設(shè)計一款用于捕捉動態(tài)產(chǎn)品視頻的攝像機(jī)器人
如果你是一個想讓別人關(guān)注你的項目的制作者,那么展示和執(zhí)行同樣重要。優(yōu)秀的視頻和照片至關(guān)重要,因為大多數(shù)觀眾對強(qiáng)烈的視覺效果的反應(yīng)比對技術(shù)成就的反應(yīng)更強(qiáng)烈。
我設(shè)計這個機(jī)器人就是為了讓它更容易實(shí)現(xiàn)!
概述
這些機(jī)器人有兩個自由度:一個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺和一個旋轉(zhuǎn)臂。拍攝對象放在轉(zhuǎn)盤上,相機(jī)安裝在手臂上。
我把它設(shè)計得非常結(jié)實(shí),并且有非常強(qiáng)大的CubeMars驅(qū)動器,所以它可以處理沉重的單反和無反光鏡相機(jī)而不會緊張。運(yùn)動非常平滑,從而產(chǎn)生夢幻般的視頻質(zhì)量。
簡單的控制可以讓用戶快速調(diào)整手臂角度,手臂運(yùn)動速度,工作臺旋轉(zhuǎn)方向和工作臺旋轉(zhuǎn)速度。
添加一些基本的編輯(縮放,平移,旋轉(zhuǎn),速度斜坡等),你可以創(chuàng)建非常動態(tài)的產(chǎn)品照片。
我在Autodesk Fusion 360中將手臂的每個部分建模為一個組裝,因此很容易修改和查找文件。定制的Arduino屏蔽,在KiCAD中設(shè)計,可以通過PCBWay訂購,它大部分是通孔組件,便于焊接。
CamRo兼容Arduino Uno R4 Minima和Arduino Uno R4 WiFi。因為那些有不同的引腳為CAN總線連接,我設(shè)計了PCB,所以它可以工作(只是焊接適當(dāng)?shù)臉?。
制造信息
根據(jù)設(shè)計,CamRo需要幾種不同的制造方法和工具:
?3D打印技術(shù)
?數(shù)控銑
?手動研磨
?手動車削(車床工作)
?MIG焊接
大多數(shù)結(jié)構(gòu)部件都是金屬——鋁或低碳鋼。這是為了使機(jī)器人盡可能的強(qiáng)壯。
然而,如果你沒有能力使用金屬,你可以3d打印所有的部件。機(jī)器人不會那么強(qiáng)壯,但這是一種選擇。
或者,您可以使用PCBWay的數(shù)控銑削服務(wù)。所有手工加工的零件也可以用適當(dāng)?shù)臄?shù)控銑床制造。
致動器的信息
CubeMars為這個項目提供了馬達(dá),他們的貢獻(xiàn)是我開始這個項目的全部原因。機(jī)器人使用兩個執(zhí)行器:
?Ak80 - 64
?Ak60 - 6
坦率地說,以業(yè)余愛好者的標(biāo)準(zhǔn)來看,它們相當(dāng)昂貴——盡管考慮到它們的高性能,以專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來看它們是合理的。這些都是非常強(qiáng)大和精確的。對于這個項目來說可能有點(diǎn)夸張,但它的手臂可以移動甚至是沉重的相機(jī)。
也許可以使用其他執(zhí)行器,但我不確定。
這些由Arduino通過CAN總線控制。當(dāng)您第一次設(shè)置它們時,您需要使用USB-to-TTL串行電纜和CubeMars Tool軟件來配置它們。
特別是,您需要設(shè)置電機(jī)id以匹配Arduino草圖!
