Здравейте!

Говорим за линията съвместни роботизирани манипулатори Universal Robots.

Компанията Universal Robots, произхождаща от Дания, се занимава с пускането на съвместни роботизирани манипулатори за автоматизация на цикличните производствени процеси... В тази статия представяме основните им спецификациии обмислете областите на приложение.

Какво е?

Продуктите на компанията са представени от линия от три леки индустриални манипулационни устройства с отворена кинематична верига:
UR3, UR5, UR10.
Всички модели имат 6 степени на мобилност: 3 преносими и 3 ориентационни. Устройствата от Universal Robots произвеждат само ъглови движения.
Роботите-манипулатори са разделени на класове в зависимост от максимално допустимия полезен товар. Други разлики са - радиус работна зона, тегло и диаметър на основата.
Всички манипулатори UR са оборудвани с високо прецизни сензори за абсолютна позиция, които опростяват интеграцията с външни устройства и оборудване. Благодарение на компактния си дизайн, раменете UR не заемат много място и могат да бъдат инсталирани в работни секции или производствени линии, където конвенционалните роботи не могат да се поберат. Спецификации:
Кои са интересниЛекота на програмиране

Специално разработената и патентована технология за програмиране позволява на неквалифицирани оператори бързо да настроят и управляват роботизирани ръце UR, използвайки интуитивна технология за 3D визуализация. Програмирането се извършва чрез серия от прости движения на работния орган на манипулатора до желаните позиции или чрез натискане на стрелките в специална програма на таблета UR3: UR5: UR10: Бърза настройка

Операторът, който извършва първоначалното стартиране на оборудването, ще отнеме по-малко от час, за да разопакова, инсталира и програмира първата проста операция. UR3: UR5: UR10: Сътрудничество и сигурност

UR манипулаторите са в състояние да заменят оператори, изпълняващи рутинни задачи в опасна и замърсена среда. Системата за управление следи външните смущаващи влияния, упражнявани върху роботизираната ръка по време на работа. В резултат на това системите за обработка на UR могат да работят без защитни огради, до работните места на персонала. Системите за безопасност на роботите са одобрени и сертифицирани от TÜV - Германския съюз за технически инспекции.
UR3: UR5: UR10: Разнообразие от работни тела

Накрая индустриални манипулатори UR предоставя стандартизиран монтаж за монтаж на специални работни инструменти. Между работното тяло и крайната връзка на манипулатора могат да се монтират допълнителни модули от сензори за сила-въртящ момент или камери. Възможности за приложение

Индустриалните роботизирани манипулатори UR отварят възможността за автоматизиране на почти всички циклични рутинни процеси. Универсалните роботи устройства са се доказали в различни приложения.

Прехвърляне

Монтирането на манипулатори UR в зоните за прехвърляне и опаковане подобрява точността и намалява свиването. Повечето операции по прехвърляне могат да се извършват без надзор. Полиране, буфериране, шлайфане

Вградената сензорна система ви позволява да контролирате точността и равномерността на приложената сила върху извити и неравни повърхности.

Инжекционно формоване

Високата прецизност на повтарящите се движения прави роботите UR подходящи за задачи по обработка на полимери и леене под налягане.
Поддръжка на машини с ЦПУ

Класът на защита на корпуса осигурява възможност за инсталиране на манипулационни системи за съвместна работа с машини с ЦПУ. Опаковане и подреждане

Традиционните технологии за автоматизация са обемисти и скъпи. Силно адаптивните UR роботи са способни да работят със или без щитове около или без служители 24 часа в денонощието, осигурявайки висока точност и производителност. Контрол на качеството

Роботизираната ръка с видеокамери е подходяща за триизмерни измервания, което е допълнителна гаранция за качеството на продуктите. Сглобяване

Простото устройство за закрепване позволява на роботите UR да бъдат оборудвани с подходящи спомагателни механизми, необходими за сглобяване на дърво, пластмаса, метал и други материали. Завинтване

Системата за управление ви позволява да контролирате развития въртящ момент, за да избегнете прекомерно затягане и да осигурите необходимото напрежение. Залепване и заваряване

Високата точност на позициониране на работния орган ви позволява да намалите количеството отпадъци при извършване на лепене или нанасяне на вещества.
UR индустриалните роботизирани манипулатори могат да изпълняват Различни видовезаваряване: дъгова, точкова, ултразвукова и плазмена. Обща сума:

Индустриалните роботи от Universal Robots са компактни, леки, лесни за научаване и използване. UR роботите са гъвкаво решение за широк спектър от задачи. Манипулаторите могат да бъдат програмирани за всяко действие, присъщо на движенията на човешката ръка, а ротационните движения са много по-добри за тях. Манипулаторите не се характеризират с умора и страх от нараняване, не се нуждаят от почивки и уикенди.
Решенията на Universal Robots ви позволяват да автоматизирате всеки рутинен процес, което увеличава скоростта и качеството на производството.

Обсъдете автоматизацията на вашите производствени процеси с помощта на манипулатори Universal robots с оторизиран дилър -

Първият ще бъде засегнат общи въпроси, след това техническите характеристики на резултата, детайлите и накрая самият процес на сглобяване.

Като цяло и въобще

Създаването на това устройство като цяло не трябва да създава трудности. Ще е необходимо качествено да се обмислят само възможностите, които ще бъдат доста трудни за изпълнение от физическа гледна точка, така че ръката на манипулатора да изпълнява възложените й задачи.

