Hallo giktimes!

Das UArm-Projekt von uFactory hat vor mehr als zwei Jahren Gelder für Kickstarter gesammelt. Sie sagten von Anfang an, dass es sich um ein Open-Source-Projekt handeln würde, aber gleich nach dem Ende des Unternehmens hatten sie es nicht eilig, den Quellcode hochzuladen. Ich wollte nur das Plexiglas nach ihren Zeichnungen zuschneiden und das wars, aber da es keine Quellcodes gab und auch in absehbarer Zeit nicht abzusehen war, begann ich das Design aus den Fotografien zu wiederholen.

Mein Roboterarm sieht jetzt so aus:

In zwei Jahren habe ich es langsam geschafft, vier Versionen zu machen und viel Erfahrung zu sammeln. Beschreibung, Projektverlauf und alle Projektdateien finden Sie unter dem Schnitt.

Versuch und Irrtum

Als ich anfing, an den Zeichnungen zu arbeiten, wollte ich uArm nicht nur wiederholen, sondern verbessern. Es schien mir, dass es unter meinen Bedingungen durchaus möglich ist, auf Lager zu verzichten. Mir hat auch nicht gefallen, dass sich die Elektronik mit dem gesamten Manipulator mitdreht und ich wollte das Design des unteren Teils des Scharniers vereinfachen. Außerdem habe ich sofort angefangen, es etwas kleiner zu malen.

Mit diesen Eingaben habe ich die erste Version gezeichnet. Leider habe ich keine Fotos von dieser Version des Manipulators (die in Gelb). Die Fehler darin waren einfach episch. Erstens war es fast unmöglich, es zusammenzubauen. In der Regel war die Mechanik, die ich vor dem Manipulator gezeichnet habe, recht einfach und ich musste nicht über den Montageprozess nachdenken. Aber trotzdem habe ich es zusammengebaut und versucht, es zu starten, Und die Hand bewegte sich fast nicht! Alle Teile drehten sich um die Schrauben und wenn ich sie so anzog, dass es weniger Spiel gab, konnte sie sich nicht bewegen. Wenn ich schwächer wurde, damit sie sich bewegen konnte, trat eine unglaubliche Gegenreaktion auf. Am Ende hielt das Konzept nicht einmal drei Tage. Und er begann mit der Arbeit an der zweiten Version des Manipulators.

Rot war schon recht arbeitsfähig. Er sammelte normal und konnte sich mit Schmierung bewegen. Ich konnte die Software darauf testen, aber trotzdem machten das Fehlen von Lagern und die hohen Verluste an verschiedenen Stangen es sehr schwach.

Dann gab ich die Arbeit an dem Projekt für eine Weile auf, fasste aber bald den Entschluss, daran zu denken. Ich beschloss, stärkere und beliebtere Servos zu verwenden, die Größe zu erhöhen und Lager hinzuzufügen. Und ich entschied, dass ich nicht versuchen würde, alles auf einmal perfekt zu machen. Ich skizzierte die Zeichnungen in Eile, ohne schöne Kameraden zu zeichnen, und bestellte einen Schnitt aus transparentem Plexiglas. Mit dem resultierenden Manipulator war ich in der Lage, den Montageprozess zu debuggen, Stellen zu identifizieren, die zusätzliche Verstärkung benötigten, und lernte, wie man Lager verwendet.

Nachdem ich genug mit dem transparenten Manipulator gespielt hatte, setzte ich mich an Blaupausen für die endgültige weiße Version. Also, jetzt sind alle Mechaniken vollständig debuggt, es passt zu mir und ich bin bereit zu erklären, dass ich an diesem Design nichts mehr ändern möchte:

Mich bedrückt die Tatsache, dass ich nichts grundlegend Neues in das uArm-Projekt einbringen konnte. Als ich mit dem Zeichnen der endgültigen Version begann, hatten sie die 3D-Modelle bereits auf GrabCad ausgerollt. Als Ergebnis habe ich die Klaue nur geringfügig vereinfacht, Dateien in einem praktischen Format aufbereitet und sehr einfache und Standardkomponenten verwendet.

Merkmale des Manipulators

Vor dem Aufkommen von uArm sahen Desktop-Manipulatoren dieser Klasse eher langweilig aus. Entweder hatten sie überhaupt keine Elektronik, oder sie hatten eine Art Steuerung mit Widerständen oder sie hatten ihre eigene proprietäre Software. Zweitens verfügten sie in der Regel nicht über ein System von Parallelscharnieren und der Greifer selbst änderte seine Position während des Betriebs. Wenn Sie alle Vorteile meines Manipulators sammeln, erhalten Sie eine ziemlich lange Liste:

1. Gestängesystem, um starke und schwere Motoren in der Armbasis aufzunehmen und den Greifer parallel oder senkrecht zur Basis zu halten
2. Ein einfacher Satz von Komponenten, die einfach zu kaufen oder aus Plexiglas zu schneiden sind
3. Lager in fast allen Teilen des Manipulators
4. Einfache Montage. Es stellte sich als wirklich schwierige Aufgabe heraus. Es war besonders schwierig, den Prozess des Zusammenbaus der Basis zu durchdenken.
5. Die Greifposition kann um 90 Grad verändert werden
6. Open Source und Dokumentation. Alles ist in barrierefreien Formaten vorbereitet. Ich werde Download-Links für 3D-Modelle, Schnittdateien, Materialliste, Elektronik und Software bereitstellen
7. Arduino-Kompatibilität. Es gibt viele Gegner von Arduino, aber ich glaube, es ist eine Gelegenheit, das Publikum zu erweitern. Profis können ihre Software ganz einfach in C schreiben - das ist ein regulärer Controller von Atmel!

Mechanik

Für die Montage ist es notwendig, Teile aus Plexiglas mit einer Dicke von 5 mm auszuschneiden:

Mir wurden etwa 10 US-Dollar für das Schneiden all dieser Teile in Rechnung gestellt.

Die Basis ist auf einem großen Lager montiert:

Es war besonders schwierig, im Hinblick auf den Bauprozess über das Fundament nachzudenken, aber ich habe die Ingenieure von uArm ausspioniert. Die Wippen sitzen auf einem Stift mit 6 mm Durchmesser. Es sollte beachtet werden, dass mein Ellenbogenzug an einem U-förmigen Halter und für uFactory an einem L-förmigen Halter gehalten wird. Es ist schwer zu erklären, was der Unterschied ist, aber ich denke, ich habe es besser gemacht.

Der Fang wird separat gesammelt. Es kann sich um seine Achse drehen. Die Klaue selbst sitzt direkt auf der Motorwelle:

Am Ende des Artikels werde ich einen Link zur super detaillierten Montageanleitung in Fotos geben. In ein paar Stunden können Sie alles getrost drehen, wenn alles, was Sie brauchen, zur Hand ist. Ich habe auch ein 3D-Modell vorbereitet in kostenloses Programm SketchUp. Sie können es herunterladen, drehen und sehen, was und wie es zusammengebaut wird.

Elektronik

Alles, was Sie tun müssen, um Ihre Hand zum Arbeiten zu bringen, ist, fünf Servos an den Arduino anzuschließen und sie aus einer guten Quelle mit Strom zu versorgen. UArm hat eine Art Feedback-Motoren. Ich habe drei normale MG995-Motoren und zwei kleine Metallgetriebemotoren geliefert, um den Greifer zu steuern.

Hier ist meine Geschichte eng mit früheren Projekten verwoben. Seit einiger Zeit unterrichte ich Arduino-Programmierung und habe dafür sogar mein Arduino-kompatibles Board vorbereitet. Andererseits hatte ich einmal die Möglichkeit, billige Boards zu machen (über die ich auch geschrieben habe). Am Ende endete alles damit, dass ich mein eigenes Arduino-kompatibles Board und ein spezielles Schild verwendet habe, um den Manipulator zu steuern.

