Кармагы бар робот колу: 9 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Дарактардын чоңдугуна жана лимон дарактары отургузулган аймактардын ысык климатына байланыштуу лимон дарактарын жыйноо оор жумуш деп эсептелет. Шонуц учин оба хожалык ишгэрлериниц ез ишлерини ецил тамамламаклары учин бизе башга бир зат герек. Ошентип, биз алардын ишин жеңилдетүү үчүн бир идеяны ойлоп таптык, лимон дарагынан лимон терүүчү робот колу. Колунун узундугу болжол менен 50 см. Иштөө принциби жөнөкөй: биз роботко позиция беребиз, анда ал керектүү жерге барат, эгерде лимон болсо, анын кармагычы педункулду кесип, ошол эле учурда лимонду кармап калат. Андан кийин, лимон жерге кое берилет жана робот баштапкы абалына кайтат. Башында, долбоор татаал жана жасалышы кыйын көрүнүшү мүмкүн. Бирок, бул анча татаал эмес, бирок ал көп эмгекти жана жакшы пландоону талап кылган. Ал жөн гана бир нерсенин үстүнөн курулушу керек. Башында биз ковид-19 абалына жана алыстан иштөөгө байланыштуу кээ бир көйгөйлөргө туш болдук, бирок кийин биз муну жасадык жана бул таң калыштуу болду.

Бул көрсөтмө сизди кармагычы бар роботтук кол түзүү процессинде жетектөөгө багытталган. Долбоор Bruface Mechatronics долбоорубуздун бир бөлүгү катары иштелип чыккан жана иштелип чыккан; иш Fablab Брюсселде жасалган:

-Хусейн Мослемани

-Инес Кастилло Фернандес

-Жайеш Жагадеш Дешмухе

-Рафаэль Бойт

1 -кадам: Талап кылынган көндүмдөр

Ошентип, бул долбоорду ишке ашыруу үчүн сизге керек болгон кээ бир көндүмдөр бар:

-Электрониканын негиздери

-Микроконтроллерлердин негизги билимдери.

-C тилинде коддоо (Arduino).

-SolidWorks же AutoCAD сыяктуу CAD программаларына көнүү.

-Лазердик кесүү

-3D басып чыгаруу

Сиз ошондой эле чыдамкайлыкка жана бош убактыңызга кенен болушуңуз керек, ошондой эле биз сизге бир командада иштөөнү сунуштайбыз, баары жеңил болот.

2 -кадам: CAD Дизайн

Ар кандай үлгүлөрдү сынап көргөндөн кийин, биз акыры роботторду сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй чечүүнү чечтик, колу 2 даража эркиндик. Кыймылдаткычтар ар бир колдун валына шкив жана ленталар аркылуу туташтырылган. Шкивдерди колдонуунун көптөгөн артыкчылыктары бар, моментти жогорулатуу эң маанилүү. Биринчи колдун биринчи шкивдик курунун тиштүү катышы 2, экинчисинин тиштүү катышы 1,5.

Долбоордун татаал бөлүгү Fablabта чектелген убакыт болчу. Ошентип, дизайндардын көбү лазердик кесилген бөлүктөргө ылайыкташтырылган жана кээ бир туташтыруучу бөлүктөр 3D басып чыгарылган. Бул жерде тиркелген CAD дизайнын таба аласыз.

3 -кадам: Колдонулган компоненттердин тизмеси

Бул жерде биз долбоорубузда колдонгон компоненттер:

I) Электрондук компоненттер:

-Arduino Uno: Бул 14 санариптик кирүү/чыгаруу казыктары бар микроконтроллер тактасы (анын ичинен 6сы PWM чыгышы катары колдонулушу мүмкүн), 6 аналогдук кириш, 16 МГц кварц кристалы, USB туташуусу, кубат джекси, ICSP аталышы, жана баштапкы абалга келтирүү баскычы. Биз микро контроллердин бул түрүн колдондук, анткени аны колдонуу оңой жана керектүү жумушту жасай алат.

-Эки чоң servo мотор (MG996R): бул анын кыймылын жана акыркы абалын көзөмөлдөө үчүн позициянын кайтарым байланышын колдонгон жабык циклдуу сервомеханизм. Бул колду айлантуу үчүн колдонулат. Бул 11 кг/смге чейин жакшы моментке ээ жана шкивтер менен курдун моментин азайтуунун аркасында биз жогорку моментке жете алабыз, бул колду кармоо үчүн жетиштүү. Жана бизге 180 градустан ашык айлануунун кереги жок экени, бул моторду колдонуу абдан жакшы.