Технически характеристики на резултата

Ще бъде разгледана проба с параметри дължина / височина / ширина, съответно 228/380/160 милиметра. Направеното тегло ще бъде приблизително 1 килограм. Използва се за кабелно управление дистанционно... Очакваното време за монтаж с опит е около 6-8 часа. Ако не е там, може да отнеме дни, седмици и с снизхождение и месеци, за да се сглоби рамото на манипулатора. Със собствените си ръце и сами в такива случаи си струва да направите само за свой собствен интерес. За преместване на компонентите се използват колекторни двигатели. С достатъчно усилия можете да направите устройство, което да се върти на 360 градуса. Също така, за удобство на работа, в допълнение към стандартните инструменти като поялник и спойка, трябва да се запасите с:

1. Изключително дълги клещи.
2. Странични резачки.
3. Крестова отвертка.
4. 4 x D батерии.

Дистанционното управление може да се реализира с помощта на бутони и микроконтролер. Ако искате да направите дистанционно безжично управление, ще е необходим и елемент за управление на действието в ръката на манипулатора. Като допълнения ще са необходими само устройства (кондензатори, резистори, транзистори), които ще стабилизират веригата и ще предават тока с необходимата величина през нея в точното време.

Малки части

За да регулирате броя на оборотите, можете да използвате преходните колела. Те ще направят движението на рамото на манипулатора плавно.

Също така трябва да се уверите, че жиците не усложняват движението й. Ще бъде оптимално да ги поставите вътре в конструкцията. Можете да правите всичко отвън, този подход ще спести време, но потенциално може да доведе до трудности при преместването на отделни възли или на цялото устройство. И сега: как да си направим манипулатор?

Сглобяване като цяло

Сега пристъпваме директно към създаването на рамото на манипулатора. Започваме от дъното. Трябва да има възможност за завъртане на устройството във всички посоки. Добро решениетой ще бъде поставен върху дискова платформа, която се върти с помощта на един двигател. За да може да се върти и в двете посоки, има две опции:

1. Монтаж на два двигателя. Всеки от тях ще отговаря за завиването в определена посока. Когато единият работи, другият е в покой.
2. Инсталиране на един двигател с верига, която може да го накара да се върти в двете посоки.

Коя от предложените опции да изберете зависи единствено от вас. След това се извършва основната конструкция. За удобство на работа са необходими две "фуги". Прикрепеният към платформата трябва да може да се накланя в различни посоки, което се решава с помощта на двигатели, поставени в основата му. Още един или чифт трябва да се постави в лакътната сгъвка, така че част от хвата да може да се движи по хоризонталните и вертикалните линии на координатната система. Освен това, ако искате да получите максимални възможности, можете също да инсталирате двигателя на мястото на китката. Освен това най-необходимото, без което не може да си представим рамото на манипулатора. Със собствените си ръце трябва да направите самото захващащо устройство. Има много варианти за изпълнение. Можете да дадете съвет за два от най-популярните:

1. Използват се само два пръста, които едновременно стискат и отпускат хващащия предмет. Това е най-простото изпълнение, което обаче обикновено не може да се похвали със значителна товароносимост.
2. Създава се прототипът на човешката ръка. Тук може да се използва един двигател за всички пръсти, с помощта на който ще се извършва огъването / разгъването. Но можете да направите дизайна по-сложен. Така че можете да свържете мотор към всеки пръст и да ги управлявате отделно.

След това остава да се направи дистанционно управление, с помощта на което ще се влияят отделните двигатели и темпото на тяхната работа. И можете да започнете експерименти с помощта на роботизирана ръка, направена със собствените си ръце.

Възможни схематични изображения на резултата

Предоставя широки възможности за творчески изобретения. Ето защо на вашето внимание са представени няколко реализации, които могат да бъдат взети като основа за създаване на собствено устройство за такава цел.

Всяка представена схема на манипулатор може да бъде подобрена.

Заключение

Важното в роботиката е, че има малко или никакво ограничение за функционалното подобрение. Ето защо, ако желаете, няма да е трудно да създадете истинско произведение на изкуството. Когато говорим за възможни начини за по-нататъшно подобрение, трябва да се спомене кран товарач. Няма да е трудно да направите такова устройство със собствените си ръце, в същото време ще ви позволи да привикнете децата към творческа работа, наука и дизайн. А това от своя страна може да има положителен ефект върху бъдещия им живот. Ще бъде ли трудно да направите товарач със собствените си ръце? Това не е толкова проблематично, колкото може да изглежда на пръв поглед. Освен ако не си струва да се погрижите за наличието на допълнителни малки части като кабел и колела, по които ще се върти.

Здравейте всички!
Преди няколко години в kickstarter се появи много интересен проект от uFactory - ръката на настолния робот uArm. Обещаха да направят проекта отворен с времето, но аз нямах търпение и започнах обратно инженерство от снимки.
През годините направих четири версии на моята визия за този манипулатор и в резултат на това разработих следния дизайн:
Това е роботизирана ръка с интегриран контролер, задвижвана от пет сервомотора. Основното му предимство е, че всички части могат или да бъдат закупени, или евтино и бързо да бъдат отстранени от плексиглас с лазер.
Тъй като взех отворен проект като източник на вдъхновение, споделям всичките си резултати изцяло. Можете да изтеглите всички източници от връзките в края на статията и, ако желаете, да съберете същия (всички връзки в края на статията).

