Stjerne nyheder
Gør-det-selv bordplade robotarm, plexiglas manipulator på servoer eller uArm reverse engineering. Billig robotarm, programmerbar på Arduino: gør-det-selv robotmanipulator Gør-det-selv industrirobotmanipulator
En af de vigtigste drivkræfter automatisering moderne produktion er industrielle robotmanipulatorer. Deres udvikling og implementering gjorde det muligt for virksomheder at nå et nyt videnskabeligt og teknisk niveau for opgaveudførelse, omfordele ansvar mellem teknologi og mennesker og øge produktiviteten. Vi vil tale om typerne af robotassistenter, deres funktionalitet og priser i artiklen.
Assistent nr. 1 – robotmanipulator
Industri er grundlaget for de fleste økonomier i verden. Indkomsten for ikke kun individuel produktion, men også statsbudgettet afhænger af kvaliteten af de tilbudte varer, mængder og priser.
I lyset af den aktive introduktion af automatiserede linjer og udbredt brug smart teknologi kravene til de leverede produkter er stigende. Det er næsten umuligt i dag at modstå konkurrence uden brug af automatiserede linjer eller industrielle robotmanipulatorer.
Hvordan fungerer en industrirobot?
Robotarmen ligner en enorm automatiseret "arm" styret af et elektrisk kontrolsystem. Der er ingen pneumatik eller hydraulik i designet af enhederne alt er bygget på elektromekanik. Dette har reduceret prisen på robotter og øget deres holdbarhed.
Industrirobotter kan være 4-aksede (anvendes til lægning og pakning) og 6-aksede (til andre typer arbejde). Derudover adskiller robotter sig afhængigt af frihedsgraden: fra 2 til 6. Jo højere den er, jo mere præcist genskaber manipulatoren bevægelsen af en menneskelig hånd: rotation, bevægelse, kompression/frigivelse, vipning mv.
Funktionsprincippet for enheden afhænger af dens software og udstyr, og hvis hovedmålet i begyndelsen af dets udvikling var befrielsen af arbejdere fra tunge og farligt udseende arbejde, i dag er rækken af udførte opgaver øget markant.
Brugen af robotassistenter giver dig mulighed for at klare flere opgaver samtidigt:
- reduktion af arbejdsplads og frigivelse af specialister (deres erfaring og viden kan bruges på et andet område);
- stigning i produktionsmængder;
- forbedring af produktkvaliteten;
- Takket være processens kontinuitet forkortes produktionscyklussen.
I Japan, Kina, USA og Tyskland beskæftiger virksomheder et minimum af medarbejdere, hvis ansvar kun er at kontrollere driften af manipulatorer og kvaliteten af de fremstillede produkter. Det er værd at bemærke industriel robot manipulator er ikke kun en funktionel assistent inden for maskinteknik eller svejsning. Automatiserede enheder præsenteres i en bred vifte og bruges i metallurgi, let og fødevareindustri. Afhængigt af virksomhedens behov kan du vælge en manipulator, der matcher funktionelle ansvar og budget.
Typer af industrielle robotmanipulatorer
I dag findes der omkring 30 typer robotarme: fra universelle modeller til højt specialiserede assistenter. Afhængigt af de udførte funktioner kan manipulatorernes mekanismer være forskellige: for eksempel kan de være svejsearbejde, skæring, boring, bukning, sortering, stabling og pakning af varer.
I modsætning til den eksisterende stereotype om de høje omkostninger ved robotteknologi, vil alle, selv en lille virksomhed, være i stand til at købe en sådan mekanisme. Små universelle robotmanipulatorer med en lille belastningskapacitet (op til 5 kg) fra ABB og FANUC vil koste fra 2 til 4 tusind dollars.
På trods af enhedernes kompakthed er de i stand til at øge arbejdshastigheden og kvaliteten af produktbehandlingen. For hver robot vil der blive skrevet en unik software, der præcist koordinerer driften af enheden.
Højt specialiserede modeller
Robotsvejsere har fundet deres største anvendelse inden for maskinteknik. På grund af det faktum, at enhederne er i stand til at svejse ikke kun lige dele, men også effektivt udføre svejsearbejde i en vinkel, i svært tilgængelige steder installere hele automatiserede linjer.
Der lanceres et conveyorsystem, hvor hver robot udfører sin del af arbejdet inden for et bestemt tidsrum, og så begynder linjen at bevæge sig til næste fase. At organisere et sådant system med mennesker er ret vanskeligt: ingen af arbejderne bør være fraværende selv et sekund, ellers hele produktionsproces, eller et ægteskab dukker op.
Svejsere
De mest almindelige muligheder er svejserobotter. Deres ydeevne og nøjagtighed er 8 gange højere end menneskers. Sådanne modeller kan udføre flere typer svejsning: bue eller plet (afhængigt af softwaren).
Kuka industrielle robotmanipulatorer betragtes som førende på dette område. Omkostninger fra 5 til 300 tusind dollars (afhængigt af belastningskapacitet og funktioner).
