Ručný manipulátor pre domácich majstrov. Robotické rameno mechanické rameno

Mestský štátom financovaná organizácia

doplnkové vzdelávanie „Stanica mladí technici»

mesto Kamensk Shakhtinsky

Mestská scéna krajská súťaž

„Mladí dizajnéri Donu pre tretie tisícročie“

Sekcia "Robotika"

« Arduino manipulačné rameno"

učiteľ doplnkového vzdelávania

MBU DO "SYUT"

Úvod 3

Výskum a analýza 4

Etapy výroby jednotiek a montáže manipulátora 6

1. Materiály a nástroje 6

   Mechanické súčasti manipulátora 7

   Elektronické plnenie manipulátor 9

Záver 11

Zdroje informácií 12

Dodatok 13

Úvod

Robotický manipulátor je trojrozmerný stroj, ktorý má tri rozmery zodpovedajúce priestoru živej bytosti. V širšom zmysle možno manipulátora definovať ako technický systém, schopný nahradiť človeka alebo mu pomôcť pri plnení rôznych úloh.

V súčasnosti vývoj robotiky nenapreduje, ale beží s predstihom. Len za prvých 10 rokov 21. storočia bolo vynájdených a implementovaných viac ako 1 milión robotov. Najzaujímavejšie však je, že vývoj v tejto oblasti môžu realizovať nielen tímy veľkých korporácií, skupiny vedcov a profesionálnych inžinierov, ale aj bežní školáci po celom svete.

Na štúdium robotiky v škole bolo vyvinutých niekoľko komplexov. Najznámejšie z nich sú:

Robotis Bioloid;

LEGO Mindstorms;

• Arduino.

Konštruktéri Arduina majú veľký záujem tvorcov robotov. Arduino dosky sú rádiový dizajnový kit, veľmi jednoduchý, ale dostatočne funkčný na veľmi rýchle programovanie v jazyku Viring (v skutočnosti C++) a uvádzanie technických nápadov do života.

Ako však ukazuje prax, je to práca mladých odborníkov novej generácie, ktorá nadobúda čoraz väčší praktický význam.

Výučba programovania detí bude vždy dôležitá, pretože rýchly rozvoj robotiky je spojený predovšetkým s vývojom informačných technológií a komunikačných prostriedkov.

Cieľom projektu je vytvoriť edukačný rádiokonštruktor založený na ramene manipulátora, ktorý deti naučí programovať v prostredí Arduino. herná forma. Poskytnúť možnosť čo najväčšiemu počtu detí zoznámiť sa s dizajnérskou činnosťou v robotike.

Ciele projektu:

vyvíjať a budovať učebné rameno – manipulátor s minimálne náklady fondy, ktoré nie sú nižšie ako zahraničné analógy;

používať servá ako manipulačné mechanizmy;

ovládať mechanizmy manipulátora pomocou rádiovej súpravy Arduino UNO R 3;

vyvinúť program v programovacom prostredí Arduino na proporcionálne riadenie serv.

Na dosiahnutie stanoveného cieľa a cieľov nášho projektu je potrebné preštudovať typy existujúcich manipulátorov, technickú literatúru na túto tému a hardvérovú a výpočtovú platformu Arduino.

Výskum a analýza

Štúdium.

Priemyselný manipulátor - určený na vykonávanie motorických a riadiacich funkcií vo výrobnom procese, t.j. automatické zariadenie, pozostávajúci z manipulátora a preprogramovateľného riadiaceho zariadenia, ktoré generuje riadiace úkony nastavujúce požadované pohyby výkonných orgánov manipulátora. Slúži na presun výrobných predmetov a vykonávanie rôznych technologických operácií.

O
dunivý konštruktér - manipulátor je vybavený robotickým ramenom, ktoré sa stláča a uvoľňuje. S jeho pomocou môžete hrať šach pomocou diaľkového ovládania. Na rozdávanie vizitiek môžete použiť aj robotickú ruku. Pohyby zahŕňajú: zápästie 120°, lakeť 300°, základná rotácia 270°, základný pohyb 180°. Hračka je veľmi dobrá a užitočná, ale jej cena je asi 17 200 rubľov.

