x 5 - 1/2" do horného držiaka skrutky; malo by to priliehať. Možno budete musieť otvor trochu orezať, aby sa zmestil.

E. Pomocou (2) skrutiek a podložiek M3 x 16 mm spojte s dvoma polovicami skrutkových držiakov.

F. Vaša zostava by mala vyzerať ako posledná fotografia.

Krok 6: Posuvník a zadná zostava

Teraz je čas pripevniť posúvač a zadný skrutkový držiak.

A. Vložte (2) skrutky 5/16 do posúvačov. Skrutky by mali mať malú vôľu tam a späť. Bez vôle sa skrutka za pohybu zasekne.

B. Zaskrutkujte posúvač na skrutku 5/16 o niekoľko palcov.

C. Vyvŕtajte (4) 1/8 otvory v kryte ložiska zadného skrutkového ložiska podľa fialových šípok na fotografii.

D. Vložte ložisko 8 mm x 22 mm x 7 mm do zadného skrutkového držiaka a kryt ložiska pripevnite (4) skrutkami a podložkami M3 x 12 mm.

E. Pripojte (1) koncový spínač pomocou (2) skrutiek M3 x 16 mm

F. Zasuňte skrutku 5/16 do ložiska. Poznámka: Bude tu veľa hry. Na zníženie vôle budete chcieť použiť kus elektrickej pásky alebo zmršťovacej trubice. Zmerajte potrebné množstvo v ďalší krok.

Krok 7: Dokončenie spodnej zostavy

Teraz, keď máte motorizovanú zostavu hotovú, je načase ju namontovať na koľajnice. Koľajnice sú súčasťou projektu The Great Mojave Rover Project a môžu pôsobiť ako prehnané. Mám v pláne integrovať nožnicový zdvih do rovera a konštrukcia koľajnice mi to umožní neskôr.

A. Jednu stranu každej koľajnice prebrúste. Na vyhladenie nerovností nepotrebujete brúsiť zväzok.

B. Naskrutkujte späť skrutku vzadu pomocou (4) skrutiek a podložiek M3 x 30 mm. To by malo sedieť v jednej rovine na konci koľajníc.

C. Vložte 5/16 skrutku do ložiska, pričom servo držiak je vo 4. otvore (ponechávajúc 3 prázdne otvory) zmerajte miesto, kam chcete vložiť pásku alebo zmršťovač. Pripevnite pásku alebo zmršťovač a zmontujte zostavu.

D. Zaskrutkujte zostavu serva na lišty vo 4. otvore (3 nechajte prázdne) pomocou (4) skrutiek a podložiek M3 x 30 mm. Upozorňujeme, že váš držiak na servo môže byť trochu odlišný, prepracoval som na dlhší skrutku 5/16 . 3 otvory však nechajte prázdne.

Teraz by ste mali mať motorizovanú zostavu pripravenú na pripevnenie skrutiek koncových spínačov a prinútenie vášho Raspberry Pi posúvať posúvač dopredu a dozadu.

Krok 8: Nastavovače koncových spínačov

Dva nastavovače koncových spínačov zapojia spínače tam, kde chcete, aby sa posuvný doraz zastavil. Na dvoch miestach, kde zapadajúca skrutka prechádza vyššie, budete chcieť použiť vôľu pomocou skrutiek s gombíkovou hlavou. Tiež oba diely nastavovača koncových spínačov 3D vytlačené sú rovnaké.

A. Vŕtajte (2) 1/8 vŕtané otvory v každom zo záberov koncových spínačov.

B. Vložte skrutky s hlavou gombíka do západiek.

C. Zasuňte obmedzovaciu skrutku do každej západky, (1) M3 x 20 mm, druhá je (1) M3 x 40 mm.

D. Pripojte západky koncového spínača k posúvaču. Použite dlhšiu skrutku (40 mm) na strane serva.

Poznámka: K dlhšiemu záberu som pripevnil poistné matice, pretože som otvor odstránil.

