Бариултай робот гар: 9 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Том хэмжээтэй мод, нимбэгний мод тарьдаг бүс нутгийн халуун цаг уурын улмаас нимбэгний мод хураах ажлыг хүнд хэцүү ажил гэж үздэг. Ийм учраас хөдөө аж ахуйн ажилчдыг ажлаа илүү хялбар дуусгахад нь туслах өөр зүйл бидэнд хэрэгтэй байна. Тиймээс, бид тэдний ажлыг хөнгөвчлөх санааг гаргаж ирэв. Гар нь 50 см орчим урттай. Ажлын зарчим нь энгийн: бид роботод байр сууриа өгдөг, дараа нь тэр зөв газартаа очдог, хэрвээ нимбэг байгаа бол түүний бариул нь ишний хэсгийг тайрч, нимбэгийг нэгэн зэрэг атгах болно. Дараа нь нимбэгийг газарт гаргаж, робот анхны байрлалдаа орно. Эхэндээ, төсөл нь төвөгтэй, хийхэд хэцүү мэт санагдаж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь тийм ч төвөгтэй биш боловч маш их шаргуу хөдөлмөр, сайн төлөвлөлт шаарддаг байв. Үүнийг зөвхөн нэг зүйл дээр нөгөөгөөс нь босгох хэрэгтэй. Эхэндээ бид Ковид-19-ийн нөхцөл байдал, алсаас ажиллаж байгаатай холбоотойгоор зарим бэрхшээлтэй тулгарч байсан ч дараа нь бид үүнийг хийсэн нь үнэхээр гайхалтай байсан.

Энэхүү зааварчилгаа нь бариултай робот гар бүтээх үйл явцыг удирдан чиглүүлэх зорилготой юм. Төслийг манай Bruface Mechatronics төслийн нэг хэсэг болгон зохион бүтээсэн; ажлыг Фаблаб Брюссель хотод дараах байдлаар хийжээ.

-Хусейн Мослимани

-Инес Кастилло Фернандес

-Жейеш Жагадеш Дешмухе

-Рафаэль Бойт

Алхам 1: Шаардлагатай ур чадвар

Тиймээс, энэ төслийг хэрэгжүүлэхийн тулд танд дараахь ур чадварууд хэрэгтэй болно.

-Электроникийн үндэс

-Микро хянагчийн үндсэн мэдлэгтэй.

-C хэлээр кодлох (Arduino).

-SolidWorks эсвэл AutoCAD гэх мэт CAD програм хангамж хэрэглэж байсан байх.

-Лазер огтлох

-3D хэвлэх

Та мөн тэвчээртэй байж, чөлөөт цагаа маш их өнгөрөөж, бидэн шиг багаар ажиллахыг зөвлөж байна, бүх зүйл илүү хялбар болно.

Алхам 2: CAD дизайн

Янз бүрийн дээжийг туршиж үзсэний эцэст бид зураг дээр үзүүлсэн шиг роботыг бүтээхээр шийдсэн бөгөөд гар нь 2 градусын эрх чөлөө юм. Моторууд нь гар тус бүрийн босоо аманд дамар, бүсээр холбогддог. Дугуйг ашиглах олон давуу талтай бөгөөд хамгийн чухал зүйл бол эргүүлэх хүчийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Эхний гарны эхний дамрын бүс нь арааны харьцаатай 2, хоёр дахь нь 1.5 арааны харьцаатай байна.

Төслийн хувьд хэцүү хэсэг нь Fablab дээр ажиллах хугацаа хязгаарлагдмал байсан. Тиймээс ихэнх загварыг лазер хайчлах эд анги болгон тохируулсан бөгөөд зөвхөн холбох хэсгүүдийг 3D хэвлэсэн байв. Эндээс хавсаргасан CAD загварыг олж болно.

Алхам 3: Ашигласан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн жагсаалт

Манай төсөлд ашигласан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг энд харуулав.

I) Цахим бүрэлдэхүүн хэсэг:

-Arduino Uno: Энэ бол 14 дижитал оролт/гаралтын тээглүүр (үүнээс 6 -г нь ХОУХ -ны гаралт болгон ашиглах боломжтой), 6 аналог оролт, 16 МГц кварцын болор, USB холболт, цахилгаан залгуур, ICSP толгой, ба дахин тохируулах товчлуур. Ашиглахад хялбар, шаардлагатай ажлыг хийх боломжтой тул бид энэ төрлийн микро хянагчийг ашигласан.