Vďaka projektu „uArm“ si každý môže zostaviť vlastného stolného minirobota. „uArm“ je 4-osový manipulátor, miniatúrna verzia priemyselného robota „ABB PalletPack IRB460“ Manipulátor je vybavený mikroprocesorom Atmel a sadou servomotorov, celková cena potrebné detaily- 12 959 rubľov. Projekt uArm vyžaduje aspoň základné znalosti programovania a skúsenosti so stavaním Lega. Mini robot môže byť naprogramovaný pre mnoho funkcií: od hrania až po hudobný nástroj, pred načítaním nejakého zložitého programu. V súčasnosti sa vyvíjajú aplikácie pre iOS a Android, ktoré vám umožnia ovládať “uArm” zo smartfónu.

Manipulátory "uArm"

Väčšina existujúcich manipulátorov zahŕňa umiestnenie motorov priamo do kĺbov. Toto je dizajnovo jednoduchšie, ale ukazuje sa, že motory musia zdvihnúť nielen užitočné zaťaženie, ale aj iné motory.

Analýza.

Ako základ sme vzali manipulátor prezentovaný na webovej stránke Kickstarter, ktorý sa nazýval „uArm“. Výhodou tejto konštrukcie je, že plošina na umiestnenie chápadla je vždy rovnobežná s pracovnou plochou. Ťažké motory sú umiestnené na základni, sily sa prenášajú cez tyče. Výsledkom je, že manipulátor má tri servá (tri stupne voľnosti), ktoré mu umožňujú pohybovať nástrojom pozdĺž všetkých troch osí o 90 stupňov.

Do pohyblivých častí manipulátora sa rozhodli namontovať ložiská. Táto konštrukcia manipulátora má oproti mnohým modelom, ktoré sú momentálne v predaji, množstvo výhod: Celkovo manipulátor používa 11 ložísk: 10 kusov pre hriadeľ 3 mm a jedno pre hriadeľ 30 mm.

Vlastnosti ramena manipulátora:

Výška: 300 mm.

Pracovná zóna(s ramenom úplne vysunutým): 140 mm až 300 mm okolo základne

Maximálna nosnosť na dĺžku ramena: 200 g

Spotreba prúdu, nie viac: 1A

Jednoduchá montáž. Veľká pozornosť bola venovaná tomu, aby existovala taká postupnosť montáže manipulátora, pri ktorej by bolo mimoriadne pohodlné skrutkovať všetky časti. To bolo obzvlášť ťažké pre výkonné servopohonné jednotky v základni.

Riadenie je realizované pomocou premenných odporov, proporcionálne riadenie. Môžete navrhnúť ovládanie typu pantografu, ako je to v prípade jadrových vedcov a hrdinu vo veľkom robotovi z filmu „Avatar“ a dá sa ovládať aj pomocou myši a pomocou príkladov kódu si môžete vytvoriť svoje vlastné pohybové algoritmy.

Otvorenosť projektu. Každý si môže vyrobiť vlastné náradie (prísavku alebo sponu na ceruzku) a nahrať do ovládača program (náčrt) potrebný na splnenie úlohy.

Etapy výroby komponentov a montáže manipulátora

Materiály a nástroje

Na výrobu ramena manipulátora bol použitý kompozitný panel s hrúbkou 3 mm a 5 mm. Ide o materiál, ktorý sa skladá z dvoch hliníkové plechy, hrúbka 0,21 mm, spojená vrstvou termoplastického polyméru, má dobrú tuhosť, je ľahká a ľahko spracovateľná. Stiahnuté fotografie manipulátora na internete boli spracované počítačovým programom Inkscape (vektorový grafický editor). IN Program AutoCAD(trojrozmerný počítačom podporovaný dizajn a systém kreslenia) boli nakreslené výkresy ramena manipulátora.

Hotové diely pre manipulátor.

Hotové diely základne manipulátora.

