Тұтқаны бар робот қолы: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Лимон ағаштарын жинау қиын жұмыс болып саналады, себебі ағаштардың үлкендігіне, сондай -ақ лимон ағаштары отырғызылатын аймақтардың ыстық климатына байланысты. Сондықтан бізге ауылшаруашылық жұмысшыларының жұмысын жеңілдетуге көмектесетін тағы бір нәрсе қажет. Сонымен, біз олардың жұмысын жеңілдету туралы идеямен келдік, ол лимонды ағаштан алып тастайтын ұстағышпен жабдықталған робот. Қолдың ұзындығы шамамен 50 см. Жұмыс принципі қарапайым: біз роботқа позиция береміз, содан кейін ол дұрыс жерге барады, ал егер лимон болса, оның ұстағышы педункулды кесіп, лимонды бір мезгілде ұстайды. Содан кейін, лимон жерге шығарылады және робот бастапқы күйіне оралады. Басында бұл жоба күрделі және қиын болып көрінуі мүмкін. Алайда, бұл соншалықты күрделі емес, бірақ оған көп еңбек пен жақсы жоспарлау қажет болды. Ол бір нәрсені екіншісінің үстіне салу керек. Басында біз ковид-19 жағдайы мен қашықтан жұмыс істеуге байланысты кейбір қиындықтарға тап болдық, бірақ кейін біз мұны жасадық және бұл таңқаларлық болды.

Бұл нұсқаулық сізге тұтқасы бар робот қолын құру процесінде басшылық жасауға бағытталған. Жоба Bruface Mechatronics жобасының бір бөлігі ретінде жасалды және жасалды; жұмыс Fablab Брюссельде орындалды:

-Хусейн Мослемани

-Инес Кастилло Фернандес

-Джейеш Джагадеш Дешмухе

-Рафаэль Бойт

1 -қадам: Қажетті дағдылар

Сонымен, бұл жобаны орындау үшін сізге бірнеше дағдылар қажет:

-Электроника негіздері

-Микроконтроллерлер туралы негізгі білім.

-C тілінде кодтау (Arduino).

-SolidWorks немесе AutoCAD сияқты CAD бағдарламалық жасақтамасына үйреніңіз.

-Лазерлік кесу

-3D басып шығару

Сізде шыдамдылық пен бос уақыт болуы керек, сонымен қатар біз сияқты топта жұмыс істеуге кеңес береміз, бәрі оңай болады.

2 -қадам: АЖЖ дизайны

Әр түрлі үлгілерді сынап көргеннен кейін, біз ақыры роботты суреттерде көрсетілгендей етіп жасауды шештік, қол - еркіндік 2 дәрежесі. Қозғалтқыштар әр қолдың білігіне шкивтер мен белдіктер арқылы қосылады. Шкивтерді қолданудың көптеген артықшылықтары бар, олардың ішіндегі ең маңыздысы - айналу моментін жоғарылату. Бірінші біліктің бірінші шкивтік белбеуінің беріліс коэффициенті 2, ал екіншісінің беріліс коэффициенті 1,5.

Жобаның қиын бөлігі Fablab -те шектеулі уақыт болды. Осылайша, конструкциялардың көпшілігі лазерлік кесуге арналған бөлшектерге бейімделген, ал кейбір қосылатын бөлшектер 3D басып шығарылған. Мұнда сіз қосымшада АЖЖ дизайнын таба аласыз.

3 -қадам: Қолданылатын компоненттер тізімі

Міне, біз жобада қолданған компоненттер:

I) Электронды компоненттер:

-Arduino Uno: бұл 14 цифрлық кіріс/шығыс түйреуіштері бар микроконтроллер тақтасы (оның 6 -ын PWM шығысы ретінде пайдалануға болады), 6 аналогты кіріс, 16 МГц кварц кристалы, USB қосылымы, қуат ұясы, ICSP тақырыбы, және қалпына келтіру түймесі. Біз микроконтроллердің бұл түрін қолдандық, себебі оны қолдану оңай және қажетті жұмысты орындай алады.

-Екі үлкен сервоқозғалтқыш (MG996R)-бұл қозғалысты және соңғы позицияны басқару үшін позициялық кері байланысты қолданатын жабық циклды сервомеханизм. Ол қолды айналдыру үшін қолданылады, ол 11 кг/см -ге дейін жақсы айналдыру моментіне ие, ал шкивтер мен белдіктің айналдыру моментін төмендетудің арқасында біз жоғары айналдыру моментіне қол жеткізе аламыз. Бізге 180 градустан жоғары айналудың қажеті жоқ, бұл қозғалтқышты пайдалану өте жақсы.

