Kaip surinkti roboto ranką. Robotinio manipuliatoriaus mechaninė rankena. Pagrindiniai manipuliatoriaus projekto mazgai

Ryšys:

Jei surinkote manipuliatoriaus dalis pagal instrukcijas, galite tęsti surinkimą elektroninė grandinė. Siūlome manipuliatorių servus prijungti prie Arduino UNO per Trerma-Power Shield ir valdyti servus naudojant Trema potenciometrus.

Pasukus rankenėlę ant pirmojo Trema puodo, pagrindas pasisuks.
Pasukus antrojo Trema potenciometro rankenėlę, kairysis petys pasisuks.
Pasukus trečiojo Trema potenciometro rankenėlę, dešinysis petys pasisuks.
Pasukus ketvirtojo Trema potenciometro rankenėlę, griebtuvas bus perkeltas.

Programos kodas (eskizas) suteikia servo apsaugą, kuri susideda iš to, kad jų sukimosi diapazonas yra ribojamas laisvo žaidimo intervalu (du kampais). Minimalus ir maksimalus kampas pasukimai nurodomi kaip du paskutiniai funkcijos map() argumentai kiekvienam servo įrenginiui. O šių kampų reikšmė nustatoma kalibravimo proceso metu, kurį reikia atlikti prieš pradedant darbą su manipuliatoriumi.

Programos kodas:

Jei įjungsite maitinimą prieš kalibravimą, manipuliatorius gali pradėti judėti netinkamai! Pirmiausia atlikite visus kalibravimo veiksmus.

#įtraukti // Prijunkite servo biblioteką darbui su servo pavaromis Servo servo1; // Paskelbti servo1 objektą dirbti su baziniu servo servo2; // Paskelbti servo2 objektą, kad jis veiktų su kairiosios rankos servo servo servo3; // Paskelbti, kad servo3 objektas veiktų su dešinės rankos servo valdikliu Servo servo4; // Paskelbti, kad servo4 objektas veiktų su fiksavimo servo int valR1, valR2, valR3, valR4; // Paskelbkite kintamuosius potenciometro reikšmėms saugoti // Priskirkite kaiščius: const uint8_t pinR1 = A2; // Apibrėžkite konstantą su valdymo potenciometro išvesties numeriu. bazė const uint8_t pinR2 = A3; // Apibrėžkite konstantą su valdymo potenciometro išvesties numeriu. kairiojo peties konst uint8_t pinR3 = A4; // Apibrėžkite konstantą su valdymo potenciometro išvesties numeriu. dešinysis petys const uint8_t pinR4 = A5; // Apibrėžkite konstantą su valdymo potenciometro išvesties numeriu. fiksavimo const uint8_t pinS1 = 10; // Apibrėžkite konstantą su baziniu servo kaiščiu # const uint8_t pinS2 = 9; // Apibrėžkite konstantą su kairiosios rankos servo išėjimo skaičiumi const uint8_t pinS3 = 8; // Apibrėžkite konstantą su dešinės rankos servo kaiščiu # const uint8_t pinS4 = 7; // Apibrėžkite konstantą su fiksavimo servo PIN numeriu void setup()( // Sąrankos funkcijos kodas vykdomas vieną kartą: Serial.begin(9600); // Pradėti duomenų perdavimą į nuoseklųjį prievado monitorių servo1.attach(pinS1 ); // Priskirkite servo1 objekto valdymo servo 1 servo2.attach(pinS2); // Priskirkite servo2 objekto valdymo servo 2 servo3.attach(pinS3); // Priskirkite servo3 objekto valdymo servo 3 servo4.attach(pinS4); / / Priskirti servo4 objekto valdymo servo 4 ) void loop()( // Ciklo funkcijos kodas vykdomas nuolat: valR1=map(analogRead(pinR1), 0, 1024, 10, 170); servo1.write(valR1); // Pasukti pagrindą Šioje eilutėje nurodytus kampus: 10 ir 170 gali reikėti pakeisti (kalibruoti) valR2=map(analogRead(pinR2), 0, 1024, 80, 170); servo2.write(valR2); // Valdykite kairę petys Šioje eilutėje nurodytus kampus: 80 ir 170 gali reikėti pakeisti (kalibruoti ) valR3=map(analogRead(pinR3), 0, 1024, 60, 170);servo3.write(valR3) ; // Dešiniojo peties valdymas Šioje eilutėje nurodytus kampus: 60 ir 170 gali tekti pakeisti (kalibruoti) valR4=map(analogRead(pinR4), 0, 1024, 40, 70); servo4.write(valR4); // Užfiksavimo valdymas Šioje eilutėje nurodytus kampus: 40 ir 70 gali reikėti pakeisti (kalibruoti) Serial.println((String) "A1 = "+valR1+",\t A2 = "+valR2+", \t A3 = "+valR3+ ", \t A4 = "+valR4); // Ekrano kampai monitoriuje )

Kalibravimas:

Prieš pradėdami dirbti su manipuliatoriumi, turite jį sukalibruoti!

