Điều khiển Cánh tay Robot bằng TLV493D, Cần điều khiển và Arduino: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Một bộ điều khiển thay thế cho rô bốt của bạn với cảm biến TLV493D, cảm biến từ tính với 3 bậc tự do (x, y, z) với những điều này, bạn có thể điều khiển các dự án mới của mình bằng giao tiếp I2C trên bộ vi điều khiển và bảng điện tử Bast Pro Mini M0 với Vi điều khiển SAMD21 trên Arduino IDE.

Mục tiêu là có một cần điều khiển thay thế để điều khiển các dự án của bạn, trong trường hợp này là một cánh tay rô bốt có 3 bậc tự do. Tôi đã sử dụng MeArm Robot Arm, đây là một dự án mã nguồn mở và bạn có thể làm cho nó dễ dàng và bạn có thể tìm thấy nó tại đây. Có thể tạo cánh tay điều khiển của riêng bạn hoặc ứng dụng khác với kiến thức này mà tôi rất vui được chia sẻ với bạn.

Tất cả các thành phần điện tử đều có liên kết để lấy trên cửa hàng, tệp tới máy in 3d và mã cho Arduino IDE.

TLV493D có thể là một Cần điều khiển Cảm biến từ tính 3D TLV493D-A1B6 cung cấp cảm biến ba chiều chính xác với mức tiêu thụ điện năng cực kỳ thấp trong một gói 6 chân nhỏ. Với khả năng phát hiện từ trường theo hướng x, y và z, cảm biến sẽ đo lường các chuyển động ba chiều, tuyến tính và quay một cách đáng tin cậy.

Các ứng dụng bao gồm cần điều khiển, phần tử điều khiển (hàng trắng, nút vặn đa năng) hoặc đồng hồ đo điện (chống giả mạo) và bất kỳ ứng dụng nào khác yêu cầu phép đo góc chính xác hoặc tiêu thụ điện năng thấp. Hơn nữa, cảm biến nhiệt độ tích hợp có thể được sử dụng để kiểm tra tính hợp lý. Các tính năng chính là cảm biến từ trường 3D với mức tiêu thụ điện năng rất thấp trong quá trình hoạt động.

Cảm biến có đầu ra kỹ thuật số thông qua giao diện I2C tiêu chuẩn dựa trên 2 dây lên đến 1 MBit / giây và độ phân giải dữ liệu 12 bit cho mỗi hướng đo (đo trường tuyến tính Bx, By và Bz lên đến + -130mT). TLV493D-A1B6 3DMagnetic là một bảng đột phá độc lập.

Bạn có thể dễ dàng kết nối nó với bất kỳ bộ vi điều khiển nào mà bạn lựa chọn tương thích với Arduino IDE và có mức logic 3.3V. Trong dự án này, chúng tôi sử dụng đột phá về Mèo điện tử và bảng phát triển mà tôi sẽ giải thích sau.

electroniccats.com/store/tlv493d-croquette…

Ưu điểm của việc sử dụng cảm biến TLV493D là chỉ sử dụng hai dây cáp với I2C để nhận thông tin, vì vậy nó là một lựa chọn rất tốt khi chúng ta có rất ít chân cắm trên card, cũng nhờ những lợi ích của I2C mà chúng ta có thể kết nối nhiều hơn cảm biến. Bạn có thể tìm thấy kho lưu trữ cho dự án này tại đây. Đối với dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng một cần điều khiển mà bạn có thể in trên máy in 3D hoặc in nó tại cửa hàng in 3D gần bạn nhất.

Các tệp. STL được nối vào cuối dự án. Việc lắp ráp của nó rất đơn giản, bạn có thể xem trong video

Xây dựng robot của riêng bạn Trong trường hợp này, tôi xây dựng robot Mearm v1 mà bạn có thể tìm thấy dự án này trên trang của tác giả tại đây

Đây là một robot dễ chế tạo và điều khiển vì nó có động cơ servo ở mức 5 volt. Bạn có thể chế tạo hoặc sử dụng bất kỳ rô bốt nào tùy thích, dự án này sẽ tập trung vào điều khiển bằng cảm biến TLV493D.

Quân nhu:

• x1 Bast Pro Mini M0 Mua trong
• x1 Croquette TLV493D Mua trong
• x1 Kit MeArm v1
• x20 Cáp Dupont
• x1 Protoboard
• x2 Nút nhấn
• x1 Nam châm đường kính 5mm x độ dày 1mm

Bước 1: Kết nối cảm biến với Bast Pro Mini M0

Để điều khiển cánh tay robot, bảng phát triển Mèo điện tử được sử dụng, Bast Pro Mini M0 với vi điều khiển SAMD21E ARM Cortex-M0.

Con chip này hoạt động ở tần số 48MHz, với bộ nhớ lập trình 256KB, 32KB SRAM và hoạt động ở điện áp từ 1,6v đến 3,6v. Nhờ các thông số kỹ thuật của nó, chúng tôi có thể sử dụng nó với mức tiêu thụ thấp với hiệu suất tốt và cũng có thể lập trình nó với CircuitPython hoặc một số ngôn ngữ khác cho phép vi điều khiển.

electroniccats.com/store/bast-pro-mini-m0/

Nếu bạn muốn biết thêm về thẻ này, tôi sẽ để lại cho bạn liên kết của kho lưu trữ của nó.

github.com/ElectronicCats/Bast-Pro-Mini-M0…

Để điều khiển chuyển động của động cơ servo, cảm biến từ tính TLV493D được sử dụng sẽ gửi tín hiệu để định vị động cơ servo theo các mức độ tương ứng.