Mechanický obsah manipulátora

Na základňu manipulátora boli použité servá MG-995. Ide o digitálne servá s kovovými prevodmi a guľôčkovými ložiskami, poskytujú silu 4,8 kg/cm, presné polohovanie a prijateľnú rýchlosť. Jeden servopohon váži 55,0 gramov s rozmermi 40,7 x 19,7 x 42,9 mm, napájacie napätie od 4,8 do 7,2 voltov.

Na uchopenie a otáčanie ruky boli použité servá MG-90S. Sú to tiež digitálne servá s kovovými prevodmi a guľôčkovým ložiskom na výstupnom hriadeli poskytujú silu 1,8 kg/cm a presné ovládanie polohy. Jeden servopohon váži 13,4 gramov s rozmermi 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, napájacie napätie od 4,8 do 6,0 voltov.

Servopohon MG-995 Servopohon MG90S

Ložisko s rozmermi 30x55x13 slúži na uľahčenie otáčania základne ramena - manipulátora s bremenom.

Montáž ložísk. Zostava rotačného zariadenia.

Základ ramena - zostava manipulátora.

Časti na zostavenie chápadla. Zostava uchopovača.

Elektronické plnenie manipulátora

Je tam jeden otvorený projekt, ktorý sa nazýva Arduino. Základom tohto projektu je základný hardvérový modul a program, v ktorom je možné napísať kód pre regulátor v špecializovanom jazyku a ktorý umožňuje pripojiť a naprogramovať tento modul.

Na prácu s manipulátorom sme použili dosku Arduino UNO R 3 a kompatibilnú rozširujúcu dosku na pripojenie serv. Má nainštalovaný 5V stabilizátor pre napájanie serv, PLS kontakty pre pripojenie serv a konektor pre pripojenie variabilných rezistorov. Napájanie je napájané z bloku 9V, 3A.

Riadiaca doska Arduino OSN R 3.

Schematický diagram rozšírenia pre dosku radiča Arduino OSN R 3 bol vypracovaný s prihliadnutím na zadané úlohy.

Schéma rozširujúcej dosky pre regulátor.

Rozširujúca doska pre ovládač.

Dosku Arduino UNO R 3 pripojíme pomocou USB A-B kábla k počítaču, nastavíme potrebné nastavenia v programovacom prostredí a vytvoríme program (náčrt) pre obsluhu serv pomocou knižníc Arduino. Zostavíme (skontrolujeme) náčrt a potom ho načítame do ovládača. S detailné informácie o práci v prostredí Arduino nájdete na stránke http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino pre začiatočníkov. Lekcie).

Okno programu s náčrtom.

Záver

Tento model manipulátora sa vyznačuje nízkou cenou v porovnaní s jednoduchou stavebnicou „Duckrobot“, ktorá vykonáva 2 pohyby a stojí 1 102 rubľov, alebo stavebnicou Lego „Policajná stanica“, ktorá stojí 8 429 rubľov. Náš konštruktér vykonáva 5 pohybov a stojí 2384 rubľov.

Nízka cena prispela k vývoju technického konštruktéra ramena manipulátora, ktorého príklad hravou formou názorne demonštroval princíp činnosti manipulátora a realizáciu zadaných úloh.

Princíp fungovania v programovacom prostredí Arduino sa v testoch osvedčil. Tento spôsob riadenia a výučby programovania hravou formou je nielen možný, ale aj efektívny.

Počiatočný súbor s náčrtom, prevzatý z oficiálnej webovej stránky Arduino a odladený v programovacom prostredí, zabezpečuje správne a spoľahlivá prevádzka manipulátor.

V budúcnosti chcem opustiť drahé servá a používať krokové motory, takže sa to bude pohybovať celkom presne a hladko.

Manipulátor je ovládaný pomocou pantografu cez rádiový kanál Bluetooth.

Informačné zdroje

Gololobov N.V. O projekte Arduino pre školákov. Moskva. 2011.

Kurt E. D. Úvod do mikrokontrolérov s prekladom do ruštiny od T. Volkova. 2012.

