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メカトロニクス最終年度プロジェクト

これは私のメカトロニクス最終年度プロジェクトでした スコピエの機械工学部で。目的は、実際の腕の動きと3Dコンピューターモデルとの相互作用を可能にするデバイスを開発することでした。 3つの異なるフィールドを1つのデバイスに統合しました。機械、電気、コンピューター工学:

  • 腕の動きを表す3Dモデルを設計するためのSolidworks。
  • 実世界とコンピューターを接続するためのArduinoMega2560カード。
  • 3Dモデルの制御をプログラムするMATLAB/Simulink

次のビデオでは、プロジェクトのプレゼンテーションを見ることができます。これがその内容です:

  • はじめに。 ここでは、この種のデバイスの開発を可能にした研究分野としてのメカトロニクスについて簡単に説明します。
  • ArduinoMega2560。 このプロジェクトで使用したこのArduinoボードのいくつかの基本機能。
  • Simulink環境の3Dモデル。 SimMechanicsリンクを使用して3DモデルをSolidworksからMatlab/Simulinkに転送する方法。
  • デバイスの開発。 ここでは、デバイスの構築に使用したコンポーネントとその動作、およびArduinoボード上で実行され、実世界とコンピューター間の相互作用を可能にするプログラムであるSimulinkモデルについて説明します。
  • 次のビデオを見るか、以下のチュートリアルを読むことができます。
デバイスの構築
このプロジェクトで使用されるパーツ
  • Arduino Mega 2560
  • 3軸加速度計
  • リニアポテンショメータx5

加速度計は、腕の向きを追跡するために使用されます。アームが動くと、加速度計のX、Y、Z軸の値が変化し、Arduinoボードのアナログ入力で読み取られます。彼らによると、3Dモデルも動きます。

ポテンショメータは、指の位置を追跡するために使用されます。各ポテンショメータにスプリング(ペンスプリング)を取り付けました。スプリングがポテンショメータのスライダーを特定の位置に保持し、指が動くとスライダーが引っ張られ、ポテンショメータの抵抗が変化します。その値はArduinoボードのアナログ入力で読み取られており、それに応じて3Dモデルの指も動きます。

5つのポテンショメータを取り付けるベースとして、電卓のプラスチックカバーを使用しました。その上に、Arduinoボードと加速度計をテープで固定したブレッドボードを置きました。下の写真では、デバイスの最終的な外観を確認できます。

デバイスの回路図

3Dモデル


3Dモデルは、人間の腕を表したものです。まず、Solidworksを使用してモデル化し、次にMatworksのSimMechanicsLinkを使用してMatlab/Simulinkに転送しました。


Simulinkモデルを構築する前に、まず、Arduinoボードと通信するためのSimulinkライブラリで構成されるArduinoIOパッケージをインストールする必要がありました。また、Arduino IDEを使用して、Simulinkライブラリを有効にするためにパッケージに付属のArduinoボードにコードをアップロードする必要がありました。ここでは、動作原理を理解してコードを確認できるように、MatlabとArduinoIOパッケージのチュートリアルを強くお勧めします。

Simulinkモデルを6つのサブシステムに編成しました:

  • Arduinoアナログ入力は加速度計とポテンショメータからの値をブロックします
  • 必要に応じたアナログ読み取りの修正
  • スムーズな動きを得るためのPID制御
  • 3Dモデルのジョイントを駆動するためのジョイントアクチュエータブロック
  • SimMechanicsLinkを使用して自動的に生成された3Dモデル
  • 3Dモデルの位置を追跡するためのジョイントセンサーブロック

Simulinkモデルはここからダウンロードできます:


このプロジェクトの拡張機能を確認してください。

ゲームコントローラーとして機能するようにArduinoグローブを再プログラムしました。


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