-Хоёр том servo мотор (MG996R): хөдөлгөөн ба эцсийн байрлалыг хянахын тулд байрлалын санал хүсэлтийг ашигладаг хаалттай хүрдтэй сервомеханизм юм. Энэ нь гараа эргүүлэхэд ашиглагддаг. 11кг/см хүртэл сайн эргүүлэх чадвартай бөгөөд дамар болон бүсээр хийсэн эргэлтийн моментийг бууруулсны ачаар бид гараа барихад хангалттай өндөр эргэлтэнд хүрч чадна. Бидэнд 180 градусаас илүү эргэлт шаардлагагүй тул энэ моторыг ашиглахад маш тохиромжтой.

-Нэг жижиг servo (E3003): хөдөлгөөн ба эцсийн байрлалыг хянахын тулд байрлалын санал хүсэлтийг ашигладаг хаалттай хүрдтэй сервомеханизм юм. Энэхүү мотор нь бариулыг хянахад ашиглагддаг бөгөөд 2.5 кг/см эргүүлэх чадвартай бөгөөд нимбэгийг тайрч авахад ашигладаг.

-DC цахилгаан хангамж: Ийм төрлийн тэжээлийг үйлдвэрлэх боломжтой байсан бөгөөд манай хөдөлгүүр газар дээр хөдөлдөггүй тул цахилгаан хангамж бие биентэйгээ наалддаггүй байх ёстой. Энэхүү цахилгаан хангамжийн гол давуу тал нь бид гаралтын хүчдэл ба гүйдлийг хүссэнээрээ тохируулж чаддаг тул хүчдэлийн зохицуулагч шаардлагагүй болно. Хэрэв энэ төрлийн цахилгаан хангамж байхгүй бол энэ нь үнэтэй юм. Үүний хямд хувилбар бол шаардлагатай хүчдэлийг авахын тулд 8xAA батерей эзэмшигчийг хүчдэлийн зохицуулагчтай "MF-6402402", DC-ээс DC хүртэл хөрвүүлэгч болгон ашиглах явдал юм. Тэдний үнийг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн жагсаалтад мөн харуулав.

-Талх самбар: Цахим эд ангиудыг барих зориулалттай хуванцар хавтан. Мөн цахилгаан хэрэгслийг цахилгаан тэжээлд холбох.

-Утас: Цахим эд ангиудыг талхны самбартай холбоход ашигладаг.

-Push-button: Үүнийг эхлүүлэх товчлуур болгон ашигладаг тул дарахад робот ажилладаг.

-Хэт авианы мэдрэгч: Зайг хэмжихэд ашигладаг бөгөөд энэ нь өндөр давтамжтай дуу гаргаж, дохио дамжуулах, цуурай хүлээн авах хоёрын хоорондох хугацааны интервалыг тооцдог. Энэ нь нимбэгийг бариулаар барьсан эсвэл гулсаж байгааг илрүүлэхэд ашигладаг.

II) Бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

-3D хэвлэх зориулалттай хуванцар

-Лазер огтлох зориулалттай 3мм хэмжээтэй модон хуудас

-Металл босоо ам

-Хутга

-Зөөлөн материал: Баригчны хоёр талд наасан тул бариул нь нимбэгний мөчрийг огтлохдоо шахдаг.

-Шургууд

-Далан дамар холбох бүс, стандарт 365 T5 бүс

-8 мм дугуй холхивч, гадна диаметр нь 22 мм.

Алхам 4: 3D хэвлэх ба лазер хайчлах

Fablab дээрээс олддог лазер хайчлах, 3d хэвлэх машины ачаар бид роботдоо шаардлагатай эд ангиудыг бүтээдэг.

I- Лазераар огтлох шаардлагатай хэсгүүд нь:

-Роботын суурь

-Эхний гарны моторыг дэмждэг

-Эхний гарыг дэмждэг

-2 гарны хавтан

-Бариулын суурь

-Бариул ба гарны хоорондох холбоо.

-Бариулын хоёр тал

-Холхивчийн гулсалт, байрлалаасаа хөдлөхгүй байхын тулд холхивчийн зузаан нь 7мм байсан тул бүх холхивч нь 3мм+4мм гэсэн 2 давхар байна.

Анхаарна уу: танд 4 мм хэмжээтэй жижиг мод хэрэгтэй болно, зарим хэсгийг лазераар огтлох хэрэгтэй. Түүнчлэн, та CAD -ийн дизайнаас 6мм зузаан эсвэл 3 -аас дээш зузаантай зузаан олж, дараа нь танд 3мм хэмжээтэй лазер хайчлах хэсгүүдийн олон давхарга хэрэгтэй болно, өөрөөр хэлбэл 6мм зузаантай бол танд 2 давхарга хэрэгтэй болно. Тус бүр 3 мм.

