Қуыршақ контроллерін елестететін Moslty 3D басып шығарылған робот қолы: 11 қадам (суреттермен)

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

Мен Үндістаннан инженерлік инженерия студентімін және бұл менің бакалавр дәрежесі бойынша жоба.

Бұл жоба негізінен 3D форматында басып шығарылатын және 2 саусақпен ұстайтын 5 DOF бар арзан робот қолын жасауға бағытталған. Робот қолы қуыршақ контроллерімен басқарылады, бұл робот қолының жұмыс үстелі моделі, еркіндік дәрежесі бірдей, буындары датчиктермен жабдықталған. Контроллерді қолмен манипуляциялау робот қолының қозғалысты шебер-құлдыққа ұқсатуына әкеледі. Жүйе деректерді тасымалдаушы ретінде ESP8266 WiFi модулін қолданады. Master-slave операторының интерфейсі роботтық манипуляцияның үйренуге оңай әдісін ұсынады. Nodemcu (Esp8266) микроконтроллер ретінде қолданылады.

Бұл жобаның мақсаты - білім беру мақсатында пайдалануға болатын, бағасы төмен роботты жасау болды. Өкінішке орай, қазіргі әлемде революция жасайтын мұндай роботтық технологияның қол жетімділігі тек кейбір мекемелермен ғана шектеледі. Біз бұл жобаны жеке адамдар жасай алады, өзгерте алады және зерттей алады деп ашық көзді құруды көздейміз. Құны төмен және толықтай ашық көзі болғандықтан, бұл студенттерді осы саланы үйренуге және зерттеуге шабыттандыруы мүмкін.

Менің әріптестерім:

• Шубхам лихар
• Никхил Коре
• Palash lonare

Арнайы рахмет:

• Акаш Нархеде
• Рам бокаде
• Анкит корде

осы жобаға көмектескендері үшін.

Жауапкершіліктен бас тарту: Мен ешқашан бұл жобаға қатысты блог немесе нұсқаулық жазуды жоспарлаған емеспін, сондықтан оны құжаттандыру үшін менде жеткілікті деректер жоқ. Бұл әрекет жоба басталғаннан кейін ұзақ уақытқа созылады, дегенмен мен мүмкіндігінше егжей -тегжейлі ақпарат алуға тырыстым. оны түсінікті ету үшін. Сіз оны кейбір уақытта толық емес деп тапқан боларсыз … түсінесіз деп үміттенемін:) мен жақын арада оның жұмысын және басқа сынақ материалдарын көрсететін youtube бейнесін қосамын.

1 -қадам: Сонымен, ол қалай жұмыс істейді?

Бұл мен үшін бұл жобаның ең қызықтысы.

(Мен мұны коммерциялық мақсатта қолданудың тиімді немесе дұрыс әдісі деп білмеймін, тек білім беру мақсатында)

Сіз демонстрацияға арналған серво қозғалтқышы бар арзан роботтарды көрген боларсыз, екінші жағынан планетарлық беріліс қорабы бар ыңғайлы қадамдық моторлы роботтар бар, бірақ бұл робот олардың арасындағы тепе -теңдік.

Сонымен, бұл қалай ерекшеленеді?

Құрылыс:

Төмен қуатты және жоғары сатылы қозғалтқышты пайдаланудың орнына мен тұрақты ток қозғалтқыштарын қолдандым, бірақ біз білетіндей, тұрақты ток қозғалтқыштарында кері байланысты басқару жүйесі жоқ және оны позицияны басқару үшін тікелей қолдануға болмайды, мен оларды кері байланыс/позиция сенсоры ретінде потенциометрді қосу арқылы серво қозғалтқыштарына енгіздім.