Dieser Schild ist eigentlich sehr einfach. Es verfügt über vier variable Widerstände, zwei Tasten, fünf Servoanschlüsse und einen Stromanschluss. Dies ist aus Debugging-Sicht sehr praktisch. Sie können eine Testskizze hochladen und eine Art Makro zur Kontrolle oder ähnliches aufzeichnen. Ich werde am Ende des Artikels auch einen Link zum Herunterladen der PCB-Datei angeben, aber sie ist für die Herstellung mit metallisierten Löchern vorbereitet, daher ist sie für die Heimproduktion nicht sehr geeignet.

Programmierung

Das Interessanteste ist die Steuerung des Manipulators vom Computer aus. UArm verfügt über eine praktische Anwendung für die Manipulatorsteuerung und ein Protokoll für die Arbeit damit. Der Computer sendet 11 Byte an den COM-Port. Der erste ist immer 0xFF, der zweite ist 0xAA und ein Teil des Rests sind Signale für Servos. Außerdem werden diese Daten normalisiert und an die Motoren zum Testen übergeben. Ich habe Servos an Digital I/O 9-12 angeschlossen, dies kann aber leicht geändert werden.

Mit dem Terminalprogramm von uArm können Sie fünf Parameter ändern, während Sie die Maus steuern. Das Bewegen der Maus über die Oberfläche ändert die Position des Manipulators in der XY-Ebene. Rad drehen - Höhe ändern. LMB / RMB - drücken / lösen Sie die Klaue. RMB + Rad - Griffdrehung. Eigentlich sehr praktisch. Falls gewünscht, können Sie eine beliebige Terminalsoftware schreiben, die mit dem Manipulator über dasselbe Protokoll kommuniziert.

Ich werde hier keine Skizzen zur Verfügung stellen - Sie können sie am Ende des Artikels herunterladen.

Video der Arbeit

Und schließlich das Video von der Arbeit des Manipulators selbst. Es zeigt die Steuerung der Maus, Widerstände und ein voraufgezeichnetes Programm.

Links

Dateien zum Schneiden von Plexiglas, 3D-Modelle, eine Einkaufsliste, Board-Zeichnungen und Software können am Ende meiner heruntergeladen werden

Eine der Hauptantriebskräfte der Automatisierung moderne Produktion sind industrielle Robotermanipulatoren. Ihre Entwicklung und Umsetzung ermöglichte es Unternehmen, ein neues wissenschaftlich-technisches Niveau der Aufgabenerfüllung zu erreichen, die Verantwortung zwischen Technik und Mensch neu zu verteilen und die Produktivität zu steigern. Wir werden im Artikel über die Arten von Roboterassistenten, ihre Funktionalität und Preise sprechen.

Assistent Nr. 1 - Roboterarm

Die Industrie ist das Fundament der meisten Volkswirtschaften der Welt. Das Einkommen nicht nur einer einzelnen Produktionseinheit, sondern auch des Staatshaushalts hängt von der Qualität der angebotenen Waren, den Mengen und der Preisgestaltung ab.

Angesichts der aktiven Einführung automatisierter Linien und der breiten Nutzung intelligente Technologie die Anforderungen an die gelieferten Produkte steigen. Ohne den Einsatz von automatisierten Linien oder industriellen Robotermanipulatoren ist es fast unmöglich, im Wettbewerb zu bestehen.

So funktioniert ein Industrieroboter

Der Roboterarm sieht aus wie eine riesige automatisierte „Hand“, die von einem elektrischen Kontrollsystem gesteuert wird. Bei der Konstruktion der Geräte gibt es keine Pneumatik oder Hydraulik, alles ist auf Elektromechanik aufgebaut. Dies reduzierte die Kosten von Robotern und erhöhte ihre Lebensdauer.

Industrieroboter können 4-achsig (zum Stapeln und Verpacken verwendet) und 6-achsig (für andere Arten von Arbeiten) sein. Darüber hinaus unterscheiden sich Roboter je nach Freiheitsgrad: von 2 bis 6. Je höher er ist, desto genauer bildet der Manipulator die Bewegung einer menschlichen Hand nach: Rotation, Bewegung, Quetschen / Lösen, Kippen usw.
Das Funktionsprinzip des Gerätes hängt von seiner Software und Ausrüstung, und war zu Beginn seiner Entwicklung das Hauptziel, Arbeiter von schweren und gefährlichen Arbeiten zu befreien, hat sich heute das Aufgabenspektrum deutlich erweitert.

Durch den Einsatz von Roboterassistenten können Sie mehrere Aufgaben gleichzeitig bewältigen:

• Reduzierung von Arbeitsbereichen und Entlassung von Fachkräften (deren Erfahrungen und Kenntnisse können in einem anderen Bereich verwendet werden);
• Erhöhung des Produktionsvolumens;
• Verbesserung der Produktqualität;
• Durch die Kontinuität des Prozesses wird der Produktionszyklus verkürzt.

In Japan, China, USA, Deutschland arbeiten nur wenige Mitarbeiter in Fabriken, deren Aufgabe es ist, den Betrieb der Manipulatoren und die Qualität der hergestellten Produkte zu kontrollieren. Zu beachten ist, dass ein Industrieroboterarm nicht nur im Maschinenbau oder beim Schweißen ein funktionaler Assistent ist. Automatisierte Geräte werden vorgestellt in große Auswahl und werden in der Metallurgie, Leicht- und Nahrungsmittelindustrie... Abhängig von den Anforderungen des Unternehmens können Sie einen Manipulator auswählen, der den funktionalen Verantwortlichkeiten und dem Budget entspricht.

Arten von industriellen Robotermanipulatoren

Heute gibt es etwa 30 Arten von Roboterarmen: vom Universalmodell bis zum hochspezialisierten Assistenten. Abhängig von den ausgeführten Funktionen können sich die Mechanismen von Manipulatoren unterscheiden: zum Beispiel Schweißen, Schneiden, Bohren, Biegen, Sortieren, Stapeln und Verpacken von Gütern.

Im Gegensatz zu dem bestehenden Klischee über die hohen Kosten der Robotertechnologie wird jedes, selbst kleine Unternehmen, einen solchen Mechanismus kaufen können. Kleine universelle Robotermanipulatoren mit geringer Tragfähigkeit (bis zu 5 kg) ABB und FANUC werden zwischen 2 und 4 Tausend Dollar kosten.
Trotz der Kompaktheit der Geräte können sie die Arbeitsgeschwindigkeit und die Qualität der Produktverarbeitung erhöhen. Für jeden Roboter wird eine einzigartige Software geschrieben, die den Betrieb der Einheit präzise koordiniert.

Hochspezialisierte Modelle

Schweißroboter haben ihre größte Anwendung im Maschinenbau gefunden. Da die Geräte nicht nur glatte Teile schweißen, sondern auch schräge Schweißarbeiten effektiv ausführen können, schwer erreichbare Stellen ganze automatisierte Linien installieren.

Das Fördersystem wird gestartet, wo jeder Roboter nimmt bestimmte Zeit erledigt seinen Teil der Arbeit, und dann beginnt die Linie, sich zur nächsten Stufe zu bewegen. Ein solches System mit Menschen zu organisieren ist nicht einfach genug: Keiner der Arbeiter sollte eine Sekunde fehlen, sonst das Ganze Herstellungsverfahren, oder eine Ehe erscheint.

Schweißer
Die gängigsten Optionen sind Schweißroboter. Ihre Produktivität und Genauigkeit sind 8-mal höher als die des Menschen. Solche Modelle können verschiedene Schweißarten ausführen: Lichtbogen- oder Punktschweißen (je nach Software).

