Джон Ловин - Создаем робота-андроида своими руками

Рис. 16.14. Вторая демонстрационная модель «рычаг»

Управление с помощью компьютера очень просто. Компьютер управляет электрическим трехпозиционным клапаном. Недорогие трехпозиционные, управляемые с помощью электрического соленоида воздушные клапаны имеются в продаже (см. рис. 16.15). Воздушный клапан управляется постоянным напряжением 5 В и рассчитан на давление до 6,3 кгс. Воздушный клапан имеет легко присоединяемые и разъединяемые воздушные «разъемы». Трубка диаметром 4 мм легко входит в отверстие клапана и там надежно фиксируется. Для отсоединения трубки необходимо нажать пальцами на кольцо вокруг отверстия клапана, а затем вынуть трубку диаметром 4 мм.

Рис. 16.15. Электрический трехпозиционный воздушный клапан

Для управления одним воздушным клапаном достаточно задействовать один вывод на разъеме параллельного порта (порт принтера) и вывод земли (см. рис. 16.16). Вывод подключается через логический элемент – неинвертированную буферную схему на ИС 4050HCT. Выход буфера управляет транзисторным ключом на транзисторе TIP 120 NPN Darlington. Транзистор управляет током, протекающим через воздушный клапан.

Рис. 16.16. Принципиальная схема контроллера воздушного клапана

Программа на BASIC очень проста. После нахождения адреса порта прин тера, программа управляет работой воздушного клапана через вывод 2.

5 REM Контроллер соленоида воздушного клапана

10 REM Джон Иовин

15 REM Найти адрес порта принтера

20 DEF SEG = 0

25 a = (PEEK(1032) + 256 * PEEK(1033))

30 REM Следующая строка включает воздушную мышцу

35OUT a ,1

40 REM Следующая строка выключает воздушную мышцу

45 OUT a , 0

При высоком уровне сигнала на выводе 2 DB 25 воздушный клапан открывается и подается воздух в воздушную мышцу. При низком уровне сигнала на выводе 2 нагнетание воздуха в воздушную мышцу прекращается, и клапан выпускает воздух из мышцы.

I В воздушной мышце, которую мы описывали, в качестве источника сжа

того воздуха использовался ножной насос и пластиковая бутылка в качестве воздушного резервуара. Понятно, что можно использовать сжатый воздух из любого доступного источника. Например, вы можете приобрести небольшие баллончики со сжатым воздухом, используемые в краскораспылителях. Небольшие трубки и фитинги, имеющиеся в комплектах таких распылителей, помогут вам в ваших экспериментах.

На рынке имеются несколько моделей небольших электрических воздушных компрессоров. Более дорогие модели, используемые в краскораспылителях, имеют металлические резервуары для хранения воздуха и регуляторы давления. На другом конце ценовой шкалы находятся дешевые портативные воздушные компрессоры, работающие от 12 В постоянного тока и используемые для накачки шин. В таких компрессорах, как правило, нет воздушного резервуара и регулятора давления. Подобные компрессоры можно приобрести для того, чтобы создать недорогую пневматическую систему.

Для систем автоматических воздушных компрессоров никогда не используйте пластиковые бутылки. Такие бутылки можно использовать для хранения воздуха исключительно в системах ручных (или ножных) компрессоров (насосов). В автоматических системах сжатия воздуха используйте только специальные емкости, предназначенные для хранения сжатого воздуха. Небольшие емкости стоят достаточно недорого.

Пневматические системы используются в быту относительно редко, поэтому лишь немногие умеют правильно обращаться с подобными устройствами. По этой причине при работе с пневматическими системами необходимо придерживаться некоторых правил техники безопасности.

При испытании нового устройства всегда носите защитные очки.

Не присоединяйте пластиковую бутылку к автоматическому компрессору.

Ни в коем случае не используйте для хранения воздуха стеклянные бутылки.

Не используйте в качестве резервуаров бутылки объемом более 1 литра.

Не отворачивайте крышку бутылки, не вынимайте клапан и не снимайте трубки с патрубков, когда система находится под давлением. Перед выполнением этих операций обязательно спустите давление в системе.

Конструирование механизма захвата, напоминающего кисть руки человека, начинается с визита в магазин игрушек. Нам потребуется игрушка под названием Awesome Arm, выпускаемая китайской компанией Zima (см. рис. 16.17). Для того чтобы вам хватило «пальцев», необходимо купить две такие игрушки. Большой палец игрушки имеет фиксированное положение, и его нельзя использовать.

