机电一体化最后一年项目

这是我的机电一体化最后一年项目 在斯科普里的机械工程学院。它的目标是开发一种能够实现真实手臂运动与 3D 计算机模型交互的设备。我在一个设备中集成了三个不同的领域，t.e.机械、电气和计算机工程：

• Solidworks 设计代表手臂运动的 3D 模型。
• Arduino Mega 2560 卡，用于连接现实世界与计算机。
• MATLAB / Simulink 对 3D 模型的控制进行编程

在下一个视频中，您可以看到该项目的演示。这是它的内容：

• 简介。 在这里，我简要介绍了机电一体化这一研究领域，它使我能够开发出这种设备。
• Arduino Mega 2560。 我在这个项目中使用的这个 Arduino 板的一些基本功能。
• Simulink 环境中的 3D 模型。 如何使用 SimMechanics Link 将 3D 模型从 Solidworks 传输到 Matlab / Simulink。
• 设备的开发。 在这里，我将讨论我用于构建设备的组件及其工作原理，以及 Simulink 模型，这是在 Arduino 板上运行并实现现实世界与计算机之间交互的程序
• 您可以观看以下视频或阅读下面的书面教程。

构建设备

本项目使用的零件

• Arduino Mega 2560
• 三轴加速度计
• 线性电位器 x5

加速度计用于跟踪手臂的方向。随着手臂移动，来自加速度计的 X、Y 和 Z 轴的值会发生变化，并在 Arduino 板的模拟输入中读取。据他们说，3D 模型也会移动。

电位器用于跟踪手指的位置。我在每个电位器上都安装了一个弹簧（笔式弹簧）。弹簧将电位器滑块固定在某个位置，随着手指的移动，滑块被拉动，电位器的电阻发生变化。这些值正在 Arduino 板的模拟输入中读取，3D 模型的手指也会根据这些值移动。

我用一个计算器的塑料盖作为底座，在上面安装了五个电位器。在它们上面我放了一个面包板，我用胶带把 Arduino 板和加速度计固定在上面。在下图中，您可以看到设备的最终外观。

器件电路原理图

3D 模型

3D 模型是人类手臂的表示。首先，我使用 Solidworks 对其进行建模，然后使用 Matworks 的 SimMechanicsLink 将其传输到 Matlab / Simulink。

MATLAB / Simulink 模型

在构建 Simulink 模型之前，首先我必须安装包含 Simulink 库的 Arduino IO 包，以便与 Arduino 板进行通信。同样使用 Arduino IDE，我必须将代码上传到软件包随附的 Arduino 板上，以启用 Simulink 库。在这里强烈推荐我的 Matlab 和 Arduino IO 包教程，让您了解工作原理并查看代码。

我将我的 Simulink 模型组织成六个子系统：

• 用于加速度计和电位计值的 Arduino 模拟输入模块
• 根据我的需要修正模拟读数
• PID 控制让运动更顺畅
• 用于驱动 3D 模型关节的关节执行器块
• 使用 SimMechanicsLink 自动生成的 3D 模型
• 用于跟踪 3D 模型位置的关节传感器块

您可以在此处下载 Simulink 模型：

检查我对这个项目的扩展。

我将 Arduino Glove 重新编程为游戏控制器。