Industrielle Robotermanipulatoren Kuka gelten als führend auf diesem Gebiet. Die Kosten betragen 5 bis 300 Tausend Dollar (je nach Tragfähigkeit und Funktionen).

Picker, Mover und Packer
Schwer und schädlich für menschlicher Körper Arbeit war der Grund für das Aufkommen von automatisierten Assistenten in dieser Branche. Verpackungsroboter bereiten Waren in wenigen Minuten für den Versand vor. Die Kosten für solche Roboter betragen bis zu 4000 Dollar.

Die Hersteller ABB, KUKA und Epson bieten den Einsatz von Geräten zum Heben schwerer Lasten mit einem Gewicht von mehr als 1 Tonne und zum Transport vom Lager zum Verladeort an.

Hersteller von Industrieroboter-Manipulatoren

Japan und Deutschland gelten in dieser Branche als unangefochtene Spitzenreiter. Sie machen mehr als 50 % der gesamten Robotertechnologie aus. Es ist nicht einfach, mit den Giganten zu konkurrieren, aber in den GUS-Staaten tauchen nach und nach eigene Hersteller und Start-ups auf.

KNN-Systeme. Das ukrainische Unternehmen ist Partner der deutschen Kuka und beschäftigt sich mit der Entwicklung von Projekten zur Roboterisierung von Schweißen, Fräsen, Plasmaschneiden und Palettieren. Dank ihrer Software kann der Industrieroboter für die neue art Aufgaben an nur einem Tag.

Rozum Robotik (Weißrussland). Die Spezialisten des Unternehmens haben den Industrieroboterarm PULSE entwickelt, der sich durch seine Leichtigkeit und einfache Handhabung auszeichnet. Das Gerät eignet sich zum Montieren, Verpacken, Kleben und Umordnen von Teilen. Der Preis des Roboters beträgt rund 500 US-Dollar.

"ARKODIM-Pro" (Russland). Es beschäftigt sich mit der Herstellung von linearen Robotermanipulatoren (die sich entlang von Linearachsen bewegen) für das Spritzgießen von Kunststoff. Darüber hinaus können ARKODIM-Roboter als Teil eines Fördersystems arbeiten und als Schweißer oder Packer fungieren.

Hat eine Hintergrundbeleuchtung. Insgesamt arbeitet der Roboter mit 6 Servomotoren. Für den mechanischen Teil wurde zwei Millimeter dickes Acryl verwendet. Um ein Stativ zu bauen, wurde eine Basis aus einer Discokugel genommen, in die ein Motor direkt eingebaut ist.

Der Roboter arbeitet auf einem Arduino-Board. Als Stromquelle dient eine Computereinheit.

Materialien und Werkzeuge:
- 6 Servomotoren;
- Acryl 2 mm dick (und ein weiteres kleines Stück 4 mm dick);
- Stativ (um eine Basis zu schaffen);
- Ultraschall-Distanzsensor Typ hc-sr04;
- Arduino Uno-Controller;
- Leistungsregler (unabhängig hergestellt);
- Netzteil vom Computer;
- Computer (wird für die Arduino-Programmierung benötigt);
- Drähte, Werkzeuge usw.

Herstellungsverfahren:

Schritt eins. Wir sammeln mechanisches Teil Roboter
Der mechanische Teil ist sehr einfach zu montieren. Zwei Stücke Acryl müssen mit einem Servomotor verbunden werden. Die anderen beiden Links sind auf ähnliche Weise verbunden. Den Greifer kaufen Sie am besten online. Alle Elemente sind mit Schrauben befestigt.

Die Länge des ersten Teils beträgt ca. 19 cm, der zweite ca. 17,5 cm, der Frontlenker 5,5 cm, der Rest der Elemente wird nach eigenem Ermessen gewählt.

Der Schwenkwinkel an der Basis des mechanischen Arms muss 180 Grad betragen, daher muss der Servomotor darunter installiert werden. In unserem Fall muss es in eine Discokugel eingebaut werden. Der Roboter ist bereits am Servomotor installiert.

Zur Montage des Ultraschallsensors benötigen Sie ein 2 cm dickes Stück Acryl.

Zur Montage des Greifers benötigen Sie einige Schrauben und einen Stellmotor. Sie müssen den Schaukelstuhl vom Servomotor nehmen und kürzen, bis er auf den Greifer passt. Dann können Sie die beiden kleinen Schrauben festziehen. Nach der Montage muss der Stellmotor ganz nach links gedreht und die Greifbacken zusammengeführt werden.

Der Stellmotor ist nun mit 4 Schrauben befestigt, es ist darauf zu achten, dass er ganz links steht und die Lippen zusammengezogen sind.
Jetzt kann das Servo an die Platine angeschlossen werden und prüfen, ob der Greifer funktioniert.

Schritt zwei. Roboterlicht
Um den Roboter interessanter zu machen, können Sie ihn von hinten beleuchtet machen. Dies geschieht mit LEDs in verschiedenen Farben.

Schritt drei. Anschließen des elektronischen Teils
Der Hauptcontroller für den Roboter ist das Arduino-Board. Als Stromquelle wird eine Computereinheit verwendet, an deren Ausgängen Sie eine Spannung von 5 Volt finden müssen. Es sollte sein, wenn Sie die Spannung an den roten und schwarzen Drähten mit einem Multimeter messen. Diese Spannung wird benötigt, um die Servomotoren und den Abstandssensor zu versorgen. Das gelbe und schwarze Kabel des Blocks gibt bereits 12 Volt aus, sie werden benötigt, damit der Arduino funktioniert.

Für die Servos müssen Sie fünf Anschlüsse herstellen. Wir verbinden 5V mit Plus und Minus mit Masse. Der Distanzsensor wird auf die gleiche Weise angeschlossen.

Auf der Platine befindet sich auch eine Power-LED. Zum Anschließen wird ein 100 Ohm Widerstand zwischen + 5V und Masse verwendet.

Die Ausgänge der Servomotoren sind mit den PWM-Ausgängen des Arduino verbunden. Solche Pins auf der Platine werden durch ein "~"-Symbol gekennzeichnet. Der Ultraschall-Distanzsensor kann an Pin 6 und 7 angeschlossen werden. Die LED ist an Masse und Pin 13 angeschlossen.

Jetzt können Sie mit der Programmierung beginnen. Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung vollständig ausgeschaltet ist, bevor Sie eine Verbindung über USB herstellen. Beim Testen des Programms muss auch die Stromversorgung des Roboters ausgeschaltet werden. Geschieht dies nicht, erhält der Controller 5V vom USB und 12V vom Netzteil.

Im Diagramm sehen Sie, dass Potentiometer hinzugefügt wurden, um die Servomotoren zu steuern. Sie sind kein notwendiger Bestandteil des Roboters, aber ohne sie funktioniert der vorgeschlagene Code nicht. Potentiometer sind an den Pins 0,1,2,3 und 4 angeschlossen.

Die Schaltung hat einen Widerstand R1, der durch ein 100-kΩ-Potentiometer ersetzt werden kann. Auf diese Weise können Sie die Helligkeit manuell anpassen. Der Nennwert der Widerstände R2 beträgt 118 Ohm.

Hier ist eine Liste der wichtigsten Knoten, die verwendet wurden:
- 7 LEDs;
- R2 - 118 Ohm Widerstand;
- R1 - 100 kOhm Widerstand;
- Schalter;
- Fotowiderstand;
- bc547-Transistor.

Schritt vier. Programmierung und erster Start des Roboters
Zur Steuerung des Roboters wurden 5 Potentiometer verwendet. Es ist durchaus möglich, eine solche Schaltung durch ein Potentiometer und zwei Joysticks zu ersetzen. Der Anschluss des Potentiometers wurde im vorherigen Schritt gezeigt. Nach der Installation können die Roboterskizzen getestet werden.