Енді мен істеген жұмыстың қарапайымдылығы үшін мен арзан 9 г серводардан өз схемасын шығарып алдым және оның тұрақты ток қозғалтқышын жоғары моментті тұрақты ток қозғалтқышына және оның кішкене кастрөлін роботқа қажетті нәрсемен алмастырдым. Бұл маған әдепкі кітапхананы пайдалануға мүмкіндік берді. arduino, сіз жеңілдетілген кодтауға сене алмайсыз!

5В серво чипі бар 12В тұрақты ток қозғалтқышын жүргізу үшін мен бір мезгілде 2 қозғалтқышты басқара алатын L298N қозғалтқыш модулін қолдандым. Модульде қозғалтқыштың айналу бағытын шешетін IN1 - IN4 4 кіріс түйреуіштері бар. IN1 және IN2 бірінші қозғалтқыш пен IN3 сәйкес келетін IN4 -ден 2 -ші қозғалтқышқа дейін. Серво чипінің шығыс терминалдары (2) L298N модулінің IN1 және IN2 -не қосылады, оның шығысы 12В тұрақты ток қозғалтқышына қосылады.

Жұмыс:

Осылайша, қозғалтқыш білігі мақсатты күйде болмаған кезде, потенциометр L298N модуліне Cw немесе CCW кезектесіп 12В тұрақты ток қозғалтқышты басқаратын микросконтроллерден алынған пәрменге сәйкес бұрылады.

Схема суретте көрсетілген (тек 1 қозғалтқыш үшін)

БІЗДІҢ БІЗДІҢ ҚОЛДАУЛАРЫМЫЗДА (БІРГЕ БҰРЫШ МӘНДЕРІ) ҚУЫРШАҚ БАҚҚАРУШЫ ЖҮБЕРІЛІП ЖІБЕРІЛЕДІ, ол 10 РЕТ РОБОТ КӨШІРМЕСІ КЕШІРІЛДІ. РОБОТ ҚОСЫЛЫП, БІР ҚОСЫЛЫС МОТОР ОҚУҒА АРНАЛАДЫ

Әрбір буында потенциометр буын білігіне белдік пульсация механизімі арқылы қосылады. Буын айналған кезде потенциометр сәйкесінше айналады және түйіс бұрышының қазіргі жағдайы туралы кері байланыс береді (Жоғарыдағы суреттерде көрсетілген)

2 -қадам: пайдаланылатын компоненттер:

Мен айтқанымдай, мен әлі де жұмыс істеймін және оны күннен күнге жақсартып жатырмын, сондықтан бұл компоненттер болашақ жаңартуларда әр түрлі болуы мүмкін.

Менің мақсатым оны үнемді ету болды, сондықтан мен таңдаулы компоненттерді қолдандым, бұл Arm -да осы күнге дейін қолданылатын негізгі компоненттердің тізімі (мен оны болашақта жаңартып отырамын)

1. Esp8266 (2x)
2. Тұрақты ток қозғалтқыштары (спецификалық сипаттамалары бойынша айналу моменті мен жылдамдығы, 5x)
3. L298N қозғалтқыш драйвер модулі (2x)
4. Потенциометр (8x)
5. Алюминий арна (30х30, 1 метр)
6. әр түрлі аппараттық құралдар

3 -қадам: Есептеулер және қолдың дизайны

Қолды жобалау үшін мен catia v5 бағдарламалық жасақтамасын қолдандым. Дизайнерлік процесті бастамас бұрын, әр түйіспеге берік болуға тиіс тірек ұзындығы мен моментін есептеу қажет болды.

Мен алдымен бірнеше болжамдардан бастадым, олар мыналарды қамтиды:

1. Роботтың максималды жүктемесі 500 гм (1,1 фунт) болады
2. Роботтың жалпы қашықтығы 500 мм болады
3. Роботтың салмағы 3 келіден аспайды.

Байланыс ұзындығының есептеулері

Мен жалғастыра отырып, сілтеме ұзындығын «I. H. H. van Haaren роботтық қолдың дизайны» зерттеу жұмысына сілтеме жасай отырып есептедім.