II- Бидний 3D хэвлэх шаардлагатай хэсгүүд:

-Дөрвөн дамар: хөдөлгүүр бүрийг хөдөлгөх үүрэгтэй гартай холбоход ашигладаг.

-Хоёр дахь гарны моторыг дэмжих

-Туузан доогуур бэхлэх, хүчдэлийг нэмэгдүүлэх зорилгоор тулгуурыг дэмжих. Энэ нь дугуй металл босоо амыг ашиглан холхивчтой холбогдсон байна.

-Мөрийг сайн барихын тулд зөөлөн материал дээр бэхэлгээний зориулалттай хоёр тэгш өнцөгт хавтан тавьдаг бөгөөд үрэлт нь гулсахгүй байх болно.

-Нэгдүгээр гарны ялтсуудыг холбох зориулалттай 8 мм -ийн дугуй нүхтэй дөрвөлжин босоо ам, нүх нь 8 мм -ийн металл босоо амыг оруулж, босоо амыг бүхэлд нь хүчирхэг болгож, нийт эргүүлэх моментийг тэсвэрлэх чадвартай байв. Дугуй металл босоо амыг холхивч, гарны хоёр талыг холбож эргэлтийн хэсгийг дуусгасан.

-Дөрвөлжин босоо амтай ижил шалтгаанаар 8мм дугуй нүхтэй зургаан өнцөгт хэлбэрийн босоо ам

-Гар бүрийн дамар болон ялтсуудыг байрандаа сайн бэхлэх хавчаар.

CAD -ийн гурван зураг дээр та системийг хэрхэн угсарч, босоо амыг хэрхэн холбож, дэмжиж байгааг сайн ойлгож чадна. Та дөрвөлжин ба зургаан өнцөгт босоо амыг гартай хэрхэн холбож, металл босоо амыг ашиглан тулгууртай хэрхэн холбож байгааг харж болно. Угсралтыг бүхэлд нь эдгээр зурагт үзүүлэв.

Алхам 5: Механик угсралт

Роботыг бүхэлд нь угсрах нь үндсэн 3 үе шаттай бөгөөд үүнийг тайлбарлах шаардлагатай бөгөөд эхлээд суурь ба эхний гараа, дараа нь хоёр дахь гараа эхний гартаа, эцэст нь бариулыг хоёр дахь гартаа угсарна.

Суурь ба эхний гарны угсралт:

Нэгдүгээрт, хэрэглэгч дараахь хэсгүүдийг тусад нь угсрах ёстой.

-Дотор холхивчтой үений хоёр тал.

-Мотортой хөдөлгүүрийн дэмжлэг, жижиг дамар.

-Жижиг дамрын тэгш хэмтэй дэмжлэг.

-Дөрвөлжин босоо ам, том дамар, гар, хавчаар.

-"Татах" холхивч нь дэмжих хавтанг дэмждэг. Дараа нь холхивч ба босоо амыг нэмнэ.

Одоо дэд чуулган бүрийг хооронд нь холбох боломжтой боллоо.

Анхаарна уу: бид хүссэн бүс дэх хурцадмал байдлыг олж авахын тулд хөдөлгүүрийн байрлалыг үндэслэн тохируулж болно, бид сунгасан нүхтэй бөгөөд ингэснээр дамар хоорондын зайг нэмэгдүүлэх эсвэл багасгах боломжтой. хурцадмал байдал сайн, бид моторыг боолтоор бэхлээд сайн засна. Нэмж дурдахад холхивч нь туузан дээр хүчдэлийг нэмэгдүүлдэг газарт бэхэлсэн тул туузыг хөдөлгөхөд холхивч эргэлддэг бөгөөд үрэлтийн асуудал гардаггүй.

Хоёр дахь гарыг эхнийх рүү нь угсрах:

Эд ангиудыг тусад нь угсрах шаардлагатай:

-Баруун гар, мотор, түүний тулгуур, дамар, түүнчлэн холхивч ба түүний туслах хэсгүүд Өмнөх хэсгийн адил дамарыг босоо аманд бэхлэхийн тулд шураг шургуулдаг.

-Хоёр холхивч, тулгууртай зүүн гар.

-Том дамарыг зургаан өнцөгт босоо ам, түүнчлэн дээд гар дээр гулсуулж, байрлалыг нь засах зориулалттай хавчаарыг хийж болно.

Дараа нь бид хоёр дахь гараа байрлуулахад бэлэн байна, хоёр дахь гарны моторыг эхний гар дээр байрлуулна, түүний байрлалыг төгс хурцадмал байдалд хүргэж, бүсээ гулсуулахаас сэргийлж тохируулж, дараа нь моторыг бэхлэнэ. энэ байрлалд бүс.