Die ersten Tests des Roboters zeigten, dass sich die verbauten Servomotoren vom Typ futuba s3003 als schwach für den Roboter erwiesen. Sie können nur zum Drehen der Hand oder zum Greifen verwendet werden. Stattdessen installierte der Autor mg995-Motoren. Ideale Option es gibt motoren vom typ mg946.

Robotermanipulator MeArm - Taschenversion industrieller Manipulator... MeArm ist ein einfach zu montierender und zu bedienender Roboter, mechanischer Arm... Der Manipulator verfügt über vier Freiheitsgrade, die das Greifen und Bewegen verschiedener kleiner Gegenstände erleichtern.

Dieses Produkt wird als Bausatz präsentiert. Enthält folgende Teile:

• ein Satz von Teilen aus transparentem Acryl zum Zusammenbau eines mechanischen Manipulators;
• 4 Servos;
• die Steuerplatine, die den Mikrocontroller Arduino Pro und das Grafikdisplay Nokia 5110 beherbergt;
• Joystick-Platine mit zwei analogen X-Achsen-Joysticks;
• USB-Stromkabel.

Vor dem Zusammenbau des mechanischen Arms müssen die Servos kalibriert werden. Zur Kalibrierung verwenden wir einen Arduino-Controller. Wir verbinden die Servos mit dem Arduino-Board (externe Stromversorgung 5-6V 2A erforderlich).

Servo Mitte, links, rechts, Klaue; // 4 Servo-Objekte erstellen

Einrichtung ungültig ()
{
Serieller Anfang (9600);
Mittel.Befestigung (11); // verbindet das Servo mit Pin 11, um die Plattform zu drehen
links.anbringen (10); // befestigen Sie das Servo an Pin 10 auf der linken Schulter
rechts befestigen (9); // befestigen Sie das Servo an Pin 11 auf der rechten Schulter
klaue.attach (6); // Servo an Pin 6 Klaue befestigen
}

Leerschleife ()
{
// setzt die Position des Servos in Größe (in Grad)
mittel.schreiben (90);
links schreiben (90);
rechts.schreiben (90);
klaue.schreiben (25);
Verzögerung (300);
}
Ziehen Sie mit einem Marker eine Linie über das Servomotorgehäuse und die Spindel. Verbinden Sie die mitgelieferte Kunststoffwippe wie unten gezeigt mit der kleinen Schraube aus dem Servohalterungssatz mit dem Servo. Wir werden sie in dieser Position beim Zusammenbau des mechanischen Teils des MeArm verwenden. Achten Sie darauf, die Position der Spindel nicht zu verschieben.


Der mechanische Arm kann nun montiert werden.
Nehmen Sie die Basis und befestigen Sie die Beine an den Ecken. Bringen Sie dann vier 20-mm-Schrauben an und schrauben Sie Muttern darauf (die Hälfte der Gesamtlänge).

Befestigen Sie nun das Mittelservo mit zwei 8-mm-Schrauben an der kleinen Platte und befestigen Sie die resultierende Struktur mit 20-mm-Schrauben an der Basis.

Zusammensetzen des linken Abschnitts der Struktur.

Den richtigen Abschnitt der Struktur zusammenstellen.

Jetzt müssen Sie den linken und rechten Abschnitt verbinden. Zuerst links zur Adapterplatte

Dann das Richtige, und wir bekommen

Wir verbinden die Struktur mit der Plattform

Und wir sammeln die "Klaue"

Wir reparieren die "Klaue"

Für die Montage können Sie die folgende Anleitung (in Englisch) oder die Montageanleitung für einen solchen Manipulator (in Russisch) verwenden.

Pinbelegung

Jetzt können Sie mit dem Schreiben von Arduino-Code beginnen. Um die Manipulatoren zusammen mit der Joystick-Steuerung zu steuern, wäre es schön, den Manipulator zu einem bestimmten Punkt in den kartesischen Koordinaten (x, y, z) zu führen. Es gibt eine zugehörige Bibliothek, die von github heruntergeladen werden kann - https://github.com/mimeindustries/MeArm/tree/master/Code/Arduino/BobStonesArduinoCode.
Die Koordinaten werden in mm vom Rotationszentrum gemessen. Die Ausgangsposition ist am Punkt (0, 100, 50), also 100 mm vor der Basis und 50 mm über dem Boden.
Ein Beispiel für die Verwendung der Bibliothek zum Setzen eines Manipulators an einem bestimmten Punkt in kartesischen Koordinaten:

#include "meArm.h"
#enthalten

Einrichtung ungültig () (
Arm.Beginn (11, 10, 9, 6);
arm.openGripper ();
}

Leerschleife () (
// hoch und links
arm.gotoPoint (-80,100,140);
// greifen
arm.closeGreifer ();
// runter, schaden und richtig
arm.gotoPoint (70,200,10);
// die Aufnahme freigeben
arm.openGripper ();
// w zum Startpunkt zurückkehren
arm.gotoPoint (0,100,50);
}

Methoden der meArm-Klasse:

Leere Start(int pinBase, int StiftSchulter, int StiftEllbogen, int pinGripper) - meArm starten, die Anschlusspins für die mittleren, linken, rechten, Klauenservos werden angezeigt. Muss im Setup () aufgerufen werden;
Leere openGripper() - Öffnen Sie die Erfassung;
Leere schließenGreifer() - erfassen;
Leere gotoPoint(schweben x, schweben ja, schweben z) - Bewegen Sie den Manipulator an die Position der kartesischen Koordinaten (x, y, z);
schweben getX() - die aktuelle X-Koordinate;
schweben getY() - die aktuelle Y-Koordinate;
schweben getZ() ist die aktuelle Z-Koordinate.

Montageanleitung

Dieses Projekt ist eine mehrstufige modulare Aufgabe. Die erste Phase des Projekts ist die Montage eines Roboterarm-Manipulator-Moduls, das als Teilesatz geliefert wird. Die zweite Stufe der Aufgabe wird die Montage der IBM PC-Schnittstelle ebenfalls aus einem Teilesatz sein. Die dritte Stufe der Aufgabe schließlich ist die Erstellung eines Sprachsteuerungsmoduls.

Der Roboterarm kann mit der im Kit enthaltenen Handfernbedienung manuell bedient werden. Auch der Roboterarm kann entweder über eine vorkonfektionierte IBM PC-Schnittstelle oder über ein Sprachsteuermodul gesteuert werden. Mit dem IBM PC-Schnittstellenkit können Sie die Aktionen des Roboters über einen IBM PC-Arbeitscomputer steuern und programmieren. Mit dem Sprachsteuerungsgerät können Sie den Roboterarm mit Sprachbefehlen steuern.

Alle diese Module zusammen bilden ein funktionales Gerät, mit dem Sie automatisierte Aktionsabläufe experimentieren und programmieren oder sogar einen vollständig „drahtgeführten“ Arm „animieren“ können.

Über die PC-Schnittstelle können Sie persönlicher Computer Programmieren Sie den Manipulatorarm für eine Kette von automatisierten Aktionen oder "animieren" Sie ihn. Es gibt auch eine Option, bei der Sie Ihre Hand interaktiv mit einem Handcontroller oder einem Windows 95/98-Programm steuern können. Die „Animation“ der Hand ist der „unterhaltsame“ Teil der Kette programmierter automatisierter Aktionen. Wenn Sie beispielsweise eine Babyhandschuhpuppe auf Ihren Manipulatorarm legen und das Gerät so programmieren, dass eine kleine Show gezeigt wird, dann programmieren Sie die elektronische Puppe auf "Animieren". Automatisierte Aktionsprogrammierung ist in Industrie und Unterhaltung weit verbreitet.

