Выпускной год по мехатронике

<основной класс="главный сайт" id="главный">

Это был мой выпускной проект по мехатронике. на машиностроительном факультете в Скопье. Его цель состояла в том, чтобы разработать устройство, которое позволит взаимодействовать с реальными движениями рук с компьютерными 3D-моделями. Я объединил три разных поля в одном устройстве, т.е. машиностроение, электротехника и вычислительная техника:

• Solidworks создает 3D-модель, отображающую движения руки.
• Карта Arduino Mega 2560 для соединения реального мира с компьютером.
• MATLAB/Simulink для программирования управления 3D-моделью

В следующем видео вы можете увидеть презентацию проекта. Вот его содержание:

• Введение. Здесь я кратко рассказываю о мехатронике как области исследований, которая позволила мне разработать такое устройство.
• Ардуино Мега 2560. Некоторые основные функции этой платы Arduino, которые я использовал в этом проекте.
• 3D-модели в среде Simulink. Как перенести 3D-модель из Solidworks в Matlab / Simulink с помощью SimMechanics Link.
• Разработка устройства. Здесь я рассказываю о компонентах, которые я использовал для создания устройства, и о том, как они работают, а также о модели Simulink, программе, которая работает на плате Arduino и обеспечивает взаимодействие между реальным миром и компьютером
• Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменное руководство ниже.

Сборка устройства

---

Детали, используемые в этом проекте

• Ардуино Мега 2560
• 3-осевой акселерометр
• Линейный потенциометр x5

Акселерометр используется для отслеживания ориентации руки. Когда рука движется, значения по осям X, Y и Z от акселерометра изменяются и считываются на аналоговых входах платы Arduino. По их словам, 3D-модель тоже движется.

Потенциометры используются для отслеживания положения пальцев. Я прикрепил пружину (пружину ручки) к каждому потенциометру. Пружина удерживает ползунок потенциометра в определенном положении, и при движении пальцев ползунок вытягивается, и сопротивление потенциометра изменяется. Эти значения считываются с аналоговых входов платы Arduino, и в соответствии с ними двигаются пальцы 3D-модели.

В качестве основы я использовал пластиковую крышку от калькулятора, на которую прикрепил пять потенциометров. Поверх них я положил макетную плату, на которой с помощью ленты закрепил плату Arduino и акселерометр. На картинке ниже вы можете увидеть окончательный вид устройства.

Схема устройства

---

 

3D-модель

---

3D-модель представляет собой изображение руки человека. Сначала я смоделировал его в Solidworks, а затем перенес в Matlab/Simulink с помощью SimMechanicsLink из Matworks.

Модель MATLAB / Simulink

---

Перед созданием модели Simulink мне сначала пришлось установить пакет ввода-вывода Arduino, который состоит из библиотеки Simulink для связи с платой Arduino. Также с помощью Arduino IDE мне пришлось загрузить код на плату Arduino, которая поставляется вместе с пакетом, чтобы включить библиотеку Simulink. Здесь я настоятельно рекомендую мой учебник для пакета ввода-вывода Matlab и Arduino, чтобы вы могли понять принцип работы и увидеть код.

Я разбил свою модель Simulink на шесть подсистем:

• Блоки аналоговых входов Arduino для значений от акселерометра и потенциометров
• Корректировка аналоговых показаний в соответствии с моими потребностями
• ПИД-управление для более плавных движений
• Блоки Joint Actuators для управления суставами 3D-модели
• 3D-модель, созданная автоматически с помощью SimMechanicsLink
• Совместный блок датчиков для отслеживания положения 3D-модели

Вы можете скачать модель Simulink здесь:

---

Проверьте мое расширение этого проекта.

Я перепрограммировал Arduino Glove для работы в качестве игрового контроллера.