Arduino संचालित चित्रकारी रोबोट: 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

फ्यूजन 360 प्रोजेक्ट्स »

क्या आपने कभी सोचा है कि क्या कोई रोबोट मंत्रमुग्ध कर देने वाली पेंटिंग और कला बना सकता है? इस परियोजना में मैं एक Arduino संचालित पेंटिंग रोबोट के साथ इसे एक वास्तविकता बनाने का प्रयास करता हूं। इसका उद्देश्य यह है कि रोबोट अपने आप पेंटिंग बनाने में सक्षम हो और एक कलाकृति को दोहराने के लिए एक गाइड के रूप में एक संदर्भ छवि का उपयोग कर सके। मैंने एक मजबूत चेसिस बनाने के लिए सीएडी और डिजिटल फैब्रिकेशन की शक्ति का उपयोग किया, जिस पर मैंने एक हाथ लगाया जो पेंट ब्रश को 7 पेंट कंटेनरों में से एक में डुबो सकता है और कैनवास पर खींच सकता है।

रोबोट को स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स जैसे सामान्य भागों का उपयोग करके बनाया गया है और इसे किसी भी तरह के पेंट के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

अपना खुद का Arduino पावर्ड पेंटिंग रोबोट बनाने के लिए फॉलो करें और "पेंट चैलेंज" में इस प्रोजेक्ट के लिए वोट करें यदि आपने प्रोजेक्ट का आनंद लिया और अपना खुद का संस्करण बनाने का निर्णय लिया।

चरण 1: डिजाइन का अवलोकन

पेंटिंग रोबोट का डिज़ाइन रूमबा क्लीनिंग रोबोट की संरचना से प्रेरित है। इसमें दो प्रमुख प्रणालियाँ शामिल हैं:

• ड्राइव सिस्टम जिसमें पहियों और निष्क्रिय ग्लाइडर से जुड़े दो स्टेपर मोटर्स होते हैं। यह रोबोट को कैनवास के साथ किसी भी दिशा में ले जाने की अनुमति देता है।
• ब्रश सिस्टम जिसमें एक तीसरा स्टेपर मोटर होता है जो ब्रश को पेंट कंटेनरों के ऊपर रखता है और एक सर्वो मोटर जो पेंट ब्रश को पेंट में डुबाती है।

रोबोट एक ही समय में 7 अलग-अलग रंगों को ले जा सकता है। डिजाइन शुरू में ऑटोडेस्क के फ्यूजन 360 पर बनाया गया था। इसके बाद भागों को लेजर-कट या 3 डी प्रिंटेड होने के लिए उपयुक्त प्रारूपों में निर्यात किया गया था।

रोबोट के चेसिस का डिज़ाइन कई माउंटिंग पॉइंट्स और मॉड्यूलर भागों के साथ स्केलेबिलिटी को ध्यान में रखकर बनाया गया है। यह एक ही चेसिस को विभिन्न अन्य अनुप्रयोगों के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। इस संदर्भ में, पेंट का उपयोग करके कला के अद्भुत टुकड़े बनाने के लिए चेसिस का उपयोग किया जाता है।

चरण 2: आवश्यक सामग्री

यहां उन सभी घटकों और पुर्जों की सूची दी गई है, जो आपके खुद के Arduino Powered Painting रोबोट को बनाने के लिए आवश्यक हैं। सभी पुर्जे सामान्य रूप से उपलब्ध होने चाहिए और स्थानीय हार्डवेयर की दुकानों या ऑनलाइन में आसानी से मिल जाते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स:

• Arduino Uno x 1
• टावरप्रो MG995 सर्वो मोटर x 1
• NEMA17 स्टेपर मोटर x 3
• सीएनसी शील्ड V3 x 1
• 11.1 वी लीपो बैटरी x 1

हार्डवेयर:

• M4 नट और बोल्ट
• M3 नट और बोल्ट
• पहिए (7cm व्यास x 2)
• 3D प्रिंटर फिलामेंट (यदि आपके पास 3D प्रिंटर नहीं है, तो स्थानीय कार्यक्षेत्र में एक 3D प्रिंटर होना चाहिए या प्रिंट काफी सस्ते में ऑनलाइन किए जा सकते हैं)
• एक्रिलिक शीट्स (3 मिमी)
• पेंट
• पेंट ब्रश

उपकरण:

• थ्री डी प्रिण्टर
• लेजर कटर

उपकरणों को छोड़कर, इस परियोजना की कुल लागत लगभग 60$ है।

चरण 3: डिजिटली फैब्रिकेटेड पार्ट्स

इस परियोजना के लिए आवश्यक अधिकांश भागों को आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित किया गया है, इसलिए मैंने डिजिटल रूप से निर्मित भागों की शक्ति का उपयोग करने का निर्णय लिया। भागों को शुरू में फ्यूजन 360 पर बनाया गया था और फिर सीएडी मॉडल का उपयोग लेजर-कट या 3 डी भागों को प्रिंट करने के लिए किया गया था। पीएलए का उपयोग करके प्रिंट 40% इन्फिल, 2 परिधि, 0.4 मिमी नोजल और 0.1 मिमी की एक परत ऊंचाई पर बनाए गए थे। कुछ हिस्सों को समर्थन की आवश्यकता होती है क्योंकि उनके पास ओवरहैंग के साथ एक जटिल आकार होता है, हालांकि, समर्थन आसानी से सुलभ होते हैं और कुछ कटर का उपयोग करके हटाया जा सकता है। फिलामेंट के लिए आप अपनी पसंद का रंग चुन सकते हैं। लेज़र-कट के टुकड़े 3 मिमी स्पष्ट ऐक्रेलिक से काटे गए थे।

नीचे आप डिज़ाइन फ़ाइलों के साथ भागों की पूरी सूची पा सकते हैं।

नोट: यहां से निम्नलिखित सूची में नामों का उपयोग करके भागों को संदर्भित किया जाएगा।

3 डी प्रिंटेड भाग:

• स्टेपर ब्रैकेट x 2
• परत स्पेसर x 4
• आर्म कनेक्टर x 1
• निष्क्रिय ग्लाइडर x 2
• पेंट पैलेट होल्डर x 2
• पेंट पैलेट x 2

लेजर-कट भागों:

• निचला पैनल x 1
• शीर्ष पैनल x 1
• ब्रश आर्म x 1

कुल मिलाकर १३ ३डी प्रिंटेड भाग और ३ लेजर-कट भाग हैं। सभी पुर्जों के निर्माण में लगभग 12 घंटे का समय लगता है।

चरण 4: चेसिस और ड्राइव सिस्टम का निर्माण (निचला परत)

एक बार सभी भागों का निर्माण हो जाने के बाद, आप पेंटिंग रोबोट की निचली परत को इकट्ठा करना शुरू कर सकते हैं। यह परत ड्राइव सिस्टम के लिए जिम्मेदार है और इलेक्ट्रॉनिक्स भी रखती है। दिए गए स्क्रू का उपयोग करके 2 स्टेपर मोटर्स को दो स्टेपर ब्रैकेट पर माउंट करके शुरू करें। इसके बाद, नीचे की प्लेट पर दो स्टेपर ब्रैकेट को सुरक्षित करने के लिए 8 x M4 नट और बोल्ट का उपयोग किया। एक बार स्टेपर्स माउंट हो जाने के बाद आप दो पहियों को स्टेपर मोटर्स के एक्सल से जोड़ सकते हैं। आप Arduino को आसानी से सुलभ बनाने के लिए M3 नट और बोल्ट और कुछ गतिरोध का उपयोग करके Arduino को माउंट कर सकते हैं। एक बार Arduino सुरक्षित हो जाने के बाद, Arduino पर CNC शील्ड को माउंट करें। रोबोट के आगे और पीछे दो छेद हैं। छेद के माध्यम से निष्क्रिय ग्लाइडर पास करें और उन्हें जगह में गोंद दें। ये टुकड़े रोबोट के शरीर को कैनवास की सतह पर खुरचने से रोकते हैं।

आप M4 नट और बोल्ट का उपयोग करके दो रियर लेयर स्पेसर भी माउंट कर सकते हैं।

नोट: सामने वाले दो को अभी तक संलग्न न करें, क्योंकि आपको अंततः उन्हें हटाना होगा।

चरण 5: पेंट होल्डर को माउंट करना (शीर्ष परत)

एक बार ड्राइव सिस्टम बनने के बाद, आप शीर्ष परत को इकट्ठा करना शुरू कर सकते हैं जिसमें पेंटिंग आर्म होता है जो पेंटब्रश को ले जाता है और ब्रश को विभिन्न पेंट कंटेनरों में डुबो देता है। दो पेंट फूस धारक टुकड़ों को जोड़कर शुरू करें। भाग के अंदर का स्लॉट दो फ्रंट लेयर स्पेसर टुकड़ों के साथ संरेखित होता है। संयुक्त भाग दो नट और बोल्ट के साथ ऊपर और नीचे की परतों से जुड़ा हुआ है। शीर्ष पैनल पर बोल्ट के नट के चार अतिरिक्त सेटों के साथ टुकड़े को और मजबूत किया जाता है।

पेंट पैलेट्स को फिर प्रत्येक पक्ष के लिए दो नट और बोल्ट का उपयोग करके पेंट पैलेट धारक के टुकड़ों के नीचे से जोड़ा जाता है।