-Бір шағын серво (E3003)-бұл қозғалысты және соңғы позицияны басқару үшін позициялық кері байланысты қолданатын жабық циклды сервомеханизм. Бұл қозғалтқыш ұстағышты басқаруға арналған, оның айналу моменті 2,5 кг/см, және ол лимонды кесу мен ұстау үшін қолданылады.

-Тұрақты ток көзі: қуат көзінің бұл түрі өндірісте болатын, және біздің қозғалтқыш жерде қозғалмайтындықтан, қуат көзі бір -біріне жабыспауы керек. Бұл қуат көзінің басты артықшылығы - біз шығыс кернеуі мен токты қалағандай реттей аламыз, сондықтан кернеу реттегішінің қажеті жоқ. Егер қуат көзінің бұл түрі жоқ болса, бірақ ол қымбат. Сізге кернеуді алу үшін тұрақты ток түрлендіргіші 'MF-6402402' сияқты кернеу реттегіші бар 8хАА батарея ұстағышын пайдалану арзан балама болады. Олардың бағасы компоненттер тізімінде көрсетілген.

-Нан тақтасы: электронды компоненттерді ұстауға арналған пластикалық тақта. Сонымен қатар электрониканы қуат көзіне қосу үшін.

-Сымдар: электронды компоненттерді тақтаға қосу үшін қолданылады.

Басу түймесі: ол іске қосу түймесі ретінде пайдаланылады, сондықтан біз оны басқанда робот жұмыс істейді.

Ультрадыбыстық сенсор: қашықтықты өлшеу үшін қолданылады, ол жоғары жиілікті дыбыс шығарады және сигнал жіберу мен жаңғырықты қабылдау арасындағы уақыт аралығын есептейді. Ол лимонды ұстаушы ұстап тұрғанын немесе сырғып кететінін анықтау үшін қолданылады.

II) Басқа компоненттер:

-3D басып шығаруға арналған пластик

-лазермен кесуге арналған 3 мм ағаш парақтар

-Металл білік

-Пышақтар

-Жұмсақ материал: Ол ұстағыштың екі жағына желімделген, сондықтан ұстағыш лимон бұтағын кесу кезінде қысады.

-Бұрандалар

-Шкивтерді қосу үшін белдік, стандартты 365 T5 белбеуі

-8мм дөңгелек мойынтіректер, сыртқы диаметрі 22мм.

4 -қадам: 3D басып шығару және лазермен кесу

Fablab -те табылған лазерлік кесу мен 3D басып шығару машиналарының арқасында біз роботқа қажетті бөлшектерді құрастырамыз.

I- Бізге лазермен кесуге қажет бөлшектер:

-Робот негізі

-Бірінші қолдың моторын қолдайды

-Бірінші қолды қолдайды

-2 қолдың табақшалары

-ұстағыштың негізі

-ұстағыш пен білек арасындағы байланыс.

-Тұтқаның екі жағы

-Подшипниктерді қолдайды, олардың сырғып кетпеуін және орнынан қозғалмауын қамтамасыз ету үшін, мойынтіректердің қалыңдығы 7 мм болғандықтан, 3 мм+4 мм екі қабаттан тұрады.

Ескертпе: сізге кішкене 4 мм ағаш парағы қажет, кейбір бөлшектер үшін оларды лазермен кесу қажет. Сонымен қатар, сіз АЖЖ дизайнында қалыңдығы 6мм немесе кез келген басқа қалыңдығы 3 -ке тең болатын таба аласыз, содан кейін сізге 3мм -де лазерлік кесілген бөлшектердің бірнеше қабаты қажет, яғни қалыңдығы 6мм болса, сізге 2 қабат қажет. Әрқайсысы 3 мм.

II- Бізге 3D басып шығаруға қажет бөліктер:

Төрт шкив: әр қозғалтқышты қозғалуға жауапты қолмен жалғау үшін қолданылады.

-Екінші қолдың қозғалтқышын қолдау

-мойынтірекке тіреуіш, ол белдеудің астына бекітіліп, күш түсіреді және кернеуді арттырады. Ол мойынтірекке дөңгелек металл біліктің көмегімен қосылады.

-Жұмсақ материалға ұстағышқа арналған екі тіктөртбұрышты тақтайша салынады, сондықтан бұтақ сырғып кетпейді.

