3D-печатный протез руки с ёмкостным сенсором: Управление на Arduino

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×1
Сервопривод MG996R	×1
Ёмкостный сенсор TTP223	×2
Перемычки	×1
Безпаечная макетная плата	×1

Приложения и онлайн-сервисы

• Arduino IDE

О проекте

В этом проекте я предлагаю идею, которую можно внедрить в существующие 3D-печатные протезы рук. В имеющихся электрически приводных протезах я не находил применения ёмкостной сенсорной технологии для актуации пальцев. Этот проект объединяет две крутые вещи: Arduino с ёмкостным сенсингом для управления и ремикс дизайна e-NABLE Phoenix Hand.

Изначально Phoenix Hand — это тело-приводной протез (управляется движением тела). Я преобразовал его в электрически приводной, выбрав необходимые детали для печати.

Преимущество ёмкостного сенсирования — прикосновением легко актуировать пальцы. В текущей модели нет отдельного управления пальцами, требуется доработка грузоподъёмности и захвата.

Сборка деталей

• Arduino Uno
• TTP223 Touch Sensor — 2 шт.
• MG996R Servo Motor

Сборка Phoenix Hand:

Детали сборки описаны в следующих шагах...

Использовал фишинг-лайн (леску) как сгибатель и резинки как разгибатель.

Инструменты:

• 3D-принтер
• Клеевой пистолет

Печать руки

Проект использует ранее разработанную руку e-NABLE Phoenix.

По моим требованиям напечатаны только следующие детали:

Пальцы

• finger_phalanx.stl — 4 шт.
• fingertip_long.stl — 2 шт.
• fingertip_short.stl — 2 шт.
• thumb_phalanx.stl — 1 шт.
• thumbtip.stl — 1 шт.

Ладонь

• palm_right_new_supports.stl — 1 шт.

Шплинты (Snap Pins)

• fingertip_pin.stl — 4 шт.
• knuckle_pin_long.stl — 1 шт.
• knuckle_pin_short.stl — 2 шт.
• thumb_knuckle_pin.stl — 1 шт.
• thumbtip_pin.stl — 1 шт.

Так как инструкции по сборке уже детально описаны, не буду вдаваться в подробности.

Печатал на Flsun 3D-принтере. Всего заняло 10–12 часов.

(Примечание: эти детали для правой руки)

Сборка руки

Процесс сборки Phoenix Hand уже задокументирован, поэтому не буду расписывать подробно. При возникновении вопросов — пишите в комментариях.

Использовал леску как сгибатель и резинки как разгибатель.

** может потребоваться шлифовка для плавного состыкования.

Электронная часть

Актуация управляется двумя сенсорами TTP223. Сигнал от сенсора открывает и закрывает пальцы через сервопривод.

Схема и код Arduino:

Приятного творчества!

Спасибо за чтение! Если нужна дополнительная информация — спрашивайте в комментариях, постараюсь ответить.

Код

#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define CTS1Pin 2 // Пин ёмкостного сенсора 1
#define CTS2Pin 3 // Пин ёмкостного сенсора 2
int pos;
void setup() {
  myservo.attach(9); // серво на пине 9
}
void loop() {
  int CTSValue1 = digitalRead(CTS1Pin);
  int CTSValue2 = digitalRead(CTS2Pin);
  if (CTSValue1 == HIGH) {
    for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) {
      myservo.write(pos);
      delay(15);
    }
  }
  if (CTSValue2 == HIGH) {
    for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) {
      myservo.write(pos);
      delay(15);
    }
  }
}

Код

• Arduino Sketch

#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define CTS1Pin 2
#define CTS2Pin 3
int pos;
void setup() {
  myservo.attach(9);
}
void loop() {
  int CTSValue1 = digitalRead(CTS1Pin);
  int CTSValue2 = digitalRead(CTS2Pin);
  if (CTSValue1 == HIGH) {
    for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) {
      myservo.write(pos);
      delay(15);
    }
  }
  if (CTSValue2 == HIGH) {
    for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) {
      myservo.write(pos);
      delay(15);
    }
  }
}

Схемы