-Бир кичинекей серво (E3003): бул анын кыймылын жана акыркы абалын көзөмөлдөө үчүн позициянын пикирин колдонгон жабык циклдуу сервомеханизм. Бул мотор кармагычты башкаруу үчүн колдонулат, моменти 2,5 кг/см, лимон кесүү жана кармоо үчүн колдонулат.

-DC электр менен камсыздоо: Бул түрдөгү электр энергиясы фаблабда бар болчу жана биздин мотор жерде кыймылдабагандыктан, электр энергиясы бири -бирине жабышып турушу керек эмес. Бул электр менен камсыздоонун негизги артыкчылыгы - биз чыгуучу чыңалууну жана токту каалагандай тууралай алабыз, андыктан чыңалуу жөндөгүчүнүн кереги жок. Эгерде электр булактарынын бул түрү жок болсо, бирок ал кымбат. Мунун арзан альтернативасы сизге керектүү чыңалууга ээ болуу үчүн 8xAA батарейка кармагычын, мисалы, MF-6402402 сыяктуу DC чыңалуучу конвертору менен бирдикте колдонуу. Алардын баасы компоненттердин тизмесинде да көрсөтүлгөн.

-Нан тактасы: Пластикалык такта электрондук компоненттерди кармоо үчүн колдонулат. Ошондой эле, электрониканы электр булагына туташтыруу үчүн.

-Сымдар: Электрондук компоненттерди нан тактасына туташтыруу үчүн колдонулат.

-Push-button: Бул баштоо баскычы катары колдонулат, ошондуктан биз аны басканда робот иштейт.

-Ультрадыбыштуу сенсор: аралыкты өлчөө үчүн колдонулат, ал жогорку жыштыктагы үндү чыгарат жана сигналды жиберүү менен жаңырыкты алуунун ортосундагы убакыт аралыгын эсептейт. Бул лимон кармагычтын кармаганын же тайып кеткенин аныктоо үчүн колдонулат.

II) Башка компоненттер:

-3D басып чыгаруу үчүн пластикалык

-3мм жыгач барактары лазердик кесүү үчүн

-Металл шахта

-Бычактар

-Жумшак материал: Бул кармагычтын эки жагына жабыштырылган, ошондуктан кармагыч лимон бутагын кесип жатканда кысат.

-Бурамалар

Шкивтерди туташтыруу үчүн белдемчи, стандарттуу 365 T5 куру

-8мм тегерек подшипниктер, сырткы диаметри 22мм.

4 -кадам: 3D басып чыгаруу жана лазердик кесүү

Fablabте табылган лазердик кесүү жана 3d басып чыгаруу машиналарынын жардамы менен биз роботубузга керектүү тетиктерди курабыз.

I- Биз лазер менен кесүү керек болгон бөлүктөр:

-Роботтун негизи

-Биринчи колдун моторун колдойт

-Биринчи колду колдойт

-2 колдун плиталары

-туткунун негизи

-туткасы менен колунун ортосундагы байланыш.

-Кармагычтын эки тарабы

Подшипниктерди колдойт, алар тайып кетпеши үчүн же ордунан жылбашы үчүн, бардык подшипниктер 3 мм+4 мм эки катмардан турат, анткени подшипниктин калыңдыгы 7 мм болгон.

Эскертүү: кичинекей 4 мм жыгач баракчасы керек болот, кээ бир кичинекей бөлүктөр үчүн лазер менен кесүү керек. Ошондой эле, сиз CAD дизайнында калыңдыгы 6мм же 3төн көп болгон башка калыңдыкты таба аласыз, анда 3ммде лазердик кесилген бөлүктөрдүн бир нече катмары керек, башкача айтканда 6мм калыңдыгы болсо, анда сизге 2 катмар керек Ар бири 3 мм.

II- Бизге 3D басып чыгарууга туура келген бөлүктөр:

-Төрт шкив: ар бир моторду кыймылга келтирүүчү колго туташтыруу үчүн колдонулат.

-Экинчи колдун моторун колдоо

-күчтү күчөтүү жана чыңалууну жогорулатуу үчүн курдун астына бекитилген подшипникти колдоо. Бул тегерек металл валдын жардамы менен подшипникке туташтырылган.

-Бутакты жакшы кармап туруу үчүн жана сүрүлүү үчүн жумшак материалга кармагыч үчүн эки тик бурчтуу табак салынат, ошондо бутак тайып кетпейт.

-8мм тегерек тешиги бар квадрат шахта, биринчи колдун плиталарын туташтыруу үчүн, жана тешик 8 миллиметрдик металлды орнотуп, бүт шахтаны күчтүү кылып, жалпы моментти көтөрө алат. Тегерек металл шахталар подшипниктерге жана айлануу бөлүгүн бүтүрүү үчүн колдун эки тарабына туташтырылган.