Atjunkite visus servo įrenginius nuo Trema-Power Shield, įkelkite eskizą ir vėl prijunkite maitinimą.
Atidarykite nuosekliojo prievado monitorių.
Monitorius rodys kiekvieno servo sukimosi kampus (laipsniais).
Prijunkite pirmąjį servo variklį (valdantį pagrindo sukimąsi) prie kaiščio D10.
Pasukus pirmojo Trema-potenciometro rankenėlę (kaištis A2), pasisuks pirmasis servo (pin D10), o šio servo srovės kampo reikšmė pasikeis monitoriuje (reikšmė: A1 = ...). Kraštutinės pirmojo servo padėtys bus nuo 10 iki 170 laipsnių (kaip parašyta pirmoje ciklo kodo eilutėje). Šį diapazoną galima pakeisti pakeičiant paskutinių dviejų funkcijos map() argumentų reikšmes pirmoje ciklo kodo eilutėje naujomis. Pavyzdžiui, pakeitus 170 į 180, padidės servo galinė padėtis ta kryptimi. O 10 pakeitę 20 sumažinsite kitą kraštinę to paties servo padėtį.
Jei pakeitėte reikšmes, turite iš naujo įkelti eskizą. Dabar servo suksis per naujas jūsų nustatytas ribas.
Prijunkite antrąjį servo (kontroliuojantį kairiosios rankos sukimąsi) prie kaiščio D9.
Pasukus antrojo Trema-potenciometro rankenėlę (kaištis A3), pasisuks antrasis servo (pin D9), o šio servo srovės kampo reikšmė monitoriuje pasikeis (reikšmė: A2 = ...). Kraštutinės antrojo servo padėtys bus nuo 80 iki 170 laipsnių (kaip parašyta antroje eskizo ciklo kodo eilutėje). Šis diapazonas keičiasi taip pat, kaip ir pirmojo servo.
Jei pakeitėte reikšmes, turite iš naujo įkelti eskizą.
Trečiąjį servo variklį (valdantį dešinės rankos sukimąsi) prijunkite prie kaiščio D8. ir sukalibruokite jį tokiu pačiu būdu.
Ketvirtą servosistemą (valdantį griebtuvą) prijunkite prie D7 kaiščio. ir sukalibruokite jį tokiu pačiu būdu.

Kalibravimą pakanka atlikti 1 kartą, sumontavus manipuliatorių. Jūsų atlikti pakeitimai (ribinių kampų reikšmės) bus išsaugoti eskizo faile.

Pirmiausia bus paveikta bendrus klausimus, po specifikacijas rezultatai, detalės ir galiausiai pats surinkimo procesas.

Apskritai ir apskritai

Šio įrenginio sukūrimas neturėtų sukelti jokių sunkumų. Norint, kad manipuliatoriaus ranka atliktų savo užduotis, reikės kokybiškai apgalvoti tik mechaninių judesių galimybes, kurias įgyvendinti fiziniu požiūriu bus gana sunku.

Techninės rezultato charakteristikos

Bus svarstomas pavyzdys, kurio ilgio / aukščio / pločio parametrai yra atitinkamai 228/380/160 milimetrų. „Pasidaryk pats“ manipuliatoriaus rankos svoris bus maždaug 1 kilogramas. Valdymui prijungtas laidas Nuotolinis. Numatomas surinkimo laikas su patirtimi – apie 6-8 val. Jei jo nėra, gali prireikti dienų, savaičių ir sutikus mėnesius, kol bus surinkta manipuliatoriaus rankena. Savo rankomis ir vienam tokiais atvejais verta daryti nebent dėl savo interesų. Komponentams perkelti naudojami kolektorių varikliai. Įdėdami pakankamai pastangų, galite sukurti įrenginį, kuris pasisuks 360 laipsnių. Be to, darbo patogumui, be standartinių įrankių, tokių kaip lituoklis ir lituoklis, turite turėti atsargų:

Ilgos nosies replės.
Šoninės kirpimo mašinėlės.
Kryžminis atsuktuvas.
4D baterijos.

Nuotolinio valdymo pultelis nuotolinio valdymo pultas gali būti įgyvendintas naudojant mygtukus ir mikrovaldiklį. Jei norite sukurti nuotolinį belaidį valdymą, jums reikės veiksmų valdymo elemento manipuliatoriaus rankoje. Kaip papildymai bus reikalingi tik įtaisai (kondensatoriai, rezistoriai, tranzistoriai), kurie leis stabilizuoti grandinę ir reikiamu metu per ją perduoti reikiamo dydžio srovę.

Mažos dalys

Norėdami reguliuoti apsisukimų skaičių, galite naudoti perėjimo ratus. Jie padarys manipuliatoriaus rankos judesį sklandų.

Taip pat turite įsitikinti, kad laidai neapsunkina jo judėjimo. Būtų optimalu juos kloti konstrukcijos viduje. Viską galite padaryti iš išorės, šis metodas sutaupys laiko, tačiau gali kilti sunkumų perkeliant atskirus mazgus ar visą įrenginį. O dabar: kaip pasidaryti manipuliatorių?