Belov A.V. Samoinštruktážny manuál pre vývojárov zariadení na mikrokontroléroch AVR. Veda a technika, Petrohrad, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ pásový manipulátor.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipulátor cez Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html odkaz na článok a video.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino pre začiatočníkov.

Aplikácia

Nákres základne manipulátora

Výkres ramena a rukoväte manipulátora.

Bude ovplyvnený ako prvý všeobecné otázky, Potom technické údaje výsledok, detaily a nakoniec samotný proces montáže.

Vo všeobecnosti a všeobecne

Vytvorenie tohto zariadenia ako celku by nemalo spôsobiť žiadne ťažkosti. Bude potrebné dôkladne zvážiť len možnosti mechanických pohybov, ktoré budú z fyzického hľadiska dosť ťažko realizovateľné, aby manipulačné rameno plnilo zadané úlohy.

Technické charakteristiky výsledku

Bude sa brať do úvahy vzorka s parametrami dĺžka/výška/šírka 228/380/160 milimetrov. Hmotnosť manipulátora vyrobeného vlastnými rukami bude približne 1 kilogram. Na ovládanie slúži káblové diaľkové ovládanie. Odhadovaný čas montáže, ak máte skúsenosti, je cca 6-8 hodín. Ak tam nie je, potom môže zmontovanie ramena manipulátora trvať dni, týždne a s vedomím aj mesiace. V takýchto prípadoch by ste to mali robiť vlastnými rukami len pre svoj vlastný záujem. Na pohyb komponentov sa používajú komutátorové motory. S dostatočným úsilím môžete vyrobiť zariadenie, ktoré sa bude otáčať o 360 stupňov. Pre uľahčenie práce musíte okrem štandardných nástrojov, ako je spájkovačka a spájka, zásobiť aj:

1. Kliešte s dlhým nosom.
2. Bočné frézy.
3. Skrutkovač Phillips.
4. 4 batérie typu D.

Diaľkový ovládač diaľkové ovládanie možno implementovať pomocou tlačidiel a mikrokontroléra. Ak chcete vyrobiť diaľkové bezdrôtové ovládanie, budete potrebovať aj akčný ovládací prvok v ruke manipulátora. Ako doplnky budú potrebné iba zariadenia (kondenzátory, odpory, tranzistory), ktoré umožnia stabilizáciu obvodu a prenos prúdu požadovanej veľkosti cez neho v správnych časoch.

Malé časti

Na reguláciu počtu otáčok môžete použiť kolieska adaptéra. Vďaka nim bude pohyb ruky manipulátora plynulý.

Je tiež potrebné zabezpečiť, aby drôty nekomplikovali jeho pohyb. Optimálne by bolo položiť ich vo vnútri konštrukcie. Všetko môžete robiť zvonku, tento prístup ušetrí čas, ale môže potenciálne viesť k ťažkostiam pri presúvaní jednotlivých komponentov alebo celého zariadenia. A teraz: ako vyrobiť manipulátora?

Montáž vo všeobecnosti

Teraz prejdeme priamo k vytvoreniu ramena manipulátora. Začnime od základu. Je potrebné zabezpečiť, aby sa zariadenie dalo otáčať vo všetkých smeroch. Dobré rozhodnutie bude umiestnený na diskovej platforme, ktorá je poháňaná do rotácie jediným motorom. Aby sa mohol otáčať v oboch smeroch, existujú dve možnosti:

1. Inštalácia dvoch motorov. Každý z nich bude zodpovedný za otáčanie sa konkrétnym smerom. Keď jeden pracuje, druhý odpočíva.
2. Inštalácia jedného motora s obvodom, ktorý dokáže roztočiť v oboch smeroch.