-Квадраттык форма шахтасы 8мм тегерек тешиги бар, квадрат шахтасы менен бирдей

-Ар бир колдун шкивдерин жана плиталарын колдогон кыскычтар.

CADдын үч фигурасында сиз системанын кантип чогултулганын, валдардын кантип туташтырылганын жана колдоого алынганын жакшы түшүнө аласыз. Квадрат жана алты бурчтуу шахталар колго кандайча туташып турганын жана алар металл валдын жардамы менен тирөөчтөргө кантип туташканын көрө аласыз. Бүт жыйын ушул цифраларда берилген.

5 -кадам: Механикалык жыйын

Бүт роботту чогултууда түшүндүрүлүшү керек болгон 3 негизги кадам бар, биринчиден, биз негизди жана биринчи колубузду, андан кийин экинчи колубузду биринчи колубузга жана акырында кармагычты экинчи колубузга чогултабыз.

Базаны жана биринчи колду чогултуу:

Биринчиден, колдонуучу төмөнкү бөлүктөрдү өзүнчө чогултушу керек:

-Ичинде подшипниктери бар муундардын эки тарабы.

-Кыймылдаткычтын мотор менен колдоосу жана кичинекей шкив.

-Чакан чыгырык үчүн симметриялуу колдоо.

-Квадрат вал, чоң шкив, кол жана кыскычтар.

-"Чыңалуучу" подшипник таяныч плитаны колдойт. Андан кийин подшипникти жана валды кошуу.

Эми, ар бир суб-ассамблея бири-бирине туташтырылган жерде.

Эскертүү: биз каалаган курдагы чыңалууга ээ болушубуз үчүн, мотордун негизин жөнгө салууга болот, бизде тешик бар, ошондо чыгырыктардын ортосундагы аралыкты көбөйтүүгө же азайтууга болот. чыңалуу жакшы, моторду базага болттор менен бекитип, жакшы оңдойбуз. Мындан тышкары, подшипник чыңалууну күчөтүүчү курга күч келтирүүчү жерге негизделген, андыктан кур жылганда подшипник айланат жана сүрүлүү көйгөйү жок.

Биринчи колго экинчи кол чогултуу:

Бөлүктөр өзүнчө чогултулушу керек:

-Оң колу, мотору, таянычы, шкиви, ошондой эле подшипник жана колдоо бөлүктөрү менен. Мурунку бөлүмдөгүдөй эле, валды валга бекитүү үчүн бурама салынат.

-Эки подшипник жана алардын таянычы бар сол кол.

-Чоң чыгырыкты алты бурчтуу валга, ошондой эле үстүңкү колдорго жана алардын абалын бекитүү үчүн жасалган кыскычтарга жылдырууга болот.

Андан кийин биз экинчи колубузду өз ордуна коюуга даярбыз, экинчи колубуздун мотору биринчисине коюлат, анын орду кемчиликсиз чыңалууга жетүү үчүн жана курдун тайып кетпеши үчүн жөнгө салынат, андан кийин мотор менен бекитилет бул абалда кур.

Кармагычты чогултуу:

Бул кармагычты чогултуу оңой жана тез. Мурунку жыйынга келсек, тетиктер толук колго бекитилгенге чейин жалгыз чогултулушу мүмкүн:

-Мотор менен келген пластикалык бөлүктүн жардамы менен кыймылдап турган жаакты кыймылдаткычтын валына бекиткиле.

-Моторду таянычка бурап коюңуз.

-Сенсордун колдоосун кармагычтын колдоосуна бурап коюңуз.

-Сенсорду колдоого коюңуз.

-Жумшак материалды кармагычка салып, алардын үстүнө 3d басылган бөлүгүн оңдоңуз

Кармагычты экинчи колго оңой эле чогултса болот, жөн эле лазердик кескич бөлүгү туткунун базасын колду колдойт.

Эң негизгиси, бычактарды колунун үстүнө тууралоо жана пышактар кайсы аралыкта кармагычтын сыртында, ошондуктан биз сыноо жана жаңылыштык менен, биз пышактар үчүн эң натыйжалуу жерге жеткенге чейин жасалды. кармоо дээрлик бир убакта болушу керек.

6 -кадам: Электрондук компоненттердин туташуусу

Бул схемада бизде үч серво мотору, бир УЗИ сенсору, бир баскыч, Arduino жана электр энергиясы бар.