Asamblėja apskritai

Dabar pereiname tiesiai prie manipuliatoriaus rankos kūrimo. Pradedame nuo pamatų. Būtina užtikrinti, kad prietaisą būtų galima pasukti visomis kryptimis. geras sprendimas jis bus dedamas ant disko platformos, kurią varo vienas variklis. Kad jis galėtų suktis į abi puses, yra dvi parinktys:

Dviejų variklių montavimas. Kiekvienas iš jų bus atsakingas už pasukimą tam tikra kryptimi. Kai vienas dirba, kitas ilsisi.
Įdiekite vieną variklį su grandine, kuri gali priversti jį suktis abiem kryptimis.

Kurį iš siūlomų variantų pasirinkti, priklauso tik nuo jūsų. Toliau ateina pagrindinė struktūra. Darbo patogumui reikalingos dvi „sąnariai“. Pritvirtinta prie platformos, ji turi turėti galimybę pakrypti į skirtingas puses, o tai išsprendžiama jos bazėje esančių variklių pagalba. Kitas ar pora turi būti dedami ties alkūnės lenkimu, kad griebtuvo dalis būtų galima perkelti išilgai horizontalių ir vertikalių koordinačių sistemos linijų. Be to, jei norite išnaudoti maksimalias galimybes, prie riešo galite sumontuoti kitą variklį. Be to, pats reikalingiausias, be kurio neįsivaizduojama manipuliatoriaus ranka. Savo rankomis turite padaryti patį fiksavimo įrenginį. Čia yra daug įgyvendinimo variantų. Galite duoti patarimą apie du populiariausius:

Naudojami tik du pirštai, kurie vienu metu suspaudžia ir atima fiksavimo objektą. Tai paprasčiausias įgyvendinimas, kuris, tačiau dažniausiai negali pasigirti dideliu naudingumu.
Kuriamas žmogaus rankos prototipas. Čia visiems pirštams gali būti naudojamas vienas variklis, kurio pagalba bus atliekamas lenkimas / išlenkimas. Bet jūs galite padaryti dizainą sudėtingesnį. Taigi, prie kiekvieno piršto galite prijungti variklį ir valdyti juos atskirai.

Toliau belieka pasidaryti nuotolinio valdymo pultelį, kurio pagalba bus įtakojami atskiri varikliai ir jų darbo tempas. Ir jūs galite pradėti eksperimentuoti naudodami „pasidaryk pats“ roboto ranką.

Galimi schematiški rezultato atvaizdai

„Pasidaryk pats“ manipuliatoriaus rankena suteikia daug galimybių kūrybiniams išradimams. Todėl jūsų dėmesiui pateikiami keli įgyvendinimai, kuriais galima remtis kuriant savo šios paskirties įrenginį.

Bet kurią pateiktą manipuliatoriaus schemą galima patobulinti.

Išvada

Robotikoje svarbu tai, kad funkciniam tobulėjimui ribų praktiškai nėra. Todėl, jei norite sukurti tikrą meno kūrinį, nėra sunku. Kalbant apie galimus papildomo tobulinimo būdus, reikėtų atkreipti dėmesį į kraną-manipuliatorių. Tokį prietaisą savo rankomis pasigaminti nebus sunku, tuo pačiu jis leis pratinti vaikus prie kūrybinio darbo, mokslo ir dizaino. Ir tai, savo ruožtu, gali teigiamai paveikti jų tolesnį gyvenimą. Ar bus sunku savo rankomis pasidaryti kraną-manipuliatorių? Tai nėra tokia problemiška, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Ar verta pasirūpinti, kad būtų papildomų smulkių detalių, tokių kaip trosas ir ratai, ant kurių jis suksis.

Pirmiausia bus paliečiami bendrieji klausimai, vėliau – techninės rezultato charakteristikos, detalės, galiausiai – pats surinkimo procesas.

Apskritai ir apskritai

Šio įrenginio sukūrimas neturėtų sukelti jokių sunkumų. Reikės kokybiškai apgalvoti tik galimybes, kurias įgyvendinti fiziniu požiūriu bus gana sunku, kad manipuliatoriaus ranka atliktų jai pavestas užduotis.

Techninės rezultato charakteristikos

Bus svarstomas pavyzdys, kurio ilgio / aukščio / pločio parametrai yra atitinkamai 228/380/160 milimetrų. Pagamintas svoris bus maždaug 1 kilogramas. Valdymui naudojamas laidinis nuotolinio valdymo pultas. Numatomas surinkimo laikas su patirtimi – apie 6-8 val. Jei jo nėra, gali prireikti dienų, savaičių ir sutikus mėnesius, kol bus surinkta manipuliatoriaus rankena. Savo rankomis ir vienam tokiais atvejais verta daryti nebent dėl savo interesų. Komponentams perkelti naudojami kolektorių varikliai. Įdėdami pakankamai pastangų, galite sukurti įrenginį, kuris pasisuks 360 laipsnių. Be to, darbo patogumui, be standartinių įrankių, tokių kaip lituoklis ir lituoklis, turite turėti atsargų:

Ilgos nosies replės.
Šoninės kirpimo mašinėlės.
Kryžminis atsuktuvas.
4D baterijos.