Plukkere, flyttemænd og pakkere
Tung og skadelig for menneskekroppen arbejdskraft har ført til fremkomsten af automatiserede assistenter i denne industri. Emballeringsrobotter forbereder varer til forsendelse i løbet af få minutter. Omkostningerne ved sådanne robotter er op til 4 tusind dollars.
Producenter ABB, KUKA og Epson tilbyder brugen af enheder til at løfte tunge byrder, der vejer mere end 1 ton, og transportere dem fra lageret til læssestedet.
Producenter af industrielle robotmanipulatorer
Japan og Tyskland betragtes som de ubestridte ledere i denne branche. De står for mere end 50 % af al robotteknologi. Det er dog ikke let at konkurrere med giganter, og i SNG-landene dukker efterhånden deres egne producenter og startups op.
KNN Systems. Det ukrainske firma er partner med det tyske Kuka og udvikler projekter til robotisering af svejsning, fræsning, plasmaskæring og palletering. Takket være deres software kan en industrirobot omkonfigureres til nyt udseende opgaver på kun én dag.
Rozum Robotics (Hviderusland). Virksomhedens specialister har udviklet den industrielle robotmanipulator PULSE, som udmærker sig ved sin lethed og brugervenlighed. Enheden er velegnet til at samle, pakke, lime og omarrangere dele. Prisen på robotten er omkring $500.
"ARKODIM-Pro" (Rusland). Engageret i produktionen af lineære robotmanipulatorer (bevæger sig langs lineære akser), der bruges til plastsprøjtestøbning. Derudover kan ARKODIM-robotter arbejde som en del af et transportørsystem og udføre funktionerne som en svejser eller pakker.
Denne artikel - introduktionsvejledning for begyndere i at skabe robotarme, der er programmeret ved hjælp af Arduino. Konceptet er, at robotarmprojektet vil være billigt og nemt at bygge. Vi vil sammensætte en simpel prototype med kode, der kan og bør optimeres. Dette vil være en fremragende start for dig inden for robotteknologi. Arduino-robotarmen styres af et hacket joystick og kan programmeres til at gentage en række handlinger, som du angiver. Er du ikke stærk i programmering, kan du påtage dig projektet som en uddannelse til montering af hardware, uploade min kode til den og få basal viden ud fra det. Igen er projektet ret simpelt.
Videoen viser en demo af min robot.
Trin 1: Liste over materialer
Vi skal bruge:
- Arduino bord. Jeg brugte Uno, men enhver variant vil gøre arbejdet lige så godt for projektet.
- Servoer, 4 af de billigste du kan finde.
- Husmaterialer efter din smag. Træ, plast, metal, pap er velegnede. Mit projekt er lavet ud fra en gammel notesblok.
- Hvis du ikke vil bøvle med printkort, så skal du bruge et brødbræt. Egnet bord lille størrelse, se efter muligheder med jumpere og en strømforsyning - de kan være ret billige.
- Noget til bunden af armen - jeg brugte en kaffedåse, det er ikke den bedste mulighed, men det er alt jeg kunne finde i lejligheden.
- En tynd tråd til armmekanismen og en nål til huller.
- Lim og tape for at holde det hele sammen. Der er ikke noget, der ikke kan holdes sammen med gaffatape og varm lim.
- Tre 10K modstande. Hvis du ikke har modstande, er der dog en løsning i koden til sådanne tilfælde den bedste mulighed vil købe modstande.
Trin 2: Sådan fungerer det
Den vedhæftede figur viser håndens arbejdsprincip. Jeg vil også forklare alt i ord. To dele af hånden er forbundet tynd tråd. Midten af tråden er forbundet med armservoen. Når servoen trækker i tråden, trækker hånden sig sammen. Jeg riggede armen til med en kuglepenfjeder, men har du et mere fleksibelt materiale, kan du bruge det.
Trin 3: Ændring af joysticket
Forudsat at du allerede er færdig med at samle armmekanismen, går jeg videre til joystick-delen.
Et gammelt joystick blev brugt til dette projekt, men i princippet vil enhver enhed med knapper klare sig. Analoge knapper (svampe) bruges til at styre servoer, da de i bund og grund kun er potentiometre. Hvis du ikke har et joystick, kan du bruge tre almindelige potentiometre, men hvis du er ligesom mig, og du laver selv et gammelt joystick, er her, hvad du skal gøre.
Jeg tilsluttede potentiometre til brødbræt, hver af dem har tre terminaler. En af dem skal forbindes til GND, den anden til +5V på Arduino, og den midterste til indgangen, som vi vil definere senere. Vi vil ikke bruge Y-aksen på venstre potentiometer, så vi behøver kun potentiometeret over joysticket.
Med hensyn til switchene, tilslut +5V til den ene ende, og ledningen, der går til den anden Arduino-indgang, til den anden ende. Mit joystick har en fælles +5V linje til alle switches. Jeg tilsluttede kun 2 knapper, men så tilsluttede jeg en anden, fordi det var nødvendigt.
