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基于Arduino的自弹尤克里里机器人
- 一、简介
- 二、材料清单
- 三、工具
- 四、实现过程
- 步骤1：实物图
- 步骤2：3D打印部件
- 步骤3：组装上半部分
- 步骤4：组装下半部分
- 步骤5：安装导轨
- 步骤6：设置皮带和滑轮系统
- 步骤7：电子设备的连接
- 步骤8：编写和上传代码
- 步骤9：校准
- 步骤10：组装电磁阀
- 步骤11：最终测试
- 步骤12：添加曲目
- 结语
一、简介
在这个充满创意的项目中，我们将一起探索如何使用Arduino Uno微控制器来构建一个可以自主演奏音乐的自弹尤克里里机器人。这是一个结合了3D打印、电子工程和编程的有趣项目，适合所有级别的爱好者。以下是实物图片。
二、材料清单
在开始之前，我们需要准备以下材料：
- 尤克里里：任何便宜的型号都可以，但最好是女高音型号。
- Arduino Uno：作为我们机器人的大脑。
- L293D电机驱动盾：用于驱动电磁阀。
- 12V电磁阀：8个，用于弹奏琴弦。
- Nema 17步进电机：用于控制滑动机构。
- TMC2208步进电机驱动器：为步进电机提供精确控制。
- 迷你面包板：用于临时连接电子元件。
- 150mm MGN9B直线导轨：带滑块，用于构建滑动机构。
- GT2 6mm同步带：用于连接步进电机和滑块。
- 滑轮和惰轮：用于同步带的张紧。
- 微型伺服电机：用于控制拨片。
- 12V 10A电源：为整个系统供电。
- 22 AWG实心导线：用于连接电子元件。
- M3螺母和螺栓：用于组装3D打印部件。
Arduino控制核心如下图：
三、工具
- 3D打印机：用于打印机器人的外壳和部分机械部件。
- 烙铁：用于焊接电子元件。
- 螺丝刀：用于组装机械部件。
- 万用表：用于测量电压和电流。
四、实现过程
步骤1：实物图
步骤2：3D打印部件
首先，使用3D打印机打印所需的部件，包括外壳、滑轨支架、步进电机支架、伺服电机支架等。如下图所示：
由于部件过多这里就不展示了，需要3D模型的可以私信我，发你文件。
然后即可进入打印模型了
步骤3：组装上半部分
将直线导轨支架安装在上半部分，并使用M3螺丝固定。然后安装步进电机支架和步进电机。
重复这个过程来将步进电机支架安装在侧面，然后将步进电机滑入到位，面向上方。
步骤4：组装下半部分
对于下半部分，首先安装惰轮支架，然后是另一个导轨支架。接下来，将Arduino和电机盾安装到侧面。
最终完成的效果应该与上面显示的图片类似。
步骤5：安装导轨
现在可以将直线导轨放置在尤克里里的主体上。一旦它处于正确的位置，就应该完全紧固导轨支架。
接下来，取下3D打印的伺服电机支架，并将其连接到同步带上。伺服电机支架有特定的槽位用于固定皮带，因此它应该可以轻松地推入到位。
再次检查滑动块是否能够自由地沿直线导轨上下移动，然后将其拧紧到伺服电机支架上，确保其方向正确。
步骤6：设置皮带和滑轮系统
将惰轮滑轮放置在其支架上，然后将皮带环绕在惰轮滑轮和步进电机轴上。将皮带剪成合适的长度，并将其插入步进电机支架上的另一个槽中。这将允许步进电机上下移动滑动块。
步骤7：电子设备的连接
将迷你面包板放置在步进电机旁边，并将TMC2208步进电机驱动器插入中心。现在，为了限制供应给步进电机的电流，我们需要在驱动模块上设置电压参考。
- 首先，将驱动器连接到12V电源。
- 打开电源并将万用表设置为测量直流电压。
- 将黑色探头放在GND引脚上，红色探头放在微小的电位器上。
- 在监视万用表读数的同时调整电位器以设置参考电压（VREF）。
⚠️我最终将参考电压设置在大约1V。
步骤8：编写和上传代码
对于连接到Arduino的其余部分：
- M1A、M1B、M2A、M2B连接到步进电机。
- VIO焊接到电机盾上的5V输出。
- DIR、STEP和ENABLE连接到你选择的Arduino数字引脚，并用于向驱动器发送信号。
- 应该连接地线。
步骤9：校准
现在是时候让机械装置动起来了！
通过将滑块移至尽可能靠近步进电机的位置来重置滑块的位置。然后上传使用Accelstepper库的stepper.ino代码，以测试其运动（你可能需要调整限制以确保滑块具有完整的运动范围）。
完成之后，将微型伺服电机连接到Arduino并运行servo.ino代码以验证其操作。
以上代码私信我可以获取！！！！
尤克里里测试视频
步骤10：组装电磁阀
安装电磁阀并连接到Arduino，确保它们可以正确地弹奏琴弦。
步骤11：最终测试
根据你的设置，让一切正常工作可能需要几次尝试。我在本节中包含了一些脚本，这些脚本可以帮助此过程。
每次测试过程要记住：
- 插入12V电源。
- 连接Arduino。
- 将滑块移动到起始位置。
将所有部件组装在一起，并进行最终测试。见下视频：
步骤12：添加曲目
在代码中添加不同的曲目，让机器人演奏。
见视频：
尤克里里完成
结语
通过这个项目，你不仅能够学习到如何使用Arduino和3D打印技术，还能够体验到创造一个能够演奏音乐的机器人的乐趣。这是一个极好的实践项目，可以激发你的创造力和技术能力。
希望你喜欢这个项目，并在构建过程中找到乐趣！如果你有任何问题或需要帮助，欢迎在评论区交流。
作者：Svan.
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