Nuotolinio valdymo pultas gali būti įgyvendintas naudojant mygtukus ir mikrovaldiklį. Jei norite sukurti nuotolinį belaidį valdymą, jums reikės veiksmų valdymo elemento manipuliatoriaus rankoje. Kaip papildymai bus reikalingi tik įtaisai (kondensatoriai, rezistoriai, tranzistoriai), kurie leis stabilizuoti grandinę ir reikiamu metu per ją perduoti reikiamo dydžio srovę.

Mažos dalys

Norėdami reguliuoti apsisukimų skaičių, galite naudoti perėjimo ratus. Jie padarys manipuliatoriaus rankos judesį sklandų.

Asamblėja apskritai

Dabar pereiname tiesiai prie manipuliatoriaus rankos kūrimo. Pradedame nuo pamatų. Būtina užtikrinti, kad prietaisą būtų galima pasukti visomis kryptimis. Geras sprendimas būtų pastatyti jį ant disko platformos, kurią varo vienas variklis. Kad jis galėtų suktis į abi puses, yra dvi parinktys:

Dviejų variklių montavimas. Kiekvienas iš jų bus atsakingas už pasukimą tam tikra kryptimi. Kai vienas dirba, kitas ilsisi.
Įdiekite vieną variklį su grandine, kuri gali priversti jį suktis abiem kryptimis.

Naudojami tik du pirštai, kurie vienu metu suspaudžia ir atima fiksavimo objektą. Tai paprasčiausias įgyvendinimas, kuris, tačiau dažniausiai negali pasigirti dideliu naudingumu.
Kuriamas žmogaus rankos prototipas. Čia visiems pirštams gali būti naudojamas vienas variklis, kurio pagalba bus atliekamas lenkimas / išlenkimas. Bet jūs galite padaryti dizainą sudėtingesnį. Taigi, prie kiekvieno piršto galite prijungti variklį ir valdyti juos atskirai.

Galimi schematiški rezultato atvaizdai

Suteikia daug galimybių kūrybiškam mąstymui. Todėl jūsų dėmesiui pateikiami keli įgyvendinimai, kuriais galima remtis kuriant savo šios paskirties įrenginį.

Bet kurią pateiktą manipuliatoriaus schemą galima patobulinti.

Išvada

Sveiki, Geektimes!

„uFactory“ projektas „uArm“ surinko lėšų „kickstarter“ daugiau nei prieš dvejus metus. Jie nuo pat pradžių sakė, kad tai bus atviras projektas, tačiau iškart pasibaigus įmonei šaltinio kodo įkelti neskubėjo. Tiesiog norėjau iškirpti organinį stiklą pagal jų brėžinius ir tiek, bet kadangi šaltinio kodų nebuvo ir to nebuvo numatyta artimiausioje ateityje, pradėjau kartoti dizainą iš nuotraukų.

Dabar mano robo ranka atrodo taip:

Dirbdamas lėtai per dvejus metus pavyko padaryti keturias versijas ir įgavau daug patirties. Aprašymas, projekto istorija ir visi projekto failai, kuriuos galite rasti po išpjova.

bandymas ir klaida

Kai pradėjau dirbti su brėžiniais, norėjau ne tik pakartoti uArm, bet ir jį patobulinti. Man atrodė, kad mano sąlygomis visiškai įmanoma apsieiti be guolių. Nepatiko ir tai, kad elektronika sukasi visa ranka ir norėjosi supaprastinti apatinės lanksto dalies dizainą. Be to, iš karto pradėjau piešti jį šiek tiek mažiau.

Su šiais įvestimis nupiešiau pirmąjį variantą. Deja, neturėjau tos manipuliatoriaus versijos nuotraukų (kuri buvo pagaminta m geltona). Klaidos joje buvo tiesiog epinės. Pirma, surinkti buvo beveik neįmanoma. Paprastai mechanika, kurią nupiešiau prieš manipuliatorių, buvo gana paprasta ir man nereikėjo galvoti apie surinkimo procesą. Bet vis tiek surinkau ir bandžiau paleisti, O ranka beveik nejudėjo! Visos dalys sukosi aplink varžtus ir jei aš juos priveržčiau, kad būtų mažiau laisvumo, ji negalėtų pajudėti. Jei jį atlaisvinau, kad jis galėtų judėti, atsirastų neįtikėtinas atsakas. Dėl to koncepcija neišgyveno net trijų dienų. Ir aš pradėjau dirbti su antrąja manipuliatoriaus versija.

Raudona jau buvo visai tinkama darbui. Jis paprastai surinko ir galėjo judėti tepamas. Galėjau išbandyti programinę įrangą ant jo, bet vis tiek dėl guolių trūkumo ir didelių nuostolių ant skirtingų strypų jis labai susilpnino.

Tada kuriam laikui apleidau projektą, bet netrukus nusprendžiau jį priminti. Nusprendžiau naudoti galingesnius ir populiaresnius servus, padidinti dydį ir pridėti guolius. Ir nusprendžiau, kad nesistengsiu visko iš karto padaryti tobulą. Piešinius piešiau paskubomis, nepiešiant gražių bičiulių, ir užsisakė kirpimą iš skaidraus organinio stiklo. Gautame manipuliatoriuje galėjau derinti surinkimo procesą, nustatyti vietas, kurias reikia papildomai sustiprinti, ir išmokau naudoti guolius.