Det er også vigtigt at klippe de ledninger, der går til chippen (sort cirkel på joysticket). Når du har fuldført alt ovenstående, kan du begynde ledningsføringen.
Trin 4: Tilslutning af vores enhed
Billedet viser enhedens elektriske ledninger. Potentiometre er håndtag på et joystick. Albue er højre Y-akse, Base er højre X-akse, Skulder er venstre X-akse Hvis du vil ændre retningen af servoerne, skal du blot ændre positionen af +5V og GND ledningerne på det tilsvarende potentiometer.
Trin 5: Upload kode
På dette tidspunkt skal vi downloade den vedhæftede kode til din computer og derefter uploade den til Arduino.
Bemærk: hvis du allerede har uploadet kode til Arduino før, så spring blot dette trin over - du lærer ikke noget nyt.
- Åbn Arduino IDE og indsæt koden i den
- I Værktøj/Tavle skal du vælge dit bræt
- I Værktøjer/Seriel port skal du vælge den port dit kort er forbundet til. Mest sandsynligt vil valget bestå af et element.
- Klik på knappen Upload.
Du kan ændre servoernes funktionsområde, jeg efterlod noter i koden om, hvordan man gør dette. Mest sandsynligt vil koden fungere uden problemer, du skal kun ændre armservoparameteren. Denne indstilling afhænger af, hvordan du har konfigureret dit filament, så jeg anbefaler at få det helt rigtigt.
Hvis du ikke bruger modstande, bliver du nødt til at ændre koden, hvor jeg efterlod noter om det.
Filer
Trin 6: Start af projektet
Robotten styres af bevægelser på joysticket, hånden komprimeres og frigøres med håndknappen. Videoen viser, hvordan alt fungerer i det virkelige liv.
Her er en måde at programmere hånden på:
- Åbn Serial Monitor i Arduino IDE, dette vil gøre det lettere at overvåge processen.
- Gem startpositionen ved at klikke på Gem.
- Flyt kun én servo ad gangen, f.eks. skulder op, og tryk på gem.
- Aktiver hånden også kun under dens trin, og gem derefter ved at trykke på gem. Deaktivering udføres også i et separat trin, efterfulgt af tryk på gem.
- Når du afslutter rækkefølgen af kommandoer, skal du trykke på afspilningsknappen, robotten vil flytte til startpositionen og derefter begynde at bevæge sig.
- Hvis du vil stoppe det, skal du frakoble kablet eller trykke på nulstillingsknappen på Arduino-kortet.
Hvis du gjorde alt korrekt, vil resultatet ligne dette!
Jeg håber, lektionen var nyttig for dig!
Vi skaber en robotmanipulator ved hjælp af en afstandsmåler og implementerer baggrundsbelysning.
Vi skærer basen af akryl. Vi bruger servodrev som motorer.
Generel beskrivelse af robotmanipulatorprojektet
Projektet bruger 6 servomotorer. Til den mekaniske del blev der brugt akryl 2 mm tyk. Basen fra en diskokugle kom godt med som stativ (en af motorerne er monteret indeni). Der anvendes også en ultralydsafstandssensor og en 10 mm LED.
Et Arduino powerboard bruges til at styre robotten. Selve strømkilden er computerens strømforsyning.
Projektet giver omfattende forklaringer på udviklingen af en robotarm. Spørgsmålene om strømforsyning af det udviklede design betragtes separat.
Hovedkomponenter til manipulatorprojektet
Lad os starte udviklingen. Du skal bruge:
- 6 servomotorer (jeg brugte 2 modeller mg946, 2 mg995, 2 futuba s3003 (mg995/mg946 har bedre egenskaber end futuba s3003, men sidstnævnte er meget billigere);
- akryl 2 millimeter tykt (og et lille stykke 4 mm tykt);
- ultralydsafstandssensor hc-sr04;
- LED'er 10 mm (farve - efter eget skøn);
- stativ (bruges som base);
- aluminiumsgreb (koster ca. 10-15 dollars).
Sådan styres:
- Arduino Uno board (projektet bruger et hjemmelavet board, der er fuldstændig magen til Arduino);
- strømkort (du bliver nødt til at lave det selv, vi vender tilbage til dette spørgsmål senere, det kræver særlig opmærksomhed);
- strømforsyning (i i dette tilfælde computerens strømforsyning bruges);
- en computer til at programmere din manipulator (hvis du bruger Arduino til programmering, så Arduino IDE)
Selvfølgelig skal du bruge kabler og nogle grundlæggende værktøjer som skruetrækkere og lignende. Nu kan vi gå videre til design.
Mekanisk montage
Før du begynder at udvikle den mekaniske del af manipulatoren, er det værd at bemærke, at jeg ikke har tegninger. Alle knuder blev lavet "på knæet". Men princippet er meget enkelt. Du har to akrylled, mellem hvilke du skal installere servomotorer. Og de to andre links. Også til montering af motorer. Nå, selve grebet. Den nemmeste måde at købe et sådant greb på er på internettet. Næsten alt er installeret ved hjælp af skruer.