Der am weitesten verbreitete Roboter in der Branche ist der Roboterarm. Der Roboterarm ist ein äußerst flexibles Werkzeug, schon allein deshalb, weil das Endsegment des Armmanipulators das passende Werkzeug für eine bestimmte Aufgabe oder Produktion sein kann. Mit einem Knick-Schweißpositionierer können Sie beispielsweise Punktschweißen, mit der Spritzdüse lassen sich verschiedene Teile und Baugruppen lackieren und mit dem Greifer Objekte spannen und setzen, um nur einige zu nennen.

Wie wir sehen, erfüllt der Roboterarm viele nützliche Funktionen und kann dienen ideales Werkzeug verschiedene Prozesse zu studieren. Es ist jedoch eine Herausforderung, einen Roboterarm von Grund auf neu zu bauen. Es ist viel einfacher, eine Hand aus Teilen zusammenzubauen. fertig eingestellt... OWI verkauft genug gute Sätze Manipulatorarme bei vielen Händlern erhältlich elektronische Geräte(siehe Teileliste am Ende dieses Kapitels). Über die Schnittstelle können Sie den montierten Manipulatorarm an den Druckeranschluss des Arbeitsrechners anschließen. Als Arbeitscomputer können Sie eine IBM PC-Serie oder ein kompatibles Gerät verwenden, das DOS oder Windows 95/98 unterstützt.

Sobald der Manipulatorarm mit dem Druckeranschluss des Computers verbunden ist, kann er interaktiv oder programmgesteuert vom Computer aus bedient werden. Die interaktive Handsteuerung ist sehr einfach. Klicken Sie dazu einfach auf eine der Funktionstasten, um dem Roboter einen Befehl zu senden, eine bestimmte Bewegung auszuführen. Ein zweites Drücken der Taste stoppt die Ausführung des Befehls.

Auch die Programmierung einer Kette von automatisierten Aktionen ist einfach. Klicken Sie zuerst auf die Programmtaste, um in den Programmmodus zu gelangen. In dieser Mod funktioniert die Hand genauso wie oben beschrieben, aber zusätzlich wird jede Funktion und ihr Aktionszeitpunkt in einer Skriptdatei aufgezeichnet. Die Skriptdatei kann bis zu 99 verschiedene Funktionen enthalten, einschließlich Pausen. Die Skriptdatei selbst kann 99 Mal abgespielt werden. Durch das Schreiben verschiedener Skriptdateien können Sie mit einer computergesteuerten Abfolge von automatisierten Aktionen experimentieren und Ihre Hand "beleben". Im Folgenden wird das Arbeiten mit dem Programm unter Windows 95/98 näher beschrieben. Das Windows-Programm ist im Roboterarm-Interface-Kit enthalten oder kann kostenlos aus dem Internet unter http://www.imagesco.com heruntergeladen werden.

Zusätzlich zu Windows-Programm die Hand kann mit BASIC oder QBASIC bedient werden. Das Programm auf DOS-Ebene ist auf den Disketten enthalten, die mit dem Schnittstellenkit geliefert werden. Das DOS-Programm erlaubt jedoch nur die Steuerung im interaktiven Modus über die Tastatur (siehe Ausdruck des BASIC-Programms auf einer der Disketten). Ein Programm auf DOS-Ebene lässt die Erstellung von Skriptdateien nicht zu. Wenn Sie jedoch Erfahrung in der Programmierung in BASIC haben, dann kann der Bewegungsablauf des Manipulatorarms ähnlich der Arbeit einer Skriptdatei programmiert werden, die in einem Programm unter Windows verwendet wird. Der Bewegungsablauf kann, wie bei vielen „animierten“ Robotern, wiederholt werden.

Roboterarm

Der Manipulatorarm (siehe Abb. 15.1) hat drei Bewegungsfreiheitsgrade. Das Ellenbogengelenk kann sich in einem Bogen von ca. 135° vertikal auf und ab bewegen. Das Schultergelenk bewegt den Griff in einem Bogen von ca. 120° vor und zurück. Der Arm kann auf der Basis im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel von ca. 350° gedreht werden. Der Roboterarmgreifer kann Objekte bis 5 cm Durchmesser aufnehmen und halten und am Handgelenk um ca. 340° drehen.

Reis. 15.1. Kinematische Darstellung der Bewegungen und Rotationen des Roboterarms

Der OWI Robotic Arm Trainer verwendet fünf Miniatur-DC-Motoren, um den Arm anzutreiben. Die Motoren bieten eine Handsteuerung mit Drähten. Diese "verdrahtete" Steuerung bedeutet, dass jede Funktion der Roboterbewegung (dh der Betrieb des entsprechenden Motors) durch separate Drähte (Spannungsversorgung) gesteuert wird. Jeder der fünf Gleichstrommotoren steuert eine andere Bewegung des Manipulatorarms. Die drahtgebundene Steuerung ermöglicht, dass die Handsteuereinheit direkt auf elektrische Signale anspricht. Dies vereinfacht das Schnittstellendiagramm des Roboterarms, der mit dem Druckeranschluss verbunden ist.

Der Arm besteht aus leichtem Kunststoff. Auch die meisten die Hauptlast tragenden Teile sind aus Kunststoff. Die in der Armkonstruktion verwendeten Gleichstrommotoren sind Miniatur-Hochgeschwindigkeitsmotoren mit niedrigem Drehmoment. Um das Drehmoment zu erhöhen, ist jeder Motor mit einem Getriebe verbunden. Die Motoren sind zusammen mit den Getrieben innerhalb der Struktur des Manipulatorarms installiert. Obwohl das Getriebe das Drehmoment erhöht, kann der Roboterarm keine ausreichend schweren Gegenstände heben oder tragen. Das empfohlene maximal zulässige Hubgewicht beträgt 130 g.

Ein Bausatz zur Herstellung eines Roboterarms und seiner Komponenten ist in den Abbildungen 15.2 und 15.3 dargestellt.

Reis. 15.2. Roboterarm-Handwerksset

Reis. 15.3. Getriebe vor der Montage

Prinzip der Motorsteuerung

Um zu verstehen, wie die kabelgebundene Steuerung funktioniert, sehen wir uns an, wie ein digitales Signal einen einzelnen Gleichstrommotor antreibt. Zur Steuerung des Motors werden zwei komplementäre Transistoren benötigt. Ein Transistor hat eine PNP-Leitfähigkeit, der andere jeweils eine NPN-Leitfähigkeit. Jeder Transistor wirkt wie ein elektronischer Schalter, der die Bewegung des durch den Gleichstrommotor fließenden Stroms steuert. Die von jedem der Transistoren gesteuerten Stromrichtungen sind entgegengesetzt. Die Stromrichtung bestimmt die Drehrichtung des Motors, rechts bzw. links. In Abb. 15.4 ist eine Testschaltung, die Sie erstellen können, bevor Sie die Schnittstelle erstellen. Beachten Sie, dass der Motor ausgeschaltet ist, wenn beide Transistoren ausgeschaltet sind. Es sollte immer nur ein Transistor eingeschaltet sein. Wenn sich irgendwann herausstellt, dass beide Transistoren versehentlich offen sind, führt dies zu einem Kurzschluss. Jeder Motor wird von zwei Schnittstellentransistoren angetrieben, die auf ähnliche Weise arbeiten.

Reis. 15.4. Schachbrettdiagramm

PC-Schnittstellendesign

Das PC-Schnittstellendiagramm ist in Abb. 15.5. Der Satz von PC-Schnittstellenteilen enthält eine Leiterplatte, deren Position in Abb. 15.6.