Pažaidęs su skaidriu manipuliatoriumi iki valios prisėdau piešti galutinės baltos versijos. Taigi, dabar visa mechanika yra visiškai derinama, man tinka ir yra pasiruošusi pareikšti, kad nenoriu nieko daugiau keisti šiame projekte:

Mane slegia tai, kad uArm projekte negalėjau įnešti nieko iš esmės naujo. Kai pradėjau piešti galutinę versiją, jie jau buvo išleidę 3D modelius „GrabCad“. Galų gale aš tik šiek tiek supaprastinau leteną, paruošiau failus patogiu formatu ir naudojau labai paprastus ir standartinius komponentus.

Manipuliatoriaus savybės

Prieš atsirandant uArm, darbalaukio manipuliatoriaišios klasės atstovas atrodė gana nuobodžiai. Jie arba visai neturėjo elektronikos, arba turėjo kažkokį valdymą rezistoriais, arba turėjo savo patentuotą programinę įrangą. Antra, juose dažniausiai nebuvo lygiagrečių vyrių sistemos ir pati rankena eksploatacijos metu keitė savo padėtį. Jei surinksime visus mano manipuliatoriaus pranašumus, gausime gana ilgą sąrašą:

Strypų sistema, leidžianti į manipuliatoriaus pagrindą sudėti galingus ir sunkius variklius, taip pat laikyti griebtuvą lygiagrečiai arba statmenai pagrindui
Paprastas komponentų rinkinys, kurį lengva nusipirkti arba išpjauti iš organinio stiklo
Guoliai beveik visuose manipuliatoriaus mazguose
Lengvas surinkimas. Paaiškėjo, kad tai tiesa sudėtinga užduotis. Ypač sunku buvo galvoti apie pagrindo surinkimo procesą
Rankenos padėtį galima keisti 90 laipsnių kampu
Atviras šaltinis ir dokumentacija. Viskas paruošta prieinamais formatais. Pateiksiu 3D modelių, pjaustymo failų, medžiagų sąrašo, elektronikos ir programinės įrangos atsisiuntimo nuorodas
Suderinamas su Arduino. Arduino priešininkų yra daug, bet tikiu, kad tai galimybė praplėsti auditoriją. Profesionalai gali lengvai parašyti savo programinę įrangą C kalba – tai įprastas „Atmel“ valdiklis!

Mechanika

Surinkimui būtina išpjauti dalis iš 5 mm organinio stiklo:

Jie apmokestino mane apie 10 USD už visų šių dalių pjaustymą.

Pagrindas sumontuotas ant didelio guolio:

Ypač sunku buvo galvoti apie bazę surinkimo proceso požiūriu, bet aš žiūrėjau į uArm inžinierius. Supamosios kėdės sėdi ant 6 mm skersmens kaiščio. Reikėtų pažymėti, kad mano alkūnės trauka remiasi į U formos laikiklį, o uFactory - į L formos laikiklį. Sunku paaiškinti, koks skirtumas, bet manau, kad man sekėsi geriau.

Užfiksavimas renkamas atskirai. Jis gali suktis aplink savo ašį. Pats letena yra tiesiai ant variklio veleno:

Straipsnio pabaigoje pateiksiu nuorodą į itin detalias surinkimo instrukcijas nuotraukose. Per porą valandų galite drąsiai viską susukti, jei viskas, ko reikia, yra po ranka. Taip pat paruošiau 3D modelį nemokama programa nubrėžti eskizą. Galite atsisiųsti, susukti ir pamatyti, kas ir kaip yra surinkta.

Elektronika

Kad rankena veiktų, tereikia penkis servo įrenginius prijungti prie „Arduino“ ir maitinti juos iš gero šaltinio. uArm naudojo kai kuriuos variklius su Atsiliepimas. Aš tiekiau tris įprastus MG995 variklius ir du mažus metalinius pavarų variklius rankenai valdyti.

Čia mano istorija glaudžiai susipynusi su ankstesniais projektais. Jau kurį laiką pradėjau dėstyti Arduino programavimą ir net paruošiau šiam tikslui savo su Arduino suderinamą plokštę. Kita vertus, kažkada gavau galimybę pigiai pagaminti lentas (apie tai irgi rašiau). Galų gale viskas baigėsi tuo, kad manipuliatoriaus valdymui naudojau savo su Arduino suderinamą plokštę ir specializuotą skydą.

Šis skydas iš tikrųjų yra labai paprastas. Jame yra keturi kintamieji rezistoriai, du mygtukai, penkios servo jungtys ir maitinimo jungtis. Tai labai patogu derinimo požiūriu. Galite įkelti bandomąjį eskizą ir parašyti kokią nors makrokomandą, kurią norite valdyti, ar panašiai. Straipsnio pabaigoje duosiu ir nuorodą lentų failo atsisiuntimui, bet jis paruoštas gamybai su skylučių apkalimu, todėl nelabai tinka namų gamybai.