Ktorú z navrhovaných možností si vyberiete, závisí výlučne od vás. Ďalej sa vytvorí hlavná konštrukcia. Pre pohodlnú prácu sú potrebné dva „kĺby“. Keď je pripevnený k plošine, musí byť schopný nakláňať sa v rôznych smeroch, čo sa dosahuje pomocou motorov umiestnených na jeho základni. Ďalší alebo pár by mal byť umiestnený v ohybe lakťa, aby sa časť úchopu mohla pohybovať pozdĺž horizontálnych a vertikálnych línií súradnicového systému. Ďalej, ak chcete získať maximálne možnosti, môžete na zápästie nainštalovať ďalší motor. Ďalej je to najnutnejšie, bez ktorého je manipulačná ruka nemožná. Samotné snímacie zariadenie si budete musieť vyrobiť vlastnými rukami. Tu je veľa možností implementácie. Môžete dať tip na dva najobľúbenejšie:

1. Používajú sa len dva prsty, ktoré súčasne stláčajú a uvoľňujú uchopovaný predmet. Ide o najjednoduchšiu realizáciu, ktorá sa však väčšinou nemôže pochváliť výraznou nosnosťou.
2. Vznikne prototyp ľudskej ruky. Tu je možné použiť jeden motor pre všetky prsty, pomocou ktorého sa bude vykonávať ohýbanie/predlžovanie. Ale dizajn môže byť zložitejší. Ku každému prstu teda môžete pripojiť motor a ovládať ich samostatne.

Ďalej ostáva vyrobiť diaľkové ovládanie, pomocou ktorého sa budú ovplyvňovať jednotlivé motory a tempo ich chodu. A môžete začať experimentovať s robotickým manipulátorom, ktorý ste si sami vyrobili.

Možné schematické znázornenia výsledku

Manipulačná ruka DIY poskytuje dostatok príležitostí pre kreativitu. Preto vám predstavujeme niekoľko implementácií, ktoré môžete použiť ako základ pre vytvorenie vlastného zariadenia na podobný účel.

Akýkoľvek prezentovaný obvod manipulátora môže byť vylepšený.

Záver

Dôležité na robotike je, že prakticky neexistuje žiadne obmedzenie funkčného zlepšovania. Preto, ak si budete priať, vytvorenie skutočného umeleckého diela nebude ťažké. Hovorí o možné spôsobyĎalším vylepšením je žeriav. Výroba takéhoto zariadenia vlastnými rukami nebude zároveň náročná, naučí deti tvorivej práci, vede a dizajnu. A to zase môže mať pozitívny vplyv na ich budúci život. Bude ťažké vyrobiť žeriav vlastnými rukami? Nie je to také problematické, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Stojí za to postarať sa o dostupnosť ďalších malé časti ako kábel a kolesá, na ktorých sa bude točiť.

Jedna z hlavných hnacích síl automatizácie moderná výroba sú priemyselné robotické manipulátory. Ich vývoj a implementácia umožnili podnikom dosiahnuť novú vedeckú a technickú úroveň plnenia úloh, prerozdeliť zodpovednosť medzi technológiu a ľudí a zvýšiť produktivitu. O typoch robotických asistentov, ich funkčnosti a cenách si povieme v článku.

Asistent č.1 – robotický manipulátor

Priemysel je základom väčšiny ekonomík na svete. Od kvality ponúkaného tovaru, objemov a cenotvorby závisia príjmy nielen individuálnej výroby, ale aj štátneho rozpočtu.

V súvislosti s aktívnym zavádzaním automatizovaných liniek a rozšíreným využívaním smart technológií sa zvyšujú požiadavky na dodávané produkty. Bez použitia automatizovaných liniek alebo priemyselných robotických manipulátorov je dnes takmer nemožné obstáť v konkurencii.

Ako funguje priemyselný robot?

Robotické rameno vyzerá ako obrovské automatizované „rameno“ ovládané elektrickým riadiacim systémom. V dizajne zariadení nie je žiadna pneumatika ani hydraulika, všetko je postavené na elektromechanike. Tým sa znížili náklady na roboty a zvýšila sa ich odolnosť.

