Hallo!

Wir sprechen über die Linie der kollaborativen Robotermanipulatoren Universal Robots.

Universal Robots, ursprünglich aus Dänemark, beschäftigt sich mit der Herstellung von kollaborativen Robotermanipulatoren zur Automatisierung von Zyklen Herstellungsprozesse. In diesem Artikel stellen wir ihre wichtigsten vor technische Eigenschaften und betrachten Sie die Anwendungsbereiche.

Was ist das?

Die Produkte des Unternehmens werden durch eine Reihe von drei leichten industriellen Manipulationsgeräten mit einer offenen kinematischen Kette repräsentiert:
UR3, UR5, UR10.
Alle Modelle haben 6 Freiheitsgrade: 3 tragbar und 3 Ausrichtung. Geräte von Universal-Robots erzeugen nur Winkelbewegungen.
Robotermanipulatoren werden je nach maximal zulässiger Nutzlast in Klassen eingeteilt. Andere Unterschiede sind - Radius Arbeitsbereich, Gewicht und Basisdurchmesser.
Alle UR-Manipulatoren sind mit hochpräzisen Absolut-Encodern ausgestattet, die die Integration mit externen Geräten und Anlagen vereinfachen. Aufgrund ihrer kompakten Bauweise nehmen UR-Manipulatoren nicht viel Platz ein und können an Arbeitsplätzen oder Produktionslinien installiert werden, wo herkömmliche Roboter keinen Platz finden. Eigenschaften:
Was sind interessantEinfache Programmierung

Eine speziell entwickelte und patentierte Programmiertechnologie ermöglicht es technisch nicht versierten Bedienern, UR-Roboterarme mit intuitiver 3D-Visualisierungstechnologie schnell einzurichten und zu steuern. Die Programmierung erfolgt durch eine Reihe einfacher Bewegungen des Arbeitskörpers des Manipulators in die erforderlichen Positionen oder durch Drücken der Pfeile in einem speziellen Programm auf dem Tablet. UR3: UR5: UR10: Schnelle Einrichtung

Es dauert weniger als eine Stunde, bis ein Bediener, der die Erstinbetriebnahme des Geräts durchführt, den ersten einfachen Vorgang auspackt, installiert und programmiert. UR3: UR5: UR10: Zusammenarbeit und Sicherheit

UR-Manipulatoren können Bediener ersetzen, die Routineaufgaben in gefährlichen und kontaminierten Umgebungen ausführen. Das Steuersystem berücksichtigt externe Störungen, die während des Betriebs auf den Roboterarm ausgeübt werden. Dadurch können UR-Handhabungssysteme ohne betrieben werden Schutzzäune, neben den Arbeitsplätzen der Mitarbeiter. Die Sicherheitssysteme der Roboter sind vom TÜV – Verein Deutscher Technischer Prüfer – abgenommen und zertifiziert.
UR3: UR5: UR10: Vielzahl von Arbeitsgremien

Am Ende industrielle Manipulatoren UR bietet eine standardisierte Halterung für die Installation von speziellen Arbeitskörpern. Zwischen dem Arbeitskörper und dem Endglied des Manipulators können zusätzliche Module von Kraft-Momenten-Sensoren oder Kameras installiert werden. Anwendungsmöglichkeiten

UR Industrie-Roboterarme eröffnen die Möglichkeit, nahezu alle zyklischen Routineprozesse zu automatisieren. Geräte von Universal-Robots haben sich in verschiedenen Anwendungsbereichen bewährt.

Übersetzung

Die Installation von UR-Manipulatoren in Transfer- und Verpackungsbereichen erhöht die Genauigkeit und reduziert die Schrumpfung. Die meisten Transfervorgänge können ohne Aufsicht durchgeführt werden. Polieren, Puffern, Schleifen

Das eingebaute Sensorsystem ermöglicht es Ihnen, die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der aufgebrachten Kraft auf gekrümmten und unebenen Oberflächen zu kontrollieren.

Spritzguss

Die hohe Präzision sich wiederholender Bewegungen macht UR-Roboter für Polymerverarbeitungs- und Spritzgussanwendungen geeignet.
Wartung von CNC-Maschinen

Die Gehäuseschutzklasse bietet die Möglichkeit, Manipulationssysteme für die gemeinsame Arbeit mit CNC-Maschinen zu installieren. Verpacken und Stapeln

Herkömmliche Automatisierungstechnologien sind umständlich und teuer. Die einfach konfigurierbaren UR-Roboter können 24 Stunden am Tag ohne Schutzschilde in der Nähe der Mitarbeiter arbeiten und gewährleisten so eine hohe Genauigkeit und Produktivität. Qualitätskontrolle

Der Roboterarm mit Videokameras ist für 3D-Messungen geeignet, was eine zusätzliche Garantie für die Produktqualität darstellt. Montage

Ein einfacher Werkzeughalter ermöglicht es, die UR-Roboter mit dem passenden Zubehör auszustatten, das für die Montage von Teilen aus Holz, Kunststoff, Metall und anderen Materialien benötigt wird. Bilden

Mit dem Steuersystem können Sie das entwickelte Moment steuern, um ein Überdrehen zu vermeiden und die erforderliche Spannung sicherzustellen. Kleben und Schweißen

Eine hohe Positioniergenauigkeit des Arbeitskörpers reduziert die Abfallmenge beim Kleben oder Auftragen von Substanzen.
Industrielle Roboterarme von UR können dies leisten verschiedene Typen Schweißen: Lichtbogen, Punkt, Ultraschall und Plasma. Gesamt:

Industrielle Manipulatoren von Universal Robots sind kompakt, leicht, einfach zu erlernen und zu verwenden. UR-Roboter sind eine flexible Lösung für ein breites Aufgabenspektrum. Manipulatoren können für jede Aktion programmiert werden, die den Bewegungen der menschlichen Hand innewohnt, und Rotationsbewegungen sind viel besser für sie. Manipulatoren sind nicht von Müdigkeit und Verletzungsangst geprägt, sie brauchen keine Pausen und Wochenenden.
Mit Lösungen von Universal-Robots können Sie jeden Routineprozess automatisieren, was die Geschwindigkeit und Qualität der Produktion erhöht.

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Wird zuerst betroffen sein allgemeine Probleme, dann die technischen Eigenschaften des Ergebnisses, Details und schließlich der Montageprozess selbst.

Im Großen und Ganzen

Die Erstellung dieses Geräts als Ganzes sollte keine Schwierigkeiten bereiten. Es wird notwendig sein, qualitativ nur die Möglichkeiten zu überdenken, die aus physikalischer Sicht ziemlich schwierig zu implementieren sein werden, damit der Manipulatorarm die ihm zugewiesenen Aufgaben erfüllt.