Но е по-лесно да я покажете на работа веднъж, отколкото да кажете дълго време каква е тя:

Така че нека да преминем към описанието.
Спецификации

1. Височина: 300 мм.
2. Работна площ (ръка напълно изпъната): 140 мм до 300 мм около основата
3. Максимален капацитет на повдигане при изпъната ръка, не по-малко: 200g
4. Консумационен ток, не повече: 6A

Бих искал да отбележа и някои дизайнерски характеристики:

1. Лагери във всички движещи се части на рамото. Общо са единадесет от тях: 10 броя за 3 мм вал и един за 30 мм.
2. Лекота на сглобяване. Обърнах много внимание на това да има такава последователност за сглобяване на манипулатора, в която всички части са изключително удобни за завинтване. Това беше особено трудно за мощните серво възли в основата.
3. Всички мощни серво двигатели са разположени в основата. Тоест "долните" сервоприводи не влачат "горните".
4. Паралелните стави винаги държат инструмента успоредно или перпендикулярно на земята.
5. Позицията на манипулатора може да се променя на 90 градуса.
6. Готово за Arduino софтуер... правилно събрана ръкаможе да се управлява с мишката и като използвате примерите за код, можете да създадете свои собствени алгоритми за движение

Описание на структурата
Всички части на манипулатора са изрязани от плексиглас с дебелина 3 и 5 мм:

Забележете как е сглобена въртящата се основа:
Най-трудният е възелът в долната част на манипулатора. В първите версии ми отне много усилия, за да го сглобя. Той свързва три сервомотора и прехвърля силите на захващане. Частите се въртят около щифт с диаметър 6 мм. Грайферът се държи успоредно (или перпендикулярно) на работната повърхност поради допълнителни пръти:

На снимката по-долу е показан манипулатор с прикрепено рамо и лакът. Нокът и тяга за него все още не са добавени към него:

Нокътът също е монтиран на лагери. Може да се свива и върти около оста си:
Нокътът може да се монтира както вертикално, така и хоризонтално:

Всичко се управлява от Arduino-съвместима платка и щит за нея:

Сглобяване
Сглобяването на манипулатора и куп крепежни елементи ще отнеме около два часа. Самият процес на сглобяване е формулиран под формата на инструкции на снимките (внимателно, трафик!) с подробни коментари за всяка операция. Също така направих подробен 3D модел в прост и безплатна програма SketchUp. Така че винаги можете да го обърнете пред очите си и да видите неразбираеми места:


Електроника и програмиране
Направих цял щит, на който монтирах, освен серво и захранващите конектори, променливи резистори. За по-лесно отстраняване на грешки. Всъщност е достатъчно да подадете сигнали към двигателите с помощта на макет. Но в крайна сметка получих този щит, който (точно така се случи) поръчах във фабриката:

Като цяло направих три различни програми за Arduino. Един за управление от компютър, един за работа в демо режим и един за управление на бутони и променливи резистори. Най-интересният от тях, разбира се, е първият. Няма да предоставям целия код тук - той е достъпен онлайн.
За да контролирате, трябва да изтеглите програма за вашия компютър. След като го стартирате, мишката влиза в режим на ръчно управление. Движението е отговорно за движението в XY, колелото променя височината, LMB / RMB - захват, RMB + колело - завъртете манипулатора. И всъщност е удобно. Беше във видеото в началото на статията.
Източници на проекта

Този проект е многостепенна модулна задача. Първият етап от проекта е сглобяването на модул робот-манипулатор, доставян като комплект от части. Вторият етап от задачата ще бъде сглобяването на интерфейса на IBM PC също от набор от части. И накрая, третият етап от задачата е създаването на модул за гласово управление.

Рамката на робота може да се управлява ръчно с помощта на ръчното дистанционно управление, предоставено с комплекта. Рамото на робота може също да се управлява или чрез предварително сглобен интерфейс на IBM PC или чрез модул за гласово управление. Интерфейсният комплект на IBM PC ви позволява да контролирате и програмирате действията на робота чрез IBM PC работен компютър. Устройството за гласов контрол ви позволява да управлявате ръката на робота с помощта на гласови команди.

Всички тези модули заедно образуват функционално устройство, което ще ви позволи да експериментирате и програмирате автоматизирани последователности от действия или дори да „анимирате“ напълно „насочено“ рамо.

Интерфейсът на компютъра ще ви позволи персонален компютърпрограмирайте рамото на манипулатора за верига от автоматизирани действия или го „анимирайте“. Има и опция, при която можете да управлявате ръката си интерактивно, като използвате ръчен контролер или програма за Windows 95/98. „Анимацията” на ръката е „забавната” част от веригата от програмирани автоматизирани действия. Например, ако поставите бебешка ръкавица на ръката си манипулатор и програмирате устройството да показва малко шоу, вие ще програмирате електронната кукла да "анимира". Автоматизираното програмиране на действия е широко използвано в индустрията и развлеченията.

Най-широко използваният робот в индустрията е ръката на робота. Рамото на робота е изключително гъвкав инструмент, дори и само защото крайният сегмент на манипулатора на ръката може да бъде подходящият инструмент, необходим за конкретна задача или производство. Например може да се използва шарнирно заваръчен позиционер точково заваряване, дюзата за пръскане може да се използва за боядисване на различни части и възли, а грайферът може да се използва за захващане и поставяне на предмети, само за да назовем няколко.

И така, както виждаме, ръката на робота изпълнява много полезни функции и може да служи идеален инструментза изучаване различни процеси... Въпреки това, създаването на роботизирана ръка-манипулатор от нулата е трудна задача... Много по-лесно е да сглобите ръка от части. готов комплект... OWI продава достатъчно добри комплектиманипулаторни рамена, налични от много дистрибутори електронни устройства(вижте списъка с части в края на тази глава). С помощта на интерфейса можете да свържете сглобеното рамо на манипулатора към порта на принтера на работния компютър. Като работен компютър можете да използвате серия IBM PC или съвместима машина, която поддържа DOS или Windows 95/98.

Веднъж свързан към порта на принтера на компютъра, рамото на манипулатора може да се управлява интерактивно или програмно от компютъра. Интерактивното ръчно управление е много просто. За да направите това, просто щракнете върху един от функционалните клавиши, за да изпратите на робота команда за извършване на определено движение. Второ натискане на бутона спира командата.

