Thang máy kéo có điều khiển Raspberry Pi: 17 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Tại sao lại là thang máy cắt kéo? Tại sao không! Đó là một dự án thú vị và thú vị để xây dựng. Lý do thực sự đối với tôi là nâng cao máy ảnh trên Dự án Mojave Rover tuyệt vời của tôi. Tôi muốn máy ảnh vượt lên trên rover và chụp ảnh của môi trường xung quanh. Nhưng tôi cần hạ camera xuống khi người lái đang lái.

Đầu tiên, tôi đã thử một cánh tay rô bốt, nhưng điều đó tỏ ra quá nặng và làm mất đi các servo. Sau đó, khi ra ngoài và khoảng một ngày, tôi nhìn thấy một thứ mà tôi đã thấy hàng trăm lần trước đây, một cái thang máy cắt kéo. Đêm đó, tôi bắt đầu thiết kế một thang máy cắt kéo sử dụng ổ trục vít, một bu lông 5/16”x 5 1/2”, để nâng và hạ máy ảnh. Tôi đã rất ngạc nhiên về mức độ tuyệt vời khi thấy máy ảnh nâng lên vài feet (25 ) chỉ với hơn 4 inch di chuyển một chút và để xem nó sẽ nâng được bao nhiêu trọng lượng. Về mặt lợi ích, nó chỉ sử dụng một servo.

Khi thang máy cắt kéo tuyệt vời và tuyệt vời này hoạt động, Raspberry Pi sẽ bật nâng và hạ servo LX-16A bằng cách sử dụng mã Python 3. Các công tắc hành trình sẽ báo cho Pi khi thang máy cắt kéo của bạn đạt đến đỉnh và đáy báo hiệu servo ngừng quay.

Cuộc phiêu lưu tiếp theo của tôi đối với thang máy là đặt nó bên ngoài để thử nghiệm năng lượng mặt trời kéo dài. Được cung cấp năng lượng bởi pin mặt trời và pin 18650, thang máy cắt kéo sẽ nâng lên, chụp ảnh và sau đó hạ xuống mỗi giờ một lần. Nhưng đó là một hướng dẫn khác sau này khi tôi làm việc đó. Sau đó, gắn nó lên Rover.

Tôi đã chia Tài liệu hướng dẫn này thành ba phần chính để hỗ trợ trong quá trình xây dựng và điều chỉnh:

1. Cơ sở (Bước 2 - 7)
2. Điện tử (Bước 8 - 12)
3. Lắp ráp cuối cùng của kéo (Bước 13 - 16)

Tôi hy vọng bạn sẽ thích lần đầu tiên khó chữa của tôi và chiếc thang máy cắt kéo của bạn.

Bước 1: Nhận nội dung bạn cần

Bạn sẽ cần rất nhiều thứ cho dự án này. Nếu bạn giống tôi và thích công cụ xây dựng và in 3D, bạn có thể đã có hầu hết những thứ này. Hãy chắc chắn rằng bạn đã kiểm tra McMaster-Carr để biết những chiếc đinh vít ở đó rẻ hơn nhiều khi bạn mua chúng hàng trăm chiếc. Bạn cũng có thể đặt hàng bộ từ Amazon.

Công cụ cần thiết:

• Bộ cờ lê hộp 5,5 mm
• Các trình điều khiển hex 2,5, 2,0 mm Thật đáng để có một bộ tốt trong số này.
• Khoan bằng mũi khoan 1/8”Bộ mũi khoan này tôi có.
• Graphite Lube
• Sắt hàn
• Hàn Tôi đã nghĩ tôi hàn kém cho đến khi tôi có được vật hàn tốt.
• Sander (người chà nhám tốt nhất trên thế giới)
• Máy in 3D Tôi có XYZ Da Vinci Pro 1.0 và rất thích thú với nó.

Bộ phận cơ khí:

• Ổ cắm bằng thép hợp kim hoặc Vít đầu nút: Hãy chắc chắn đặt hàng nhiều hơn số lượng bạn cần, vì số lượng của tôi có thể bị sai lệch!