Technische Eigenschaften des Ergebnisses

Es wird eine Probe mit den Parametern Länge/Höhe/Breite von jeweils 228/380/160 Millimeter betrachtet. Das hergestellte Gewicht beträgt ungefähr 1 kg. Zur Steuerung verdrahtet Fernbedienung. Geschätzte Montagezeit mit Erfahrung - ca. 6-8 Stunden. Wenn es nicht vorhanden ist, kann es Tage, Wochen und mit Duldung von Monaten dauern, bis der Manipulatorarm zusammengebaut ist. Mit eigenen Händen und allein lohnt es sich in solchen Fällen außer für das eigene Interesse. Kollektormotoren werden verwendet, um die Komponenten zu bewegen. Mit genügend Aufwand können Sie ein Gerät herstellen, das sich um 360 Grad dreht. Um die Arbeit zu erleichtern, müssen Sie zusätzlich zu Standardwerkzeugen wie Lötkolben und Lötzinn Folgendes auf Lager haben:

1. Spitzzange.
2. Seitenschneider.
3. Kreuzschraubendreher.
4. 4 D-Batterien.

Die Fernbedienung kann über Tasten und einen Mikrocontroller realisiert werden. Wenn Sie eine drahtlose Fernsteuerung vornehmen möchten, benötigen Sie ein Aktionssteuerelement im Manipulatorarm. Als Ergänzungen werden nur Geräte (Kondensatoren, Widerstände, Transistoren) benötigt, die es ermöglichen, den Stromkreis zu stabilisieren und zum richtigen Zeitpunkt einen Strom der erforderlichen Größe durch ihn zu übertragen.

Kleine Teile

Um die Drehzahl zu regulieren, können Sie die Übergangsräder verwenden. Sie machen die Bewegung des Manipulatorarms glatt.

Sie müssen auch sicherstellen, dass die Drähte die Bewegung nicht erschweren. Es wäre optimal, sie innerhalb der Struktur zu verlegen. Sie können alles von außen erledigen, dieser Ansatz spart Zeit, kann aber möglicherweise zu Schwierigkeiten beim Bewegen einzelner Knoten oder des gesamten Geräts führen. Und jetzt: Wie baut man einen Manipulator?

Versammlung allgemein

Nun gehen wir direkt zur Erstellung des Manipulatorarms über. Wir beginnen bei der Gründung. Es ist darauf zu achten, dass das Gerät in alle Richtungen gedreht werden kann. gute Entscheidung es wird auf einer Plattenplattform platziert, die von einem einzigen Motor angetrieben wird. Damit er sich in beide Richtungen drehen kann, gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Einbau von zwei Motoren. Jeder von ihnen ist dafür verantwortlich, in eine bestimmte Richtung zu drehen. Wenn der eine arbeitet, ruht der andere.
2. Installieren eines Motors mit einer Schaltung, die ihn in beide Richtungen drehen lässt.

Welche der vorgeschlagenen Optionen Sie wählen, hängt allein von Ihnen ab. Als nächstes kommt die Hauptstruktur. Für den Arbeitskomfort werden zwei "Gelenke" benötigt. An der Plattform befestigt, muss sie in verschiedene Richtungen kippen können, was mit Hilfe von Motoren gelöst wird, die sich an ihrer Basis befinden. Ein weiteres oder ein Paar sollte an der Biegung des Ellbogens platziert werden, damit das Greiferteil entlang der horizontalen und vertikalen Linien des Koordinatensystems bewegt werden kann. Wenn Sie außerdem maximale Möglichkeiten nutzen möchten, können Sie einen weiteren Motor am Handgelenk installieren. Außerdem das Nötigste, ohne das der Manipulatorarm nicht mehr wegzudenken ist. Mit Ihren eigenen Händen müssen Sie das Aufnahmegerät selbst herstellen. Hier gibt es viele Umsetzungsmöglichkeiten. Auf die beiden beliebtesten können Sie einen Tipp geben:

1. Es werden nur zwei Finger verwendet, die das Erfassungsobjekt gleichzeitig zusammendrücken und lösen. Es ist die einfachste Implementierung, die jedoch in der Regel nicht mit einer nennenswerten Nutzlast aufwarten kann.
2. Ein Prototyp einer menschlichen Hand wird erstellt. Hier kann eine Engine für alle Finger verwendet werden, mit deren Hilfe das Biegen / Entbiegen durchgeführt wird. Sie können das Design jedoch komplizierter gestalten. So können Sie an jeden Finger eine Engine anschließen und diese separat steuern.

Als nächstes bleibt eine Fernbedienung zu machen, mit deren Hilfe einzelne Motoren und das Tempo ihrer Arbeit beeinflusst werden. Und Sie können anfangen, mit einem Do-it-yourself-Roboterarm zu experimentieren.

Mögliche schematische Darstellungen des Ergebnisses

Bietet reichlich Gelegenheit für kreatives Denken. Daher werden Ihnen mehrere Implementierungen zur Verfügung gestellt, die als Grundlage für die Erstellung Ihres eigenen Geräts für diesen Zweck dienen können.

Jedes vorgestellte Schema des Manipulators kann verbessert werden.

Fazit

Das Wichtige in der Robotik ist, dass der funktionalen Verbesserung praktisch keine Grenzen gesetzt sind. Wenn Sie also ein echtes Kunstwerk schaffen möchten, ist das nicht schwierig. Apropos Möglichkeiten zur zusätzlichen Verbesserung, es sollte der Kranmanipulator beachtet werden. Es wird nicht schwierig sein, ein solches Gerät mit Ihren eigenen Händen herzustellen, und gleichzeitig können Sie Kinder an kreative Arbeit, Wissenschaft und Design gewöhnen. Und dies wiederum kann sich positiv auf ihr weiteres Leben auswirken. Wird es schwierig sein, einen Kranmanipulator mit eigenen Händen herzustellen? Das ist nicht so problematisch, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Lohnt es sich, auf zusätzliche kleine Details wie ein Kabel und Räder zu achten, auf denen es sich dreht?

Hallo alle!
Vor ein paar Jahren erschien ein sehr interessantes Projekt von uFactory auf Kickstarter – ein Desktop-Robo-Arm uArm. Sie versprachen, das Projekt irgendwann Open Source zu machen, aber ich konnte es kaum erwarten und begann mit dem Reverse Engineering von Fotos.
Im Laufe der Jahre habe ich vier Versionen meiner Vision dieses Manipulators erstellt und schließlich dieses Design entwickelt:
Es ist ein Roboterarm mit integrierter Steuerung, der von fünf Servos angetrieben wird. Sein Hauptvorteil besteht darin, dass alle Details entweder gekauft oder mit einem Laser billig und schnell aus Plexiglas geschnitten werden können.
Da ich ein Open-Source-Projekt als Inspirationsquelle genommen habe, teile ich alle meine Ergebnisse vollständig. Sie können alle Quellen über die Links am Ende des Artikels herunterladen und auf Wunsch auch selbst zusammenstellen (alle Links am Ende des Artikels).