Krok 9: Pripojenie zariadenia Pi

Softvér na to je jednoduchý, jednoducho zdvihne a zníži výťah. Kód môžete upravovať tak, aby robil čokoľvek, čo chcete, bavte sa.

Predpokladám, že už viete, ako načítať operačný systém vášho Raspberry Pi a ako napísať jednoduchý program Python 3, príklad Hello World by bol v poriadku.

Tu je dobré začať, ale na to, ako začať, je veľa zdrojov.

• Nastavenie vášho Pi.
• Spustenie prvého programu Pyhon.

Krok 10: Zapojenie spodnej zostavy

Pri malom projekte, akým je tento, radšej používam dosku Pimoroni Pico HAT Hacker ako breadboard. Môžete použiť čokoľvek, ale toto malé zariadenie sa mi páči. Spájkoval som 40 -kolíkové hlavičky na oboch stranách HAT, čo mi umožňuje používať na oboch stranách (pozri druhú fotografiu).

Varovanie: Vyrazil som do vzduchu pár Raspberry Pis, keď je Pi zapnuté. Uistite sa, že červená je + a čierna uzemnená alebo -, doska ladenia servo nemá zabudovanú ochranu.

A. Pripojte čierny vodič k spoločným prepojeniam na každom prepínači a uzemneniu na Pi. (Kolík 6)

B. Pripojte zelený vodič k dolnému koncovému spínaču (pozri 1. fotografiu) a potom k GPIO 23 (kolík 16)

C. Pripojte žltý vodič k hornému koncovému spínaču (pozri 1. fotografiu) a potom k GPIO 22 (kolík 15)

D. Pripojte dosku Servo Debug k USB portu na Pi.

E. Pripojte servo k doske ladenia servo pomocou kábla dodaného so servom LX-16A

F. Pripojte napájanie k doske ladenia servo. Nepoužívajte Pi na napájanie dosky serva, používajte externý zdroj batérie. Použil som 4 batérie AA.

Krok 11: Načítanie a spustenie programu Python

Opäť predpokladám, že viete, ako spustiť terminál, a viete, ako spustiť program Python3.

A. Spustite terminál

B. Potrebujeme naklonovať pár knižníc z GitHubu. Prvým je PyLX16A od Ethana Lipsona, druhým je nožnicový zdvíhací kód z BIMThoughts 'GitHub

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

Vyššie uvedený príkaz vykoná nasledujúce:

cd zmení adresár na váš domovský adresár

git clone stiahne súbory s kódmi z GitHub do priečinka s názvom úložiska.

cd ScissorLift zmení priečinok na miesto, kde je kód ScissorLift

cp../PyLX-16A/lx16a.py. skopíruje knižnicu potrebnú pre servo príkazy.

C. Mali by ste mať svoj Pi pripojený k zostave motora a ladiaca doska pripojená k USB a servu.

D. Na spustenie testu prepínača zadajte nasledujúci príkaz.

cd

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Program začne hovoriť „zostupovať“.

Zapnite spínač ďalej od serva a program odpovie „stúpaním“. Teraz zapojte spínač najbližšie k servu a program sa zastaví.

Riešenie problémov:

Ak sa to nepodarí, dvakrát skontrolujte zapojenie, urobil som chybu, keď som prvý krát spájkoval žltý vodič s nesprávnym pripojením spínača a po zapojení prvého spínača sa zastaví.

Krok 12: Test motora

Teraz, keď spínače fungujú, je čas otestovať zostavu motora.

Kód už máte stiahnutý. Poďme začať.

A. Uistite sa, že je vaše servo pripojené k doske ladenia, akákoľvek zástrčka bude fungovať, pokiaľ dobre sadne.

B. Z terminálu napíšte nasledovné:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Váš posúvač sa začne pohybovať a keď bude najskôr k servu, potom sa po zapadnutí koncového spínača posunie opačným smerom a zastaví sa, keď dosiahne druhý koncový spínač.