  (1) Đầu nút M3 x 10mm (lấy từ McMaster-Carr) (2) Đầu nút M3 x 12mm (lấy từ McMaster-Carr) (4) M3 x 10mm (lấy từ McMaster-Carr) (6) M3 x 12mm (lấy từ McMaster-Carr) (4) M3 x 16mm (lấy từ McMaster-Carr) (34) M3 x 20mm (lấy từ McMaster-Carr) (2) Đầu nút M3 x 25mm (lấy từ McMaster-Carr) (8) M3 x 30mm (lấy từ McMaster-Carr) (4) M3 x 45mm (lấy từ McMaster-Carr) (30) Đai khóa nylon M3 (lấy từ McMaster-Carr) (54) Vòng đệm M3 (lấy từ McMaster-Carr)

• (48) Vòng bi 3x6x2mm Nó sẽ hoạt động nếu không có những vòng bi này, nhưng nó chắc chắn làm cho nó đẹp hơn.
• (1) Vòng bi 8x22x7mm Bạn cũng có thể lấy cắp một chiếc từ máy quay fidget spinner
• Các bộ phận in 3D Bạn có thể tải xuống các bộ phận này từ các bộ phận Thingverse (2) Chùm 20mm x 20mm x 190mm (1) Bộ hạn chế (1) Giá đỡ trục vít động cơ (1) Giá đỡ trục (1) Bệ đỡ (1) Giá đỡ trục vít phía sau (1) Thanh trượt (1)) Kéo bên trong Phía dưới (4) Bên trong Kéo (1 bộ) Bên ngoài Kéo (1) Giá đỡ Servo Mặt trước (1) Giá đỡ Servo Phía sau (1 bộ)
• (2) Đai ốc 5/16 "(Home Depot)
• (1) Chốt 5/16 "x 5 - 1/2" (Home Depot) Bạn cũng có thể sử dụng Thanh ren 5/16 "nếu muốn.

Điện:

• Raspberry Pi, tôi đang sử dụng mô hình 3 B + bất kỳ phiên bản Pi nào sẽ hoạt động Đây là một bộ tốt.
• (1) Servo xe buýt nối tiếp Lewansoul LX-16a, tôi đã nhận được của tôi với giá dưới $ 20,00 ea. (bạn sẽ cần phải tìm kiếm Amazon hoặc Banggood cho điều này, liên kết liên tục thay đổi)
• (1) Bảng gỡ lỗi xe buýt nối tiếp Lewansoul.
• (1) Còi Servo kim loại
• (2) Công tắc giới hạn
• Dây silicon Đây là những loại dây tuyệt vời, bạn có thể dùng móng tay tước chúng (nếu bạn không cắn móng tay)
• Pin để cấp nguồn cho Servo, tôi đang sử dụng 4 pin AA NiMh của Ikea.

Vật tư tiêu hao:

• Q-Mẹo
• Vải sợi nhỏ
• Band-Aids (hy vọng là không)

Bước 2: Cơ sở

Sẽ dễ dàng hơn nhiều để xây dựng cái này theo từng giai đoạn, chúng ta hãy bắt đầu với phần cơ sở. Sau đó chúng ta sẽ chuyển sang phần điện tử và cuối cùng là lắp ráp kéo. Nó được in với nhiều màu sắc khác nhau vì tôi đã sử dụng PLA và PETG mà tôi có.

Nếu bạn chưa làm như vậy, hãy in các bộ phận của bạn ra. Máy in của tôi mất vài ngày để in xong tất cả các bộ phận.

Bạn có thể tìm thấy các bộ phận ở đây:

Các mẹo an toàn quan trọng (Tài liệu tham khảo của Ghostbusters gốc, Google nó)

• Hãy dành thời gian của bạn và đừng phát điên với việc siết chặt các vít M3, các dải nhựa dễ dàng. Nếu bạn tước lỗ, bạn có thể cần phải in lại phần đó hoặc sử dụng một ít keo gorilla (chất màu nâu) và phủ nhẹ bên trong lỗ bằng tăm và để khô hoàn toàn qua đêm trước khi sử dụng.
• Đặt vòng đệm "mặt đẹp" lên, trông đẹp hơn.
• Hãy dành thời gian của bạn, hoặc bạn có thể cần phải in lại.
• In các phần của Scissor sau cùng, vì đây là phần cuối cùng để xây dựng.