Aber es ist einfacher, es einmal bei der Arbeit zu zeigen, als lange zu erzählen, was es ist:

Kommen wir also zur Beschreibung.
Technische Eigenschaften

1. Höhe: 300 mm.
2. Arbeitsbereich (mit vollständig ausgefahrenem Arm): 140 mm bis 300 mm um die Basis herum
3. Maximale Tragfähigkeit auf einem ausgestreckten Arm, nicht weniger als: 200 g
4. Verbrauchter Strom, nicht mehr als: 6A

Ich möchte auch auf einige Designmerkmale hinweisen:

1. Lager in allen beweglichen Teilen des Manipulators. Insgesamt gibt es elf: 10 Stück für einen 3-mm-Schaft und eines für einen 30-mm-Schaft.
2. Einfache Montage. Ich habe sehr darauf geachtet, dass es eine solche Reihenfolge für die Montage des Manipulators gibt, in der es äußerst bequem ist, alle Details zu verschrauben. Dies war besonders schwierig für die leistungsstarken Servoknoten an der Basis.
3. Alle leistungsstarken Servos befinden sich an der Basis. Das heißt, die "unteren" Servos ziehen die "oberen" nicht mit.
4. Parallelscharniere halten das Werkzeug immer parallel oder senkrecht zum Boden.
5. Die Position des Manipulators kann um 90 Grad verändert werden.
6. Fertig Arduino-kompatibel Software. Korrekt gesammelte Hand kann mit der Maus gesteuert werden und anhand von Codebeispielen können Sie Ihre eigenen Bewegungsalgorithmen erstellen

Design Beschreibung
Alle Teile des Manipulators sind aus 3 und 5 mm dickem Plexiglas geschnitten:

Achten Sie darauf, wie der Schwenkfuß montiert wird:
Am schwierigsten ist der Knoten am unteren Ende des Manipulators. In den ersten Versionen hat es mich viel Mühe gekostet, es zusammenzubauen. Darin werden drei Servos angeschlossen und Kräfte auf den Griff übertragen. Die Teile drehen sich um einen Stift mit einem Durchmesser von 6 mm. Der Griff wird durch zusätzliche Stangen parallel (oder senkrecht) zur Arbeitsfläche gehalten:

Der Manipulator mit installierter Schulter und Ellbogen ist auf dem Foto unten dargestellt. Die Klaue und der Schub dafür müssen noch hinzugefügt werden:

Die Klaue ist ebenfalls auf Lagern montiert. Es kann schrumpfen und sich um seine Achse drehen:
Die Klaue kann sowohl vertikal als auch horizontal installiert werden:

Gesteuert von allen Arduino-kompatiblen Boards und Schilden dafür:

Montage
Der Zusammenbau des Manipulators dauert etwa zwei Stunden und eine Reihe von Befestigungselementen. Ich habe den Montageprozess selbst in Form von Anweisungen in Fotos (vorsichtig, Verkehr!) Mit detaillierten Kommentaren zu jedem Vorgang gemacht. Außerdem habe ich ein detailliertes 3D-Modell in einer einfachen und einfachen Form erstellt kostenloses Programm skizzieren. So können Sie es immer vor Ihren Augen drehen und unverständliche Stellen sehen:


Elektronik und Programmierung
Ich habe eine ganze Abschirmung gemacht, auf der ich zusätzlich zu den Servo- und Stromanschlüssen variable Widerstände installiert habe. Zur einfachen Fehlersuche. Tatsächlich reicht es aus, mit Hilfe eines Steckbretts Signale an die Motoren zu bringen. Aber am Ende hatte ich einen solchen Schild, den ich (zufällig) im Werk bestellt habe:

Im Allgemeinen habe ich drei verschiedene Programme für Arduino erstellt. Eine für die PC-Steuerung, eine für den Demo-Betrieb und eine für die Steuerung von Tasten und variablen Widerständen. Der interessanteste von ihnen ist natürlich der erste. Ich werde hier nicht den gesamten Code posten – er ist online verfügbar.
Zur Verwaltung müssen Sie ein Programm für Ihren Computer herunterladen. Nach dem Start wechselt die Maus in den Handsteuerungsmodus. Die Bewegung ist für die Bewegung entlang XY verantwortlich, das Rad ändert die Höhe, LMB / RMB - Erfassung, RMB + Rad - Drehung des Manipulators. Und es ist wirklich bequem. Es war im Video am Anfang des Artikels.
Projektquellen

Dieses Projekt ist eine mehrstufige modulare Aufgabe. Die erste Phase des Projekts ist die Montage des Roboterarmmoduls, das als Teilesatz geliefert wird. Die zweite Stufe der Aufgabe besteht darin, die IBM PC-Schnittstelle ebenfalls aus einem Satz von Teilen zusammenzubauen. Schließlich ist die dritte Phase der Aufgabe die Erstellung des Sprachsteuerungsmoduls.

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

Alle diese Module zusammen bilden ein funktionales Gerät, mit dem Sie Experimente durchführen und automatisierte Handlungsabläufe programmieren oder sogar einen vollständig „verkabelten“ Manipulatorarm „animieren“ können.

Die PC-Schnittstelle ermöglicht es Ihnen persönlicher Computer Programmieren Sie den Manipulatorarm für eine Kette automatisierter Aktionen oder "beleben" Sie ihn. Es gibt auch eine Option, bei der Sie die Hand interaktiv steuern können, indem Sie entweder die Handsteuerung oder ein Windows 95/98-Programm verwenden. Die „Animation“ der Hand ist der „Unterhaltungs“-Teil der Kette programmierter automatisierter Aktionen. Wenn Sie zum Beispiel eine Baby-Handpuppe auf einen Manipulatorarm setzen und das Gerät programmieren, um eine kleine Show zu veranstalten, programmieren Sie die elektronische Puppe so, dass sie zum Leben erweckt wird. Die Programmierung automatisierter Aktionen findet breite Anwendung in der Industrie und der Unterhaltungsindustrie.

Der am weitesten verbreitete Roboter in der Industrie ist der Roboterarm. Der Roboterarm ist ein äußerst flexibles Werkzeug, schon allein deshalb, weil das Endsegment des Armmanipulators das geeignete Werkzeug sein kann, das für eine bestimmte Aufgabe oder Produktion erforderlich ist. Beispielsweise kann dazu ein Gelenkschweißarm verwendet werden Punktschweißen, die Sprühdüse kann zum Lackieren verschiedener Teile und Baugruppen verwendet werden, und der Greifer kann zum Spannen und Halten von Gegenständen verwendet werden, um nur einige zu nennen.

