钢琴弹奏机器人


澜不吃蓝
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发布时间: 2025-10-20 16:42:57 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
封面
Tchaibotsky 是一款由 Arduino 驱动的钢琴弹奏机器人。动机是打造一些可以为钢琴家伴奏的东西,无论他们是失去一只手臂而无法演奏歌曲的旋律,还是他们想演奏二重奏但没有朋友。截至目前,它的范围仅限于 C 大调歌曲(没有降号或升号)。

准备工作:

材料:

3D打印的顶部部件

3D打印的底部部件

8个3D打印的手指

3D打印的杆件支架

1/8英寸厚的胶合板,约11英寸×4英寸

8个金属齿轮微型舵机

Arduino Uno开发板

小型面包板

跳线(杜邦线)

9V电池及用于为Arduino供电的适配器

外接电源(移动电源)

USB数据线

28BYJ-48步进电机

2根1/8英寸直径、12英寸长的钢杆

1根5/32英寸直径、约4英寸长的管子

2根1/8英寸直径、各约10英寸长的管子

1

3D打印零件

该项目的大部分设计都采用 3D 打印技术,包括顶部和底部外壳、8 个手指、齿条和小齿轮以及支撑它的杆架。

手指有两种不同的版本:手指 1 和手指 2。手指 1 较长,用于配合上排舵机使用。手指 2 较短,用于配合下排舵机使用。

现在的齿条和小齿轮有点太细了,容易打滑,所以可以尝试一下粗一点的。同时要限制小齿轮的尺寸。小齿轮越大,步进电机需要产生的扭矩就越大,即使是半步进电机,现在也经常会失速。

打印:

  1. 1x 手持陀螺
  2. 1x 手底
  3. 4x 手指 1
  4. 4x 手指 2
  5. 2x 鱼竿架
  6. 1个机架
  7. 1x 小齿轮
STL
手底.stl
42.56KB
STL
手托.stl
244.32KB
STL
手指.stl
9.65KB
STL
手指2.stl
9.65KB
STL
鱼竿架.stl
16.29KB
2

外壳钻孔

需要在外壳底部钻孔以容纳红外接收器和电源线。

测量电线的直径并在背面钻孔,以便电源线穿过。

在底部外壳的左前方钻一个与红外接收器大小相同的孔,如图所示。

3

调整伺服器

所有舵机的角度应保持一致。为此,请使用 Arduino 将舵机位置设置为 90 度,然后将舵臂安装到与表面平行的位置。在将所有舵机插入外壳之前,请先执行此操作,确保舵臂朝向正确。

4

插入伺服器

顶部外壳有 8 个孔,用于安装舵机。底部也有一些孔,用于将电线穿入。

先插入下方的 4 个舵机,并将线穿过。然后插入上方的 4 个舵机,并将线穿过相同的孔。

确保所有伺服臂插入后都大致处于相同的角度。

5

连接手指

一共有 8 个手指,4 个短的,4 个长的。长的手指与上面一排的舵机连接,短的手指与下面一排的舵机连接。

将手指插入插槽并用 1/8 英寸管将其串起。

修剪掉多余的管子并锉平。

6

连接电源

在本项目中,我使用了电池组作为外部电源。这样做是因为电池组的额定电压为 5V,最大电流为 2A。每个舵机大约需要 200mA 的电流,而 Arduino 本身无法提供足够的电流来驱动所有舵机。

从一块小面包板上取下电源轨并将其粘在底部外壳的底部。

我剥掉了一根 USB 线,并拆掉了数据线。USB 线里面有四根线:红、黑、绿、白。我们只需要红线和黑线。剥掉这两根线。我把它们焊接到 9V 电池的连接器上,因为这些线很细,插不进面包板,而我正好有 9V 适配器。然后我把正极和负极都插进了面包板。

7

安装步进电机和驱动板

将步进电机插入底部外壳,小心地将电线穿过孔。

将驱动板用热胶粘在任何方便的地方。

8

连接电线

8 根伺服电机数字引线连接到数字引脚 2-9。务必按正确顺序连接。如图 4 所示,最左侧的伺服电机 (servo1) 连接到引脚 2。伺服电机 2 连接到引脚 3,以此类推。伺服电机的正极和负极引线连接到面包板。步进控制器板上标有 IN 1 - IN 4 的 4 根引线连接到数字引脚 10-13。步进控制器板上的正极和负极引线也插入面包板。红外接收器连接到 Arduino 的 5V 和接地引脚,数据引脚连接到模拟引脚 1。

在 Fritzing 图中,电源由两节 AA 电池表示。实际上不要使用两节 AA 电池。图中也没有连接步进器。

9

代码写入Arduino

该代码目前使用了名为“StepperAK”的步进电机库,但半步模式不适用于使用该库的 28byj-48 电机。我建议使用这个库并使用半步模式。代码已注释,并解释了具体操作。

https://github.com/Moragor/Mora_28BYJ_48

代码开头的数组是歌曲。前 8 行对应一个伺服电机,最后一行用于音符计时。如果值为 1,则表示播放该伺服电机。在计时行中,1 表示 1/8 音符。因此,2 表示 2 个 1/8 音符或 1/4 音符。


INO
FW04FXEJPCY6C0Q.ino
9.03KB
10

将杆插入外壳底部

将内径为 4 毫米的管子剪成约 2 段,每段长 40 毫米。用砂纸将管子底部打磨粗糙,然后在其表面大量涂抹快干胶(502 胶),插入底壳的孔中。

11

连接底部和顶部

将上部外壳与下部外壳连接起来。小心电线卡在两者之间。

12

构建基础

底座由两个用强力胶粘在木头上的杆架组成。我在它们下面加了1/8英寸的圆盘,使高度与键盘的按键齐平。

架子也用强力胶粘在底座上。

现在您只需插入 2 根钢棒并将机器人滑到它们上面就可以了。

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