Chúng ta bắt đầu.

A. Bắt đầu in tất cả các bộ phận (xem danh sách bộ phận).

B. Cát mịn bộ phận, cắt bỏ những thứ không may mắn.

Bước 3: Gắn công tắc giới hạn

A. Uốn cong dây dẫn chung (dây dẫn đã được uốn cong ở mặt bên của công tắc), để nó nằm phẳng và hàn một dây trên công tắc hành trình. Không có đủ khe hở để lắp servo nếu bạn quên bước này.

Lưu ý: Đây là công đoạn hàn duy nhất bạn cần thực hiện ở phần này của bản dựng.

B. Khoan qua (4) lỗ 1/8”trên Servo Mount, xem các mũi tên màu tím trong ảnh trên. Việc khoan cho phép các bu lông tự do đi qua và siết chặt Giá đỡ Servo vào đường ray sau này.

C. Cuối cùng, gắn công tắc hành trình như được hiển thị vào Giá đỡ Servo bằng (2) vít M3 x 16mm.

Bước 4: Giá đỡ trục vít động cơ dưới

A. Khoan qua (5) lỗ 1/8 trên Giá đỡ trục vít động cơ phía dưới để xem các mũi tên màu tím trong ảnh trên.

B. Sau đó, gắn Giá đỡ vít Moto dưới vào còi servo bằng kim loại bằng cách sử dụng (4) vít đầu nút M3 x 12mm.

C. Cuối cùng, gắn Giá đỡ vít động cơ dưới vào servo bằng vít (1) M3 x 10 mm.

Bước 5: Gắn Servo và Bolt

A. Khoan qua (4) các lỗ 1/8 trên Giá đỡ Servo phía sau như thể hiện trong ảnh ở trên nơi các mũi tên màu tím biểu thị.

B. Khoan qua (2) lỗ 1/8 trên giá đỡ vít, nơi được chỉ ra bởi các mũi tên màu tím trong ảnh trên. Lưu ý: Của bạn có thể ngắn hơn một chút tùy thuộc vào phiên bản bạn đã in.

C. Lắp Servo vào Servo Mount. Bạn có thể cần phải cắt bớt phần này một chút để có thân hình vừa vặn. Nó sẽ hơi lỏng lẻo. Sau đó, sử dụng (4) vít M3 x 45mm và vòng đệm để gắn servo phía sau với Giá đỡ Servo phía trước. Servo sẽ lắc qua một bên nhưng không quay lại.

D. Lắp bu lông 5/16 "x 5 - 1/2" vào giá đỡ vít phía trên; nó phải là một vừa khít. Bạn có thể cần phải cắt bớt phần mở một chút để cho vừa vặn.

E. Sử dụng (2) bu lông và vòng đệm M3 x 16mm kết nối với hai nửa của Giá đỡ vít.

F. Phần lắp ráp của bạn sẽ giống như bức ảnh cuối cùng.

Bước 6: Thanh trượt và lắp ráp phía sau

Bây giờ là lúc để gắn Thanh trượt và Giá đỡ vít phía sau.

A. Lắp (2) 5/16 bu lông vào các thanh trượt. Các bu lông nên có một chút chơi qua lại. Nếu không có trò chơi, vít sẽ bị ràng buộc trong khi chuyển động.

B. Vặn con trượt trên bu lông 5/16 một vài inch.

C. Khoan qua (4) lỗ 1/8 trên nắp ổ trục gắn vít phía sau như được chỉ ra bằng các mũi tên màu tím trong ảnh.

D. Chèn vòng bi 8mm x 22mm x 7mm vào Giá đỡ trục vít phía sau và gắn Nắp vòng bi với (4) bu lông và vòng đệm M3 x 12mm.

E. Gắn (1) công tắc hành trình bằng (2) bu lông M3 x 16mm

F. Trượt bu lông 5/16 vào ổ trục. Lưu ý: Ở đây sẽ có rất nhiều thao tác. Bạn sẽ muốn sử dụng một đoạn băng dính điện hoặc ống co nhiệt để giảm lượng phát. Đo lượng cần thiết trong bước tiếp theo.