Programavimas

Įdomiausias dalykas yra manipuliatoriaus valdymas iš kompiuterio. „uArm“ turi patogią programą, skirtą manipuliatoriui valdyti, ir darbo su juo protokolą. Kompiuteris siunčia 11 baitų į COM prievadą. Pirmasis visada yra 0xFF, antrasis yra 0xAA, o kai kurie kiti yra servo signalai. Be to, šie duomenys normalizuojami ir pateikiami varikliams išbandyti. Turiu servosus, prijungtus prie skaitmeninio įvesties / išvesties 9-12, bet tai galima lengvai pakeisti.

uArm terminalo programa leidžia keisti penkis parametrus valdant pelę. Perkeliant pelę ant paviršiaus, keičiasi manipuliatoriaus padėtis XY plokštumoje. Pasukite ratą – pakeiskite aukštį. LMB / RMB - suspauskite / atlaisvinkite leteną. RMB + ratas - rankenos sukimasis. Tiesą sakant, labai patogu. Jei norite, galite parašyti bet kokią terminalo programinę įrangą, kuri susisieks su manipuliatoriumi naudodama tą patį protokolą.

Eskizų čia nepateiksiu – juos galite atsisiųsti straipsnio pabaigoje.

Darbo video

Ir galiausiai – paties manipuliatoriaus veikimo vaizdo įrašas. Rodo pelės valdymą, rezistorius ir pagal iš anksto įrašytą programą.

Nuorodos

Plexiglas pjovimo failus, 3D modelius, pirkinių sąrašą, lentų brėžinius ir programinę įrangą galima atsisiųsti mano puslapio pabaigoje

Savivaldybės biudžetinė įstaiga

papildomas išsilavinimas"Stotis jaunieji technikai»

Kamensko Šachtinskio miestas

savivaldybės etapas rajoninis ralis-varžybos

„Jaunieji Dono dizaineriai – iki trečiojo tūkstantmečio“

Skyrius "Robotika"

« Rankų manipuliatorius „Arduino“

papildomo ugdymo mokytoja

MBU DO "SUT"

3 įvadas

Tyrimai ir analizė 4

Gamybos mazgų ir manipuliatoriaus surinkimo etapai 6

Medžiagos ir įrankiai 6
Mechaninis manipuliatoriaus užpildymas 7
Elektroninis užpildas manipuliatorius 9

11 išvada

Informacijos šaltiniai 12

13 priedas

Įvadas

Robotas – manipuliatorius yra trimatė mašina, turinti tris matmenis, atitinkančius gyvos būtybės erdvę. Plačiąja prasme manipuliatorių galima apibrėžti kaip techninė sistema, galintis pakeisti žmogų ar padėti jam atliekant įvairias užduotis.

Šiuo metu robotikos plėtra ne eina, o bėga, anksčiau laiko. Vien per pirmuosius 10 XXI amžiaus metų buvo išrasta ir įdiegta daugiau nei 1 milijonas robotų. Tačiau įdomiausia tai, kad plėtrą šioje srityje gali vykdyti ne tik didelių korporacijų komandos, mokslininkų ir profesionalių inžinierių grupės, bet ir paprasti moksleiviai visame pasaulyje.

Robotikos studijoms mokykloje buvo sukurti keli kompleksai. Garsiausios iš jų yra:

Robotis Bioloid;

LEGO Mindstorms;

Arduino.

Arduino dizaineriai labai domina robotų kūrėjus. Arduino plokštės yra radijo konstruktorius, labai paprastas, bet pakankamai funkcionalus labai greitam programavimui Wiring kalba (iš tikrųjų C ++) ir techninių idėjų įgyvendinimui.

Tačiau, kaip rodo praktika, vis daugiau praktinė vertėįsigyja būtent jaunų naujos kartos specialistų darbus.

Vaikų mokymas programuoti visada bus aktualus, nes spartus robotikos vystymasis pirmiausia siejamas su raida informacines technologijas ir susisiekimo priemones.

Projekto tikslas – sukurti edukacinį radijo konstruktorių manipuliatoriaus rankos pagrindu, mokyti vaikus programuoti Arduino aplinkoje m. žaidimo forma. Suteikti galimybę kuo daugiau vaikų susipažinti su projektavimo veikla robotikoje.

Projekto tikslai:

suprojektuokite ir pastatykite mokomąją ranką – manipuliatorių su minimalios išlaidos lėšos, kurios nėra prastesnės už užsienio analogus;

naudoti servo pavaras kaip manipuliatoriaus mechanizmus;

valdyti manipuliatoriaus mechanizmus radijo konstruktoriaus Arduino UNO R 3 pagalba;

sukurti programą Arduino programavimo aplinkoje proporcingam servo valdymui.

Norint pasiekti mūsų projekto tikslą ir uždavinius, būtina ištirti esamų manipuliatorių tipus, techninė literatūrašia tema ir Arduino aparatinės įrangos platforma.