Længden af den første del er omkring 19 cm; den anden - omkring 17,5; Længden af frontleddet er ca. 5,5 cm. Vælg de resterende mål i overensstemmelse med målene på dit projekt. I princippet er størrelserne på de resterende knudepunkter ikke så vigtige.
Den mekaniske arm skal give en rotationsvinkel på 180 grader i bunden. Så vi skal installere en servomotor i bunden. I dette tilfælde er den installeret i den samme diskokugle. I dit tilfælde kan dette være en hvilken som helst passende æske. Robotten er monteret på denne servomotor. Du kan, som vist på figuren, installere en ekstra metalflangering. Du kan undvære det.
At installere ultralydssensor, der er brugt akryl 2 mm tyk. Du kan installere en LED lige nedenfor.
Det er svært at forklare i detaljer præcis, hvordan man konstruerer en sådan manipulator. Meget afhænger af de komponenter og dele, du har på lager eller køber. For eksempel, hvis dimensionerne på dine servoer er forskellige, vil akryl armaturforbindelserne også ændre sig. Hvis dimensionerne ændres, vil kalibreringen af manipulatoren også være anderledes.
Du bliver helt sikkert nødt til at forlænge servomotorkablerne efter at have afsluttet udviklingen af den mekaniske del af manipulatoren. Til disse formål brugte dette projekt ledninger fra et internetkabel. For at alt dette skal se ud, skal du ikke være doven og installere adaptere på de frie ender af de forlængede kabler - hun eller han, afhængigt af udgangene på dit Arduino-kort, skjold eller strømkilde.
Efter at have samlet den mekaniske del, kan vi gå videre til "hjernerne" i vores manipulator.
Manipulator greb
For at installere grebet skal du bruge en servomotor og nogle skruer.
Så hvad skal der præcist til.
Tag vippen fra servoen og forkort den, indtil den passer til dit greb. Stram herefter de to små skruer.
Når du har installeret servoen, skal du dreje den til den yderste venstre position og klemme gribekæberne.
Nu kan du installere servoen med 4 bolte. Sørg samtidig for, at motoren stadig er i yderste venstre position, og at gribekæberne er lukkede.
Du kan tilslutte servodrevet til Arduino-kortet og kontrollere griberens funktionalitet.
Bemærk venligst, at der kan opstå problemer med griberens funktion, hvis boltene/skruerne er overspændte.
Tilføjelse af belysning til pegeredskabet
Du kan lysne dit projekt op ved at tilføje belysning til det. LED'er blev brugt til dette. Det er nemt at gøre og ser meget imponerende ud i mørke.
Steder til installation af LED'er afhænger af din kreativitet og fantasi.
Elektrisk diagram
Du kan bruge et 100 kOhm potentiometer i stedet for modstand R1 til manuelt at justere lysstyrken. 118 Ohm modstande blev brugt som modstand R2.
Liste over hovedkomponenter, der blev brugt:
- R1 - 100 kOhm modstand
- R2 - 118 Ohm modstand
- Transistor bc547
- Fotomodstand
- 7 lysdioder
- Skifte
- Tilslutning til Arduino board
Et Arduino-kort blev brugt som mikrocontroller. Strømforsyningen fra en personlig computer blev brugt som strømforsyning. Ved at tilslutte multimeteret til de røde og sorte kabler vil du se 5 volt (som bruges til servomotorerne og ultralydsafstandssensoren). Gul og sort giver dig 12 volt (til Arduino). Vi laver 5 stik til servomotorerne, parallelt forbinder vi de positive til 5 V, og de negative til jord. Det samme med afstandssensoren.
Herefter skal du forbinde de resterende stik (en fra hver servo og to fra afstandsmåleren) til kortet, vi loddede, og Arduino. Glem samtidig ikke at angive de stifter, du brugte i programmet korrekt i fremtiden.
Derudover blev der installeret en strøm-LED-indikator på strømkortet. Dette er nemt at implementere. Derudover blev der brugt en 100 ohm modstand mellem 5V og jord.
Den 10 mm LED på robotten er også forbundet til Arduino. En 100 ohm modstand går fra ben 13 til LED'ens positive ben. Negativ - til jorden. Du kan deaktivere det i programmet.
Til 6 servomotorer anvendes 6 stik, da de 2 servomotorer i bunden bruger samme styresignal. De tilsvarende ledere er forbundet og forbundet til en ben.
Jeg gentager, at strømforsyningen fra en personlig computer bruges som strømforsyning. Eller du kan selvfølgelig købe en separat strømforsyning. Men under hensyntagen til det faktum, at vi har 6 drev, som hver kan forbruge omkring 2 A, vil sådan en kraftig strømforsyning ikke være billig.