Ak počujete, že sa začína viazať, odpojte servo od Debug Board a stlačením ctrl-c zastavte program a zistite, prečo je záväzné.

Riešenie problémov:

Väzba v strede snímky:

a. Orechy sa vo vnútri posúvača voľne nepohybujú.

b. Upevnenie skrutky nie je vycentrované.

c. Ložisko nie je zadarmo.

Viazanie na konci šmykľavky je spôsobené tým, že spínače sú nesprávne zapojené alebo je potrebné nastaviť záberové skrutky.

d. Servo sa pohybuje aj po stlačení klávesu ctrl-c, odpojte kábel servo od ladiacej dosky. Tým sa resetuje servo.

Krok 13: Zostavenie nožníc

Teraz sa konečne dostávame k bodu, kedy môžeme zostaviť nožnice. Existujú tri hlavné súčasti nožníc.

1. Nožnicový vonkajší (prvá fotografia, vyzerá ako modrá puklica)
2. Vnútorné nožnice (druhá fotografia sivá)
3. Nožnicové vnútorné dno (druhá fotografia modrá)

Rozdiel medzi vnútorným a nožnicovým vnútorným dnom je v uložení ložísk, ako je znázornené na pravej strane fotografie. Pozrite si video, tam je to jednoduchšie vysvetliť.

A. Vložte ložiská do každého z nožnicových dielov. Na stlačenie podložky v štrbine možno budete musieť použiť skrutku, podložku a maticu. Ak zlomíte slot, je v poriadku, môžete ho opraviť pomocou lepidla.

B. Pomocou grafitového mazadla a vatového tampónu naneste nenosné strany nožníc.

C. Pomocou skrutky M3 x 20 mm, podložky a poistnej matice. Začnite s vnútorným dnom, vonkajšie spojte nožnicami so strednými spojmi. (viď foto)

D. Pripojte ďalšiu vonkajšiu nožnicu na koniec spodnej nožnice, kde je ložisko vo vnútri. Potom do stredu pripojte ďalšiu vnútornú nožnicu.

E. Pokračujte v pripevňovaní vnútorných a vonkajších nožníc, až kým sa im nožnice neminú.

Krok 14: Pripojenie nožníc k základni

Pomocou (2) M3 x 20 mm s (2) podložkami a 3D tlačenými priestormi pripojte nožnicovú zostavu k servo držiaku základne.

Pomocou (2) M3 x 12 mm spojte nožnicovú zostavu s posuvníkom.

Okrem plošiny máte funkčný nožnicový zdvihák.

Krok 15: Test nožnicového chodu

Ak ste tak ešte neurobili, zapojte nožnicový zdvihák späť k Raspberry Pi.

A. Z terminálu na vašom Raspberry Pi spustite MotorTest.py znova a uvidíte, ako váš nožnicový zdvihák funguje.

Sledujte a sledujte:

• Akákoľvek väzba
• Voľná vzdialenosť skrutiek dorazu
• Ak sa viazne alebo sa niečo stane, najskôr odpojte servo z ladiacej dosky.

Krok 16: Upevnenie plošiny

Našťastie ste už prišli na to, ako umiestniť platformu.

A. Stanovte, či chcete platformu.

B. Pripevnite koľajnice plošiny k vonkajšej časti hornej časti nožníc. Na strane, kde potrebujete rozperu, budete potrebovať skrutku M3 x 25 mm a 2 podložky. Na druhej strane použite skrutku M3 x 20 mm s 1 podložkou a 1 poistnou maticou.

C. Pomocou skrutiek a podložiek M3 x 12 mm pripevnite vrch plošiny k koľajniciam.

Krok 17: Ďakujem

Ďakujeme, že ste sa dostali až sem. Dúfame, že máte funkčný nožnicový zdvihák, s ktorým neviete, čo robiť, alebo máte nožnicový zdvihák, o ktorom máte úžasný nápad, ako ho používať.

Tak či onak, dúfam, že ste sa dobre bavili a niečo ste sa naučili.

Runner Up in the First Time Author