Bước 7: Hoàn thiện Hạ hội

Bây giờ bạn đã hoàn thành việc lắp ráp cơ giới, đã đến lúc lắp nó vào thanh ray. Các đường ray là một phần của Dự án Mojave Rover Vĩ đại và có vẻ như quá mức cần thiết. Tôi dự định tích hợp thang máy cắt kéo vào xe trượt và thiết kế đường ray cho phép tôi làm như vậy sau này.

A. Cát mịn một mặt của mỗi thanh ray. Bạn không cần phải chà cát nhiều, chỉ cần đủ để làm phẳng các vết sưng.

B. Vặn vít trên Giá đỡ trục vít phía sau, lần đầu tiên sử dụng (4) bu lông và vòng đệm M3 x 30mm. Điều này sẽ nằm ở cuối đường ray.

C. Chèn bu lông 5/16 vào ổ trục, với giá đỡ servo ở lỗ thứ 4 (để lại 3 lỗ trống) đo vị trí bạn muốn băng hoặc co nhiệt đi tới. Gắn băng hoặc co nhiệt và lắp lại cụm.

D. Vặn cụm Servo vào ray ở lỗ thứ 4 (Để trống 3) bằng cách sử dụng (4) bu lông và vòng đệm M3 x 30mm. Lưu ý Giá gắn Servo của bạn có thể hơi khác một chút, tôi đã thiết kế lại cho một bu lông 5/16 dài hơn. Vui lòng vẫn để trống 3 lỗ.

Bây giờ bạn đã có sẵn Bộ phận cơ giới hóa để gắn các vít công tắc hành trình và làm cho Raspberry Pi của bạn di chuyển thanh trượt qua lại.

Bước 8: Bộ điều chỉnh Công tắc Giới hạn

Hai bộ điều chỉnh công tắc hành trình sẽ gắn các công tắc ở nơi bạn muốn dừng trượt. Bạn sẽ muốn sử dụng vít đầu nút ở hai điểm mà bu lông hấp dẫn đi qua phía trên để giải phóng mặt bằng. Ngoài ra, cả hai bộ phận in 3D của bộ điều chỉnh công tắc hành trình đều giống nhau.

A. Khoan (2) 1/8 đã ném các lỗ trên mỗi công tắc hành trình.

B. Lắp các vít đầu nút vào máy đánh cá.

C. Chèn vít giới hạn vào mỗi máy, (1) M3 x 20mm, vít còn lại là (1) M3 x 40mm.

D. Gắn Máy đánh dấu Công tắc Giới hạn vào thanh trượt. Sử dụng vít dài hơn (40mm) ở phía servo.

Lưu ý: Tôi đã gắn các đai ốc khóa vào máy hút sữa dài hơn của mình vì tôi đã khoét lỗ.

Bước 9: Kết nối Pi

Phần mềm cho việc này rất dễ dàng, chỉ cần nâng và hạ thang máy. Bạn có thể chỉnh sửa mã để làm bất cứ điều gì bạn muốn, chúc bạn vui vẻ.

Tôi giả định rằng bạn đã biết cách tải hệ điều hành trên Raspberry Pi của mình và cách viết một chương trình Python 3 đơn giản, một ví dụ Hello World sẽ rất ổn.

Đây là một nơi tốt để bắt đầu, nhưng có rất nhiều nguồn lực để bắt đầu.

• Thiết lập số Pi của bạn.
• Chạy Chương trình Pyhon đầu tiên của bạn.

Bước 10: Nối dây cho phần dưới của bạn

Đối với một dự án nhỏ như thế này, tôi thích sử dụng bảng Pimoroni Pico HAT Hacker hơn bảng mạch. Bạn có thể sử dụng bất cứ thứ gì nhưng tôi thích thiết bị nhỏ này. Tôi đã hàn trên đầu cắm 40 chân cái ở cả hai mặt của HAT, cho phép tôi sử dụng ở cả hai bên (xem ảnh thứ hai).