Bemærk venligst, at stikkene fra servoerne er forbundet til PWM-udgangene på Arduino. I nærheden af hver sådan pin på tavlen er der symbol~. En ultralydsafstandssensor kan tilsluttes ben 6, 7. En LED kan tilsluttes pin 13 og jord. Det er alle de stifter, vi har brug for.
Nu kan vi gå videre til Arduino-programmering.
Før du tilslutter kortet via USB til din computer, skal du sørge for at slukke for strømmen. Når du tester programmet, skal du også slukke for strømmen til din robotarm. Hvis strømmen ikke er slukket, modtager Arduino 5 volt fra usb'en og 12 volt fra strømforsyningen. Følgelig vil strømmen fra usb overføres til strømkilden, og den vil "sænke" lidt.
Ledningsdiagrammet viser, at der er tilføjet potentiometre til at styre servoerne. Potentiometre er valgfrie, men koden ovenfor fungerer ikke uden dem. Potentiometre kan tilsluttes ben 0,1,2,3 og 4.
Programmering og første lancering
Der bruges 5 potentiometre til styring (du kan helt erstatte dette med 1 potentiometer og to joysticks). Tilslutningsdiagrammet med potentiometre er vist i forrige del. Arduino-skitsen er her.
Nedenfor er flere videoer af robotarmen i aktion. Håber du nyder det.
Videoen ovenfor viser de seneste modifikationer af bevæbningen. Jeg var nødt til at ændre designet lidt og udskifte et par dele. Det viste sig, at futuba s3003 servoerne var ret svage. De viste sig kun at blive brugt til at gribe eller dreje hånden. Så de installerede mg995. Nå, mg946 vil generelt være en glimrende mulighed.
Kontrolprogram og forklaringer hertil
// drev styres ved hjælp af variable modstande - potentiometre.
int potpin = 0; // analog ben til tilslutning af potentiometer
int val; // variabel til at læse data fra den analoge pin
myservo1.attach(3);
myservo2.attach(5);
myservo3.attach(9);
myservo4.attach(10);
myservo5.attach(11);
pinMode(led, OUTPUT);
( //servo 1 analog pin 0
val = analogRead(potpin); // læser potentiometerværdien (værdi mellem 0 og 1023)
// skalerer den resulterende værdi til brug med servoer (får en værdi i området fra 0 til 180)
myservo1.write(val); // bringer servoen til en position i overensstemmelse med den beregnede værdi
forsinkelse(15); // venter på, at servomotoren når den angivne position
val = analogRead(potpin1); // servo 2 på analog ben 1
val = kort(værdi, 0, 1023, 0, 179);
myservo2.write(val);
val = analogRead(potpin2); // servo 3 på analog ben 2
val = kort(værdi, 0, 1023, 0, 179);
myservo3.write(val);
val = analogRead(potpin3); // servo 4 på analog ben 3
val = kort(værdi, 0, 1023, 0, 179);
myservo4.write(val);
val = analogRead(potpin4); //serva 5 på analog pin 4
val = kort(værdi, 0, 1023, 0, 179);
myservo5.write(val);
Skitser ved hjælp af en ultralydsafstandssensor
Dette er nok en af de mest imponerende dele af projektet. Der er installeret en afstandssensor på manipulatoren, som reagerer på forhindringer omkring.
Grundlæggende forklaringer af koden er præsenteret nedenfor
#define trigPin 7
Følgende stykke kode:
Vi tildelte navne til alle 5 signaler (til 6 drev) (kan være hvad som helst)
Følge:
Serial.begin(9600);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
pinMode(led, OUTPUT);
myservo1.attach(3);
myservo2.attach(5);
myservo3.attach(9);
myservo4.attach(10);
myservo5.attach(11);
Vi fortæller Arduino-kortet, hvilke pinde LED'erne, servomotorerne og afstandssensoren er forbundet til. Der er ingen grund til at ændre noget her.
ugyldig position1())(
digitalWrite(led, HIGH);
myservo2.writeMicroseconds(1300);
myservo4.writeMicroseconds(800);
myservo5.writeMicroseconds(1000);
Der er nogle ting, du kan ændre her. Jeg satte en position og kaldte den position1. Det vil blive brugt i det fremtidige program. Hvis du vil give en anden bevægelse, skal du ændre værdierne i parentes fra 0 til 3000.
Efter dette:
ugyldig position2())(
digitalWrite(led,LOW);
myservo2.writeMicroseconds(1200);
myservo3.writeMicroseconds(1300);
myservo4.writeMicroseconds(1400);
myservo5.writeMicroseconds(2200);
I lighed med det foregående stykke er det kun i dette tilfælde position2. Ved at bruge samme princip kan du tilføje nye positioner til bevægelse.
lang varighed, afstand;
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
varighed = pulsIn(echoPin, HIGH);
afstand = (varighed/2) / 29,1;
Nu begynder programmets hovedkode at fungere. Du skal ikke ændre det. Hovedopgaven for ovenstående linjer er at konfigurere afstandssensoren.