Tyrimai ir analizė

Studijuoti.

pramoninis manipuliatorius- skirtas atlikti variklio ir valdymo funkcijas gamybos procesas, t.y., automatinis įrenginys, susidedantis iš manipuliatoriaus ir perprogramuojamo valdymo įrenginio, kuris generuoja valdymo veiksmus, kurie nustato reikiamus manipuliatoriaus vykdomųjų organų judesius. Naudojamas gamybiniams objektams perkelti, įvairioms technologinėms operacijoms atlikti.

O
riaumojantis konstruktorius - manipuliatoriuje sumontuota robotinė ranka, kuri suspaudžia ir atspaudžia. Su juo galite žaisti šachmatais nuotolinio valdymo pultu. Taip pat galite išdalinti vizitines korteles robo-rankos pagalba. Judesiai apima: riešas 120°, alkūnė 300°, pagrindinis pasukimas 270°, pagrindiniai judesiai 180°. Žaislas yra labai geras ir naudingas, tačiau jo kaina yra apie 17 200 rublių.

uArm projekto dėka kiekvienas gali susikomplektuoti savo darbalaukio mini robotą. „uArm“ yra 4 ašių manipuliatorius, miniatiūrinė versija pramoninis robotas"ABB PalletPack IRB460" Manipuliatoriuje yra Atmel mikroprocesorius ir servomotorų komplektas, bendra kaina reikalingos detalės- 12959 rubliai. uArm projektui reikalingi bent pagrindiniai programavimo įgūdžiai ir Lego konstravimo patirtis. Mini - robotas gali būti užprogramuotas daugeliui funkcijų: nuo žaidimo iki muzikinis instrumentas, prieš įkeldami sudėtingą programą. Šiuo metu kuriamos aplikacijos iOS ir Android, kurios leis valdyti „uArm“ iš savo išmaniojo telefono.

Manipuliatoriai "uArm"

Dauguma esamų manipuliatorių prisiima variklių vietą tiesiai jungtyse. Tai struktūriškai paprasčiau, tačiau pasirodo, kad varikliai turi kelti ne tik naudingąją apkrovą, bet ir kitus variklius.

Analizė.

Jie rėmėsi manipuliatoriumi, pateiktu Kickstarter svetainėje, kuri vadinosi „uArm“. Šios konstrukcijos pranašumas yra tas, kad griebtuvo padėjimo platforma visada yra lygiagreti darbiniam paviršiui. Sunkieji varikliai yra bazėje, jėgos perduodamos per trauką. Dėl to manipuliatorius turi tris servus (tris laisvės laipsnius), leidžiančius įrankį per visas tris ašis judinti 90 laipsnių kampu.

Judančiose manipuliatoriaus dalyse nuspręsta sumontuoti guolius. Tokia manipuliatoriaus konstrukcija turi daug privalumų prieš daugelį dabar parduodamų modelių: Iš viso manipuliatoriuje naudojama 11 guolių: 10 vnt. 3 mm velenui ir vienas 30 mm velenui.

Manipuliatoriaus rankos charakteristikos:

Aukštis: 300 mm.

Darbo zona(visiškai ištiesus ranką): nuo 140 mm iki 300 mm aplink pagrindą

Maksimali apkrova ištiestos rankos atstumu: 200 g

Sunaudota srovė, ne daugiau kaip: 1A

Lengvas surinkimas. Daug dėmesio buvo skirta tam, kad būtų tokia manipuliatoriaus surinkimo seka, kurioje būtų itin patogu įsukti visas detales. Tai buvo ypač sunku padaryti galingiems servo mazgams prie pagrindo.

Valdymas įgyvendinamas naudojant kintamuosius rezistorius, proporcingą valdymą. Galima suprojektuoti pantografo tipo valdymą, kaip kad branduolinių mokslininkų ir herojaus dideliame robote iš filmo „Avataras“, jį galima valdyti ir pele, o pasitelkus kodų pavyzdžius – sukurti savo judėjimo algoritmus.

Projekto atvirumas. Kiekvienas gali pasigaminti savo įrankius (siurbtuką ar pieštuko segtuką) ir į valdiklį įkelti užduočiai atlikti reikalingą programą (eskizą).

Gamybos agregatų ir manipuliatoriaus surinkimo etapai

Medžiagos ir įrankiai

Manipuliatoriaus svirties gamybai buvo naudojama 3 mm ir 5 mm storio kompozitinė plokštė. Ši medžiaga, sudaryta iš dviejų 0,21 mm storio aliuminio lakštų, sujungtų termoplastiniu polimero sluoksniu, pasižymi geru tvirtumu, yra lengvas ir gerai apdirbamas. Internete atsisiųstos manipuliatoriaus nuotraukos buvo apdorotos kompiuterio programa Inkscape (vektorinės grafikos redaktorius). Programoje AutoCAD (trimatė kompiuterinė projektavimo ir braižymo sistema) buvo nubraižyti manipuliatoriaus rankos brėžiniai.

Baigtos manipuliatoriaus dalys.

Baigtos manipuliatoriaus pagrindo dalys.