Програмирането на верига от автоматизирани действия също е лесно. Първо щракнете върху клавиша за програма, за да отидете в програмния режим. В този мод ръката функционира точно по същия начин, както е описано по-горе, но освен това всяка функция и нейната продължителност се записват в скриптов файл. Скриптовият файл може да съдържа до 99 различни функции, включително паузи. Самият скриптов файл може да бъде възпроизведен 99 пъти. Писането на различни скриптови файлове ви позволява да експериментирате с компютърно контролирана последователност от автоматизирани действия и да „съживите“ ръката си. Работата с програмата под Windows 95/98 е описана по-подробно по-долу. Програмата за Windows е включена в интерфейсния комплект за роботизирана ръка или може да бъде изтеглена безплатно от Интернет на адрес http://www.imagesco.com.

В допълнение на Windows програмаръката може да се управлява с помощта на BASIC или QBASIC. Програмата на ниво DOS се съдържа на дискетите, включени в комплекта за интерфейс. Програмата DOS обаче позволява управление само в интерактивен режим с помощта на клавиатурата (вижте разпечатката на програмата BASIC на една от дискетите). Програма на ниво DOS не позволява създаването на скриптови файлове. Въпреки това, ако имате опит в програмирането на BASIC, тогава последователността от движения на рамото на манипулатора може да бъде програмирана подобно на работата на скриптов файл, използван в програма под Windows. Последователността на движенията може да се повтаря, както се прави при много „одушевени“ роботи.

Роботизирана ръка

Рамото на манипулатора (виж фиг. 15.1) има три степени на свобода на движение. Лакътната става може да се движи вертикално нагоре и надолу в дъга от приблизително 135 °. Раменната става премества хватката напред и назад в дъга от приблизително 120°. Рамото може да се завърти на основата по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка под ъгъл от приблизително 350 °. Грайферът на ръката на робота може да хваща и задържа предмети с диаметър до 5 см и да се върти около ставата на китката с приблизително 340 °.

Ориз. 15.1. Кинематична диаграма на движенията и завъртанията на ръката на робота

OWI Robotic Arm Trainer използва пет миниатюрни DC двигателя за задвижване на ръката. Двигателите осигуряват ръчно управление с проводници. Това "кабелно" управление означава, че всяка функция на движение на робота (т.е. работата на съответния двигател) се управлява от отделни проводници (захранване с напрежение). Всеки от петте DC двигателя управлява различно движение на рамото на манипулатора. Управлението по проводник позволява ръчният контролер да бъде направен директно да реагира на електрически сигнали. Това опростява интерфейсната диаграма на ръката на робота, която се свързва към порта на принтера.

Рамото е изработено от олекотена пластмаса. Повечето от основните носещи части също са изработени от пластмаса. DC двигателите, използвани в дизайна на рамото, са миниатюрни високоскоростни двигатели с нисък въртящ момент. За да се увеличи въртящият момент, всеки двигател е свързан към скоростна кутия. Двигателите, заедно със скоростните кутии, са монтирани вътре в конструкцията на рамото на манипулатора. Въпреки че скоростната кутия увеличава въртящия момент, рамото на робота не може да повдига или пренася достатъчно тежки предмети. Препоръчителното максимално допустимо тегло на повдигане е 130гр.

Комплект за изработка на ръка робот и неговите компоненти са показани на фигури 15.2 и 15.3.

Ориз. 15.2. Комплект за изработка на ръка робот

Ориз. 15.3. Скоростна кутия преди сглобяване

Принцип на управление на двигателя

За да разберем как работи Wired Control, нека видим как цифров сигнал задвижва един DC двигател. За управление на двигателя са необходими два допълващи се транзистора. Единият транзистор има проводимост тип PNP, другият - съответно NPN тип проводимост. Всеки транзистор действа като електронен превключвател, контролирайки движението на тока, протичащ през DC двигателя. Посоките на движение на тока, контролирани от всеки от транзисторите, са противоположни. Посоката на тока определя посоката на въртене на двигателя, съответно по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка. На фиг. 15.4 е тестова верига, която можете да изградите преди да направите интерфейса. Имайте предвид, че когато и двата транзистора са включени, двигателят е изключен. В даден момент трябва да се включва само един транзистор. Ако в даден момент и двата транзистора случайно се окажат отворени, това ще доведе до късо съединение. Всеки двигател се задвижва от два интерфейсни транзистора, които работят по подобен начин.

Ориз. 15.4. Диаграма за проверка

Дизайн на компютърен интерфейс

Диаграмата на интерфейса на компютъра е показана на фиг. 15.5. Комплектът от части за компютърен интерфейс включва печатна платка, местоположението на частите върху която е показано на фиг. 15.6.

Ориз. 15.5. Схематична диаграма PC интерфейс

Ориз. 15.6. Схема за оформление на частите на компютърния интерфейс

На първо място, трябва да определите страната на монтажа на печатната платка. От страна на монтажа са начертани бели линии за резистори, транзистори, диоди, интегрални схеми и конектора DB25. Всички части се вкарват в платката откъм монтажната страна.