Рис. 16.17. Механическая рука Awesome компании Zima

Игрушка работает следующим образом: «пальцы» игрушки приводятся в действие пальцами оператора, т. е. игрушка представляет собой род дистанционного манипулятора. Чтобы сделать андроидную кисть руки, нам придется разобрать игрушки и удалить из них большинство деталей.

Когда вы перевернете руку, то вы увидите пять небольших винтов, которые скрепляют конструкцию. Отверните эти винты, и конструкция распадется на части (см. рис. 16.18). Вытащите «пальцевую» часть игрушки (см. рис. 16.19). Остальные части игрушки нам не потребуются. На конце стерженьков, которые управляют «пальцами», находятся «колечки», куда оператор вставляет пальцы при управлении игрушкой. Нам эти колечки не понадобятся, поэтому необходимо удалить их с помощью кусачек, оставив длинный пластиковый стержень.

Рис. 16.18. Обратная сторона руки, где необходимо вывернуть крепежные винты

Рис. 16.19. Пальцы с тягами, извлеченные из руки

Детали конструкции собраны на плате. Я начал с того, что обвел контуры кисти моей правой руки на бумаге. Затем я зачернил некоторую внутреннюю часть рисунка (см. рис. 16.20). По контурам зачерненного рисунка я вырезал пластину из алюминия толщиной 3 мм.

Рис. 16.20. Контур кисти руки и положение алюминиевого основания

Пальцы крепятся к концу платы. Сперва отметьте положение крепления пальцев на плате. Затем поместите небольшую алюминиевую пластину шириной 12 мм и толщиной 3 мм сразу за пластиковым креплением пальцев (см. рис. 16.21). Эта пластина представляет собой задний упор для крепления пальцев. Просверлите три отверстия сквозь пластинку и основание и прикрепите пластинку к основанию с помощью винтов и гаек. Укрепите алюминиевую пластинку 3x12 мм поверх пластикового основания крепления пальцев. Просверлите четыре отверстия в пластинке и плате, как это показано на рис. 16.22. Конструкция скрепляется с помощью винтов, длиной 25 мм и гаек. Эти винты имеют двойное назначение. Во-первых, они крепят основание пальцев и удерживают пальцы в конструкции. Во-вторых, к ним будет крепиться резиновая лента, обеспечивающая растяжение воздушных мышц.

Рис. 16.21. Крепление задней пластинки

Рис. 16.22. Крепление верхней пластинки

После того как пальцы закреплены на плате, нам необходимо прикрепить к каждому пальцу воздушную мышцу. Напомню, что для правильного сокращения воздушной мышцы она должна быть предварительно растянута. Проденьте резиновую петлю через конец воздушной мышцы. Затем отверните и выньте первый из четырех винтов длиной 25 мм, которые крепят основание пальцев. Просуньте сложенные концы резиновой петли в то место, где винт проходит через верхнюю пластинку. Вставьте винт на место, продев через него концы резиновой петли, и затем затяните с помощью гайки (см. рис. 16.23 и 16.24).

Рис. 16.23. Продеть сложенную резиновую ленту через один конец воздушной мышцы и закрепить концы ленты на винте крепления верхней пластинки

Рис. 16.24. Общий вид крепления воздушной мышцы к тяге пальца

Потяните воздушную мышцу за другой конец до того, как она будет полностью растянута. Заметьте положение конца воздушной мышцы. В этом месте просверлите отверстие в плате и вставьте туда винт, закрепленный с помощью гаек. Для поддержания воздушной мышцы в растянутом состоянии наденьте конечную петлю воздушной мышцы на винт (см. рис. 16.25).

Рис. 16.25. Крепление заднего конца воздушной мышцы к крепежному винту для ее растяжки

Теперь просверлите небольшое отверстие в пластиковой части тяги пальца. Положение отверстия должно соответствовать положению передней петли крепления воздушной мышцы. Отверстие должно быть достаточно велико, чтобы в него проходил сложенный вдвое многожильный провод. Можно использовать оголенный одножильный медный провод 0,6 мм или многожильный стальной. Пропустите сложенный вдвое многожильный провод через отверстие в пластике и через отверстие петли переднего крепления мышцы. Скрепите детали путем скручивания концов провода. Если концы скрученного провода окажутся слишком длинными, то удалите излишки с помощью кусачек.