शीर्ष पैनल को जगह में स्लाइड करें और दो और नट और बोल्ट का उपयोग करके शीर्ष पैनल में रियर लेयर स्पेसर संलग्न करें। धुरी के साथ शीर्ष की ओर इशारा करते हुए दिए गए बोल्ट का उपयोग करके शीर्ष पैनल के केंद्र में धुरी स्टेपर मोटर को माउंट करें। इससे रोबोट की चेसिस बन जाती है और हम पेंटिंग आर्म को असेंबल करना शुरू कर सकते हैं।

चरण 6: पेंटिंग आर्म और ब्रश असेंबली का निर्माण

पेंटिंग आर्म बनाने के लिए, आर्म कनेक्टर को 4 नट और बोल्ट का उपयोग करके लेजर-कट ब्रश आर्म से जोड़कर शुरू करें। इसके बाद, 4 और नट और बोल्ट का उपयोग करके सर्वो मोटर को दूसरे छोर पर माउंट करें। सुनिश्चित करें कि सर्वो मोटर का एक्सल आर्म कनेक्टर के विपरीत छोर की ओर है। आर्म कनेक्टर को टॉप स्टेपर मोटर एक्सल में पुश करें।

सर्वो के लंबे हॉर्न का उपयोग करें और रबर बैंड या ज़िप टाई का उपयोग करके पेंट ब्रश को इसमें संलग्न करें। मैं रबर बैंड का उपयोग करने की सलाह दूंगा क्योंकि इससे ब्रश असेंबली को कुछ अनुपालन मिलता है जो सिस्टम के अच्छी तरह से काम करने के लिए आवश्यक है। सुनिश्चित करें कि ब्रश इस तरह जुड़ा हुआ है कि, एक बार जब हॉर्न सर्वो से जुड़ा हो, तो ब्रश मुश्किल से फर्श या कागज की सतह पर ग्लाइड होता है।

इसके साथ, पेंटिंग रोबोट का हार्डवेयर पूरा हो गया है और आप वायरिंग और प्रोग्रामिंग शुरू कर सकते हैं।

चरण 7: इलेक्ट्रॉनिक्स और सर्किट

इस परियोजना का इलेक्ट्रॉनिक्स काफी सीधा है, इसे निम्न तालिका में समझाया गया है:

• सीएनसी शील्ड के एक्स अक्ष बंदरगाह के लिए बाएं पहिया स्टेपर
• सीएनसी शील्ड के वाई अक्ष बंदरगाह के लिए दायां पहिया स्टेपर
• सीएनसी शील्ड के जेड अक्ष बंदरगाह के लिए स्टेपर पिवोटिंग
• स्पिंडल को सर्वो मोटर सिग्नल सीएनसी शील्ड पर पिन सक्षम करें
• सीएनसी शील्ड पर सर्वो मोटर 5v से +5v तक
• सीएनसी शील्ड पर सर्वो मोटर जीएनडी से जीएनडी तक

इसके साथ ही इस प्रोजेक्ट का सर्किट पूरा हो गया है। रोबोट को चालू और बंद करने के लिए श्रृंखला में टॉगल स्विच के साथ बैटरी को सीएनसी शील्ड के पावर टर्मिनलों से जोड़ा जा सकता है।

चरण 8: सिद्धांत के बारे में थोड़ा सा

जब 2डी ग्रिड पर किसी बिंदु की स्थिति की बात आती है, तो ऐसा करने का सबसे सामान्य और सरल तरीका बिंदु के कार्तीय निर्देशांक प्रदान करना है। यह एक टपल निर्दिष्ट करके किया जाता है, आम तौर पर (x, y) जहां x x निर्देशांक है या x अक्ष पर बिंदु के प्रक्षेपण के बीच की दूरी है और y बिंदु का y समन्वय है या प्रक्षेपण के बीच की दूरी है y अक्ष पर मूल बिंदु तक। इस तरह, किसी भी जटिल छवि या रूप को बिंदुओं के अनुक्रम का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है, जैसे कि जब आप "बिंदुओं को जोड़ते हैं" तो छवि बनती है। यह एक मूल बिंदु के संबंध में किसी बिंदु की स्थिति का वर्णन करने का एक सुविधाजनक तरीका है। हालाँकि, इस परियोजना के लिए, एक अलग प्रणाली का उपयोग किया गया था।