Mechaninis manipuliatoriaus užpildymas

Manipuliatoriaus pagrindui buvo panaudotos servo pavaros MG-995. Tai skaitmeniniai servosai su metaliniais krumpliaračiais ir rutuliniais guoliais, užtikrina 4,8 kg/cm jėgą, tikslų padėties nustatymą ir priimtiną greitį. Vienas servo sveria 55,0 gramus, matmenys 40,7 x 19,7 x 42,9 mm, maitinimo įtampa yra nuo 4,8 iki 7,2 voltų.

MG-90S servos buvo naudojamos rankai užfiksuoti ir pasukti. Tai taip pat skaitmeniniai servo įrenginiai su metalinėmis pavaromis ir rutuliniu guoliu ant išėjimo veleno, jie užtikrina 1,8 kg / cm jėgą ir tikslų padėties nustatymą. Vienas servo sveria 13,4 gramo, jo matmenys yra 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, maitinimo įtampa yra nuo 4,8 iki 6,0 voltų.

Servo MG-995 Servo MG90S

30x55x13 guolio dydis naudojamas svirties pagrindo sukimuisi palengvinti - manipuliatorius su apkrova.

Guolių montavimas. Rotorinis surinkimas.

Rankos pagrindas - manipuliatoriaus mazgas.

Rankenos surinkimo dalys. Surinkta rankena.

Elektroninis manipuliatoriaus užpildymas

Yra atvirojo kodo projektas, vadinamas Arduino. Šio projekto pagrindas – bazinis aparatūros modulis ir programa, kurioje galima parašyti kodą valdikliui specializuota kalba ir kuri leidžia šį modulį prijungti ir programuoti.

Norėdami dirbti su naudojamu manipuliatoriumi Arduino lenta UNO R 3 ir suderinama servo išplėtimo plokštė. Jame yra 5 voltų stabilizatorius servo maitinimui, PLS kontaktai servo prijungimui ir jungtis kintamiesiems rezistorių prijungimui. Maitinimas tiekiamas iš bloko 9V, 3A.

Arduino valdiklio plokštė UNO R 3.

grandinės schema„Arduino“ valdiklio plokštės plėtiniai UNO R 3 sukurta pagal pateiktas užduotis.

Valdiklio išplėtimo plokštės schema.

Valdiklio išplėtimo plokštė.

USB A-B laidu sujungiame Arduino UNO R 3 plokštę prie kompiuterio, programavimo aplinkoje nustatome reikiamus nustatymus, sukomponuojame programą (eskizą) servo darbui naudojant Arduino bibliotekas. Mes sukompiliuojame (patikriname) eskizą, tada įkeliame jį į valdiklį. Su Detali informacija apie darbą Arduino aplinkoje galima rasti svetainėje http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino pradedantiesiems. Pamokos).

Programos langas su eskizu.

Išvada

Šis manipuliatoriaus modelis skiriasi maža kaina, nuo tokių kaip paprastas konstruktorius „Duckrobot“, kuris atlieka 2 judesius ir kainuoja 1102 rublius, ar „Lego“ – konstruktorius „Policijos komisariatas“, kurio vertė 8429 rubliai. Mūsų dizaineris atlieka 5 judesius ir kainuoja 2384 rublius.

	Priedai ir medžiagos	Kiekis
	Servo MG-995
	Servo MG90S
	Guolis 30x55x13
	Guolis 3x8x3
	М3х27 stelažas žalvarinis moteriškas-moteris
	M3x10 galvutės varžtas pagal h/w
	Sudėtinė plokštė dydis 0,6m 2
	Arduino UNO R 3 valdiklio plokštė
	Kintamieji rezistoriai 100com.

Maža kaina prisidėjo prie techninio rankos dizainerio - manipuliatoriaus sukūrimo, kurio pavyzdyje buvo aiškiai parodytas manipuliatoriaus veikimo principas, užduočių atlikimas žaismingu būdu.

Veikimo principas Arduino programavimo aplinkoje pasitvirtino testuose. Toks žaidybinio programavimo valdymo ir mokymo būdas yra ne tik įmanomas, bet ir efektyvus.

Pradinis eskizo failas, paimtas iš oficialios Arduino svetainės ir suderintas programavimo aplinkoje, pateikia teisingą ir patikimas veikimas manipuliatorius.

Ateityje noriu atsisakyti brangių servo ir naudoti žingsniniai varikliai, todėl jis judės pakankamai tiksliai ir sklandžiai.

Manipuliatorius valdomas pantografu per Bluetooth radijo kanalą.

Informacijos šaltiniai

Gololobovas N.V. Apie Arduino projektą moksleiviams. Maskva. 2011 m.

Kurt E. D. Įvadas į mikrovaldiklius su vertimu į rusų kalbą T. Volkova. 2012 m.

Belovas A. V. Savarankiškas instrukcijų vadovas įrenginių, pagrįstų AVR mikrovaldikliais, kūrėjui. Mokslas ir technologijos, Sankt Peterburgas, 2008 m.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ vikšrų manipuliatorius.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipuliatorius per Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html nuoroda į straipsnį ir vaizdo įrašą.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino pradedantiesiems.

Priedas

Manipuliatoriaus pagrindo brėžinys

Manipuliatoriaus strėlės ir rankenos brėžinys.