Cảnh báo: Tôi đã làm nổ một cặp Raspberry Pis đang làm việc này trong khi Pi được bật nguồn. Đảm bảo rằng bạn màu đỏ là + và màu đen là mặt đất hoặc -, Bảng gỡ lỗi Servo không có bảo vệ nào được tích hợp sẵn.

A. Nối dây đen vào các mối nối chung trên mỗi công tắc và nối đất trên Pi. (Pin 6)

B. Kết nối dây Xanh lục với công tắc giới hạn dưới (Xem ảnh đầu tiên) rồi đến GPIO 23 (Chân 16)

C. Kết nối dây Màu vàng với công tắc giới hạn trên (Xem ảnh đầu tiên) rồi đến GPIO 22 (Chân 15)

D. Kết nối bo mạch Gỡ lỗi Servo với cổng USB trên Pi.

E. Kết nối Servo với bo mạch Servo Debug bằng cáp đi kèm với servo LX-16A

F. Kết nối nguồn với Bảng gỡ lỗi Servo. Không sử dụng Pi để cấp nguồn cho bo mạch servo, hãy sử dụng nguồn pin bên ngoài. Tôi đã sử dụng 4 pin AA.

Bước 11: Tải và chạy chương trình Python

Một lần nữa tôi giả định rằng bạn biết cách khởi động thiết bị đầu cuối và biết cách khởi động chương trình Python3.

A. Khởi động thiết bị đầu cuối

B. Chúng tôi cần sao chép một vài Thư viện từ GitHub. Đầu tiên là PyLX16A của Ethan Lipson, còn lại là mã Scissor Lift từ GitHub của BIMThoughts

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

Lệnh trên thực hiện như sau:

cd thay đổi thư mục thành thư mục chính của bạn

git clone tải xuống các tệp mã từ GitHub vào một thư mục có tên của kho lưu trữ.

cd ScissorLift thay đổi thư mục thành nơi có mã ScissorLift

cp../PyLX-16A/lx16a.py. sao chép thư viện cần thiết cho các lệnh servo.

C. Bạn phải kết nối Pi của mình với Motor Assembly và Debug Board được kết nối với USB và Servo.

D. gõ lệnh sau để chạy thử nghiệm chuyển mạch.

đĩa CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Chương trình sẽ bắt đầu thông báo "đang đi xuống".

Thao tác chuyển đổi xa hơn từ servo và chương trình sẽ phản hồi bằng cách "đi lên". Bây giờ, hãy gắn công tắc gần servo nhất và chương trình sẽ dừng.

Xử lý sự cố:

Nếu điều đó không thành công, hãy kiểm tra lại hệ thống dây điện của bạn, tôi đã mắc lỗi hàn dây màu vàng với kết nối công tắc sai lần đầu tiên và nó sẽ dừng lại sau khi sử dụng công tắc đầu tiên.

Bước 12: Kiểm tra động cơ

Bây giờ các công tắc hoạt động, đã đến lúc kiểm tra việc lắp ráp động cơ.

Bạn đã có mã được tải xuống. Hãy bắt đầu nào.

A. Đảm bảo rằng servo của bạn được kết nối với Bảng gỡ lỗi, bất kỳ phích cắm nào cũng được miễn là nó vừa khít.

B. Từ Terminal gõ như sau:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Thanh trượt của bạn sẽ bắt đầu di chuyển và khi về phía servo trước, sau đó khi công tắc giới hạn hoạt động, nó sẽ di chuyển theo hướng khác và dừng lại khi chạm đến công tắc hành trình khác.

Nếu bạn nghe thấy nó bắt đầu liên kết, hãy rút phích cắm Servo khỏi Bảng gỡ lỗi và nhấn ctrl-c để dừng chương trình và xác định lý do tại sao nó bị ràng buộc.

Xử lý sự cố:

Ràng buộc ở giữa trang trình bày:

Một. Các quả hạch không tự do di chuyển bên trong thanh trượt.

NS. Giá đỡ vít không được định tâm.

NS. Vòng bi không được tự do.