Wie wir also sehen können, führt der Roboterarm viele nützliche Funktionen aus und kann als solche dienen perfektes Werkzeug zum Studieren verschiedene Prozesse. Einen Roboterarm von Grund auf neu zu erstellen, ist jedoch schwierige Aufgabe. Es ist viel einfacher, eine Hand aus Teilen zusammenzubauen fertig eingestellt. OWI verkauft genug gute Sätze Manipulatorarme sind bei vielen Händlern erhältlich elektronische Geräte(siehe Teileliste am Ende dieses Kapitels). Über die Schnittstelle können Sie den zusammengebauten Manipulatorarm mit dem Druckeranschluss eines funktionierenden Computers verbinden. Als Arbeitscomputer können Sie einen Computer der IBM PC-Serie oder einen kompatiblen Computer verwenden, der DOS oder Windows 95/98 unterstützt.

Sobald der Roboterarm an den Druckeranschluss des Computers angeschlossen ist, kann er interaktiv oder programmgesteuert vom Computer aus gesteuert werden. Die Handsteuerung im interaktiven Modus 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 beendet den Befehl.

Das Programmieren einer Kette automatisierter Aktionen ist ebenfalls nicht schwierig. Klicken Sie zuerst auf die Schaltfläche Programm, um in den Programmiermodus zu gelangen. In diesem Mod funktioniert die Hand genau wie oben beschrieben, aber zusätzlich sind jede Funktion und der Zeitpunkt ihrer Aktion in der Skriptdatei festgelegt. Eine Skriptdatei kann bis zu 99 verschiedene Funktionen enthalten, einschließlich Pausen. Die Skriptdatei selbst kann 99 Mal wiedergegeben werden. Durch das Aufzeichnen verschiedener Skriptdateien können Sie mit einer computergesteuerten Abfolge automatisierter Aktionen experimentieren und die Hand "wiederbeleben". Im Folgenden wird die Arbeit mit dem Programm unter Windows 95/98 näher beschrieben. Das Windows-Programm ist im Roboterarm-Interface-Kit enthalten oder kann kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden http://www.imagesco.com.

Zusätzlich zu Windows-Programm Hand kann mit BASIC oder QBASIC gesteuert werden. Das DOS-Level-Programm ist auf den Disketten enthalten, die dem Interface-Kit beiliegen. Das DOS-Programm erlaubt jedoch nur die interaktive Steuerung über die Tastatur (siehe Ausdruck des BASIC-Programms auf einer der Disketten). Das Programm auf DOS-Ebene erlaubt Ihnen nicht, Skriptdateien zu erstellen. Wenn Sie jedoch über BASIC-Programmiererfahrung verfügen, kann der Bewegungsablauf des Manipulatorarms genauso programmiert werden wie die im Windows-Programm verwendete Skriptdatei. Der Bewegungsablauf kann, wie bei vielen „belebten“ Robotern, wiederholt werden.

Roboterarm

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

Reis. 15.1. Kinematisches Schema der Bewegungen und Drehungen des Roboterarms

Der OWI Robotic Arm Trainer verwendete fünf Miniatur-Gleichstrommotoren, um den Arm anzutreiben. Motoren bieten Handsteuerung mit Drähten. Diese "kabelgebundene" Steuerung bedeutet, dass jede Funktion der Roboterbewegung (d. h. der Betrieb des entsprechenden Motors) durch separate Kabel (Anlegen von Spannung) gesteuert wird. Jeder der fünf Gleichstrommotoren steuert seine eigene Armbewegung. Mit der kabelgebundenen Steuerung können Sie eine Handsteuereinheit herstellen, die direkt auf elektrische Signale reagiert. Dies vereinfacht das Layout der Roboterarmschnittstelle, die mit dem Druckerport verbunden ist.

Der Arm ist aus leichtem Kunststoff. Auch die meisten Teile, die die Hauptlast tragen, sind aus Kunststoff. Die in der Armkonstruktion verwendeten Gleichstrommotoren sind Miniaturmotoren mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment. Zur Erhöhung des Drehmoments ist jeder Motor mit einem Getriebe verbunden. Die Motoren zusammen mit den Getrieben sind innerhalb der Struktur des Manipulatorarms installiert. Obwohl das Getriebe das Drehmoment erhöht, kann der Roboterarm nicht genug schwere Gegenstände heben oder tragen. Das empfohlene maximal zulässige Hebegewicht beträgt 130 g.

Der Roboterarmbausatz und seine Komponenten sind in den Abbildungen 15.2 und 15.3 dargestellt.

Reis. 15.2. Roboterarm-Kit

Reis. 15.3. Getriebe vor dem Zusammenbau

Prinzip der Motorsteuerung

Um zu verstehen, wie die Steuerung per Kabel funktioniert, schauen wir uns an, wie ein digitales Signal den Betrieb eines einzelnen Gleichstrommotors steuert. Zur Steuerung des Motors sind zwei komplementäre Transistoren erforderlich. Ein Transistor hat eine Leitfähigkeit vom PNP-Typ, der andere eine Leitfähigkeit vom NPN-Typ. Jeder Transistor wirkt wie ein elektronischer Schalter und steuert den Stromfluss durch den Gleichstrommotor. Die Richtungen des von jedem der Transistoren gesteuerten Stromflusses sind entgegengesetzt. Die Stromrichtung bestimmt die Drehrichtung des Motors, jeweils im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Auf Abb. Abbildung 15.4 zeigt eine Testschaltung, die Sie zusammenbauen können, bevor Sie eine Schnittstelle herstellen. Beachten Sie, dass der Motor ausgeschaltet ist, wenn beide Transistoren ausgeschaltet sind. Es sollte immer nur ein Transistor eingeschaltet sein. Wenn irgendwann versehentlich beide Transistoren einschalten, führt dies zu einem Kurzschluss. Jeder Motor wird von zwei Schnittstellentransistoren angetrieben, die auf ähnliche Weise arbeiten.

Reis. 15.4. Checker-Diagramm

PC-Schnittstellendesign

Das PC-Schnittstellendiagramm ist in Abb. 1 dargestellt. 15.5. Der Satz von PC-Schnittstellenteilen umfasst eine gedruckte Schaltungsplatine, deren Position auf der in Abb. 1 gezeigt ist. 15.6.

Reis. 15.5. Schaltplan PC-Schnittstelle

Reis. 15.6. Layout der PC-Schnittstellenteile

Zunächst müssen Sie die Seite der Leiterplatte bestimmen. Auf der Montageseite sind weiße Linien gezeichnet, um Widerstände, Transistoren, Dioden, ICs und einen DB25-Anschluss darzustellen. Alle Teile werden von der Montageseite in die Platine eingesetzt.