3D打印你的零件
要開始,你會想要3d打印你的零件。我在Bambu Lab P1S上打印了所有我的,升級了金剛石噴嘴和硬化鋼擠出機(jī)齒輪。
如果你打算像我一樣使用PPA-CF燈絲,這些升級是很重要的。這種長絲很棒,因為它有很好的紋理,可以隱藏層線,而且非常堅固。但它是磨蝕性的,所以你不應(yīng)該用普通的噴嘴和擠出機(jī)齒輪來打印它。
如果你喜歡,你可以使用另一種長絲材料,但零件不會那么堅固。
這是要打印的部分:
“滑動帽”和“桌子”部分不需要非常堅固,所以你可以打印PLA或PETG。
數(shù)控銑削您的零件
這些是你需要在數(shù)控銑床上加工的零件:
兩個“滑動鎖”部分被設(shè)計為從1/4“6061鋁板/棒。
“軸承安裝”和“AK80安裝”部分被設(shè)計為從3/8“6061鋁板/棒銑。
6061鋁是很容易工作,你使這些相當(dāng)輕型軋機(jī)?;蛘吣部梢允褂肞CBWay的數(shù)控加工服務(wù)。
如果你讓他們自己,利用歐特克融合360的CAM功能!它們非常好,您可以直接使用我提供的匯編文件中的模型。
手動加工零件
有幾個部分,我設(shè)計的是手工銑削。其中有幾個是低碳鋼,對我的數(shù)控銑床來說太硬了,但在我的大型手工銑床上很容易切割。
也有一個軸來支持軸承上的手臂。你可以在車床上轉(zhuǎn)動它,用任何你喜歡的金屬。我的是黃銅,因為這是我手頭的東西。
這些是你需要手工磨的鋼部件:
我附上了所有這些部件的技術(shù)圖紙供您參考。
或者,您可以使用PCBWay的數(shù)控機(jī)床服務(wù),它可以處理低碳鋼而不會出現(xiàn)問題。
“交叉支撐”部分是一個特殊的例外:
它是6061鋁制的,但我手工磨的。我這樣做是因為它需要操作在多個方向和對準(zhǔn)是困難的數(shù)控銑削。
挖掘你的漏洞
包括在Autodesk Fusion 360組裝鉆模板模型。
這些都是3d打印的,將幫助你線標(biāo)記螺絲孔的位置,所以你可以鉆他們在鉆床上(或手持電鉆)。
鉆完這些孔后,就可以攻絲了(M3和M5)。我建議使用高質(zhì)量的水龍頭,因為便宜的水龍頭容易壞,而且非常令人沮喪。
焊接底座
你需要焊接兩個“基礎(chǔ)安裝”部分的“基礎(chǔ)”部分。這些都是低碳鋼,所以MIG焊接是理想的。
在組裝文件中有一個3d打印模板來幫助您定位這些模板。小心不要焊接外表面/邊緣!這樣做會使cnc銑削的支持部件不合適。
焊接后,可用帶翻蓋圓盤的角磨機(jī)對焊縫進(jìn)行清理;
準(zhǔn)備和涂裝
你會想要油漆所有的金屬部件,除了軸承軸。
但在此之前,你需要清除所有的油脂和污垢。丙酮是最好的,你要確保你非常徹底,擦洗所有的角落和縫隙。
一旦你的零件干凈了,你就可以噴底漆了。使用你喜歡的任何品牌,但我建議使用自蝕刻底漆。
給它們涂幾層,用更細(xì)的砂紙打磨它們,直到你得到光滑的表面。
然后你可以涂任何你喜歡的油漆。
再一次,你會想要打磨得到一個光滑的表面——最好是濕砂。
組裝Arduino Shield
一旦你收到你的PCB從PCBWay和得到你的組件,你可以填充屏蔽。
這是相當(dāng)直接的,因為它使用通孔組件,很容易焊接。有一個例外:用于指示機(jī)器人狀態(tài)的WS2812b LED。這是一個表面貼裝組件,這是有點(diǎn)棘手的焊接。
您可以訂購裸WS2812b LED或從LED帶中清除一個。然后你可以用烙鐵把它放在板上,一個熱風(fēng)槍,熱板,或烤箱是不必要的。
注意方向!截角應(yīng)面向所示方向。
把橋焊好!與Arduino Uno R4 WiFi相比,Arduino Uno R4 Minima使用不同的引腳進(jìn)行CAN連接。這種焊料橋使得相同的屏蔽與兩者一起工作。只需在你正在使用的Arduino的側(cè)面焊接即可。
從那里,焊接電位計,按鈕,引腳頭,和CAN收發(fā)器引腳。
配置電機(jī)和Flash Arduino