Efter dette:
hvis (afstand<= 30) {
hvis (afstand< 10) {
myservo5.writeMicroseconds(2200); //åben griber
myservo5.writeMicroseconds(1000); //luk griberen
Du kan nu tilføje nye bevægelser baseret på afstanden målt af ultralydssensoren.
hvis (afstand<=30){ // данная строка обеспечивает переход в position1, если расстояние меньше 30 см.
position1(); //i det væsentlige vil armen finde ud af, hvad end du angiver mellem parenteserne ( )
else( // hvis afstanden er større end 30 cm, gå til position2
position()2 // ligner den forrige linje
Du kan ændre afstanden i koden og gøre hvad du vil.
Sidste linjer kode
if (afstand > 30 || afstand<= 0){
Serial.println("Udenfor rækkevidde"); //output en meddelelse i den serielle monitor, at vi er gået ud over det angivne område
Serial.print(afstand);
Serial.println("cm"); //afstand i centimeter
forsinkelse(500); //forsinkelse 0,5 sekunder
Du kan selvfølgelig konvertere alt her til millimeter, meter, ændre den viste besked osv. Du kan lege lidt med forsinkelsen.
Det er alt. Nyd, opgrader dine egne manipulatorer, del ideer og resultater!
Først vil generelle spørgsmål blive diskuteret, derefter de tekniske karakteristika af resultatet, detaljer og til sidst selve monteringsprocessen.
Generelt og generelt
Oprettelse af denne enhed som helhed bør ikke forårsage nogen vanskeligheder. Det vil være nødvendigt grundigt at gennemtænke de muligheder, der vil være ret vanskelige at implementere fra et fysisk synspunkt, så den manipulerende arm udfører de opgaver, den er tildelt.
Tekniske karakteristika for resultatet
En prøve med længde/højde/bredde-parametre på henholdsvis 228/380/160 millimeter vil blive overvejet. Vægten af det færdige produkt vil være cirka 1 kg. En kablet fjernbetjening bruges til styring. Estimeret montagetid, hvis du har erfaring er omkring 6-8 timer. Hvis det ikke er der, så kan det tage dage, uger og med samvittighed endda måneder for manipulatorarmen at blive samlet. I sådanne tilfælde bør du kun gøre det med dine egne hænder for din egen interesse. For at flytte komponenterne bruges kommutatormotorer. Med nok indsats kan du lave en enhed, der vil rotere 360 grader. For at lette arbejdet skal du ud over standardværktøjer som en loddekolbe og loddekolbe også have lager på:
- Lang næsetang.
- Sideskærere.
- Stjerneskruetrækker.
- 4 batterier af typen D.
Fjernbetjeningen kan implementeres ved hjælp af knapper og en mikrocontroller. Hvis du vil lave trådløs fjernstyring, skal du også bruge et handlingskontrolelement i manipulatorhånden. Som tilføjelser vil der kun være behov for enheder (kondensatorer, modstande, transistorer), som gør det muligt at stabilisere kredsløbet, og en strøm af den nødvendige størrelse kan transmitteres gennem det på de rigtige tidspunkter.
Små detaljer
For at regulere antallet af omdrejninger kan du bruge adapterhjul. De vil gøre manipulatorhåndens bevægelse glat.
Det er også nødvendigt at sikre, at ledningerne ikke komplicerer dens bevægelse. Det ville være optimalt at lægge dem inde i strukturen. Du kan gøre alt udefra denne tilgang vil spare tid, men kan potentielt føre til vanskeligheder med at flytte individuelle komponenter eller hele enheden. Og nu: hvordan laver man en manipulator?
Forsamling generelt
Lad os nu fortsætte direkte til at skabe manipulatorarmen. Lad os starte fra fundamentet. Det er nødvendigt at sikre, at enheden kan drejes i alle retninger. En god løsning ville være at placere den på en diskplatform, som drives af en enkelt motor. For at den kan rotere i begge retninger, er der to muligheder:
- Installation af to motorer. Hver af dem vil være ansvarlig for at vende i en bestemt retning. Når den ene arbejder, er den anden i ro.
- Installation af en motor med et kredsløb, der kan få den til at dreje i begge retninger.
Hvilken af de foreslåede muligheder at vælge afhænger helt af dig. Dernæst laves hovedstrukturen. For behageligt arbejde er der brug for to "led". Fastgjort til platformen skal den kunne vippe i forskellige retninger, hvilket opnås ved hjælp af motorer placeret ved dens base. En anden eller et par bør placeres ved albuebøjningen, så en del af grebet kan bevæges langs koordinatsystemets vandrette og lodrette linjer. Yderligere, hvis du ønsker at få maksimale kapaciteter, kan du installere en anden motor ved håndleddet. Næste er det mest nødvendige, uden hvilken en manipulerende hånd er umulig. Du bliver nødt til at lave selve optagelsesenheden med dine egne hænder. Der er mange implementeringsmuligheder her. Du kan give et tip om de to mest populære:
- Der bruges kun to fingre, som samtidig komprimerer og løsner den genstand, der skal gribes. Det er den enkleste implementering, som dog normalt ikke kan prale af betydelig bæreevne.
