如何为机器人手构建触觉反馈系统

第1步：材料和工具

材料：

每个手指：

A2-70螺栓 - 3个带斜头的头部和4个带有常规头部的每个手指

尼龙插入式锁紧螺母用于螺栓

4-40 x 1/2“机用螺钉和配套螺母

2-56螺纹滚珠连杆（用于将手指连接到伺服系统）

Jumbo回形针（用于连接球形连杆）

（x28）＃4S垫圈

电子产品：

Arduino Mega

（x4）FSR

（x4）4.5“柔性电阻

（x4）迷你振动电机

（x10） PCB螺钉端子

（x4）22k电阻器

（x4）10k电阻器

双绞线24AWG电线（这对电线更容易管理电线）

（x4）Hobby Servos

杂项。面包板设备

6V电源（我使用的是4xAA电池座）

其他：

5mm丙烯酸树脂

管道胶带

Golve

热缩管

螺纹

工具：

激光切割机

Dremel

钻孔机

热胶枪

烙铁

安全眼镜

针头

步骤2：设计

每个手指使用两组四连杆。我将向您展示如何使用下方手指的两张照片。

对于这些部件，我能够在我当地的黑客空间HeatSync实验室用丙烯酸激光切割它们。丙烯酸是一种用于较小载荷和基本测试的优质材料，但如果手指上有任何主要应变，则存在卡住零件的风险。而不是丙烯酸，最好是用金属制成的部件用于更大的负载。

.dxf文件没有比例。对于手指，孔应为2.8毫米。对于手掌，矩形为20x40mm。我使用的是Hitec HS-322高清伺服系统，它们非常适合。你必须取下伺服外壳并将其重新放在手中，因为有一个小的边缘，电线就会出来。

第3步：将手指放在一起

最初，手指使用4-40螺栓所有的孔，但由于公制螺栓更好地配合，我把所有螺栓都换掉了。

我需要在零件上的内孔上倾斜，以使斜面螺栓与丙烯酸树脂表面齐平。为此，我使用了钻头，钻头的尺寸与斜头相同。我还将螺栓向下切了一下，以防止它们夹在手指之间。

切断螺栓。如果没有安全眼镜和手套，这可能会造成麻烦。还要记得在切割螺栓之前先戴上普通螺母，然后将其取下。当你将锁紧螺母放在上面时，这将防止螺纹变形。

将手指放在一起：

先将斜面螺栓放在上面。

然后按任意顺序插入其他螺栓。

每个螺栓还有自己的垫圈和锁紧螺母

步骤4：组装机器人手

用于固定手指，粗糙将粘贴的丙烯酸树脂。这为热胶提供了可以抓住的东西。此外，将手指定位在类似于人手的角度。调整它们，使螺栓不会干扰手指，

对于每个FSR，焊接扭绞的电线。我为每个FSR使用了大约2英尺的电线。将FSR包裹在胶带中，如下图所示。这将允许他们被绑在机器人手上。确保有一些胶带压住一小部分电线。如果不这样做，FSR可能会在焊接接头上方过度弯曲并断裂。

对于伺服系统，您需要拆开外壳并将其重新放在手上。由于导线出现的唇缘，它们无法滑入。在伺服盒和丙烯酸树脂之间加一点热胶。这将使它们保持原位。将大型纸夹切成合适的尺寸并将它们焊接在球链上。关于球链接的好处是它们可以通过稍微拧紧或稍微拧紧链接来调整。

单个4-40螺栓位于手指第一段的顶部并连接到球链接。

步骤5：组装你的手

将所有部件缝在旧手套上。确保它与机器人手相匹配（左机器人手的左手套和右机器人手的右手套）。可以通过更换一些导线来改变它的侧面。

将绞合线焊接到电机和柔性电阻器上。再次，我使用了大约2英尺的电线，但你使用了多少取决于你想要获得的Arduino有多远。

在我原来的手中，我使用以太网电缆中的双绞线。颜色编码使电线管理更简单，但电线有点僵硬。刚度不影响手的功能，但它确实使手套感觉有点奇怪。这可以通过使用绞合线代替实心芯线来修复。

步骤6：电子设备

每个传感器都使用分压器。 FSR获得10k电阻，柔性电阻获得22k电阻。分压器与传感器的电阻变化一起工作。当可变电阻器的电阻较高时，可变电阻器两端的电压降较大。分压器提供+ 5V，5V的压降在两个电阻之间分配。 Arduino测量电阻之间的电压，并根据电压读数（0为0V，1023为5V）返回0到1023之间的值。

步骤7：编程手

我已经附加了第一个版本的代码。那时，我使用了两个常规的Arduinos，因为我需要8个Analog In引脚。它还隔离了正在进行的两个过程：定位手指并测量压力。对于我的第二个版本（此版本），我使用了Arduino Mega，因此我可以将所有输入放在一块板上。至于代码，我几乎将伺服定位复制并粘贴到压力读取循环中并更改了引脚标签。

**重要**

对于伺服定位，还需要完成一些工作限制旋转。如果它们旋转得太远，有些东西可能会破裂。这就是我打破手指的方式。正如我在介绍中所说，我将一直回到这个项目，试图一点一点地改进它。由于这是我的第一个Arduino程序之一，因此代码中很可能存在效率低下的问题。随意发布可能的修改。

步骤8：将所有内容挂起

这是更具挑战性的部分之一。确保检查并仔细检查所有连接。

每个传感器都有自己的终端。一根电线插入一个插槽，另一根电线插入另一个插槽。由于传感器是电阻器，它们进入的方向并不重要。

在端子上从左到右：

（每个电阻器都有自己的端子）

Flex电阻器（手套） - 食指

中指

无名指

（四根导线各自进入自己的插槽）

电机接地 - 顺序无关紧要只记得正电线直接挂入Arduino

FSR（机器人手） - 食指

中指

无名指

面包板。

伺服引脚：

红色正电源

黑色接地白色/黄色信号（伺服连接到Arduino上的数字输出引脚）

所有跳线从电路板走到Arduino上的相应引脚。 （flex sensor 1 to Analog In 0，flex sensor 2 to Analog In 2等）

第9步：享受！