Priemyselné roboty môžu byť 4-osové (používajú sa na kladenie a balenie) a 6-osové (na iné typy prác). Okrem toho sa roboty líšia v závislosti od stupňa voľnosti: od 2 do 6. Čím je vyššia, tým presnejšie manipulátor obnoví pohyb ľudskej ruky: rotáciu, pohyb, stlačenie/uvoľnenie, naklonenie atď.
Princíp fungovania zariadenia závisí od toho softvér a zariadení, a ak na začiatku jeho vývoja bolo hlavným cieľom oslobodenie robotníkov od ťažkých a nebezpečne vyzerajúce práce, dnes sa rozsah vykonávaných úloh výrazne zvýšil.

Použitie robotických asistentov vám umožňuje zvládnuť niekoľko úloh súčasne:

• zmenšenie pracovného priestoru a uvoľnenie špecialistov (ich skúsenosti a znalosti možno využiť v inej oblasti);
• zvýšenie objemu výroby;
• zlepšenie kvality výrobkov;
• Vďaka kontinuite procesu sa skracuje výrobný cyklus.

V Japonsku, Číne, USA a Nemecku podniky zamestnávajú minimum zamestnancov, ktorých zodpovednosťou je len kontrolovať chod manipulátorov a kvalitu vyrábaných produktov. Stojí za zmienku, že priemyselný robotický manipulátor nie je len funkčným pomocníkom v strojárstve alebo zváraní. Automatizované zariadenia sú prezentované v veľký rozsah a používajú sa v hutníctve, ľahkej a Potravinársky priemysel. V závislosti od potrieb podniku si môžete vybrať manipulátor, ktorý zodpovedá funkčným povinnostiam a rozpočtu.

Typy priemyselných robotických manipulátorov

Dnes existuje asi 30 typov robotických ramien: od univerzálne modely na vysoko špecializovaných asistentov. V závislosti od vykonávaných funkcií sa mechanizmy manipulátorov môžu líšiť: môže to byť napríklad zváranie, rezanie, vŕtanie, ohýbanie, triedenie, stohovanie a balenie tovaru.

Na rozdiel od existujúceho stereotypu o vysokých nákladoch na robotickú technológiu si takýto mechanizmus bude môcť kúpiť každý, dokonca aj malý podnik. Malé univerzálne robotické manipulátory s malou nosnosťou (do 5 kg) od ABB a FANUC budú stáť od 2 do 4 tisíc dolárov.
Napriek kompaktnosti zariadení sú schopné zvýšiť rýchlosť práce a kvalitu spracovania produktov. Pre každého robota bude napísaný jedinečný softvér, ktorý presne koordinuje činnosť jednotky.

Vysoko špecializované modely

Robotické zváračky našli svoje najväčšie uplatnenie v strojárstve. Vzhľadom k tomu, že zariadenia sú schopné zvárať nielen rovné diely, ale efektívne vykonávať zváracie práce aj pod uhlom, v ťažko dostupné miesta inštalovať celé automatizované linky.

Spustí sa dopravníkový systém, kde každý robot vykoná svoju časť práce do určitého času a potom sa linka začne presúvať do ďalšej fázy. Organizovať takýto systém s ľuďmi je dosť ťažké: nikto z pracovníkov by nemal chýbať ani na sekundu, inak celý výrobný proces alebo sa objaví manželstvo.

Zvárači
Najbežnejšou možnosťou sú zváracie roboty. Ich výkon a presnosť sú 8-krát vyššie ako u ľudí. Takéto modely môžu vykonávať niekoľko typov zvárania: oblúkové alebo bodové (v závislosti od softvéru).

Priemyselné robotické manipulátory Kuka sú považované za lídrov v tejto oblasti. Cena od 5 do 300 tisíc dolárov (v závislosti od nosnosti a funkcií).

Zberači, sťahovači a baliči
Ťažké a škodlivé pre Ľudské telo práca viedla k vzniku automatizovaných asistentov v tomto odvetví. Baliace roboty pripravia tovar na odoslanie v priebehu niekoľkých minút. Náklady na takéto roboty sú až 4 tisíc dolárov.