Allgemeiner Hinweis: Entfernen Sie nach dem Löten des Bauteils mit den Leiterbahnen der Leiterplatte zu lange Anschlussdrähte von der Druckseite. Es ist sehr praktisch, bei der Montage von Teilen eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten. Montieren Sie zunächst die 100-kΩ-Widerstände (Farbringe: braun, schwarz, gelb, gold oder silber), die mit R1-R10 gekennzeichnet sind. Montieren Sie dann 5 Dioden D1-D5 und stellen Sie sicher, dass der schwarze Streifen auf den Dioden gegen den DB25-Anschluss gerichtet ist, wie durch die weißen Linien auf der Montageseite der Platine angezeigt. Montieren Sie dann die 15-kΩ-Widerstände (farbcodiert braun, grün, orange, gold oder silber) mit der Bezeichnung R11 und R13. Löten Sie an Position R12 eine rote LED auf die Platine. Die Anode der LED entspricht dem Loch für R12, gekennzeichnet mit einem + Zeichen. Montieren Sie dann die 14- und 20-poligen Buchsen unter den ICs U1 und U2. Montieren und löten Sie den DB25-Winkelstecker. Versuchen Sie nicht, die Steckerstifte mit zu viel Kraft in die Platine zu drücken, hier ist nur Präzision gefragt. Bewegen Sie den Stecker bei Bedarf vorsichtig hin und her und achten Sie darauf, die Stiftschenkel nicht zu verbiegen. Befestigen Sie den Schiebeschalter und den Spannungsregler Typ 7805. Schneiden Sie vier Drahtstücke auf die erforderliche Länge zu und löten Sie sie oben am Schalter an. Behalten Sie die Verdrahtungsanordnung wie in der Abbildung gezeigt bei. Setzen und löten Sie die Transistoren TIP 120 und TIP 125. Löten Sie abschließend die achtpolige Buchse und das 75-mm-Anschlusskabel. Die Basis wird so montiert, dass die längsten Anschlüsse nach oben schauen. Setzen Sie zwei ICs - 74LS373 und 74LS164 - in ihre jeweiligen Sockel ein. Stellen Sie sicher, dass die Schlüsselposition des IC auf seiner Abdeckung mit der Schlüsselposition übereinstimmt, die mit weißen Linien auf der Platine markiert ist. Sie haben vielleicht bemerkt, dass auf dem Brett noch Platz für zusätzliche Teile ist. Dieser Speicherort ist für den Netzwerkadapter. Auf Abb. 15.7 zeigt ein Foto der fertigen Schnittstelle von der Montageseite.

Reis. 15.7. PC-Schnittstelle montiert. Blick von oben

Wie die Schnittstelle funktioniert

Der Manipulatorarm hat fünf Gleichstrommotoren. Dementsprechend benötigen wir 10 Ein-/Ausgangsbusse, um jeden Motor zu steuern, einschließlich der Drehrichtung. Der parallele (Drucker-)Port des IBM-PCs und kompatibler Maschinen enthält nur acht E/A-Busse. Um die Anzahl der Steuerbusse in der Roboterarmschnittstelle zu erhöhen, wird der IC 74LS164 verwendet, der ein Seriell-zu-Parallel-(SIPO)-Konverter ist. Durch die Verwendung von nur zwei parallelen Anschlussbussen D0 und D1, die den seriellen Code an den IC senden, können wir acht zusätzliche E/A-Busse erhalten. Wie bereits erwähnt, können acht E/A-Busse erstellt werden, aber diese Schnittstelle verwendet fünf davon.

Wenn ein serieller Code in den 74LS164 IC eingegeben wird, erscheint der entsprechende parallele Code am Ausgang des IC. Wenn die Ausgänge des 74LS164 direkt mit den Eingängen der Steuertransistoren verbunden wären, würden einzelne Funktionen des Manipulatorarms zeitgleich mit dem Senden des Seriencodes ein- und ausgeschaltet. Offensichtlich ist diese Situation nicht akzeptabel. Um dies zu vermeiden, wird ein zweiter IC 74LS373 in die Schnittstellenschaltung eingefügt - ein gesteuerter elektronischer Schlüssel mit acht Kanälen.

Der Achtkanal-Umschalter 74LS373 hat acht Eingangs- und acht Ausgangsbusse. Die an den Eingangsbussen anliegenden binären Informationen werden nur dann an die entsprechenden Ausgänge des IC übertragen, wenn das Freigabesignal an den IC angelegt wird. Nachdem das Aktivierungssignal ausgeschaltet ist, wird der aktuelle Zustand der Ausgangsbusse gespeichert (erinnert). In diesem Zustand haben die Signale am Eingang des IC keinen Einfluss auf den Zustand der Ausgangsbusse.

Nachdem das serielle Informationspaket an den 74LS164 gesendet wurde, sendet der D2-Pin des parallelen Ports ein Aktivierungssignal an den 74LS373. Damit können Sie Informationen bereits im Parallelcode vom Eingang des IC 74LS174 zu seinen Ausgangsbussen übertragen. Der Zustand der Ausgangsbusse wird jeweils durch die Transistoren des TIP 120 gesteuert, die wiederum die Funktionen des Manipulatorarms steuern. Der Vorgang wird mit jedem neuen Befehl wiederholt, der an den Manipulatorarm gegeben wird. Die Parallelport-Busse D3–D7 treiben die Transistoren des TIP 125 direkt an.

Verbinden der Schnittstelle mit dem Manipulatorarm

Der Roboterarm wird von einer 6-V-Stromversorgung versorgt, die aus vier D-Elementen besteht, die sich an der Basis der Struktur befinden. Die PC-Schnittstelle wird ebenfalls von dieser 6-V-Versorgung versorgt.Die Stromversorgung ist bipolar und liefert Spannungen von ±3 V. Die Stromversorgung der Schnittstelle erfolgt über einen achtpoligen Molex-Stecker, der an der Basis des Manipulators angebracht ist.

Verbinden Sie die Schnittstelle mit einem achtadrigen 75-mm-Molex-Kabel mit dem Manipulatorarm. Das Molex-Kabel wird an den Anschluss an der Basis des Manipulators angeschlossen (siehe Abbildung 15.8). Überprüfen Sie, ob der Stecker richtig und sicher eingesteckt ist. Um die Schnittstellenkarte mit dem Computer zu verbinden, wird ein 180 cm langes DB25-Kabel verwendet, das im Kit enthalten ist. Ein Ende des Kabels wird mit dem Druckeranschluss verbunden. Das andere Ende wird mit dem DB25-Anschluss auf der Schnittstellenkarte verbunden.

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

In den meisten Fällen wird normalerweise ein Drucker an den Druckeranschluss angeschlossen. Um das lästige Ein- und Ausstecken von Anschlüssen bei jeder Verwendung des Paddles zu vermeiden, ist es eine gute Idee, die Drucker-A/B-Bus-Ein/Aus-Schaltbox (DB25) zu erwerben. Verbinden Sie den Schnittstellenstecker des Manipulators mit Eingang A und den Drucker mit Eingang B. Sie können jetzt 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 „Disc 1“ in das Diskettenlaufwerk ein und führen Sie das Installationsprogramm (setup.exe) aus. Das Installationsprogramm erstellt ein Verzeichnis mit dem Namen „Images“ auf Ihrer Festplatte und kopiert die erforderlichen Dateien in dieses Verzeichnis Start Das Bilder-Symbol erscheint im Menü Um das Programm zu starten, klicken Sie auf das Bilder-Symbol im Startmenü.