Обща забележка: След запояване на частта към проводниците на печатната платка, ненужно дългите проводници трябва да бъдат отстранени от страната за печат. Много е удобно да се спазва определена последователност при сглобяването на части. Първо инсталирайте резисторите 100 kΩ (цветно кодирани пръстени: кафяво, черно, жълто, злато или сребро) с етикет R1-R10. След това монтирайте 5-те диода D1-D5, като се уверите, че черната ивица на диодите е срещу DB25 конектора, както е показано от белите линии, отпечатани на задната страна на печатната платка. След това поставете 15K резисторите (цветно кодирани, кафяви, зелени, оранжеви, златисти или сребристи) с етикет R11 и R13. В позиция R12 запоете червен светодиод към платката. Анодът на светодиода съответства на отвора под R12, обозначен със знака +. След това поставете 14- и 20-пиновите гнезда под U1 и U2 IC. Монтирайте и запойте DB25 коляновия конектор. Не се опитвайте твърде много да поставите крачетата на съединителя в платката; изисква се изключителна прецизност. Ако е необходимо, леко разклатете конектора, като внимавате да не огънете щифтовете. Прикрепете плъзгащия превключвател и регулатора на напрежението тип 7805. Изрежете четири дължини на проводника и запоете към горната част на превключвателя. Наблюдавайте разположението на проводниците, както е показано на фигурата. Поставете и запойте транзисторите TIP 120 и TIP 125. Накрая запоете конектора с осем извода за основа/гнездото и 75 мм кабел за свързване. Монтирайте цокъла с най-дългите проводници нагоре. Поставете две интегрални схеми - 74LS373 и 74LS164 - в съответните им гнезда. Уверете се, че позицията на IC ключа на капака му съвпада с ключа, маркиран с бели линии на печатната платка. Може би сте забелязали, че на дъската все още има място за допълнителни части. Това място е за мрежовия адаптер. На фиг. 15.7 показва снимка на готовия интерфейс от страна на монтажа.

Ориз. 15.7. Сглобяване на компютърен интерфейс. Поглед отгоре

Как работи интерфейсът

Рамото на манипулатора има пет DC двигателя. Съответно се нуждаем от 10 I/O шини за управление на всеки двигател, включително посоката на въртене. Паралелният (принтер) порт на IBM PC и съвместими машини съдържа само осем I/O шини. За да увеличи броя на контролните шини, интерфейсът на ръката на робота използва 74LS164 IC, който е сериен към паралелен преобразувател (SIPO). Само с две паралелни шини, D0 и D1, които изпращат серийния код към IC, можем да получим осем допълнителни I/O шини. Както споменахме, можете да създадете осем I/O шини, но този интерфейс използва пет от тях.

Когато серийният код е въведен в 74LS164 IC, съответният паралелен код се появява на изхода на IC. Ако изходите на 74LS164 бяха директно свързани към входовете на управляващите транзистори, тогава отделните функции на рамото на манипулатора биха се включвали и изключвали навреме с изпращането на серийния код. Очевидно подобна ситуация е неприемлива. За да се избегне това, вторият IC 74LS373, управляван осемканален електронен ключ, беше въведен в интерфейсната верига.

Осемканален ключ 74LS373 има осем входни и осем изходни шини. Двоична информация, присъстваща на входните шини, се предава към съответните изходи на IC само ако сигналът за разрешаване се прилага към IC. След изключване на сигнала за разрешаване, текущото състояние на изходните шини се запазва (запаметява). В това състояние сигналите на входа на ИС нямат ефект върху състоянието на изходните шини.

След като пакетът от серийни данни бъде предаден към 74LS164 IC, сигнал за разрешаване се изпраща към 74LS373 IC от извода D2 на паралелния порт. Това прави възможно прехвърлянето на информация вече в паралелен код от входа на 74LS174 IC към неговите изходни шини. Състоянието на изходните линии се контролира съответно от транзистори TIP 120, които от своя страна управляват функциите на рамото на манипулатора. Процесът се повтаря с всяка нова команда към рамото на манипулатора. Паралелните шини D3-D7 задвижват директно транзисторите TIP 125.

Свързване на интерфейса към рамото на манипулатора

Роботизираната ръка се захранва от 6 V захранване, което се състои от четири D-елемента, разположени в основата на конструкцията. Интерфейсът на компютъра също се захранва от този източник на 6 V. Захранването е биполярно и осигурява ± 3 V. Интерфейсът се захранва чрез 8-пинов Molex конектор, прикрепен към основата на посочващото устройство.

Свържете интерфейса към рамото на манипулатора с помощта на 75 мм 8-жилен Molex кабел. Кабелът Molex се свързва към конектор, разположен в основата на манипулатора (виж Фигура 15.8). Проверете дали конекторът е поставен правилно и здраво. За да свържете интерфейсната платка към компютъра, използвайте 180 см кабел тип DB25, предоставен в комплекта. Единият край на кабела се свързва към порта на принтера. Другият край се свързва към DB25 конектор на интерфейсната платка.

Ориз. 15.8. Свързване на компютърния интерфейс към ръката на робота

В повечето случаи принтерът обикновено е свързан към порта на принтера. За да избегнете неприятностите от включването и изключването на конекторите всеки път, когато искате да използвате посочващото устройство, е добра идея да закупите двупозиционна кутия за превключване на шината на принтера A/B (DB25). Свържете конектора на интерфейсния ключ към вход A и принтера към вход B. Сега можете да използвате превключвателя, за да свържете компютъра към принтера или интерфейса.

Инсталиране на програмата под Windows 95

Поставете 3.5 "флопи диск с етикет" Disc 1" във вашето флопидисково устройство и стартирайте програмата за настройка (setup.exe). Програмата за настройка ще създаде директория с име "Изображения" на вашия твърд диск и ще копира необходимите файлове в тази директория В менюто ще се появи иконата Images.За да стартирате програмата, щракнете върху иконата Images в стартовото меню.

Работа с програмата под Windows 95

Свържете интерфейса към порта на принтера на компютъра с помощта на 180 см кабел DB 25. Свържете интерфейса към основата на рамото на манипулатора. Дръжте интерфейса изключен до определено време. Ако интерфейсът е включен в този момент, информацията, съхранявана в порта на принтера, може да предизвика движения на рамото на манипулатора.