在使用CubeMars執(zhí)行器之前,需要對其進(jìn)行配置。為此,您需要PC上的CubeMars工具軟件和USB-to-TTL串行電纜。
設(shè)置“控制器ID”、“波特率”和“速率(Hz)”。
我的代碼假設(shè)Arm電機(jī)的控制器ID是106,Table電機(jī)的控制器ID是107。
您可以設(shè)置超時參數(shù),如果你喜歡。但據(jù)我所知,這個函數(shù)實(shí)際上不起作用。
接下來,您可以以正常方式將提供的Arduino草圖閃現(xiàn)到您的Arduino中。
如果您想了解它的工作原理或進(jìn)行任何修改,我已經(jīng)徹底注釋了草圖中的代碼。
組裝機(jī)器人
你需要按適當(dāng)?shù)捻樞虬蚜慵M裝起來,以便把所有的東西都裝在一起。
?首先使用M5螺釘將AK80Mount連接到底座:
?然后用M3螺釘將AK80-64執(zhí)行器固定在AK80Mount上:
?使用M4螺釘將ArmMotorMount連接到AK80-64執(zhí)行器上:
?將608ZZ軸承裝入軸承座,軸承軸裝入ArmMotorMount;
?使用M5螺釘將軸承安裝到底座上:
?使用M5螺釘和t型螺母將300mm長的鋁型材連接到ArmMotorMount上:
?用M5螺釘和t型螺母將配重固定在鋁型材上。
?使用M5螺釘將SlideCap部件連接到兩個300mm鋁型材的兩端。
?使用M5螺釘和t型螺母將SlideLock部件連接到兩個300mm鋁型材上。
?使用十字支撐,M5螺釘和t型螺母將200mm鋁型材連接到300mm鋁型材上。
?使用M3螺釘將電源固定在底座上。
?使用M3螺釘將AK60-6執(zhí)行器連接到閥蓋上。
?使用提供的螺釘和PlugBezel連接插座。
?使用M3螺釘將表安裝到AK60-6執(zhí)行器上。
?把蓋子放在底座上,但不要把螺絲放進(jìn)去(在你這么做之前你需要加電線)。
?把桌子放在桌架上。它只是按/摩擦適合。
?使用M5螺釘將擺動停止連接到軸承座上。
?使用M5螺釘和t型螺母將CameraMount固定在200mm鋁型材上。
這就是主組裝!但你仍然需要完成布線并添加控制面板……
接線和總裝
只剩下幾件事要完成了。
?首先,連接插座和電源之間的電源線。電源與執(zhí)行器之間,以及電源與屏蔽之間。
?然后,將CAN導(dǎo)線(由CubeMars提供的執(zhí)行器)從Shield菊鏈連接到兩個執(zhí)行器。
?之后,使用M3螺釘將蓋板固定在底座上。
?接下來,您需要使用烙鐵(或?qū)S霉ぞ?將M3熱集插入到蓋,控制面板和ControlPanelCover。
?接下來,使用M3螺釘將Arduino Uno R4連接到控制面板(沒有屏蔽),并將控制面板連接到蓋上。
?使用M3螺釘將護(hù)罩連接到ControlPanelCover上。
?將電線塞進(jìn)蓋板內(nèi),然后將Shield連接到Arduino Uno R4(連接引腳頭)。
?用M3螺絲固定鍋蓋,裝上電位器旋鈕。
現(xiàn)在你完成了!
使用CamRo
我設(shè)計的控制是直觀的,但這里是一個簡短的概述:
1. 接通電源(后面的插座)。
2. 狀態(tài)LED應(yīng)為紅色,表示您需要返回機(jī)器人。按Home鍵。
3. 在手臂完成歸位過程后,狀態(tài)LED應(yīng)該變?yōu)榫G色,表明它已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
4. 最左邊的旋鈕調(diào)節(jié)手臂在移動之前擺動的角度。旁邊的旋鈕調(diào)節(jié)手臂運(yùn)動速度。
5. 右旋鈕調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向和速度。把它居中,它就不動了。越逆時針旋轉(zhuǎn),表逆時針旋轉(zhuǎn)的速度就越快(反之亦然)。
6. 按開始(播放)鍵開始運(yùn)動。
7. 如果您想提前取消移動,請再次按“開始”。
本文編譯自hackster.io