Arbeiten mit dem Programm unter Windows 95

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

Durch einen Doppelklick auf das Bilder-Icon im Startmenü starten Sie das Programm. Das Programmfenster ist in Abb. 1 dargestellt. 15.9. Wenn das Programm läuft, sollte die rote LED auf der Schnittstellenplatine blinken. Notiz: Das Interface muss nicht eingeschaltet sein, damit die LED zu blinken beginnt. Die Blinkgeschwindigkeit der LED wird durch die Geschwindigkeit des Prozessors Ihres Computers bestimmt. Das Flackern der LED kann sehr schwach sein; Um dies zu bemerken, müssen Sie möglicherweise das Licht im Raum herunterdrehen und Ihre Handflächen zusammenfalten, 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 Anschlussadresse (LPT-Anschluss) umzuschalten, gehen Sie zum Feld „Druckeranschlussoptionen“ in der oberen rechten Ecke des Bildschirms. Wählen Sie eine andere Option. Korrekte Installation Portadresse lässt die LED blinken.

Reis. 15.9. Screenshot des PC-Schnittstellenprogramms unter Windows

Wenn die LED blinkt, klicken Sie auf das Puuse-Symbol und schalten Sie erst dann die Schnittstelle ein. Durch Klicken auf die entsprechende Funktionstaste wird die Antwortbewegung des Manipulatorarms ausgelöst. Ein erneuter Klick stoppt die Bewegung. Die Verwendung der Funktionstasten zur Steuerung der Hand wird aufgerufen interaktive Modesteuerung.

Erstellen einer Skriptdatei

Skriptdateien werden verwendet, um Bewegungen und automatisierte Handlungsabläufe des Manipulatorarms zu programmieren. Die Skriptdatei enthält eine Liste temporärer Befehle, die die Bewegungen des Manipulatorarms steuern. Das Erstellen einer Skriptdatei ist sehr einfach. Um eine Datei zu erstellen, klicken Sie auf den Programm-Softkey. Diese Operation ermöglicht es Ihnen, in die Art und Weise des "Programmierens" der Skriptdatei einzutreten. Durch Drücken der Funktionstasten steuern wir die Bewegungen der Hand, wie wir es bereits getan haben, aber die Befehlsinformationen werden in der gelben Skripttabelle in der unteren linken Ecke des Bildschirms aufgezeichnet. Die Schrittnummer, beginnend bei eins, wird in der linken Spalte angezeigt und für jeden neuen Befehl um eins erhöht. Die Art der Bewegung (Funktion) ist in der mittleren Spalte angegeben. Wenn die Funktionstaste erneut angeklickt wird, wird die Bewegung gestoppt und die dritte Spalte zeigt die Dauer der Bewegung von ihrem Anfang bis zu ihrem Ende. Die Ausführungszeit des Uhrwerks wird mit einer Genauigkeit von einer Viertelsekunde angezeigt. Auf die gleiche Weise fortfahrend, kann der Benutzer bis zu 99 Bewegungen in die Skriptdatei programmieren, einschließlich Zeitpausen. Anschließend kann die Skriptdatei gespeichert und später aus einem beliebigen Verzeichnis geladen werden. Die Ausführung von Skriptdateibefehlen kann bis zu 99 Mal wiederholt werden, wofür Sie die Anzahl der Wiederholungen im Fenster „Repeat“ eingeben und auf „Start“ klicken müssen. Um das Schreiben in die Skriptdatei abzuschließen, drücken Sie die Interaktiv-Taste. Dieser Befehl bringt den Computer zurück in den interaktiven Modus.

"Wiederbelebung" von Objekten

Skriptdateien können zur Computerautomatisierung von Aktionen oder zur "Animation" von Objekten verwendet werden. Bei der „Animation“ von Objekten ist das gesteuerte robotisch-mechanische „Skelett“ meist mit einer Außenhülle überzogen und selbst nicht sichtbar. Erinnern Sie sich an die am Anfang des Kapitels beschriebene Handpuppe? Die äußere Hülle kann die Form einer Person (teilweise oder vollständig), eines Außerirdischen, eines Tieres, einer Pflanze, eines Steins und irgendetwas anderem annehmen.

Anwendungsgrenzen

Wenn Sie erreichen wollen professionelles Niveau B. automatisierte Aktionen ausführen oder Objekte „animieren“, dann sollte, um die Marke zu pflegen, die Positionierungsgenauigkeit bei der Ausführung von Bewegungen zu jedem Zeitpunkt sozusagen 100% erreichen.

Möglicherweise stellen Sie jedoch fest, dass sich die Position des Manipulatorarms (Bewegungsmuster) von der ursprünglichen unterscheidet, wenn die in der Skriptdatei aufgezeichnete Abfolge von Aktionen wiederholt wird. Dies geschieht aus mehreren Gründen. Wenn sich die Batterien der Armstromversorgung entladen, führt die Verringerung der den Gleichstrommotoren zugeführten Leistung zu einer Verringerung des Drehmoments und der Drehzahl der Motoren. Somit unterscheiden sich die Bewegungslänge des Manipulators und die Höhe der angehobenen Last für denselben Zeitraum für leere und "frische" Batterien. Aber der Grund ist nicht nur dieser. Selbst bei einer stabilisierten Stromversorgung schwankt die Drehzahl der Motorwelle, da kein Motordrehzahlregler vorhanden ist. Für jede festgelegte Zeitdauer wird die Anzahl der Umdrehungen jedes Mal leicht unterschiedlich sein. Dies führt dazu, dass sich auch jedes Mal die Position des Manipulatorarms unterscheidet. Obendrein gibt es noch ein gewisses Spiel in den Zahnrädern des Getriebes, das ebenfalls nicht berücksichtigt wird. Unter dem Einfluss all dieser Faktoren, die wir hier ausführlich betrachtet haben, wird die Position des Manipulatorarms bei der Ausführung eines Zyklus von wiederholten Befehlen einer Skriptdatei jedes Mal leicht unterschiedlich sein.