I. M. H. Ван Хаарен биологиялық анықтаманы қолдана отырып, дененің негізгі сегменттерінің ұзындығы жалпы биіктіктің бір бөлігі ретінде көрсетілген сілтеме ұзындығын қалай анықтағанына тамаша мысал келтірді. Ол суретте көрсетілген.

есептеулерден кейін сілтеме ұзындығы пайда болды

L1 = 274 мм

L2 = 215 мм

L3 = 160 мм

Ұстағыштың ұзындығы = 150 мм

Момент есептеулері:

Есептеу моменті i техникада қолданылатын турка мен моменттер туралы негізгі түсініктерді қолданды.

динамикалық есептеулерге өтпестен, кейбір шектеулерге байланысты тек статикалық крутящий есептеулерге сүйендім.

T = FxR ретінде екі негізгі ойыншы бар, яғни біздің жағдайда жүктеме (масса) және байланыс ұзындығы. Байланыстың ұзындығы анықталғандықтан, келесі нәрсе компоненттердің салмағын анықтау болып табылады. Бұл кезеңде мен оны қалай табуға болатынын білмедім. әр компоненттің салмағын өлшеуді қажет етпейді.

сондықтан мен бұл есептеулерді қайталауда жасадым.

1. Мен алюминий каналын ұзындығы бойынша біркелкі материал ретінде қабылдадым және салмағы мен қолданатын пиццаның ұзындығына 1 метрлік пейзге бөлдім.
2. Буындарға келетін болсақ, мен роботтың жалпы салмағына негізделген әр қосылыстың белгілі бір мәндерін қабылдадым (қозғалтқыш салмағы + 3D басып шығарылған бөліктің салмағы + басқа).
3. Алдыңғы 2 қадам маған бірінші қайталау моментінің мәндерін берді, бұл мәндер үшін мен Интернетте басқа да сипаттамалар мен салмақтармен сәйкес келетін қозғалтқыштарды таптым.
4. 2 -ші қайталауда мен қозғалтқыштардың бастапқы салмағын қолдандым (мен оны 3 -ші қадамда білдім) және әр буын үшін статикалық моменттерді қайта есептедім.
5. Егер 4 -қадамдағы соңғы момент мәндері 3 -қадамда таңдалған қозғалтқыштар үшін жарамды болса, мен мотордың 3 -ші және 4 -ші қадамдарын формулаланған мәндер нақты қозғалтқыш сипаттамаларына сәйкес келгенше қайталауды аяқтадым.

Қол дизайны:

Бұл барлық жобаның ең ұқыпты тапсырмасы болды және оны жобалауға бір айға жуық уақыт кетті. САПР үлгісінің фотосуреттерін тіркегендіктен, мен осы АЖЖ файлдарын мына жерден жүктеу үшін сілтеме қалдырамын:

4 -қадам: бөліктерді 3D басып шығару

Барлық бөлшектер - бұл буындар 100х100х100 мм баспа алаңы бар 99 долларлық принтерде 3D форматында басылған (иә, бұл шындық !!)

принтер: Жеңіл үшбұрыш X1

Мен кескіштен негізгі бөліктердің фотосуреттерін қостым, мен CAD файлының барлық бөліктеріне сілтеме жасаймын, сонымен қатар stl -ге жүктеймін және қалағандай өңдей аламын.

5 -қадам: иық бірлескен жиналысы (бірлескен J1 & J2)

Негізгі пульсті диаметрі 160 мм болатын басқа принтерде басып шығарылды, мен оны иіргіш түйіспесін конструкцияланған белдік пульсімен немесе беріліс тісті механизммен басқаруға болатындай етіп жасадым (z -осс айналу). жоғарыда - төменгі бөлікте мойынтіректер орналасады, содан кейін олар орталық білікке орнатылады, ол қолды жылжыту үшін жасалған платформаға (резервуар, болашақта одан да көп).

