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(shù)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(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療輔助、服務(wù)機器人等多個領(lǐng)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(dāng)有人經(jīng)過時，它會自動揮手致意。這個項目不僅涉及機械設(shè)計和電子控制，還融合了傳感器技術(shù)，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(dāng)有人經(jīng)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(yù)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(yù)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(tǒng)的“有刷反饋”伺服電機更可靠。
• 串行總線伺服驅(qū)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(tǒng)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(jīng)過。
• 3D 打印部件：包括手指、關(guān)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(dāng)?shù)膹埩Α?br />
  

制作步驟

第一步：伺服電機的設(shè)置

每個串行伺服電機都需要有自己的地址，并且需要設(shè)置在中心位置。具體的設(shè)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(tǒng)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(shè)置手指的 Arduino 程序，將卷軸定位在 9:00 位置，當(dāng)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(shè)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(shè)置。
2. 用 1/8 英寸的鉆頭鉆一個孔——夾具上沒有設(shè)計這個孔。
3. 安裝指關(guān)節(jié)到設(shè)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(guān)節(jié)。
6. 安裝 M3×25mm 螺絲穿過指關(guān)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(diào)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(shè)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(fù)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(yīng)功能將是后續(xù)的項目。

項目總結(jié)

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(shè)計和電子控制的基本原理，還融合了傳感器技術(shù)，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(shè)計，使其更加緊湊和耐用。此外，我還將嘗試改進感應(yīng)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(yīng)用。

希望你喜歡這個項目，并在構(gòu)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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