Reis. 15.5. Schematische Darstellung PC-Schnittstelle

Reis. 15.6. Anordnungsdiagramm für PC-Schnittstellenteile

Zunächst müssen Sie die Seite der Leiterplattenmontage bestimmen. Auf der Montageseite sind weiße Linien für Widerstände, Transistoren, Dioden, ICs und den DB25-Stecker eingezeichnet. Alle Teile werden von der Montageseite in die Platine eingesetzt.

Allgemeiner Hinweis: Entfernen Sie nach dem Löten des Teils an die Leiterbahnen der Leiterplatte unnötig lange Leitungen von der Druckseite. Es ist sehr praktisch, beim Zusammenbauen von Teilen eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten. Installieren Sie zuerst die 100 kΩ-Widerstände (farbcodierte Ringe: braun, schwarz, gelb, gold oder silber) mit der Bezeichnung R1-R10. Montieren Sie dann die 5 Dioden D1-D5 und achten Sie darauf, dass der schwarze Streifen auf den Dioden dem DB25-Stecker gegenüberliegt, wie durch die weißen Linien auf der Rückseite der Platine gezeigt. Bringen Sie dann die 15K-Widerstände (farbcodiert, braun, grün, orange, gold oder silber) mit der Bezeichnung R11 und R13 an. Löten Sie in Position R12 eine rote LED an die Platine. Die Anode der LED entspricht dem Loch unter R12, angezeigt durch das +-Zeichen. Montieren Sie dann die 14- und 20-poligen Buchsen unter den U1- und U2-ICs. Montieren und löten Sie den DB25-Winkelstecker. Versuchen Sie nicht, die Steckerfüße zu stark in die Platine zu drücken, dies erfordert extreme Präzision. Bewegen Sie den Stecker bei Bedarf vorsichtig und achten Sie darauf, die Stifte nicht zu verbiegen. Befestigen Sie den Schiebeschalter und den Spannungsregler Typ 7805. Schneiden Sie vier Drahtlängen ab und löten Sie sie an der Oberseite des Schalters an. Beachten Sie die Anordnung der Drähte wie in der Abbildung gezeigt. Setzen und verlöten Sie die Transistoren TIP 120 und TIP 125. Zum Schluss verlöten Sie den 8-poligen Sockel- / Buchsenstecker und das 75mm Verbindungskabel. Montieren Sie den Sockel mit den längsten Kabeln nach oben. Stecken Sie zwei ICs - 74LS373 und 74LS164 - in die entsprechenden Sockel. Stellen Sie sicher, dass die Position des IC-Schlüssels auf seiner Abdeckung mit der mit weißen Linien markierten Taste auf der Platine übereinstimmt. Sie haben vielleicht bemerkt, dass auf der Platine noch Platz für zusätzliche Teile ist. Dieser Platz ist für den Netzwerkadapter. In Abb. 15.7 zeigt ein Foto des fertigen Interfaces von der Montageseite.

Reis. 15.7. PC-Schnittstellenbaugruppe. Blick von oben

So funktioniert die Schnittstelle

Der Manipulatorarm verfügt über fünf Gleichstrommotoren. Dementsprechend benötigen wir 10 I/O-Busse, um jeden Motor inklusive der Drehrichtung anzusteuern. Der parallele (Drucker-)Port von IBM PC und kompatiblen Maschinen enthält nur acht I/O-Busse. Um die Anzahl der Steuerbusse in der Roboterarmschnittstelle zu erhöhen, wird der IC 74LS164 verwendet, der ein Seriell-Parallel-Wandler (SIPO) ist. Mit nur zwei parallelen Bussen D0 und D1, die den seriellen Code an den IC senden, können wir acht zusätzliche I / O-Busse erhalten. Wie bereits erwähnt, können Sie acht I/O-Busse erstellen, aber diese Schnittstelle verwendet fünf davon.

Wenn der serielle Code in den 74LS164 IC eingegeben wird, erscheint der entsprechende parallele Code am Ausgang des ICs. Würden die Ausgänge des 74LS164 direkt mit den Eingängen der Steuertransistoren verbunden, so würden die einzelnen Funktionen des Manipulatorarms im Takt mit dem Senden des seriellen Codes ein- und ausgeschaltet. Natürlich ist eine solche Situation inakzeptabel. Um dies zu vermeiden, wird der zweite IC 74LS373 in die Schnittstellenschaltung eingefügt - ein gesteuerter elektronischer Achtkanalschlüssel.

Der achtkanalige Schalter 74LS373 verfügt über acht Eingangs- und acht Ausgangsbusse. Auf den Eingangsbussen vorhandene Binärinformationen werden nur dann an die entsprechenden Ausgänge des ICs übertragen, wenn das Freigabesignal am IC anliegt. Nach dem Abschalten des Freigabesignals bleibt der aktuelle Zustand der Ausgangsbusse erhalten (gespeichert). In diesem Zustand haben die Signale am Eingang des IC keinen Einfluss auf den Zustand der Ausgangsbusse.

Nachdem das serielle Informationspaket an den 74LS164 IC übertragen wurde, wird ein Freigabesignal vom D2-Pin des Parallelports an den 74LS373 IC gesendet. Dadurch ist es möglich, Informationen bereits im parallelen Code vom Eingang des 74LS174 IC zu seinen Ausgangsbussen zu übertragen. Der Zustand der Ausgangsleitungen wird jeweils durch Transistoren TIP 120 gesteuert, die wiederum die Funktionen des Manipulatorarms steuern. Der Vorgang wird mit jedem neuen Befehl an den Manipulatorarm wiederholt. Die parallelen Busbusse D3-D7 treiben direkt die TIP 125-Transistoren.

Anschluss der Schnittstelle an den Manipulatorarm

Der Roboterarm wird von einem 6-V-Netzteil gespeist, das aus vier D-Elementen besteht, die sich an der Basis der Struktur befinden. Die PC-Schnittstelle wird ebenfalls über diese 6 V-Quelle mit Strom versorgt.Die Stromversorgung ist bipolar und liefert ± 3 V. Die Stromversorgung der Schnittstelle erfolgt über einen 8-poligen Molex-Stecker, der an der Unterseite des Zeigegeräts angebracht ist.

Verbinden Sie die Schnittstelle mit einem 75 mm 8-adrigen Molex-Kabel mit dem Manipulatorarm. Das Molex-Kabel wird an einen Anschluss an der Unterseite des Manipulators angeschlossen (siehe Abbildung 15.8). Prüfen Sie, ob der Stecker richtig und sicher eingesteckt ist. Verwenden Sie zum Anschließen der Schnittstellenplatine an den Computer das im Kit enthaltene 180-cm-Kabel vom Typ DB25. Ein Ende des Kabels wird an den Druckeranschluss angeschlossen. Das andere Ende wird an einen DB25-Stecker auf der Schnittstellenplatine angeschlossen.

Reis. 15.8. Anschluss der PC-Schnittstelle an den Roboterarm

In den meisten Fällen wird normalerweise ein Drucker an den Druckeranschluss angeschlossen. Um das lästige Ein- und Ausstecken der Stecker bei jeder Verwendung des Zeigegeräts zu vermeiden, empfiehlt es sich, eine A / B-Druckerbus-Umschaltbox (DB25) mit zwei Positionen zu erwerben. Verbinden Sie den Keyer-Schnittstellenstecker mit Eingang A und den Drucker mit Eingang B. Sie können nun den Schalter verwenden, um den Computer entweder mit dem Drucker oder der Schnittstelle zu verbinden.

Installation des Programms unter Windows 95

Legen Sie eine 3,5-Zoll-Diskette mit der Bezeichnung „Diskette 1“ in Ihr Diskettenlaufwerk ein und führen Sie das Setup-Programm (setup.exe) aus. Das Setup-Programm erstellt auf Ihrer Festplatte ein Verzeichnis mit dem Namen „Images“ und kopiert die benötigten Dateien in dieses Verzeichnis Im Menü erscheint das Symbol Bilder.Um das Programm zu starten, klicken Sie im Startmenü auf das Symbol Bilder.