-Бірінші біліктің пластиналарын қосатын 8мм дөңгелек саңылауы бар шаршы білік, ал тесік бүкіл білікті берік ету үшін және жалпы айналу моментіне төтеп беру үшін 8мм металл білікті кірістіру керек еді. Дөңгелек металл біліктер айналмалы бөлікті аяқтау үшін мойынтіректерге және қолдың екі жағына қосылды.

-Квадрат тәрізді білік 8 мм дөңгелек тесігі бар шаршы білікке ұқсас

-Әр қолдың шкивтері мен табақшаларын өз орнында ұстауға арналған қысқыштар.

АЖЖ үш фигурасында сіз жүйенің қалай жиналғанын, біліктердің қалай қосылғанын және тірелгенін жақсы түсінесіз. Квадрат пен алтыбұрышты біліктердің білікке қалай қосылғанын және металл біліктің көмегімен тіректерге қалай қосылғанын көруге болады. Бүкіл жиын осы суреттерде берілген.

5 -қадам: Механикалық жинақ

Бүкіл роботты құрастырудың 3 негізгі қадамы бар, олар түсіндірілуі керек, алдымен біз негіз мен бірінші білікті, содан кейін екінші білекті біріншіге, соңында ұстағышты екінші қолға жинаймыз.

Негіз мен бірінші білікті құрастыру:

Біріншіден, пайдаланушы келесі бөліктерді бөлек жинауы керек:

-Мойынтіректері бар буындардың екі жағы.

-Қозғалтқышты мотормен және шағын шкивпен тіреу.

-Кішкене шығырға симметриялық тірек.

-Төртбұрышты білік, үлкен шкив, қол және қысқыш.

-«тартылатын» мойынтірек тірек табақшаны қолдайды. Содан кейін мойынтірек пен білікті қосыңыз.

Енді әрбір қосалқы жинақ бір-бірімен байланысты.

Ескертпе: біз қалаған белбеудің кернеуін алуымыз үшін қозғалтқыштың орналасуын негізге келтіруге болады, бізде шкивтер арасындағы қашықтықты ұлғайту немесе азайту үшін тесік бар. кернеу жақсы, біз моторды болтпен негізге бекітеміз және оны жақсы бекітеміз. Бұған қоса, мойынтірек белдікке кернеуді күшейтетін жерге бекітілді, сондықтан белдік қозғалатын кезде мойынтірек айналады және үйкеліс проблемасы болмайды.

Екінші қолды біріншіге жинау:

Бөлшектерді бөлек жинау керек:

-Оң қол, қозғалтқышпен, оның тірегімен, шығырымен, сондай -ақ мойынтірек пен оның тірек бөліктерімен. Бұранданы білікке бекіту үшін бұрандалар да алдыңғы бөлімдегідей бекітіледі.

-Екі мойынтірек пен олардың тіректері бар сол қол.

-Үлкен шкивті алтыбұрышты білікке, сондай -ақ үстіңгі қолдарға жылжытуға болады және қысқыштар өз орнын бекітуге арналған.

Содан кейін бізде екінші қолды өз орнына қоюға дайынбыз, екінші қолдың қозғалтқышы біріншіге қойылады, оның орны да керемет кернеуге жету үшін реттеледі және белбеудің сырғып кетуіне жол бермейді, содан кейін қозғалтқыш бекітіледі. белбеу осы позицияда.

Тұтқаны жинау:

Бұл ұстағышты жинау оңай және жылдам. Алдыңғы жинауға келетін болсақ, бөлшектерді толық білікке бекітпес бұрын жалғыз жинауға болады:

-Қозғалтқыш білігіне қозғалтқышпен бірге келетін пластикалық бөліктің көмегімен бекітіңіз.

-Қозғалтқышты тірекке бұраңыз.

-Сенсордың тіреуін ұстағыштың тірегіне бұраңыз.

-Сенсорды тірекке салыңыз.

-Жұмсақ материалды ұстағышқа салыңыз және олардың үстіне 3d басылған бөлігін бекітіңіз

Тұтқаны екінші білікке оңай жинауға болады, тек лазерлік кескіш бөлігі ұстағыштың негізін тірекке тірейді.

Ең бастысы, пышақтарды қолдың жоғарғы жағына және пышақтардың қай қашықтықта ұстағыштан тыс жерде орналасқанын реттеу болды, сондықтан біз пышақтар үшін біз алатын ең тиімді жерге жеткенше сынақ және қателіктермен жасадық. ұстау бір уақытта болуы керек.

6 -қадам: Электрондық компоненттерді қосу

Бұл тізбекте бізде үш серво қозғалтқышы, бір ультрадыбыстық сенсор, бір түйме, Arduino және қуат көзі бар.