Като щракнете двукратно върху иконата Images в стартовото меню, стартирайте програмата. Прозорецът на програмата е показан на фиг. 15.9. Когато програмата работи, червеният светодиод на интерфейсната платка трябва да мига. Забележка:интерфейсът не трябва да се захранва, за да започне да мига светодиодът. Скоростта на мигане на светодиода се определя от скоростта на процесора на вашия компютър. LED трептенето може да е много слабо; за да забележите това, може да се наложи да намалите светлината в стаята и да сгънете дланите си в "пръстен", за да наблюдавате светодиода. Ако светодиодът не мига, това означава, че програмата може да осъществява достъп до грешен адрес на порта (LPT порт). За да превключите интерфейса към различен адрес на порт (LPT порт), отидете в полето Опции на порта на принтера, разположено в горния десен ъгъл на екрана. Моля, изберете друга опция. Правилна инсталацияадресът на порта ще доведе до мигане на светодиода.

Ориз. 15.9. Екранна снимка на програмата за компютърен интерфейс за Windows

Когато светодиодът мига, щракнете върху иконата Puuse и едва след това включете интерфейса. Щракването върху съответния функционален бутон ще задейства реципрочно движение на рамото на манипулатора. Щракването отново ще спре движението. Използването на функционалните клавиши за управление на ръката ви се нарича интерактивно управление на модата.

Генериране на скриптов файл

Скриптовите файлове се използват за програмиране на движения и автоматизирани последователности от действия на ръката на манипулатора. Файлът на скрипта съдържа списък с временни команди, които контролират движенията на рамото на манипулатора. Много е лесно да създадете скриптов файл. За да създадете файл, щракнете върху програмния бутон на програмата. Тази операция ще ви позволи да влезете в модата на "програмиране" на скриптовия файл. С натискане на функционалните клавиши ще контролираме движенията на ръката, както вече направихме, но информацията за командата ще бъде записана в жълтата таблица със скриптове, разположена в долния ляв ъгъл на екрана. Номерът на стъпката, започващ с една, ще бъде посочен в лявата колона и за всяка нова команда ще се увеличава с една. Видът на движението (функцията) е посочен в средната колона. След повторно щракване върху функционалния клавиш, изпълнението на движението се прекратява, а в третата колона се появява стойността на времето на изпълнение на движението от началото до края му. Времето за движение е показано с точност до една четвърт секунда. Продължавайки по същия начин, потребителят може да програмира до 99 движения в скриптов файл, включително паузи във времето. След това файлът на скрипта може да бъде запазен и по-късно зареден от всяка директория. Изпълнението на командите на скрипт-файл може да се повтаря циклично до 99 пъти, за което е необходимо да въведете броя на повторенията в прозореца Repeat и да натиснете Старт. Натиснете интерактивния клавиш, за да прекратите писането във файла на скрипта. Тази команда ще върне компютъра онлайн.

"Анимация" на обекти

Скриптовите файлове могат да се използват за компютъризирано автоматизиране на действията или за "анимиране" на обекти. В случай на "анимиращи" обекти, контролираният роботизиран механичен "скелет" обикновено е покрит с външна обвивка и сам по себе си не се вижда. Помните ли куклата ръкавици в началото на главата? Външната обвивка може да бъде под формата на човек (частично или изцяло), извънземно, животно, растение, камък и всичко друго.

Ограничения на обхвата

Ако искате да постигнете професионално нивоизвършване на автоматизирани действия или "съживяване" на обекти, тогава, така да се каже, за поддържане на марката, точността на позициониране при извършване на движения във всеки момент от време трябва да се доближи до 100%.

Въпреки това, може да забележите, че докато повтаряте последователността от действия, записани във файла на скрипта, позицията на рамото на манипулатора (движение на шаблона) ще се различава от оригиналната. Това се случва по няколко причини. Тъй като батериите на захранването на рамото на манипулатора се разреждат, намаляването на мощността, подадена към DC двигателите, води до намаляване на въртящия момент и скоростта на въртене на двигателите. По този начин дължината на движение на манипулатора и височината на повдигнатия товар за един и същи период от време ще се различават за изтощени и "пресни" акумулатори. Но това не е единствената причина. Дори при стабилизирано захранване скоростта на двигателя ще се промени, тъй като няма регулатор на оборотите на двигателя. За всеки фиксиран период от време броят на оборотите ще бъде малко различен всеки път. Това ще доведе до факта, че всеки път позицията на рамото на манипулатора ще бъде различна. На всичкото отгоре има известна хлабина в предавките на скоростната кутия, която също не се взема предвид. Под влияние на всички тези фактори, които разгледахме подробно тук, при изпълнение на цикъл от повтарящи се команди в скриптов файл, позицията на рамото на манипулатора ще се различава леко всеки път.

Търсене на начална позиция

Можете да подобрите работата на устройството, като добавите верига към него обратна връзка, който проследява позицията на рамото на манипулатора. Тази информация може да бъде въведена в компютър, за да се определи абсолютната позиция на манипулатора. С такава система за позиционна обратна връзка е възможно да се зададе позицията на рамото на манипулатора в една и съща точка в началото на изпълнението на всяка последователност от команди, записани във файла на скрипта.

Има много възможности за това. При един от основните методи не се осигурява позиционен контрол във всяка точка. Вместо това се използва набор от крайни превключватели, които съответстват на първоначалната позиция "старт". Крайните превключватели определят само една позиция - когато манипулаторът достигне позиция "старт". За да направите това, е необходимо да настроите последователността на крайните превключватели (бутони), така че да се затварят, когато манипулаторът достигне крайното положение в една или друга посока. Например, един краен прекъсвач може да бъде монтиран на основата на манипулатора. Превключвателят трябва да работи само когато рамото на манипулатора достигне крайното си положение при завъртане по часовниковата стрелка. Други крайни изключватели трябва да се монтират на раменните и лакътните стави. Те трябва да се задействат, когато съответната става е напълно разгъната. Друг превключвател е инсталиран на ръката и се задейства, когато ръката се завърти докрай по посока на часовниковата стрелка. Последният краен прекъсвач е монтиран на грайфера и се затваря, когато е напълно отворен. За да поставите манипулатора в първоначалното му положение, всяко възможно движение на манипулатора се извършва в посоката, необходима за затваряне на съответния краен прекъсвач, докато този ключ се затвори. Веднъж достигнато изходна позицияза всяко движение компютърът ще "знае" точно истинската позиция на ръката.

