在這個項目中，設計并制造了一個可以自主演奏音樂的自彈尤克里里機器人！

材料：

基于 Arduino Uno 微控制器！

其他部件

1. 尤克里里 （任何便宜的型號都可以）

Arduino Uno

L293D 電機驅動器擴展罩

8× 12V 電磁閥

Nema 17 步進機

TMC2208 步進驅動器

迷你面包板

150 毫米 MGN9B 直線導軌，帶塊

GT2 6mm 同步帶

滑輪和惰輪

微型伺服

12V 10A 電源

實心線 （22 AWG）

M3 具體細節

輔助工具

1. 3D 打印機

烙鐵

螺絲刀

萬用表

第 1 步：3D 打印

第一步是 3D 打印所需的部件。我建議先打印shell_bottom.stl和 shell_top.stl ，因為它們是以下安裝組件連接的基礎：

rail_mount.stl （×2）

idler_holder.stl

stepper_mount.stl

然后可以打印拾取機構的零件（ servo_mount.stl 、 pick.stl ）。機器人的另一端基于 solenoid_cage.stl 。它通過 2× neck_mount.stl 連接到尤克里里琴上。然后您將需要 4× plunger_center.stl 和 4× plunger_side.stl ，但這可能會根據使用的螺線管數量及其布局而變化。*附件：3D模型資料.7z

第 2 步：3D 打印組件

打印部件時需要注意的重要事項：

大多數女高音尤克里里應該有一個足夠相似的設計，以便貝殼件能夠正確地適應，但情況可能并非總是如此，所以這些部分可能需要稍微修改一下，以適應你的樂器。

第 3 步：上半部分組裝

首先將線性導軌支架放在上半部分，然后用 M3 螺釘固定。外殼的底部有一個槽，用于擰緊 M3 螺母。重復此過程，將步進器安裝座安裝在側面，然后將步進器面朝上滑入到位。

第 4 步：下半部分組裝

對于下半部分，首先安裝惰輪支架，然后安裝另一個導軌支架。接下來，將帶有電機護罩的 Arduino 連接到側面。最終結果應與上面顯示的圖片相似。

第 5 步：安裝滑軌

現在，線性導軌可以安裝在尤克里里琴的琴身上。一旦它處于正確的位置，就應該將導軌支架完全擰緊。接下來，拿起 3D 打印的伺服支架并將其連接到正時皮帶上。伺服安裝座具有用于固定皮帶的特定插槽，因此它應該很容易推入到位。仔細檢查滑塊是否在線性導軌上自由上下移動，然后將伺服安裝座擰到上面，確保其方向正確。

第 6 步：皮帶和皮帶輪系統

將惰輪放在其支架上，然后將皮帶繞在它和步進軸上。將皮帶剪成合適的長度，然后將其插入步進器支架上的另一個插槽中。這將允許步進器上下移動滑塊。

第 7 步：安裝電子元件

將微型試驗板放在步進電機旁邊，并將TMC2208步進驅動器插入中心。現在，為了限制提供給步進電機的電流，我們需要在驅動器模塊上設置電壓參考。

首先，將驅動器連接到 12V 電源。

打開電源并設置萬用表以測量直流電壓。

將黑色探針放在 GND 引腳上，將紅色探針放在微型電位計上。

在監控萬用表讀數的同時調整電位計，以設置參考電壓 （VREF)

我最終將參考電壓設置為1V 左右。

對于與 Arduino 的其余連接：

M1A 、 M1B 、 M2A 、M2B 連接到步進電機

VIO 焊接到電機擴展板上的 5V 輸出上

DIR 、STEP 和 ENABLE 連接到您選擇的 Arduino 數字引腳，用于向驅動程序發送信號

應連接接地

第 8 步：步進和伺服代碼

現在是時候讓機械裝置動起來了！

通過將滑塊移動到盡可能靠近步進電機的位置來重置滑塊的位置。然后上傳 stepper.ino 代碼，該代碼使用 Accelstepper 庫來測試其移動（您可能需要調整限制以確保滑塊具有其完整的移動范圍）。

完成后，將微型舵機連接到 Arduino 并運行 servo.ino 代碼以驗證其操作。*附件：servo.7z
*附件：stepper.7z

第 9 步：滑塊校準

如果兩個部分都正常工作，您現在可以通過將伺服器安裝到滑塊上來組合它們，并合并前面的兩段代碼

伺服電機就位后，您可能需要調整并確定伺服電機的正確角度。

第 10 步：位置校準

這部分稍微困難一些，可能需要一些反復試驗。為了讓機器人撥動琴弦，找到每根琴弦的位置并將其放入代碼中，以便撥片輕輕地放在四根琴弦中每根琴弦的一側。后面部分的代碼可能會對此有所幫助（刪除不必要的部分）。

第 11 步：安裝螺線管組件

完成后，打印螺線管籠（如果尚未打印），然后按照上圖所示的模式插入螺線管（先將電線穿過）。對于每個螺線管，將一根電線接地，另一根電線連接到 arduino 擴展板上的電機輸入之一。

將柱塞擰入螺線管末端，然后使用籠式支架將籠子連接到尤克里里琴的頸部。驗證柱塞是否正確壓緊琴弦，并在必要時重新對齊。

第 12 步：將所有組件放在一起

根據設置，要使所有內容正常工作可能需要多次嘗試。在本節中，包含了一些可以幫助完成此過程的腳本。每次要記住的測試過程：

插入 12V 電源。

連接 Arduino。

將滑塊移動到起始位置。

第 13 步：選擇要播放的音樂

我在 ukulele.ino 的草圖中放了幾首不同的歌曲，所以一定要全部嘗試一下！

第 14 步：完成！

現在，構建已大功告成，可以試試自行演奏音樂了。