Với một cảm biến duy nhất, chúng ta có thể di chuyển hai động cơ servo, trong ví dụ này, chúng ta sẽ chỉ sử dụng một cảm biến duy nhất và một nút nhấn để điều khiển bộ kẹp.

Một đề xuất khác mà bạn có thể thực hiện là thêm một cảm biến TLV493D khác và di chuyển động cơ servo thứ ba và bộ kẹp. Nếu bạn làm vậy, hãy để lại kinh nghiệm của bạn trong phần bình luận và tôi mời bạn chia sẻ dự án.

Hình ảnh cho thấy mạch vũ trang trên bảng mạch điện tử.

• Động cơ servo đầu tiên dành cho bộ kẹp và kết nối với chân 2
• Động cơ servo thứ hai dành cho đế robot và kết nối với chân 3
• Động cơ servo thứ ba dành cho vai robot và kết nối với chân 4
• Động cơ servo thứ tư dành cho khuỷu tay robot và kết nối với chân 5
• Nút nhấn đầu tiên là dừng bất kỳ chuyển động nào của rô bốt và kết nối với chân số 8 trong thanh kéo xuống có điện trở 2,2Kohms.
• Nút nhấn thứ hai dành cho chuyển động mở và đóng của bộ kẹp và được kết nối với chân số 9 ở dạng kéo xuống có điện trở 2,2Kohms.

Trong hình ảnh mạch, cảm biến TLV493D không xuất hiện vì nó không được thêm vào fritzing nhưng một đầu nối 4 chân đã được thêm vào để mô phỏng các đầu nối VCC, GND, SCL, SDA của nó. Trong hình ảnh, chúng được đặt theo thứ tự giống nhau.

• Chân đầu tiên kết nối với 3,3 volt trên bảng
• Chân thứ hai kết nối với GND
• Chân SCL thứ ba kết nối với chân A5 trên bo mạch
• Chân SDA thứ tư kết nối với chân A4 của bảng

Nhờ ưu điểm của chip SAMD21, chúng ta có thể sử dụng bất kỳ chân kỹ thuật số nào của nó làm đầu ra PWM, điều này sẽ giúp chúng ta gửi độ rộng xung chính xác để di chuyển động cơ servo.

Một thông tin quan trọng khác phải được xem xét là nguồn điện bên ngoài cho động cơ servo, trong mạch bạn có thể thấy một đầu cắm phích cắm kết nối với nguồn 5volt ở 2Amp, để tránh quá tải và làm hỏng bo mạch.

Cũng đừng quên kết hợp tín hiệu chung GND của thẻ và nguồn bên ngoài, nếu không, bạn sẽ gặp vấn đề khi điều khiển động cơ servo vì chúng sẽ không có cùng tham chiếu.

Bước 2: Mã hóa Arduino IDE thành Bast Pro Mini M0

Điều đầu tiên sẽ là cài đặt thẻ Bast Pro Mini M0 trong Arduino IDE, các bước có thể được tìm thấy trong kho lưu trữ Mèo điện tử và chúng rất quan trọng đối với hoạt động của nó.

github.com/ElectronicCats/Arduino_Boards_I…

Khi bạn đã sẵn sàng Arduino IDE, bạn cần cài đặt thư viện chính thức của cảm biến TLV493D, nhập vào https://github.com/Infineon/TLV493D-A1B6-3DMagnet… và đi tới Bản phát hành.

Trong phần đầu tiên của mã, các thư viện được sử dụng được khai báo, trong trường hợp này là Servo.h cho động cơ servo và TLV493D.h cho cảm biến.

Khi sử dụng thư viện Servo.h, điều quan trọng là phải khai báo số lượng động cơ servo, mặc dù rô bốt có 4 tại thời điểm này chỉ có 3 được sử dụng.

Các chân được khai báo cho các nút ấn sẽ dừng bất kỳ chuyển động nào của rô bốt và việc đóng mở bộ kẹp. Một số biến toàn cục được khai báo sẽ dùng để biết trạng thái của bộ kẹp và nếu có chuyển động.

Trong phần thứ hai của mã, chúng tôi sẽ hiển thị trong màn hình nối tiếp giá trị của mức độ động cơ. Một điểm quan trọng khác là thiết lập giới hạn độ trong động cơ servo của bạn, vì điều này, hàm map () được sử dụng để chuyển đổi giá trị của các chuyển động của cảm biến TLV493D thành phạm vi từ 0 đến 180 độ của động cơ servo.

Đối với phần cuối cùng của mã, các điều kiện được thiết lập để kích hoạt chuyển động của động cơ servo bằng nút nhấn và để biết bộ kẹp ở trạng thái nào cho chuyển động tiếp theo của nó khi nhấn nút nhấn thứ hai. Như bạn có thể thấy trong các hình ảnh trước, mã không khó để thực hiện và dễ hiểu, khi kết thúc dự án, bạn có thể tìm thấy mã.

Bạn đang học cách sử dụng Circuit Python?

Nếu bạn quan tâm đến việc tìm hiểu cách sử dụng IDE này, bạn có thể tìm thẻ Bast Pro Mini M0 trong liên kết sau để tải xuống bộ nạp khởi động và bắt đầu lập trình nó với Python.

Bước 3: Các mảnh 3D

Nếu bạn quan tâm đến việc thực hiện dự án, bạn có thể tải xuống các phần trong.stl và in chúng. Bạn sẽ tìm thấy các tệp cho đế và thanh quay.