Arbeiten mit dem Programm unter Windows 95

Verbinden Sie die Schnittstelle mit einem 180 cm langen DB 25-Kabel mit dem Druckeranschluss des Computers. Verbinden Sie die Schnittstelle mit der Basis des Manipulatorarms. Halten Sie die Schnittstelle bis zu einer bestimmten Zeit ausgeschaltet. Wenn die Schnittstelle zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet ist, können die im Druckeranschluss gespeicherten Informationen Bewegungen des Manipulatorarms verursachen.

Starten Sie das Programm durch einen Doppelklick auf das Symbol Bilder im Startmenü. Das Programmfenster ist in Abb. 15.9. Wenn das Programm läuft, sollte die rote LED auf der Schnittstellenplatine blinken. Notiz: die Schnittstelle muss nicht eingeschaltet werden, damit die LED zu blinken beginnt. Die Blinkgeschwindigkeit einer LED wird durch die Geschwindigkeit des Prozessors Ihres Computers bestimmt. LED-Flimmern kann sehr schwach sein; Um dies zu bemerken, müssen Sie möglicherweise das Licht im Raum reduzieren und Ihre Handflächen zu einem "Ring" falten, um die LED zu beobachten. Wenn die LED nicht blinkt, greift das Programm möglicherweise auf die falsche Portadresse (LPT-Port) zu. Um die Schnittstelle auf eine andere Portadresse (LPT-Port) umzuschalten, gehen Sie zum Feld Printer Port Options in der oberen rechten Ecke des Bildschirms. Bitte wählen Sie eine andere Option. Bei korrekter Einstellung der Port-Adresse blinkt die LED.

Reis. 15.9. Screenshot des PC-Schnittstellenprogramms für Windows

Wenn die LED blinkt, klicken Sie auf das Puuse-Symbol und schalten Sie erst dann die Schnittstelle ein. Durch Anklicken der entsprechenden Funktionstaste wird eine Hin- und Herbewegung des Manipulatorarms ausgelöst. Ein erneutes Klicken stoppt die Bewegung. Die Verwendung der Funktionstasten zur Steuerung Ihrer Hand heißt interaktives Modemanagement.

Generieren einer Skriptdatei

Skriptdateien werden verwendet, um Bewegungen und automatisierte Sequenzen von Manipulatorarmaktionen zu programmieren. Die Skriptdatei enthält eine Liste temporärer Befehle, die die Bewegungen des Manipulatorarms steuern. Es ist sehr einfach, eine Skriptdatei zu erstellen. Um eine Datei zu erstellen, klicken Sie auf den Programm-Softkey. Mit dieser Operation können Sie die Art der "Programmierung" der Skriptdatei eingeben. Durch Drücken der Funktionstasten steuern wir die Handbewegungen, wie wir es bereits getan haben, aber die Befehlsinformationen werden in die gelbe Skripttabelle in der unteren linken Ecke des Bildschirms geschrieben. Die Schrittnummer, beginnend mit eins, wird in der linken Spalte angezeigt und bei jedem neuen Befehl um eins erhöht. Die Bewegungsart (Funktion) wird in der mittleren Spalte angezeigt. Nach erneutem Anklicken der Funktionstaste wird die Ausführung der Bewegung beendet und in der dritten Spalte erscheint der Wert der Ausführungszeit der Bewegung vom Anfang bis zum Ende. Die Bewegungszeit wird auf eine Viertelsekunde genau angezeigt. In gleicher Weise kann der Benutzer bis zu 99 Bewegungen in eine Skriptdatei programmieren, einschließlich Zeitpausen. Dann kann die Skriptdatei gespeichert und später aus einem beliebigen Verzeichnis geladen werden. Die Ausführung von Skriptdateibefehlen kann bis zu 99 Mal zyklisch wiederholt werden, wofür es notwendig ist, die Anzahl der Wiederholungen im Wiederholungsfenster einzugeben und Start zu drücken. Drücken Sie die Interaktive Taste, um das Schreiben in die Skriptdatei zu beenden. Dieser Befehl bringt den Computer zurück in den Online-Modus.

"Animation" von Objekten

Skriptdateien können zur computergestützten Automatisierung von Aktionen oder zum "Animieren" von Objekten verwendet werden. Bei „animierenden“ Objekten ist das gesteuerte robotisch-mechanische „Skelett“ meist mit einer Außenhülle bedeckt und selbst nicht sichtbar. Erinnerst du dich an die Handschuhpuppe am Anfang des Kapitels? Die äußere Hülle kann die Form einer Person (teilweise oder vollständig), eines Außerirdischen, eines Tieres, einer Pflanze, eines Steins und irgendetwas anderem haben.

Einschränkungen des Anwendungsbereichs

Wenn Sie ein professionelles Niveau bei der Durchführung automatisierter Aktionen oder der "Animation" von Objekten erreichen möchten, sollte die Positionierungsgenauigkeit bei der Ausführung von Bewegungen zu jedem Zeitpunkt sozusagen zur Erhaltung der Marke nahe 100% liegen.

Möglicherweise stellen Sie jedoch fest, dass sich die Position des Manipulatorarms (Musterbewegung) von der ursprünglichen Position unterscheidet, wenn Sie die in der Skriptdatei geschriebene Aktionssequenz wiederholen. Dies geschieht aus mehreren Gründen. Wenn die Batterien in der Stromversorgung des Manipulatorarms entladen werden, führt eine Abnahme der den Gleichstrommotoren zugeführten Leistung zu einer Abnahme des Drehmoments und der Drehzahl der Motoren. Somit unterscheiden sich die Bewegungslänge des Manipulators und die Höhe der angehobenen Last für den gleichen Zeitraum für leere und "frische" Batterien. Aber das ist nicht der einzige Grund. Auch bei einer stabilisierten Stromversorgung ändert sich die Motordrehzahl, da kein Motordrehzahlregler vorhanden ist. Für jeden festen Zeitraum wird die Anzahl der Umdrehungen jedes Mal leicht unterschiedlich sein. Dies führt dazu, dass die Position des Manipulatorarms jedes Mal anders ist. Hinzu kommt ein gewisses Spiel in den Gängen des Getriebes, das ebenfalls nicht berücksichtigt wird. Unter dem Einfluss all dieser Faktoren, die wir hier im Detail betrachtet haben, wird sich bei der Ausführung einer Schleife sich wiederholender Befehle in einer Skriptdatei die Position des Manipulatorarms jedes Mal geringfügig unterscheiden.

Suche nach Ausgangsposition

Sie können den Betrieb des Geräts verbessern, indem Sie ihm einen Stromkreis hinzufügen Rückmeldung, die die Position des Manipulatorarms verfolgt. Diese Informationen können in einen Computer eingegeben werden, um die absolute Position des Manipulators zu bestimmen. Mit einem solchen Positionsrückkopplungssystem ist es möglich, die Position des Manipulatorarms zu Beginn der Ausführung jeder in die Skriptdatei geschriebenen Befehlsfolge auf denselben Punkt einzustellen.