Suche nach Ausgangsposition

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

Dazu gibt es viele Möglichkeiten. Bei einem der Hauptverfahren wird keine Positionssteuerung an jedem Punkt bereitgestellt. Stattdessen wird ein Satz Endschalter verwendet, die der ursprünglichen "Start"-Position entsprechen. Endschalter bestimmen genau nur eine Position - wenn der Manipulator die „Start“-Position erreicht. Dazu müssen Sie die Reihenfolge der Endschalter (Taster) so einstellen, dass sie schließen, wenn der Manipulator in der einen oder anderen Richtung die Endposition erreicht. Beispielsweise kann ein Endschalter am Sockel des Manipulators installiert werden. Der Schalter sollte nur funktionieren, wenn der Arm seine Endposition erreicht hat, wenn er im Uhrzeigersinn gedreht wird. An den Schulter- und Ellbogengelenken müssen weitere Endschalter installiert werden. Sie sollten aktiviert werden, wenn das entsprechende Gelenk vollständig gestreckt ist. Ein weiterer Schalter ist an der Bürste installiert und wird aktiviert, wenn die Bürste ganz im Uhrzeigersinn gedreht wird. Der letzte Endschalter ist am Griff angebracht und schließt, wenn er vollständig geöffnet ist. Um den Manipulator zurückzusetzen, wird jede mögliche Bewegung des Manipulators in die Richtung ausgeführt, die zum Schließen des entsprechenden Endschalters erforderlich ist, bis dieser Schalter schließt. Nachdem es erreicht ist Ausgangsposition für jede Bewegung "kennt" der Computer genau die wahre Position des Manipulatorarms.

Nach Erreichen der Anfangsposition können wir das in der Skriptdatei geschriebene Programm neu starten, basierend auf der Annahme, dass sich der Positionierungsfehler während der Ausführung jedes Zyklus langsam genug ansammelt, dass er nicht zu zu großen Abweichungen der Position des Manipulators führt von der gewünschten. Nachdem die Skriptdatei ausgeführt wurde, wird der Zeiger in seine ursprüngliche Position gesetzt und der Zyklus der Skriptdatei wird wiederholt.

In manchen Sequenzen reicht es nicht aus, nur die Ausgangsposition zu kennen, zum Beispiel beim Anheben eines Eies ohne Gefahr, seine Schale zu zerquetschen. In solchen Fällen wird ein komplexeres und präziseres Positionsrückmeldungssystem benötigt. Die Signale der Sensoren können mit dem ADC verarbeitet werden. Aus den empfangenen Signalen können die Werte von Parametern wie Position, Druck, Geschwindigkeit und Drehmoment bestimmt werden. Zur Veranschaulichung kann folgendes einfaches Beispiel dienen. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen kleinen linearen variablen Widerstand an den Erfassungsknoten angeschlossen. Der variable Widerstand ist so eingestellt, dass die Hin- und Herbewegung seines Schiebers dem Öffnen und Schließen des Griffs zugeordnet ist. Je nach Öffnungsgrad des Griffs ändert sich also 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 Rückkopplungssystems führt zu einem weiteren Grad an Komplexität in das Gerät und führt dementsprechend zu einem Anstieg des Preises. Daher mehr einfache Variante ist die Einführung des Systems manuelle Kontrolle um die Position und Bewegungen des Manipulatorarms während der Ausführung des Skriptprogramms zu korrigieren.

Manuelles Schnittstellensteuerungssystem

Nachdem Sie sich von der Funktionsfähigkeit der Schnittstelle überzeugt haben, können Sie mit dem 8-poligen Flachstecker das Handbediengerät daran anschließen. Überprüfen Sie die Verbindungsposition des 8-poligen Molex-Steckers zum Steckerkopf auf der Schnittstellenplatine, wie in Abb. 15.10. Führen Sie den Stecker vorsichtig ein, bis er fest verbunden ist. Danach kann der Manipulatorarm jederzeit von der Handsteuerung aus gesteuert werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Interface mit einem Computer verbunden ist oder nicht.

Reis. 15.10. Anschließen der Handsteuerung

DOS-Tastatursteuerungsprogramm

Es gibt ein DOS-Programm, mit dem Sie den Betrieb des Manipulatorarms über die Computertastatur im interaktiven Modus 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 (SCR) zum Einsatz, das in Kap. 7. In diesem Kapitel erstellen wir eine Schnittstelle, die die URR mit dem Manipulatorarm verbindet. Diese Schnittstelle ist auch als Kit von Images SI, Inc. erhältlich.

Das Schnittstellendiagramm für das RRR ist in Abb. 2 dargestellt. 15.11. Die Schnittstelle verwendet einen 16F84-Mikrocontroller. Das Programm für den Mikrocontroller sieht so aus:

„URR-Schnittstellenprogramm

Symbolport A = 5

Symbol TRISA = 133

Symbolport B = 6

Symbol TRISB = 134

Wenn Bit4 = 0, dann Trigger ‘Wenn das Schreiben zum Trigger aktiviert ist, Schema lesen

Gehen Sie zu „Wiederholen“.

pause 500 ‘Warte 0,5 s

Peek PortB, B0 ‘BCD-Code lesen

Wenn Bit5 = 1, dann sende ‘Ausgangscode

goto start ‘Wiederholen

peek PortA, b0 'Port A lesen

wenn bit4 = 1 dann elf „Ist die Zahl 11?

poke PortB, b0 ‘Code ausgeben

goto start ‘Wiederholen

wenn bit0 = 0 dann zehn

goto start ‘Wiederholen

goto start ‘Wiederholen

Reis. 15.11. Schema der URR-Steuerung für einen Roboterarm

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

Programmierung der URR-Schnittstelle

Die Programmierung der Schnittstelle des RRR erfolgt ähnlich wie bei der Programmierung des RRR aus dem in Kap. 7. Für korrekter Betrieb Arm müssen Sie die Befehlswörter entsprechend den Nummern programmieren, die der spezifischen Bewegung des Manipulators entsprechen. Im Tisch. 15.1 zeigt Beispiele für Befehlswörter, die den Betrieb des Manipulatorarms steuern. Sie können Befehlswörter nach Ihren Wünschen auswählen.

Tabelle 15.1

Stückliste für PC-Schnittstelle

(5) NPN-Transistor TIP120

(5) Transistor PNP SPITZE 125

(1) IC 74164-Codekonverter

(1) IC 74LS373 acht Tasten

(1) LED rot

(5) Diode 1N914

(1) 8-polige Molex-Anschlussbuchse

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

(1) DIP-Schalter

(1) DB25-Winkelstecker

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

(1) Leiterplatte

(3) Widerstand 15 kΩ, 0,25 W

Alle aufgeführten Artikel sind im Bausatz enthalten.

Teileliste für die Spracherkennungsschnittstelle

(5) NPN-TIP-120-Transistor

(5) Transistor PNP SPITZE 125

(1) IC 4011 NOR-Gatter

(1) IC 4049 - 6 Puffer

(1) Operationsverstärker IC 741

(1) Widerstand 5,6 kΩ, 0,25 W

(1) Widerstand 15 kΩ, 0,25 W

(1) 8-poliger Molex-Anschlusskopf

(1) Molex-Kabel 8 Adern, Länge 75 mm

(10) Widerstand 100 kΩ, 0,25 W

(1) Widerstand 4,7 kΩ, 0,25 W

(1) 7805 Spannungsregler-IC

(1) Mikrocontroller IC PIC 16F84

(1) 4,0-MHz-Quarz

Roboterarm-Interface-Kit

OWI-Manipulatorarm-Kit

Spracherkennungsschnittstelle für Manipulatorarm

Gerätesatz zur Spracherkennung

Teile können bestellt werden bei:

Bilder, S. I., Inc.