Výrobcovia ABB, KUKA a Epson ponúkajú využitie zariadení na zdvíhanie ťažkých bremien s hmotnosťou nad 1 tonu a ich prepravu zo skladu na miesto nakládky.

Výrobcovia priemyselných robotických manipulátorov

Japonsko a Nemecko sa považujú za nesporných lídrov v tomto odvetví. Tvoria viac ako 50 % všetkej robotickej techniky. Konkurovať gigantom však nie je jednoduché a v krajinách SNŠ sa postupne objavujú ich vlastní výrobcovia a startupy.

KNN Systems. Ukrajinská spoločnosť je partnerom nemeckého Kuka a vyvíja projekty na robotizáciu procesov zvárania, frézovania, plazmového rezania a paletizácie. Vďaka ich softvéru môže byť priemyselný robot prekonfigurovaný na nový druhúlohy za jeden deň.

Rozum Robotics (Bielorusko). Špecialisti spoločnosti vyvinuli priemyselný robotický manipulátor PULSE, ktorý sa vyznačuje ľahkosťou a jednoduchosťou použitia. Zariadenie je vhodné na montáž, balenie, lepenie a preskupovanie dielov. Cena robota sa pohybuje okolo 500 dolárov.

"ARKODIM-Pro" (Rusko). Zaoberá sa výrobou lineárnych robotických manipulátorov (pohybujúcich sa pozdĺž lineárnych osí) používaných na vstrekovanie plastov. Okrem toho môžu roboty ARKODIM pracovať ako súčasť dopravníkového systému a vykonávať funkcie zvárača alebo baliča.

Tento článok je úvodnou príručkou pre začiatočníkov o vytváraní robotických ramien, ktoré sú naprogramované pomocou Arduina. Koncept spočíva v tom, že projekt robotického ramena bude lacný a ľahko sa postaví. Zostavíme jednoduchý prototyp s kódom, ktorý môže a mal by byť optimalizovaný, bude to pre vás vynikajúci začiatok v robotike. Robotické rameno Arduino je ovládané hacknutým joystickom a môže byť naprogramované tak, aby opakovalo postupnosť akcií, ktoré určíte. Ak nie ste silný v programovaní, môžete projekt poňať ako školenie na skladanie hardvéru, nahrať doň môj kód a na jeho základe získať základné znalosti. Projekt je opäť celkom jednoduchý.

Video ukazuje ukážku môjho robota.

Krok 1: Zoznam materiálov

Budeme potrebovať:

1. Arduino doska. Použil som Uno, ale každá odroda odvedie prácu rovnako dobre pre projekt.
2. Servá, 4 z najlacnejších, ktoré nájdete.
3. Materiály pre bývanie podľa vášho vkusu. Vhodné sú drevo, plast, kov, lepenka. Môj projekt je vytvorený zo starého poznámkového bloku.
4. Ak sa nechcete obťažovať vytlačená obvodová doska, potom budete potrebovať doštičku. Vhodná doska malá veľkosť, hľadajte možnosti s prepojkami a napájacím zdrojom - môžu byť dosť lacné.
5. Niečo na základňu ruky - použil som kávovú dózu, nie je to najlepšia možnosť, ale je to všetko, čo som v byte našiel.
6. Tenká niť pre mechanizmus ramena a ihla na vytváranie otvorov.
7. Lepidlo a páska, aby všetko držalo pohromade. Nie je nič, čo by sa nedalo držať spolu s lepiacou páskou a horúcim lepidlom.
8. Tri odpory 10K. Ak však nemáte odpory, v kóde existuje riešenie pre takéto prípady najlepšia možnosť kúpi rezistory.

Krok 2: Ako to funguje

Priložený obrázok ukazuje princíp fungovania ruky. Všetko vysvetlím aj slovami. Dve časti ruky sú spojené tenkou niťou. Stred závitu je pripojený k servu ramena. Keď servo potiahne niť, ruka sa stiahne. Ruku som vybavil pružinou z guľôčkové pero, ale ak máte viac pružný materiál, môžete ho použiť.