- Der skabes en prototype af en menneskelig hånd. Her kan der bruges én motor til alle fingre, ved hjælp af hvilken bøjning/forlængelse vil blive udført. Men designet kan gøres mere komplekst. Så du kan tilslutte en motor til hver finger og styre dem separat.
Dernæst er det tilbage at lave en fjernbetjening, ved hjælp af hvilken de enkelte motorer og tempoet i deres drift vil blive påvirket. Og du kan begynde at eksperimentere med en robotmanipulator, du selv har lavet.
Mulige skematiske fremstillinger af resultatet
Giver rig mulighed for kreative opfindelser. Derfor præsenterer vi dig for flere implementeringer, som du kan tage som grundlag for at skabe din egen enhed til et lignende formål.
Ethvert præsenteret manipulatorkredsløb kan forbedres.
Konklusion
Det vigtige ved robotteknologi er, at der stort set ingen grænser for funktionsforbedring. Derfor, hvis du ønsker det, vil det ikke være svært at skabe et rigtigt kunstværk. Når vi taler om mulige måder at forbedre yderligere på, er det værd at nævne kranen. At lave en sådan enhed med dine egne hænder vil ikke være svært på samme tid, det vil lære børn til kreativt arbejde, videnskab og design. Og dette kan til gengæld have en positiv indvirkning på deres fremtidige liv. Vil det være svært at lave en kran med egne hænder? Dette er ikke så problematisk, som det kan se ud ved første øjekast. Medmindre det er værd at tage sig af tilstedeværelsen af yderligere små dele såsom et kabel og hjul, som det vil dreje på.
Hej Giktimes!
UArm-projektet fra uFactory rejste midler på Kickstarter for mere end to år siden. De sagde helt fra begyndelsen, at det ville være et åbent projekt, men umiddelbart efter virksomhedens afslutning havde de ikke travlt med at offentliggøre kildekoden. Jeg ville bare skære plexiglasset efter deres tegninger, og det var det, men da der ikke var nogen kildematerialer, og der ikke var sådan noget inden for en overskuelig fremtid, begyndte jeg at gentage designet fra fotografier.
Nu ser min robotarm sådan ud:
Jeg arbejdede langsomt på to år, og jeg nåede at lave fire versioner og fik en del erfaring. Du kan finde beskrivelsen, historikken for projektet og alle projektfiler under klippet.
Prøv og fejl
Da jeg begyndte at arbejde på tegningerne, ønskede jeg ikke bare at gentage uArm, men at forbedre den. Det forekom mig, at under mine forhold var det ganske muligt at undvære lejer. Jeg kunne heller ikke lide det faktum, at elektronikken roterede sammen med hele manipulatoren, og jeg ønskede at forenkle designet af den nederste del af hængslet. Plus jeg begyndte at tegne ham lidt mindre med det samme.Med disse inputparametre tegnede jeg den første version. Desværre har jeg ingen fotografier af den version af manipulatoren (som er lavet i gult). Fejlene i det var simpelthen episke. For det første var det næsten umuligt at samle. Som regel var mekanikken, som jeg tegnede før manipulatoren, ret enkel, og jeg behøvede ikke at tænke på monteringsprocessen. Men alligevel samlede jeg den og prøvede at starte den, og min hånd bevægede sig næsten ikke! Alle delene kredsede om skruerne, og hvis jeg strammede dem, så der var mindre slør, kunne hun ikke bevæge sig. Hvis jeg løsnede den, så den kunne bevæge sig, dukkede der en utrolig leg op. Som et resultat overlevede konceptet ikke engang tre dage. Og han begyndte at arbejde på den anden version af manipulatoren.
Rød var allerede ret egnet til arbejde. Den samledes normalt og kunne bevæge sig med smøring. Jeg var i stand til at teste softwaren på den, men alligevel gjorde manglen på lejer og store tab på forskellige tryk den meget svag.
Derefter opgav jeg arbejdet med projektet i nogen tid, men besluttede mig snart for at føre det ud i livet. Jeg besluttede at bruge mere kraftfulde og populære servoer, øge størrelsen og tilføje lejer. Desuden besluttede jeg, at jeg ikke ville forsøge at gøre alt perfekt på én gang. Jeg skitserede hurtigt tegningerne uden at tegne smukke sammenhænge og bestilte udskæring af gennemsigtigt plexiglas. Ved at bruge den resulterende manipulator var jeg i stand til at fejlsøge montageprocessen, identificerede områder, der havde brug for yderligere styrkelse, og lært at bruge lejer.
