基于Arduino的機器手

制作一個友好的機器手

前言

在機器人技術不斷發(fā)展的今天，機械手作為機器人的重要組成部分，已經廣泛應用于工業(yè)生產、醫(yī)療輔助、服務機器人等多個領域。一個能夠與人類友好互動的機器手不僅可以提升機器人的實用性，還能增加其趣味性和親和力。今天，我將分享一個有趣的項目——制作一個友好的機器手，當有人經過時，它會自動揮手致意。這個項目不僅涉及機械設計和電子控制，還融合了傳感器技術，是一個非常有趣的 DIY 項目。

項目簡介

這個項目是一個五指機械手，當有人經過時，它會自動進行“揮手”動作。這個項目的靈感來源于一個車庫創(chuàng)業(yè)公司正在開發(fā)的開源人形機器人（身高約 4.5 英尺），預計今年夏天發(fā)布。我有幸成為首批體驗者之一。這是我第一次嘗試制作一個五指機械手，雖然它的尺寸比我預期的要大一些，而且鋼絲對 3D 打印塑料的磨損也比較嚴重，但我認為它有很大的潛力。

所需材料

以下是制作這個友好機器手所需的材料清單：

• Waveshare ST3215 伺服電機：6 個。這些伺服電機帶有磁性編碼器，比傳統的“有刷反饋”伺服電機更可靠。
• 串行總線伺服驅動板：用于控制所有伺服電機。
• Arduino Uno：作為主控制器。
• 12V 2A 直流電源：為整個系統供電。
• 不銹鋼鋼絲：1/32 英寸，以及配套的壓接端子。
• 人體存在雷達傳感器：用于檢測人是否經過。
• 3D 打印部件：包括手指、關節(jié)、卷軸等。
• 3mm 螺絲：若干，用于固定各個部件。
• 防滑膠帶：用于增加手指的抓握力。
• 彈簧：用于提供適當的張力。
  
  

制作步驟

第一步：伺服電機的設置

每個串行伺服電機都需要有自己的地址，并且需要設置在中心位置。具體的設置方法可以參考我在 Instructables 上的另一篇教程。我選擇這些伺服電機的原因是它們帶有磁性編碼器，比傳統的“有刷反饋”伺服電機更可靠。此外，串行控制減少了布線，因為只需要一條控制線就可以控制所有電機。

第二步：連接卷軸

1. 使用 3 個 M3×16mm 螺絲將卷軸連接到伺服電機的角上。
2. 使用 1 個 M3×12mm 螺絲連接運行手指的鋼絲。
3. 使用設置手指的 Arduino 程序，將卷軸定位在 9:00 位置，當伺服電機處于 3700 位置時。
4. 安裝伺服電機的角螺絲。
   
   
   

第三步：準備鋼絲

1. 剪兩段 275mm 長的細鋼絲。
2. 將下端鋼絲穿過手指的末端并壓接。
3. 將上端鋼絲穿過手指的末端并壓接。
4. 將下端鋼絲穿過中指，上端鋼絲穿過中指。
   
   
   

第四步：使用設置夾具

1. 使用一個特殊的 3D 打印夾具，配備 12mm 和 30mm 螺絲，用于固定手指的設置。
2. 用 1/8 英寸的鉆頭鉆一個孔——夾具上沒有設計這個孔。
3. 安裝指關節(jié)到設置夾具上。
4. 使用 M3×20mm 螺絲將手指的末端連接到中指的中間，作為手指的軸承。
5. 將上端鋼絲穿過指關節(jié)。
6. 安裝 M3×25mm 螺絲穿過指關節(jié)，作為軸承點。
   
   
   

第五步：固定伺服電機

1. 使用伺服電機附帶的四個小螺絲固定伺服電機和伺服電機安裝座。
2. 使用 2 個 M3×20mm 螺絲將伺服電機安裝到測試夾具的后部。
3. 將擴展彈簧（直徑 8.7mm，長 46.8mm）固定到伺服安裝座的頂部。
4. 使用 M3×12mm 螺絲穿過 3D 打印的墊圈，固定彈簧。
5. 調整鋼絲的張力，使手指完全處于向上位置，并壓接鋼絲。
6. 對于下端鋼絲，將特殊的壓接端子壓在鋼絲上，穿過下端滑輪，收緊并壓接鋼絲。
7. 移除設置夾具。
8. 最終組裝：使用 2 個 M3×10mm 螺絲固定在手腕的前面，以及 2 個 M3×30mm 螺絲固定在手腕的后面。
9. 固定手指和伺服電機。
10. 重復上述過程三次。
11. 按照照片所示固定拇指。
    
    
    
    

第六步：安裝防滑膠帶

防滑膠帶雖然價格昂貴，但對抓手來說非常有效。你可能會注意到我在拇指中安裝了壓力傳感器和傳感器線——這似乎不能很好地繞過半徑，因此感應功能將是后續(xù)的項目。

項目總結

這個友好的機器手項目是一個非常有趣的 DIY 項目，它不僅展示了機械設計和電子控制的基本原理，還融合了傳感器技術，使機器手能夠與人類進行簡單的互動。雖然在制作過程中遇到了一些問題，比如鋼絲對 3D 打印塑料的磨損，但這些問題都可以通過進一步的優(yōu)化和改進來解決。

在未來的工作中，我計劃進一步優(yōu)化手指的設計，使其更加緊湊和耐用。此外，我還將嘗試改進感應功能，使其能夠更準確地檢測人類的存在。我相信，通過不斷的努力和改進，這個友好的機器手項目將能夠成為一個更加實用和有趣的機器人應用。

希望你喜歡這個項目，并在構建過程中找到樂趣！如果你有任何問題或需要幫助，歡迎在評論區(qū)交流。

作者：Svan.

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