Dafür gibt es viele Möglichkeiten. Bei einem der Hauptverfahren wird keine Positionssteuerung an jedem Punkt bereitgestellt. Stattdessen wird ein Satz Endschalter verwendet, der der ursprünglichen "Start"-Position entspricht. Die Endschalter definieren nur genau eine Position – wenn der Manipulator die „Start“-Position erreicht. Dazu ist es notwendig, die Reihenfolge der Endschalter (Taster) so einzustellen, dass diese schließen, wenn der Manipulator die Endlage in die eine oder andere Richtung erreicht. Beispielsweise kann ein Endschalter am Fuß des Manipulators installiert werden. Der Schalter sollte erst dann ansprechen, wenn der Manipulatorarm beim Drehen im Uhrzeigersinn seine Endposition erreicht hat. An den Schulter- und Ellbogengelenken müssen andere Endschalter installiert werden. Sie sollten mit voller Streckung des entsprechenden Gelenks arbeiten. Ein weiterer Schalter ist am Zeiger angebracht und wird ausgelöst, wenn der Zeiger ganz im Uhrzeigersinn gedreht wird. Der letzte Endschalter ist am Greifer montiert und schließt bei vollständiger Öffnung. Um den Manipulator in seine Ausgangsposition zu bringen, wird jede mögliche Bewegung des Manipulators in die zum Schließen des entsprechenden Endschalters erforderliche Richtung ausgeführt, bis dieser Schalter geschlossen wird. Einmal erreicht Startposition Bei jeder Bewegung "kennt" der Computer die wahre Position des Manipulatorarms genau.

Nach Erreichen der Anfangsposition können wir das in der Skriptdatei geschriebene Programm neu starten, unter der Annahme, dass sich der Positionierungsfehler während der Ausführung jedes Zyklus relativ langsam ansammelt, was nicht zu zu großen Abweichungen der Position des Manipulators von der gewünschte ein. Nach dem Ausführen der Skriptdatei wird die Hand in ihre ursprüngliche Position gebracht und der Zyklus der Skriptdatei wird wiederholt.

In manchen Sequenzen erweist sich die Kenntnis nur der Ausgangsposition als unzureichend, zum Beispiel beim Aufziehen eines Eies, ohne dass die Gefahr besteht, seine Schale zu zerquetschen. In solchen Fällen wird ein ausgeklügelteres und genaueres Positionsrückkopplungssystem benötigt. Die Signale der Sensoren können mit einem ADC verarbeitet werden. Die empfangenen Signale können verwendet werden, um die Werte von Parametern wie Position, Druck, Drehzahl und Drehmoment zu bestimmen. Das folgende einfache Beispiel kann zur Veranschaulichung verwendet werden. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen kleinen linearen variablen Widerstand an der Erfassungsbaugruppe angebracht. Der variable Widerstand ist so eingebaut, dass die Hin- und Herbewegung seines Schiebers mit dem Öffnen und Schließen des Greifers verbunden ist. Somit ändert sich je nach Öffnungsgrad des Greifers der Widerstand. variabler Widerstand... Nach der Kalibrierung können Sie durch Messen des aktuellen Widerstands des variablen Widerstands den Öffnungswinkel der Greiferklemmen genau einstellen.

Die Schaffung eines solchen Feedback-Systems führt zu einer weiteren Komplexität des Geräts und dementsprechend zu einem Anstieg des Preises. Daher mehr einfache Möglichkeit ist die Einführung des Systems manuelle Kontrolle um die Position und Bewegungen des Manipulatorarms während der Ausführung des Skriptprogramms zu korrigieren.

Manuelle Schnittstellensteuerung

Nachdem Sie die Funktionsfähigkeit der Schnittstelle überprüft haben, können Sie das Handheld-Terminal über den 8-poligen Flachstecker daran anschließen. Überprüfen Sie die Position des 8-poligen Molex-Steckers zum Kopf des Steckers auf der Schnittstellenplatine, wie in Abb. 15.10. Stecken Sie den Stecker vorsichtig ein, bis er fest sitzt. Danach kann der Manipulatorarm jederzeit über die Handfernbedienung bedient werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Interface mit einem Computer verbunden ist oder nicht.

Reis. 15.10. Manueller Steueranschluss

DOS-Tastatursteuerungsprogramm

Es gibt ein DOS-Programm, mit dem Sie die Arbeit der Manipulatorhand interaktiv über die Computertastatur steuern können. Die Liste der Tasten, die der Ausführung einer bestimmten Funktion entsprechen, ist in der Tabelle angegeben.

Bei der Sprachsteuerung des Manipulatorarms kommt ein Spracherkennungsset (URR) zum Einsatz, das in Kap. 7. In diesem Kapitel werden wir eine Schnittstelle erstellen, die den URR mit dem Manipulatorarm verbindet. Diese Schnittstelle wird auch als Kit von Images SI, Inc. angeboten.

Das Schnittstellendiagramm für den URR ist in Abb. 15.11. Die Schnittstelle verwendet einen 16F84-Mikrocontroller. Das Mikrocontroller-Programm sieht so aus:

„URR-Schnittstellenprogramm“

Symbol PortA = 5

Symbol TRISA = 133

Symbol PortB = 6

Symbol TRIB = 134

Wenn Bit4 = 0, dann Trigger 'Wenn das Schreiben auf den Trigger aktiviert ist, lesen Sie die

Gehe zu Start 'Wiederholung

Pause 500 'Warten 0,5 s

Peek PortB, B0 'BCD-Code lesen

Wenn bit5 = 1 dann sende ‘Ausgabecode’

goto start 'Wiederholung

peek PortA, b0 'Port A lesen

if bit4 = 1 then elf 'Gibt es 11?

stecke PortB, b0 'Ausgabecode

goto start 'Wiederholung

wenn bit0 = 0 dann zehn

goto start 'Wiederholung

goto start 'Wiederholung

Reis. 15.11. URR-Controller-Schaltung für einen Roboterarm

Das Software-Update für 16F84 kann kostenlos von http://www.imagesco.com heruntergeladen werden

URR-Schnittstellenprogrammierung

Die Programmierung der URR-Schnittstelle erfolgt analog zur Programmierung der URR aus dem in Kap. 7. Für richtige Arbeit des Manipulatorarms müssen Sie die Befehlswörter entsprechend den Nummern programmieren, die der spezifischen Bewegung des Manipulators entsprechen. Tisch 15.1 zeigt Beispiele von Befehlswörtern, die den Betrieb des Manipulatorarms steuern. Sie können die Befehlswörter nach Ihren Wünschen wählen.

Tabelle 15.1

Teileliste der PC-Schnittstelle

(5) NPN-Transistor TIP120

(5) PNP-Transistor TIP 125

(1) IC 74164 Codekonverter

(1) IC 74LS373 acht Tasten

(1) LED rot

(5) Diode 1N914

(1) Molex 8-polige Buchse

(1) Molex-Kabel, 8-adrig, 75 mm lang

(1) DIP-Schalter

(1) DB25 Winkelverbinder

(1) 1,8 m DB 25-Kabel mit zwei M-Steckern.

(1) Leiterplatte

(3) Widerstand 15 kΩ, 0,25 W

Alle aufgeführten Teile sind im Bausatz enthalten.

Teileliste für die Spracherkennungsschnittstelle

(5) NPN-Transistor TIP 120

(5) PNP-Transistor TIP 125

(1) IC 4011 NOR-Gatter

(1) IC 4049 - 6 Puffer

(1) IC 741 Operationsverstärker

(1) Widerstand 5,6 kOhm, 0,25 W

(1) Widerstand 15 kΩ, 0,25 W

(1) 8-poliger Molex-Anschlusskopf

(1) Molex-Kabel, 8-adrig, 75 mm lang

(10) Widerstand 100 kΩ, 0,25 W

(1) Widerstand 4,7 kOhm, 0,25 W

(1) 7805 Spannungsregler IC

(1) PIC IC 16F84 Mikrocontroller

(1) 4,0 MHz Quarzresonator

Hand-Arm-Schnittstellen-Kit

OWI Manipulatorarm-Kit

Spracherkennungsschnittstelle für den Manipulatorarm

Spracherkennungsgeräte-Set

Teile können bestellt werden bei:

Bilder, SI, Inc.