Бионические перчатки железного человека своими руками

Специально для mozgochiny.ru

Представляю вашему вниманию статью-инструкция о том, как изготовить бионические перчатки железного человека, используя датчик сокращения мышц MyoWare. Для того, чтобы запустить механизм нужно просто сжать кист (происходит накопление импульсного заряда), а затем расслабить её. Светодиоды, что установлены на ладони засветятся и воспроизведется звуковой эффект выстрела. В качестве дополнительного реализма, во время включения системы звучит голос Джарвиса.

Шаг 1: Необходимые материалы и инструменты

• Динамик;

• Lilypad MP3;

• 3,7В LiPo батарея с разъемом JST.

Примечание: Батареи ёмкостью меньше, чем 500mAh не совместимы с зарядным устройством Lilypad! В данном проекте используется емкость 150mAh.

• Датчик сокращения мышц MyoWare;
• NeoPixel светодиодное кольцо;

• карты MicroSD;

• Липучки;
• Перчатки;
• Шлейф.

Инструменты:

• Паяльник и припой;
• 5V FTDI кабель;

• LiPo зарядное устройство;

• Инструменты для снятия изоляции;

Программного обеспечения:

• Arduino IDE;
• Файлы проекта.

Рекомендуемая литература:

• Lilypad MP3 Руководство по началу работы;
• Arduino Руководство по началу работы;
• NeoPixel.

Материалы для декорирования перчаток:

• 2 мм EVA пена;
• Аэрозольная краска – красный металлик;
• Грунтовка;
• Термоклей;
• Плотная бумага.

Инструменты:

• Клеевой пистолет;
• Наборной скальпель;
• Тепловая пушка;
• Pepakura - программа для просмотра шаблонов.

Шаг 2: Доработка динамика

Динамики продаются с тонкими и хрупкими проводами, что уже припаяны к ним. Для того, чтобы предотвратить вероятные обрывы, заменим их на более надежные проводники.

Возьмём паяльник и отпаяем провода с задней панели громкоговорителя.

Припаяем красный провод к положительному выводу, а черный провод к отрицательному выводу динамика.

Шаг 3: Подключаем динамик к MP3 Lilypad

Далее припаиваем провода «акустической системы» к MP3 Lilypad.

В качестве альтернативы можно использовать 2-контактный разъем Molex, JST или какой-либо другой тип разъема. Это позволит отключать динамик от основной части поделки.

Шаг 4: Проверка Lilypad MP3

Теперь, когда динамик подключен нужно убедиться в том, что стандартные настройки MP3 Lilypad работают правильно, прежде чем начинать загружать новый код.

Lilypad MP3 поставляется с пусковой платой, на которую предварительно загружена программа. Эта плата будет воспроизводить звук с MicroSD, когда контакты триггера (T1, T2, T3, T4, T5) подключены к "земле".

1. Скопируйте звуковые файлы на MicroSD;
2. Вставьте MicroSD в слот Lilypad;
3. Подключите LiPo аккумулятор к батарейному порту JST на Lilypad;
4. Поверните MP3 переключатель Lilypad в положение ВКЛ;
5. Используя запасные провода с зажимами, подключите один конец к контакту Lilypad GND и выберете любой из выводов триггера. Вы должны услышать звучание.

* Если вы не услышали звук, проверьте, чтобы положительный вывод на динамике крепился к положительному левому выводу громкоговорителя на Lilypad. То же самое с отрицательным выводом.

Шаг 5: Подключаем NeoPixel кольцо

На данный момент, Lilypad MP3 должны воспроизводить звуки через динамик. Приступаем к работе над NeoPixel.

1. Отрежем шлейф достаточной длины (или три отдельных провода).
2. Закрепим провода NeoPixels с обратной стороны платы. Красный провод идёт на питание (PWR / 5V), черный провод на землю (GND), а желтый провод – входной сигнал (IN / Ввод данных).

В качестве альтернативы можно использовать 3-контактный разъем Molex, JST. Благадаря такому разъёму NeoPixel может быть отключен от остальной части поделки.

Шаг 6: Подключаем NeoPixel к MP3 Lilypad

Припаиваем провода NeoPixel к MP3 Lillypad.