Қуат көзінің шығуын қалағанымызша реттеуге болады, және барлық серво мен ультрадыбыстық жұмыс 5 вольтта болғандықтан, кернеу реттегішінің қажеті жоқ, біз тек қуат көзінің шығуын 5В -қа дейін реттей аламыз.

Әр серво Vcc (+5V), жерге және сигналға қосылуы керек. Ультрадыбыстық сенсорда 4 түйреуіш бар, біреуі Vcc -ке қосылады, біреуі жерге қосылады, ал қалған екі түйреуіш - триггер мен жаңғырық түйреуіштері, олар цифрлық түйреуіштерге қосылуы керек. Түйме жерге және цифрлық түйреуішке қосылады.

Arduino үшін ол өзінің қуатын қуат көзінен айтуы керек, ол ноутбуктен немесе кабельден қуат алмайды, оған қосылған электронды компоненттермен бірдей болуы керек.

!! МАҢЫЗДЫ ЕСКЕРТУЛЕР !!:

- Винге 7В күші бар конвертер мен қуатты қосу керек.

-Қосылу кезінде Arduino портын компьютерден алып тастау керек екеніне көз жеткізіңіз, әйтпесе 5В шығыс істікшесін кіріс ретінде пайдаланбаңыз.

7 -қадам: Arduino коды мен ағын диаграммасы

Бұл робот қолының мақсаты - лимон жинау және оны басқа жерге қою, сондықтан робот қосулы кезде біз іске қосу түймесін басуымыз керек, содан кейін ол лимон табылған белгілі бір орынға өтеді. лимонды ұстайды, ұстаушы лимонды орнына қою үшін соңғы орынға шығады, біз ұстағыштың жеткілікті күшті екенін дәлелдеу үшін көлденең деңгейдегі соңғы позицияны таңдадық.

Робот лимонға қалай жетеді:

Біз жасаған жобада біз роботтан қолымызды лимон қоятын белгілі бір орынға жылжытуды сұраймыз. Мұны істеудің тағы бір жолы бар, сіз лимонның (x, y) координаттарын бере отырып, қолды жылжыту үшін кері кинематиканы қолдана аласыз және ол әрбір қозғалтқыштың лимонға жетуі үшін қанша айналуы керек екенін есептейді.. Мұндағы күй = 0 - старт түймесі басылмаған кезде, осылайша қол бастапқы күйінде және робот қозғалмайды, ал күй = 1 - біз старт түймесін басқанда робот іске қосылады.

Кері кинематика:

Суреттерде кері кинематиканы есептеуге мысал келтірілген, сіз үш эскизді көре аласыз, біреуі бастапқы позицияға, екіншісі соңғы позицияға арналған. Көріп отырғаныңыздай, соңғы позиция үшін- қай жерде болмасын- екі мүмкіндік бар: шынтақ жоғары және шынтақ төмен, сіз қалаған нәрсені таңдай аласыз.

Мысал ретінде локтяны алайық, роботты өз орнына жылжыту үшін екі бұрышты есептеу керек: teta1 және teta2, сонымен қатар суретте theta1 мен teta2 есептелетін қадамдар мен теңдеулерді көруге болады.

Назар аударыңыз, егер кедергі 10 см -ден аз қашықтықта табылса, онда лимон ұстағыштан ұсталып, ұсталады, ақырында біз оны соңғы орынға жеткізуіміз керек.

8 -қадам: роботты іске қосу

Бұрын біз жасағаннан кейін, міне сенсормен, түймемен және басқалардың бәрі жұмыс істейтін роботтың бейнелері. Біз роботтың тұрақтылығы мен сымының жақсы екеніне көз жеткізу үшін дірілдеу сынағын өткіздік.

9 -қадам: Қорытынды

Бұл жоба бізге осындай жобалармен жұмыс жасауда жақсы тәжірибе берді. Дегенмен, бұл роботты өзгертуге болады және лимонды анықтау үшін объектілерді анықтау сияқты қосымша құндылықтар болуы мүмкін, немесе ағаштардың арасында қозғалу үшін бостандықтың үшінші дәрежесі болуы мүмкін. Сонымен қатар, біз оны мобильді қосымша немесе пернетақта арқылы басқара аламыз, сондықтан біз оны қалағандай жылжытамыз. Сізге біздің жоба ұнады деп үміттенеміз және бізге көмектескені үшін Fablab жетекшілеріне ерекше алғыс айтамыз.