Efter at jeg havde haft det meget sjovt med den gennemsigtige manipulator, begyndte jeg at tegne den endelige hvide version. Så nu er al mekanikken fuldstændig fejlrettet, de passer til mig, og jeg er klar til at sige, at jeg ikke vil ændre noget andet i dette design:
Det deprimerer mig, at jeg ikke kunne bringe noget grundlæggende nyt til uArm-projektet. Da jeg begyndte at tegne den endelige version, havde de allerede rullet 3D-modellerne ud på GrabCad. Som et resultat forenklede jeg bare kloen lidt, forberedte filerne i et praktisk format og brugte meget enkle og standardkomponenter.
Funktioner af manipulatoren
Før fremkomsten af uArm så desktop-manipulatorer af denne klasse ret kedelige ud. De havde enten slet ingen elektronik eller havde en form for kontrol med modstande eller havde deres egen proprietære software. For det andet havde de normalt ikke et system med parallelle hængsler, og selve grebet ændrede sin position under drift. Hvis du samler alle fordelene ved min manipulator, får du en ret lang liste:- Et system af stænger, der gør det muligt at placere kraftige og tunge motorer i bunden af manipulatoren, samt holde griberen parallelt eller vinkelret på basen
- Et enkelt sæt komponenter, der er nemme at købe eller skære af plexiglas
- Lejer i næsten alle komponenter i manipulatoren
- Nem at samle. Dette viste sig at være en rigtig svær opgave. Det var især svært at gennemtænke processen med at samle basen
- Gribepositionen kan ændres 90 grader
- Open source og dokumentation. Alt er forberedt i tilgængelige formater. Jeg vil levere links til download af 3D-modeller, skærefiler, materialeliste, elektronik og software
- Arduino kompatibel. Der er mange modstandere af Arduino, men jeg tror på, at dette er en mulighed for at udvide publikum. Professionelle kan nemt skrive deres software i C - dette er en almindelig controller fra Atmel!
Mekanik
For at samle skal du skære dele ud af 5 mm tykt plexiglas:
De opkrævede mig omkring $10 for at skære alle disse dele.
Basen er monteret på et stort leje:
Det var især svært at gennemtænke basen fra monteringsprocessens synspunkt, men jeg holdt øje med ingeniørerne fra uArm. Rockerne sidder på en stift med en diameter på 6 mm. Det skal bemærkes, at mit albuetræk holdes på en U-formet holder, mens uFactory’s holdes på en L-formet. Det er svært at forklare, hvad forskellen er, men jeg synes, jeg gjorde det bedre.
Grebet monteres separat. Den kan dreje rundt om sin akse. Selve kloen sidder direkte på motorakslen:
I slutningen af artiklen vil jeg give et link til super detaljerede monteringsvejledninger i fotografier. Du kan trygt vride det hele sammen på et par timer, hvis du har alt, hvad du har brug for lige ved hånden. Jeg udarbejdede også en 3D-model i det gratis SketchUp-program. Du kan downloade det, afspille det og se, hvad og hvordan det blev samlet.
Elektronik
For at få hånden til at fungere, skal du blot tilslutte fem servoer til Arduino og forsyne dem med strøm fra en god kilde. uArm bruger en form for feedback-motorer. Jeg installerede tre almindelige MG995-motorer og to små metalgearmotorer til at styre griberen.Her er min fortælling tæt sammenflettet med tidligere projekter. For noget tid siden begyndte jeg at undervise i Arduino-programmering og forberedte endda mit eget Arduino-kompatible board til disse formål. Til gengæld fik jeg en dag mulighed for at lave brædder billigt (hvilket jeg også skrev om). Til sidst endte det hele med, at jeg brugte mit eget Arduino-kompatible board og et specialiseret skjold til at styre manipulatoren.
Dette skjold er faktisk meget simpelt. Den har fire variable modstande, to knapper, fem servostik og et strømstik. Dette er meget praktisk fra et fejlfindingssynspunkt. Du kan uploade en testskitse og optage en eller anden makro til kontrol eller sådan noget. Jeg vil også give et link til at downloade tavlefilen i slutningen af artiklen, men den er forberedt til fremstilling med metallisering af hullerne, så den nytter ikke meget til hjemmeproduktion.
Programmering
Det mest interessante er at styre manipulatoren fra en computer. uArm har en praktisk applikation til at styre manipulatoren og en protokol til at arbejde med den. Computeren sender 11 bytes til COM-porten. Den første er altid 0xFF, den anden er 0xAA og nogle af de resterende er signaler til servoer. Dernæst normaliseres disse data og sendes til motorerne til behandling. Mine servoer er tilsluttet digitale ind-/udgange 9-12, men dette kan nemt ændres.uArms terminalprogram giver dig mulighed for at ændre fem parametre, når du styrer musen. Når musen bevæger sig hen over overfladen, ændres positionen af manipulatoren i XY-planet. Drejning af hjulet ændrer højden. LMB/RMB - komprimer/udkomprimer kloen. RMB + hjul - drej grebet. Det er faktisk meget praktisk. Hvis du ønsker det, kan du skrive enhver terminalsoftware, der kommunikerer med manipulatoren ved hjælp af den samme protokol.
Jeg vil ikke give skitser her - du kan downloade dem i slutningen af artiklen.