Zuerst werden allgemeine Fragen angesprochen, dann die technischen Eigenschaften des Ergebnisses, Details und schließlich der Montageprozess selbst.

Im Großen und Ganzen

Die Erstellung dieses Geräts als Ganzes sollte keine Schwierigkeiten bereiten. Qualitativ müssen nur die Möglichkeiten mechanischer Bewegungen überdacht werden, die aus physikalischer Sicht ziemlich schwierig zu realisieren sein werden, damit der Manipulatorarm seine Aufgaben erfüllen kann.

Technische Eigenschaften des Ergebnisses

Es wird eine Probe mit den Parametern Länge/Höhe/Breite von jeweils 228/380/160 Millimeter betrachtet. Das Gewicht eines Do-it-yourself-Manipulatorarms beträgt ungefähr 1 kg. Zur Steuerung dient eine kabelgebundene Fernbedienung. Geschätzte Montagezeit mit Erfahrung - ca. 6-8 Stunden. Wenn es nicht vorhanden ist, kann es Tage, Wochen und mit Duldung von Monaten dauern, bis der Manipulatorarm zusammengebaut ist. Mit eigenen Händen und allein lohnt es sich in solchen Fällen außer für das eigene Interesse. Kollektormotoren werden verwendet, um die Komponenten zu bewegen. Mit genügend Aufwand können Sie ein Gerät herstellen, das sich um 360 Grad dreht. Um die Arbeit zu erleichtern, müssen Sie zusätzlich zu Standardwerkzeugen wie Lötkolben und Lötzinn Folgendes auf Lager haben:

1. Spitzzange.
2. Seitenschneider.
3. Kreuzschraubendreher.
4. 4 D-Batterien.

Die Fernbedienung kann über Tasten und einen Mikrocontroller realisiert werden. Wenn Sie eine drahtlose Fernsteuerung vornehmen möchten, benötigen Sie ein Aktionssteuerelement im Manipulatorarm. Als Ergänzungen werden nur Geräte (Kondensatoren, Widerstände, Transistoren) benötigt, die es ermöglichen, den Stromkreis zu stabilisieren und zum richtigen Zeitpunkt einen Strom der erforderlichen Größe durch ihn zu übertragen.

Kleine Teile

Um die Drehzahl zu regulieren, können Sie die Übergangsräder verwenden. Sie machen die Bewegung des Manipulatorarms glatt.

Sie müssen auch sicherstellen, dass die Drähte die Bewegung nicht erschweren. Es wäre optimal, sie innerhalb der Struktur zu verlegen. Sie können alles von außen erledigen, dieser Ansatz spart Zeit, kann aber möglicherweise zu Schwierigkeiten beim Bewegen einzelner Knoten oder des gesamten Geräts führen. Und jetzt: Wie baut man einen Manipulator?

Versammlung allgemein

Nun gehen wir direkt zur Erstellung des Manipulatorarms über. Wir beginnen bei der Gründung. Es ist darauf zu achten, dass das Gerät in alle Richtungen gedreht werden kann. Eine gute Lösung wäre, es auf einer Plattenplattform zu platzieren, die von einem einzigen Motor angetrieben wird. Damit er sich in beide Richtungen drehen kann, gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Einbau von zwei Motoren. Jeder von ihnen ist dafür verantwortlich, in eine bestimmte Richtung zu drehen. Wenn der eine arbeitet, ruht der andere.
2. Installieren eines Motors mit einer Schaltung, die ihn in beide Richtungen drehen lässt.

Welche der vorgeschlagenen Optionen Sie wählen, hängt allein von Ihnen ab. Als nächstes kommt die Hauptstruktur. Für den Arbeitskomfort werden zwei "Gelenke" benötigt. An der Plattform befestigt, muss sie in verschiedene Richtungen kippen können, was mit Hilfe von Motoren gelöst wird, die sich an ihrer Basis befinden. Ein weiteres oder ein Paar sollte an der Biegung des Ellbogens platziert werden, damit das Greiferteil entlang der horizontalen und vertikalen Linien des Koordinatensystems bewegt werden kann. Wenn Sie außerdem maximale Möglichkeiten nutzen möchten, können Sie einen weiteren Motor am Handgelenk installieren. Außerdem das Nötigste, ohne das der Manipulatorarm nicht mehr wegzudenken ist. Mit Ihren eigenen Händen müssen Sie das Aufnahmegerät selbst herstellen. Hier gibt es viele Umsetzungsmöglichkeiten. Auf die beiden beliebtesten können Sie einen Tipp geben:

1. Es werden nur zwei Finger verwendet, die das Erfassungsobjekt gleichzeitig zusammendrücken und lösen. Es ist die einfachste Implementierung, die jedoch in der Regel nicht mit einer nennenswerten Nutzlast aufwarten kann.
2. Ein Prototyp einer menschlichen Hand wird erstellt. Hier kann eine Engine für alle Finger verwendet werden, mit deren Hilfe das Biegen / Entbiegen durchgeführt wird. Sie können das Design jedoch komplizierter gestalten. So können Sie an jeden Finger eine Engine anschließen und diese separat steuern.

Als nächstes bleibt eine Fernbedienung zu machen, mit deren Hilfe einzelne Motoren und das Tempo ihrer Arbeit beeinflusst werden. Und Sie können anfangen, mit einem Do-it-yourself-Roboterarm zu experimentieren.

Mögliche schematische Darstellungen des Ergebnisses

Der Do-it-yourself-Manipulatorarm bietet viele Möglichkeiten für kreative Erfindungen. Daher werden Ihnen mehrere Implementierungen zur Verfügung gestellt, die als Grundlage für die Erstellung Ihres eigenen Geräts für diesen Zweck dienen können.

Jedes vorgestellte Schema des Manipulators kann verbessert werden.

Fazit

Das Wichtige in der Robotik ist, dass der funktionalen Verbesserung praktisch keine Grenzen gesetzt sind. Wenn Sie also ein echtes Kunstwerk schaffen möchten, ist das nicht schwierig. Apropos Möglichkeiten zur zusätzlichen Verbesserung, es sollte der Kranmanipulator beachtet werden. Es wird nicht schwierig sein, ein solches Gerät mit Ihren eigenen Händen herzustellen, und gleichzeitig können Sie Kinder an kreative Arbeit, Wissenschaft und Design gewöhnen. Und dies wiederum kann sich positiv auf ihr weiteres Leben auswirken. Wird es schwierig sein, einen Kranmanipulator mit eigenen Händen herzustellen? Das ist nicht so problematisch, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Lohnt es sich, auf zusätzliche kleine Details wie ein Kabel und Räder zu achten, auf denen es sich dreht?