След достигане на първоначалната позиция можем да рестартираме програмата, написана в скриптовия файл, като се предполага, че грешката при позициониране по време на изпълнение на всеки цикъл ще се натрупва доста бавно, което няма да доведе до твърде големи отклонения на позицията на манипулатора от желаното. След изпълнение на скриптовия файл, ръката се настройва в първоначалната си позиция и цикълът на скриптовия файл се повтаря.

В някои последователности познаването само на началната позиция се оказва недостатъчно, например при вдигане на яйце без риск от смачкване на черупката му. В такива случаи е необходима по-сложна и точна система за позиционна обратна връзка. Сигналите от сензорите могат да се обработват с помощта на ADC. Получените сигнали могат да се използват за определяне на стойностите на параметри като положение, налягане, скорост и въртящ момент. Следният прост пример може да се използва като илюстрация. Представете си, че сте прикрепили малък линеен променлив резистор към улавящия модул. Променливият резистор е монтиран по такъв начин, че преместването на неговия плъзгач напред-назад е свързано с отварянето и затварянето на грайфера. Така, в зависимост от степента на отваряне на грайфера, съпротивлението се променя. променлив резистор... След калибриране, чрез измерване на текущото съпротивление на променливия резистор, можете точно да настроите ъгъла на отваряне на скобите на захващането.

Създаването на такава система за обратна връзка въвежда друго ниво на сложност в устройството и съответно води до поскъпването му. Следователно, повече прост варианте въвеждането на системата ръчно управлениеза коригиране на позицията и движенията на рамото на манипулатора по време на изпълнение на скриптовата програма.

Система за ръчно управление на интерфейса

След като се уверите, че интерфейсът работи правилно, можете да използвате 8-пиновия плосък конектор, за да свържете ръчния терминал към него. Проверете позицията на 8-пиновия конектор Molex към главата на конектора на интерфейсната платка, както е показано на фиг. 15.10. Поставете конектора внимателно, докато фиксира здраво. След това рамото на манипулатора може да се управлява от ръчното дистанционно управление по всяко време. Няма значение дали интерфейсът е свързан към компютър или не.

Ориз. 15.10. Връзка за ръчно управление

DOS програма за управление на клавиатурата

Има програма DOS, която ви позволява интерактивно да контролирате работата на ръката на манипулатора от клавиатурата на компютъра. Списъкът с клавиши, съответстващи на изпълнението на определена функция, е даден в таблицата.

При гласовото управление на рамото на манипулатора се използва набор от разпознаване на реч (URR), което е описано в гл. 7. В тази глава ще направим интерфейс, който свързва URR с рамото на манипулатора. Този интерфейс се предлага и като комплект от Images SI, Inc.

Интерфейсната диаграма за URR е показана на фиг. 15.11. Интерфейсът използва микроконтролер 16F84. Програмата на микроконтролера изглежда така:

„URR интерфейсна програма

Символ PortA = 5

Символ TRISA = 133

Символ PortB = 6

Символ TRISB = 134

Ако bit4 = 0, тогава тригер 'Ако записването към тригера е разрешено, прочетете

Започнете „Повторение“.

пауза 500 'Изчакайте 0,5 сек

Погледнете PortB, B0 'Прочетете BCD кода

Ако бит5 = 1, тогава изпратете „Изходен код

трябва да започнете „Повторение

погледнете PortA, b0 'Прочетете порт A

ако бит4 = 1, тогава единадесет „Има ли 11?

poke PortB, b0 'Изходен код

трябва да започнете „Повторение

ако бит0 = 0, тогава десет

трябва да започнете „Повторение

трябва да започнете „Повторение

Ориз. 15.11. Схема на URR контролер за ръка на робот

Софтуерната актуализация за 16F84 може да бъде изтеглена безплатно от http://www.imagesco.com

Програмиране на URR интерфейс

Програмирането на URR интерфейса е подобно на процедурата за програмиране на URR от набора, описан в гл. 7. За правилна работаза рамото на манипулатора трябва да програмирате командните думи според числата, съответстващи на определено движение на манипулатора. Таблица 15.1 показва примери за командни думи, които контролират работата на рамото на манипулатора. Можете да изберете командните думи по ваш вкус.

Таблица 15.1

Списък с части за компютърен интерфейс

(5) NPN транзистор TIP120

(5) PNP транзистор TIP 125

(1) Преобразувател на код IC 74164

(1) IC 74LS373 осем ключа

(1) LED червен

(5) Диод 1N914

(1) Molex 8-пинов женски конектор

(1) Кабел Molex, 8-жилен, дълъг 75 мм

(1) DIP превключвател

(1) DB25 ъглов съединител

(1) 1,8 м кабел DB 25 с два конектора тип М.

(1) Печатна електронна платка

(3) Резистор 15 kΩ, 0,25 W

Всички изброени части са включени в комплекта.