1. На обратной стороне платы смонтируем провода NeoPixel в контактные отверстия Lilypad, как показано на рисунке. Красный провод должен идти к положительному (+) выводу рядом с батареей JST (отмеченный снизу VBATT), черный провод к отрицательному (-) выводу, рядом с портом JST (с маркировкой GND снизу), а желтый провод в RОТ-LEDB вывод (желтая стрелка на рисунке).
2. Припаиваем провода к плате и обрезаем лишнее.

Заметки:

• ROT-LEDB соединяется с выводом микроконтроллера D5.
• Вывод VBATT, не подключён – это означает, что NeoPixel всегда будет светится, когда батарея подключена. Нужно будет отключать батарею при выключении MP3 Lilypad, чтобы избежать разрядки аккумулятора или же можно добавить переключатель между батареей и портом JST, или использовать разъемы для NeoPixel и LilyPad и просто рассоединять их, когда они не используется.
• Возможно, вы заметили, что Lillypad использует микроконтроллер с питанием 3.3В, а NeoPixel работает от 5В. Именно поэтому NeoPixel не подключен к 3.3В выводу Lilypad.

Шаг 7: Проверяем NeoPixel

Самое время, чтобы проверить работоспособность NeoPixel. Для этого нам нужно загрузить новый тестовый код для микроконтроллера в Lilypad MP3.

1. Подключим программный кабель 5V FTDI к Lilypad и компьютеру.
2. Скачаем тестовый эскиз Arduino NeoPixel и откроем его в Arduino IDE.
3. В Arduino IDE, нажмём на «инструменты». Убедитесь, что плата установлена на «Arduino Pro или Pro Mini (3.3V, 8 МГц) / ATmega328». Нам нужен 5V FTDI, но используем настройки 3.3В платы ... это немного необычно.

4. Загрузим эскиз в MP3 Lilypad.

Примечание: Убедитесь, что выключатель питания Lilypad MP3 установлен в положение ON. В противном случае Вы получите уведомление об ошибке синхронизации.

5. Отсоединим кабель FDTI, подключим батарею LiPo и включим Lilypad снова.

Шаг 8: Подключаем мышечный датчик MyoWare

Все, что осталось сделать – подключить датчик и загрузить окончательный вариант кода Arduino.

1. Измерим расстояние от запястья до локтя и отрежем шлейф необходимой длины, зачистив жили на обоих концах полосы.
2. Припаяем провода к плате согласно распиновке.

В качестве альтернативы можно использовать 3-контактный разъем Molex, JST.

Шаг 9:

Далее припаиваем MyoWare провода к MP3 Lilypad. На обратной стороне платы закрепим шлейф в контактные гнезда Lilypad (смотри рисунок).

Шаг 10: Проверяем датчик

Необходимо проверить MyoWare, чтобы убедиться, что он настроен правильно перед загрузкой нового кода Arduino.

1. Прикрепим три электрода к датчику MyoWare.
2. Смочим электроды и закрепим датчик MyoWare на предплечье.
3. Вставим батарею LiPo в LilyPad и включим Lilypad.
4. Включите датчик MyoWare, если он еще не включён.

* Индикатор питания датчика MyoWare должен включиться в этот момент. Если этого не произойдет, проверьте подключение и убедитесь, что LiPo заряжена.

* Второй светодиод – индикатор выходного сигнала. Он должен загораться, когда вы напрягаете мышцы и выключатся, когда вы расслабляете руку. Если этого не произойдет, проверьте соединения и размещения электродов.

5. Далее, убедитесь, что датчик MyoWare установлен правильно, относительно согнутого предплечья.

Шаг 11: Загружаем код Arduino

После того, как динамик был протестирован (воспроизводит звуковые эффекты из Lilypad), NeoPixel мигает с заданной частотой, а датчик MyoWare срабатывает при сгибании, пришло время загрузить код Arduino.

1. Подключим программный кабель 5V FTDI к Lilypad и компьютеру.
2. Скачаем пульсатор железного человека и откроем его в Arduino IDE.
3. В Arduino IDE, нажмите на «инструменты» и убедитесь, что плата установлена на «Arduino Pro или Pro Mini (3.3V, 8 МГц) / ATmega328». Да, всё верно, нам нужен 5V FDTI, но используем настройку 3.3В.
4. Загрузим код в MP3 Lilypad.

* Примечание: Убедитесь, что выключатель питания Lilypad MP3 установлен в положение ON. В противном случае вы получите уведомление об ошибке синхронизации.

5. Отсоединим кабель FDTI.