Ràng buộc ở cuối nắp trượt là do các công tắc không có dây hoặc cần điều chỉnh các vít gắn kết.

NS. Servo tiếp tục di chuyển sau khi nhấn ctrl-c, rút dây servo vào bảng gỡ lỗi. Điều đó sẽ đặt lại servo.

Bước 13: Lắp ráp kéo

Bây giờ chúng ta cuối cùng đã đến điểm mà chúng ta có thể lắp ráp chiếc kéo. Có ba thành phần chính của kéo.

1. Scissor Outer (ảnh đầu tiên, trông giống như một cây gậy Popsicle màu xanh)
2. Scissor bên trong (ảnh thứ hai màu xám)
3. Scissor bên trong đáy (Ảnh thứ hai màu xanh lam)

Sự khác biệt giữa Mặt trong của Kéo và Mặt dưới của Kéo là vị trí của các ổ trục, như được minh họa ở phía bên phải của bức ảnh. Xem video sẽ dễ dàng hơn để giải thích nó ở đó.

A. Lắp các ổ trục vào mỗi miếng Kéo. Bạn có thể cần sử dụng bu lông, vòng đệm và đai ốc để ép vòng đệm vào khe. Nếu bạn bị vỡ khe, không sao cả, bạn có thể dùng keo để cố định lại.

B. Sử dụng chất bôi trơn bằng than chì và tăm bông, phủ lên các mặt không có rãnh của kéo.

C. Sử dụng vít M3 x 20mm, vòng đệm và đai ốc khóa. Bắt đầu với phần đáy bên trong kết nối bên ngoài hình cắt kéo với các kết nối ở giữa. (xem hình ảnh)

D. Nối một thanh kéo bên ngoài khác với phần cuối của thanh kéo phía dưới, nơi ổ trục nằm ở bên trong. Sau đó Kết nối một cái kéo bên trong khác vào giữa.

E. Tiếp tục gắn kéo trong và kéo ngoài cho đến khi hết kéo.

Bước 14: Gắn Kéo vào Đế

Sử dụng (2) M3 x 20mm với (2) vòng đệm và không gian in 3d kết nối cụm cắt kéo với giá đỡ servo của đế.

Sử dụng (2) M3 x 12mm kết nối cụm cắt kéo với thanh trượt.

Ngoại trừ nền tảng bạn có thang máy cắt kéo đang hoạt động.

Bước 15: Thử nghiệm chạy Scissor Run

Kết nối thang máy cắt kéo của bạn trở lại Raspberry Pi, nếu bạn chưa làm như vậy.

A. Từ thiết bị đầu cuối trên Raspberry Pi của bạn, hãy chạy lại MotorTest.py và xem thang máy cắt kéo của bạn đang hoạt động.

Theo dõi và để ý:

• Mọi ràng buộc
• Khe hở của các vít tham gia giới hạn
• Nếu nó liên kết hoặc có điều gì đó xảy ra, hãy rút servo khỏi bảng gỡ lỗi trước.

Bước 16: Gắn nền tảng

Hy vọng rằng bây giờ bạn đã tìm ra cách đặt trên nền tảng này.

A. Xác định xem bạn muốn nền tảng kết thúc nào.

B. Gắn các thanh ray vào bên ngoài đầu kéo. Ở phía bạn cần miếng đệm, bạn sẽ cần một vít M3 x 25mm và 2 vòng đệm. Mặt còn lại sử dụng vít M3 x 20mm với 1 vòng đệm và 1 đai ốc khóa.

C. Sử dụng vít và vòng đệm M3 x 12mm gắn mặt trên của bệ vào ray.

Bước 17: Cảm ơn bạn

Cảm ơn bạn đã hiểu được điều này, hy vọng bạn có một chiếc thang máy cắt kéo đang hoạt động mà bạn không biết phải làm gì, hoặc có thể bạn có một chiếc thang máy cắt kéo mà bạn có một ý tưởng tuyệt vời về cách sử dụng nó.

Dù bằng cách nào, tôi hy vọng bạn đã có một thời gian tuyệt vời và học được điều gì đó.

Người về nhì trong lần đầu tiên Tác giả