Списък с части за интерфейса за разпознаване на реч

(5) NPN транзистор TIP 120

(5) PNP транзистор TIP 125

(1) IC 4011 NOR порта

(1) IC 4049 - 6 буфера

(1) Операционен усилвател IC 741

(1) Резистор 5,6 kOhm, 0,25 W

(1) Резистор 15 kΩ, 0,25 W

(1) 8-пинов съединител Molex

(1) Кабел Molex, 8 жила, дълъг 75 мм

(10) Резистор 100 kΩ, 0,25 W

(1) Резистор 4,7 kOhm, 0,25 W

(1) 7805 регулатор на напрежението IC

(1) Микроконтролер PIC IC 16F84

(1) 4,0 MHz кристален резонатор

Интерфейсен комплект за ръка ръка

Комплект за рамо на манипулатора OWI

Интерфейс за разпознаване на говор за рамото на манипулатора

Комплект устройства за разпознаване на говор

Частите могат да бъдат поръчани от:

Images, SI, Inc.

Първо ще бъдат обсъдени общи въпроси, след това техническите характеристики на резултата, детайлите и накрая самият процес на сглобяване.

Като цяло и въобще

Създаването на това устройство като цяло не трябва да създава трудности. Ще е необходимо качествено да се обмислят само възможностите на механичните движения, които ще бъдат доста трудни за изпълнение от физическа гледна точка, така че ръката на манипулатора да изпълнява възложените й задачи.

Технически характеристики на резултата

Ще бъде разгледана проба с параметри дължина / височина / ширина, съответно 228/380/160 милиметра. Теглото на самостоятелно направено рамо на манипулатора ще бъде около 1 килограм. За управление се използва кабелно дистанционно управление. Очакваното време за монтаж с опит е около 6-8 часа. Ако не е там, може да отнеме дни, седмици и с снизхождение и месеци, за да се сглоби рамото на манипулатора. Със собствените си ръце и сами в такива случаи си струва да направите само за свой собствен интерес. За преместване на компонентите се използват колекторни двигатели. С достатъчно усилия можете да направите устройство, което да се върти на 360 градуса. Също така, за удобство на работа, в допълнение към стандартните инструменти като поялник и спойка, трябва да се запасите с:

1. Изключително дълги клещи.
2. Странични резачки.
3. Крестова отвертка.
4. 4 x D батерии.

Дистанционното управление може да се реализира с помощта на бутони и микроконтролер. Ако искате да направите дистанционно безжично управление, ще е необходим и елемент за управление на действието в ръката на манипулатора. Като допълнения ще са необходими само устройства (кондензатори, резистори, транзистори), които ще стабилизират веригата и ще предават тока с необходимата величина през нея в точното време.

Малки части

За да регулирате броя на оборотите, можете да използвате преходните колела. Те ще направят движението на рамото на манипулатора плавно.

Също така трябва да се уверите, че жиците не усложняват движението й. Ще бъде оптимално да ги поставите вътре в конструкцията. Можете да правите всичко отвън, този подход ще спести време, но потенциално може да доведе до трудности при преместването на отделни възли или на цялото устройство. И сега: как да си направим манипулатор?

Сглобяване като цяло

Сега пристъпваме директно към създаването на рамото на манипулатора. Започваме от дъното. Трябва да има възможност за завъртане на устройството във всички посоки. Добро решение би било да го поставите на дискова платформа, която се върти с помощта на един двигател. За да може да се върти и в двете посоки, има две опции:

1. Монтаж на два двигателя. Всеки от тях ще отговаря за завиването в определена посока. Когато единият работи, другият е в покой.
2. Инсталиране на един двигател с верига, която може да го накара да се върти в двете посоки.

Коя от предложените опции да изберете зависи единствено от вас. След това се извършва основната конструкция. За удобство на работа са необходими две "фуги". Прикрепеният към платформата трябва да може да се накланя в различни посоки, което се решава с помощта на двигатели, поставени в основата му. Още един или чифт трябва да се постави в лакътната сгъвка, така че част от хвата да може да се движи по хоризонталните и вертикалните линии на координатната система. Освен това, ако искате да получите максимални възможности, можете също да инсталирате двигателя на мястото на китката. Освен това най-необходимото, без което не може да си представим рамото на манипулатора. Със собствените си ръце трябва да направите самото захващащо устройство. Има много варианти за изпълнение. Можете да дадете съвет за два от най-популярните:

1. Използват се само два пръста, които едновременно стискат и отпускат хващащия предмет. Това е най-простото изпълнение, което обаче обикновено не може да се похвали със значителна товароносимост.
2. Създава се прототипът на човешката ръка. Тук може да се използва един двигател за всички пръсти, с помощта на който ще се извършва огъването / разгъването. Но можете да направите дизайна по-сложен. Така че можете да свържете мотор към всеки пръст и да ги управлявате отделно.

След това остава да се направи дистанционно управление, с помощта на което ще се влияят отделните двигатели и темпото на тяхната работа. И можете да започнете експерименти с помощта на роботизирана ръка, направена със собствените си ръце.

Възможни схематични изображения на резултата

Ръката манипулатор "направи си сам" предоставя широки възможности за творчески изобретения. Ето защо на вашето внимание са представени няколко реализации, които могат да бъдат взети като основа за създаване на собствено устройство за такава цел.

Всяка представена схема на манипулатор може да бъде подобрена.

Заключение

Важното в роботиката е, че има малко или никакво ограничение за функционалното подобрение. Ето защо, ако желаете, няма да е трудно да създадете истинско произведение на изкуството. Когато говорим за възможни начини за по-нататъшно подобрение, трябва да се спомене кран товарач. Няма да е трудно да направите такова устройство със собствените си ръце, в същото време ще ви позволи да привикнете децата към творческа работа, наука и дизайн. А това от своя страна може да има положителен ефект върху бъдещия им живот. Ще бъде ли трудно да направите товарач със собствените си ръце? Това не е толкова проблематично, колкото може да изглежда на пръв поглед. Освен ако не си струва да се погрижите за наличието на допълнителни малки части като кабел и колела, по които ще се върти.