Шаг 12: Тестируем собранное оборудование

Мы уже тестировали систему (после каждого шага), теперь убедимся, что загруженная программа, работает правильно.

1. Прикрепим датчик MyoWare, подключим батарею и включим бионическую систему. Вы должны услышать запуск, а NeoPixel запустит последовательность освещения.
2. Согнём руку. Должны услышать «повышение мощности», а NeoPixel засветится тусклым красным.
3. Расслабим мышцы. Прозвучит выстрел, а NeoPixel засветится ярко-белым. После завершения стрельбы, произойдёт «уменьшение мощности», а NeoPixel снова засветится красным.

Советы по устранению неполадок

• Если вы чувствуете, что должны напрягать руку слишком сильно, чтобы запустить систему, то у вас есть несколько вариантов:

* Увеличьте усиление MyoWare - возьмите отвертку и поверните потенциометр усиления на датчике по часовой стрелке, чтобы увеличить коэффициент усиления датчика. Предупреждение - это может привести к увеличению ложных срабатываний.

* Снижение порога системы в коде Arduino. Пороговое значение по умолчанию – это просто значение, вы можете увеличить его, чтобы сделать систему более гибкой, для более слабого сгибания. Предупреждение - это может привести к увеличению ложных срабатываний.

* Отрегулируйте размещение MyoWare - неправильное расположение электродов может привести к слабому сигналу обнаружения  MyoWare.

• Если вы получаете много ложных срабатываний системы, у вас есть несколько вариантов:

* уменьшить усиление MyoWare - возьмите отвертку и поверните потенциометр усиления на датчике против часовой стрелки

* Увеличьте порог системы в коде Arduino

* Отрегулировать размещение MyoWare - неправильное расположение электродов может привести к мышечным  перекрестным помехам. Перекрестные помехи  возникают, когда сигнал от соседней мышцы перемешивается с использованным сигналом предполагаемой мышцы.

Шаг 13: Присоединение системы к перчатке

Если вы не собираетесь изготавливать броню для перчаток, следующий шагом является довольно простым.

1. Возьмём термоклей или скотч.
2. Прикрепим Lilypad и динамик к задней стороне перчатки.
3. Прикрепим NeoPixel к середине ладони.

Поздравляю! Вы только что сделали свой собственный бионический бластер - перчатку.

Шаг 14: Изготовление брони

1. С помощью Pepakura, откроем и распечатаем шаблоны на бумаге. Вырежем кусочки бумаги наборным скальпелем.
2. Наденем перчатки и распределим бронепластинки в предполагаемых местах, чтобы посмотреть не слишком ли они большие / маленькие.
3. Если они неправильного размера, нужно изменить масштаб в Pepakura.

Нажмите на "2D меню", выберите «изменить масштаб», а также выберите масштабный фактор. Масштабный коэффициент позволит изменить масштаб с шагом 10%

Броня в этой статье была увеличена на 10%, а затем обрезалась для правильной подгонки.

6. После того, как вы удовлетворены масштабом, обведите контуры пластинок на листах пены EVA.
7. Вырежем кусочки пены наборным скальпелем.

* Вырежем под 45 градусов V-образные канавки вдоль линий сгиба, чтобы получить четкие линии.

8. Склеим куски вместе. Расположим Lilypad MP3 между перчаткой и бронёй в верхней части ладони. Вырежем прорезь в верхней секции ладони, чтобы установить динамик.

* Расположим динамик между верхней и нижней частями ладони и вырежем круг меньшего диаметра, чем динамик.

* Если вы использовали разъем для крепления NeoPixel к Lilypad, вырежьте отверстие в нижней части ладони и протяните провод через него, чтобы  NeoPixel мог застегнутся / приклеится к броне.

9. Аккуратно обработаем пену EВA тепловой пушкой, чтобы уплотнить поверхность. Не нагревайте пену слишком сильно, иначе она будет плавиться.
10. Нанесём пару слоев пластиковой прозрачной грунтовки. Затем покроем поверхность несколькими слоями красной краски. После чего нанесём на поверхность несколько слоёв прозрачного лака для защиты краски.
11. Приклеим окрашенные части к базовой перчатке.
12. Прилепим Lilypad MP3 к задней части перчатки и установим батарею.
13. Приклеим NeoPixel к ладони.

Все готово. Спасибо за внимание)

( Специально для МозгоЧинов #Bionic-Iron-Man-Glove" target="_blank">)