Үлкен редуктор (суретте сары түсті) алюминий арнаға бекітілген болттары бар, олар арқылы 8 мм болат білік тесіктері орналасқан, олар 2 түйіседі. 1 -ші түйістегі беріліс коэффициенті 4: 1, ал екінші қосылыстың 3,4: 1.

6 -қадам: шынтақ пен буын (бірлескен J3)

(Кейбір суреттер салынғаннан кейін, өйткені менде процестің толық суреттері жоқ)

Шынтақ буыны - бұл иық түйісуінен кейінгі бір із. Ол - екі бөліктен тұратын, бірі - бір, ал екіншісі - 2.

1-бөлігінде қозғалтқыш тісті доңғалақ қозғалтқышы бар, ал 2-бөлігінде білікке қолдау көрсететін үлкен редуктор мен жұп мойынтірек бар. Беріліс коэффициенті J2-ге тең, яғни 3,4: 1, бірақ қозғалтқыш 12,5 KG-CM 60 RPM.

J3 бірлескен қозғалыс ауқымы 160 градус.

7 -қадам: Білек буыны (бірлескен J4 және J5)

(Кейбір суреттер салынғаннан кейін, өйткені менде процестің толық суреттері жоқ)

Шынтақ буынынан кейін Білек буыны болады. Бұл тағы да алдыңғы сілтемедегі 2 бөліктен тұрады (яғни 2 -сілтеме) және J5 мотодан тұратын, білек түйінін айналдырады. Беріліс коэффициенті 1,5: 1, ал тұрақты ток қозғалтқышы 10 айналу жиілігі 8 KG -СМ.

Бұл J4 буынының 90 градусқа айналу диапазоны бар, ал J5 360 градусқа ие.

8 -қадам: ұстағыш

Бұл жобалаудың ең қиын тапсырмаларының бірі болды, ол көптеген заттарды таңдай алатындай, сондай -ақ есік бекітпелері, тұтқалар, штангалар сияқты айналамыздағы көптеген заттарды ұстай алатындай етіп жасалған.

Суретте көрсетілгендей, қозғалтқышқа бекітілген бұрандалы беріліс сағат тілінің бағытымен немесе сағат тіліне қарсы беріліспен қозғалады, оларды ашу және жабу үшін саусақтармен қосылады.

Қысқыштың барлық бөлшектері суретте көрсетілген.

9 -қадам: робот қолына арналған қуыршақ контроллерін жасау

Қуыршақ контроллері - бұл нақты робот қолының 10 есе кішірейтілген нұсқасы. Оның 4 буынға орнатылған 4 потенциометрі бар, атап айтқанда J1, J2, J3, J4 және Joint J5 үздіксіз айналу үшін түймемен басқарылады (кез келген қондырғы үшін айналдыру) операция)

потенциометрлер буындардың айналу бұрышын сезеді және бұл мәнді 1-1023 аралығында Nodemcu-ға жібереді, ол 1-360-қа қайта түрлендіріледі және wifi арқылы басқа Nodemcu-ға жіберіледі.

esp8266 көмегімен 4051 мультиплексорды қолдануға арналған оқулық-https://www.instructables.com/id/How-to-Use-Multip…

схемасы:

Мен схеманы аяқтай салысымен қосамын (егер ол қажет болса, маған тез арада хабарласыңыз)

Код: (мұнда да бар)

drive.google.com/open?id=1fEa7Y0ELsfJY1lHt6JnEj-qa5kQKArVa

10 -қадам: электроника

Мен ағымдағы жұмыстың суреттерін тіркеймін. Толық электроника мен схема әлі толық емес. Мен жақын арада жаңартуларды жіберемін, содан кейін байланыста боламын:)

(Ескерту: Бұл жоба әлі аяқталған жоқ. Болашақта барлық жаңартуларды қадағалайтын боламын)

11 -қадам: кодтар мен схемалар бір жерде

Мен роботтың схемасын және оны аяқтаған кезде соңғы кодты беремін!