2डी ग्रिड पर एक बिंदु को ध्रुवीय निर्देशांक का उपयोग करके भी वर्णित किया जा सकता है। इस पद्धति में, एक बिंदु की स्थिति को दूसरे टपल का उपयोग करके वर्णित किया जाता है, जिसे आमतौर पर (थीटा, आर) के रूप में दर्शाया जाता है, जहां थीटा एक्स अक्ष और आधा रेखा के बीच का कोण है जो मूल और बिंदु को जोड़ता है और आर बीच की दूरी है मूल और बिंदु।

एक से दूसरे में बदलने का सूत्र संलग्न छवि में पाया जा सकता है। सूत्रों को पूरी तरह से समझना जरूरी नहीं है, हालांकि उन्हें जानने से मदद मिलती है।

चरण 9: Arduino की प्रोग्रामिंग

प्रोग्राम को ऑब्जेक्ट ओरिएंटेड तकनीक का उपयोग करके प्रोग्राम को उपयोग में आसान बनाने के लिए बनाया गया है। एक रोबोट ऑब्जेक्ट बनाकर शुरू करें जिसके पैरामीटर कैनवास की चौड़ाई और ऊंचाई हैं (इन्हें रूलर या सेंटीमीटर में मापने वाले टेप का उपयोग करके मापें और पेंटरोबोट.इनो स्क्रिप्ट की पंक्ति 4 में मानों को बदलें)। ऑब्जेक्ट ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग तकनीक आगे के विकास के लिए जगह देती है।

फिर आपको 3 सरल कार्य प्रदान किए जाते हैं:

1. gotoXY एक कार्टेशियन निर्देशांक लेता है और रोबोट को उस स्थिति में ले जाता है। (उदाहरण के लिए robot.gotoXY(100, 150))
2. ब्रशकंट्रोल एक बूलियन मान लेता है: असत्य ब्रश को कैनवास से ऊपर उठाता है जबकि सही तरीके से ब्रश को कैनवास पर रखता है। (उदाहरण के लिए robot.brushControl(true))
3. पिकपेंट एक पूर्णांक -4, -3, -2, -1, 1, 2, 3, 4 लेता है जो रोबोट को पेंट ब्रश को संबंधित पेंट कंटेनर में डुबो देता है। (जैसे रोबोट.पिकपेंट(3))

नीचे संलग्न कार्यक्रम रोबोट को यादृच्छिक स्थिति में ले जाता है और यादृच्छिक रंग चुनता है जो अंततः कला का एक सुंदर और अद्वितीय टुकड़ा बनाता है। यद्यपि रोबोट को आपकी पसंद का कुछ भी आकर्षित करने के लिए इसे आसानी से बदला जा सकता है।

नोट: एक बार कोड अपलोड हो जाने के बाद आपको ब्रश से जुड़े सर्वो हॉर्न को बदलना पड़ सकता है। जब पी

चरण 10: पेंट जोड़ना

एक बार हार्डवेयर, इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रोग्रामिंग पूरी हो जाने के बाद, आप अंततः अलग-अलग पेंट कंटेनरों में कुछ पेंट जोड़ सकते हैं। मैं पेंटिंग को चिकना बनाने के लिए पेंट को थोड़ा पतला करने की सलाह दूंगा।

दाहिने फूस के सबसे बाहरी कंटेनर में थोड़ा सा सादा पानी डालें। रंग बदलने से पहले रोबोट इस पानी का इस्तेमाल ब्रश को साफ करने में करेगा।

पेंटिंग शुरू करने के लिए रोबोट को कैनवास के निचले बाएं कोने पर रखें और इसे नीचे के किनारे पर रखें और रोबोट को शुरू करें और वापस बैठें और देखें कि कला का टुकड़ा धीरे-धीरे जीवन में आता है।

चरण 11: अंतिम परिणाम

वर्तमान कार्यक्रम के साथ, रोबोट कैनवास पर यादृच्छिक गति करता है जो अद्वितीय और सुंदर चित्रों का निर्माण करता है। हालांकि कुछ संशोधनों के साथ, रोबोट को एक संदर्भ छवि का उपयोग करके विशिष्ट पेंटिंग करने के लिए बनाया जा सकता है। वर्तमान प्रणाली विकास करने के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करती है। रोबोट के चेसिस को भी कई मानकीकृत माउंटिंग पॉइंट्स के साथ मॉड्यूलर तरीके से डिज़ाइन किया गया है ताकि रोबोट को आपकी ज़रूरत के हिसाब से आसानी से बदला जा सके।

आशा है कि आपको यह निर्देश अच्छा लगा होगा और इसने आपको अपना स्वयं का पेंटिंग रोबोट बनाने के लिए प्रेरित किया है।

अगर आपको प्रोजेक्ट पसंद आया हो तो "पेंट चैलेंज" में वोट देकर इसका समर्थन करें।

हैप्पी मेकिंग!

पेंट चैलेंज में भव्य पुरस्कार