Электр менен камсыздоонун өндүрүмү биз каалагандай жөнгө салынышы мүмкүн, жана бардык серволор жана УЗИ 5 Вольтто иштегендиктен, чыңалуу жөндөгүчүнүн кереги жок, биз 5В болуу үчүн электр менен камсыздоонун чыгышын жөнгө сала алабыз.

Ар бир серво Vcc (+5V), жерге жана сигналга туташтырылышы керек. УЗИ сенсорунда 4 төөнөгүч бар, бири Vcc менен туташат, бири жер үчүн, калган эки казык - триггер жана жаңырык казыктары, алар санарип казыктарга туташтырылышы керек. Кнопка жерге жана санарип пинге туташтырылган.

Arduino үчүн, ал өз күчүн энергия булагынан сүйлөшү керек, ал ноутбуктан же кабелинен иштей албайт, ага туташкан электрондук компоненттер менен бирдей негизге ээ болушу керек.

!! МААНИЛҮҮ ЭСКЕРТҮҮЛӨР !!:

- Сиз 7V менен Винге кубат алмаштыргычты жана кубатты кошушуңуз керек.

-Сураныч, бул туташуу менен Arduino портун күйгүзүү үчүн компьютериңизден алып салышыңыз керек, антпесе 5V чыгаруу пинин киргизүү катары колдонбошуңуз керек.

7 -кадам: Arduino Code жана Flow Chart

Кармагы бар бул робот колунун максаты - лимонду чогултуу жана башка жерге коюу, ошондуктан робот күйүп турганда, биз баштоо баскычын басышыбыз керек, анан ал лимон табылган белгилүү бир жерге барат. лимонду кармайт, кармоочу лимонду ордуна коюу үчүн акыркы позицияга барат, биз горизонталдык деңгээлдеги акыркы позицияны тандап алдык, мында момент максималдуу, кармагыч жетиштүү күчтүү экенин далилдөө үчүн.

Робот кантип лимонго жете алат:

Биз жасаган долбоордо биз роботтон колду лимонду койгон белгилүү бир абалга жылдырууну суранабыз. Мунун дагы бир жолу бар, колуңузду кыймылга келтирүү үчүн тескери кинематиканы колдонсоңуз болот, ага (x, y) лимондун координаттарын берип, ал ар бир мотордун канча айлануу керек экенин эсептейт, андыктан туткасы лимонго жетет.. Бул жерде абал = 0 - бул старт баскычы басылбагандыктан, кол баштапкы абалда жана робот кыймылдабайт, ал эми абал = 1 - биз баштоо баскычын басканда жана робот башталганда.

Тескери кинематика:

Фигураларда тескери кинематиканы эсептөөнүн мисалы бар, сиз үч эскизди көрө аласыз, бирин баштапкы абалга, экинчисине акыркы позицияга. Көрүнүп тургандай, акыркы позиция үчүн- кайда болбосун- эки мүмкүнчүлүк бар, чыканак өйдө жана чыканак, сиз каалаган нерсени тандай аласыз.

Келгиле, мисал катары чыканакты алалы, роботту ордунан жылдыруу үчүн, эки бурчту эсептөө керек, theta1 жана theta2, сүрөттөрдө сиз theta1 жана theta2ди эсептөө үчүн кадамдарды жана теңдемелерди көрөсүз.

Белгилей кетчү нерсе, эгер тоскоолдук 10 смден аз аралыкта табылса, анда лимонду кармагыч кармап, кармап турат, акыры биз аны акыркы абалга жеткиришибиз керек.

8 -кадам: Роботту иштетүү

Мурда кылган нерселерибизден кийин, бул жерде роботтун сенсору, баскычы жана башка нерселердин баары иштеши керек болгон видеолор бар. Биз роботтун чыңалуусун текшердик, анын туруктуу жана зымдары жакшы экенине ынануу үчүн.

9 -кадам: Жыйынтык

Бул долбоор бизге мындай долбоорлор менен иштөөдө жакшы тажрыйба берди. Ошентсе да, бул роботту өзгөртүп, дарактардын ортосунда жыла алышы үчүн лимонду аныктоо үчүн объекттерди аныктоо сыяктуу кошумча баалуулуктарга ээ болушу мүмкүн, же үчүнчү даражадагы эркиндикке ээ болушу мүмкүн. Ошондой эле, биз аны мобилдик тиркеме же клавиатура аркылуу башкара алабыз, ошондуктан аны каалагандай жылдырабыз. Биздин долбоор сизге жагат деп үмүттөнөбүз жана бизге жардам бергени үчүн Fablabтын жетекчилерине өзгөчө ыраазычылык билдиребиз.