Krok 3: Úprava joysticku

Za predpokladu, že ste už dokončili montáž mechanizmu ramena, prejdem k časti s joystickom.

Na tento projekt bol použitý starý joystick, ale v zásade bude stačiť každé zariadenie s tlačidlami. Analógové tlačidlá (hríby) sa používajú na ovládanie serv, pretože sú to v podstate len potenciometre. Ak nemáte joystick, môžete použiť tri bežné potenciometre, ale ak ste ako ja a robíte si starý joystick, musíte urobiť toto.

Pripojil som potenciometre k doska na chlieb, každý z nich má tri terminály. Jeden z nich je potrebné pripojiť na GND, druhý na +5V na Arduine a stredný na vstup, ktorý si zadefinujeme neskôr. Na ľavom potenciometri nevyužijeme os Y, takže nám stačí potenciometer nad joystickom.

Čo sa týka prepínačov, pripojte +5V na jeden koniec a vodič, ktorý ide do druhého vstupu Arduino, na druhý koniec. Môj joystick má spoločnú +5V linku pre všetky spínače. Pripojil som len 2 tlačidlá, ale potom som pripojil ďalšie, pretože to bolo potrebné.

Je tiež dôležité prestrihnúť drôty, ktoré idú na čip (čierny kruh na joysticku). Po dokončení všetkých vyššie uvedených krokov môžete začať s elektroinštaláciou.

Krok 4: Zapojenie nášho zariadenia

Na fotografii je znázornené elektrické vedenie zariadenia. Potenciometre sú páky na joysticku. Koleno je pravá os Y, základňa je pravá os X, Rameno je ľavá os X Ak chcete zmeniť smer serv, jednoducho zmeňte polohu vodičov +5V a GND na príslušnom potenciometri.

Krok 5: Nahrajte kód

V tomto bode si musíme stiahnuť priložený kód do vášho počítača a následne ho nahrať do Arduina.

Poznámka: ak ste už predtým nahrali kód do Arduina, tento krok jednoducho preskočte – nič nové sa nedozviete.

1. Otvorte Arduino IDE a vložte do neho kód
2. V Nástroje/Doska vyberte svoju dosku
3. V Nástroje/Sériový port vyberte port, ku ktorému je pripojená doska. S najväčšou pravdepodobnosťou bude výber pozostávať z jednej položky.
4. Kliknite na tlačidlo Nahrať.

Môžete zmeniť rozsah prevádzky serv, nechal som poznámky v kóde, ako to urobiť. S najväčšou pravdepodobnosťou bude kód fungovať bez problémov, budete musieť zmeniť iba parameter serva ramena. Toto nastavenie závisí od toho, ako máte nastavené vlákno, preto vám odporúčam, aby ste ho presne nastavili.

Ak nepoužívate odpory, budete musieť upraviť kód, kde som o tom nechal poznámky.

Súbory

Krok 6: Spustenie projektu

Robot sa ovláda pohybmi na joysticku, ruka sa stláča a uvoľňuje pomocou tlačidla ruky. Video ukazuje, ako všetko funguje v reálnom živote.

Tu je spôsob, ako naprogramovať ruku:

1. Otvorte Serial Monitor v Arduino IDE, uľahčí to monitorovanie procesu.
2. Počiatočnú pozíciu uložte kliknutím na tlačidlo Uložiť.
3. Pohybujte vždy iba jedným servom, napríklad ramenom hore, a stlačte uložiť.
4. Ručičku aktivujte tiež len počas jej kroku a následne uložte stlačením uložiť. Deaktivácia sa tiež vykoná v samostatnom kroku, po ktorom nasleduje stlačenie uložiť.
5. Po dokončení sekvencie príkazov stlačte tlačidlo prehrávania, robot sa presunie do východiskovej pozície a potom sa začne pohybovať.
6. Ak to chcete zastaviť, odpojte kábel alebo stlačte tlačidlo reset na doske Arduino.

Ak ste urobili všetko správne, výsledok bude podobný tomuto!

Dúfam, že lekcia bola pre vás užitočná!