Хавчаарын угсралт:

Энэхүү бариулыг угсрах нь хялбар бөгөөд хурдан юм. Өмнөх угсралтын хувьд эд ангиудыг бүрэн гартаа холбохоос өмнө дангаар нь угсарч болно.

-Мотортой хамт ирдэг хуванцар хэсгийн тусламжтайгаар хөдөлж буй эрүүгээ хөдөлгүүрийн босоо аманд бэхлээрэй.

-Моторыг тулгуур руу шургуулна.

-Мэдрэгчийн тулгуурыг бариулын тулгуур руу шургуул.

-Мэдрэгчийг дэмжигч дээрээ тавь.

-Зөөлөн материалыг бариул дээр тавиад дээр нь 3d хэвлэсэн хэсгийг засаарай

Бариулыг хоёр дахь гар руу хялбархан угсарч болно, зүгээр л лазер таслагчийн хэсэг нь бариулын суурийг гараараа дэмждэг.

Хамгийн гол нь гарны орой дээрх ирийг тааруулах, бариулын гадна талд байгаа ирийг ямар зайд байрлуулах байсан тул хайчлах, хутга авах боломжтой хамгийн үр дүнтэй газарт хүрэх хүртэл үүнийг туршилт, алдаагаар хийсэн болно. атгах нь бараг нэгэн зэрэг тохиолдох ёстой.

Алхам 6: Цахим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн холболт

Энэ хэлхээнд бид гурван servo мотор, нэг хэт авианы мэдрэгч, нэг товчлуур, Arduino, цахилгаан хангамжтай.

Цахилгаан хангамжийн гаралтыг бидний хүссэнээр тохируулах боломжтой бөгөөд бүх servo болон хэт авианы төхөөрөмж 5 вольт дээр ажилладаг тул хүчдэлийн зохицуулагч шаардлагагүй тул бид зөвхөн тэжээлийн гаралтыг 5V байхаар зохицуулж чадна.

Серво бүрийг Vcc (+5V), газардуулга, дохиогоор холбох ёстой. Хэт авианы мэдрэгч нь 4 зүүтэй, нэг нь Vcc -тэй холбогдсон, нэг нь газардуулгатай, нөгөө хоёр тээглүүр нь гох ба цуурай зүү бөгөөд тэдгээрийг тоон тээглүүртэй холбох ёстой. Товчлуур нь газар болон дижитал зүүтэй холбогдсон байна.

Arduino -ийн хувьд энэ нь хүч чадлаа тэжээлийн эх үүсвэрээс ярих ёстой, зөөврийн компьютер эсвэл кабелиар тэжээх боломжгүй, түүнтэй холбогдсон электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй ижил байх ёстой.

!! ЧУХАЛ ТАЙЛБАР !!:

- Та 7V -тэй Вин -д цахилгаан хөрвүүлэгч, хүч нэмэх хэрэгтэй.

-Энэ холболтоор та Arduino портыг шатаахын тулд компьютерээсээ салгаж, 5В гаралтын зүүг оролт болгон ашиглаж болохгүй гэдгийг анхаарна уу.

Алхам 7: Arduino код ба урсгалын диаграм

Бариултай энэ робот гарны зорилго бол нимбэг цуглуулж өөр газар тавих явдал юм. Тиймээс роботыг асаахад бид эхлэх товчлуурыг дарж, дараа нь нимбэг олдсон тодорхой байрлал руу явдаг. нимбэгийг барьдаг бол бариулагч нимбэгийг байрлуулахын тулд эцсийн байрлалд очно, бариул нь хангалттай хүчтэй болохыг нотлохын тулд эргүүлэх хүч хамгийн их байх ёстой хэвтээ түвшинд бид эцсийн байрлалыг сонгов.

Робот хэрхэн нимбэгэнд хүрэх вэ:

Бидний хийсэн төсөлд бид роботоос гараа нимбэг тавих тодорхой байрлалд шилжүүлэхийг хүсдэг. Үүнийг хийх өөр нэг арга бий, та урвуу кинематик ашиглан гараа хөдөлгөж нимбэгний (x, y) координатыг өгч, мотор бүр хичнээн эргэх ёстойг тооцоолж, бариул нь нимбэгэнд хүрнэ.. Энд төлөв = 0 бол эхлэх товчлуур дарагдаагүй тул гар нь анхны байрлалд байгаа бөгөөд робот хөдлөхгүй байхад төлөв = 1 бол бид эхлэх товчлуурыг дарахад робот асах болно.

Урвуу кинематик:

Зураг дээр урвуу кинематик тооцооллын жишээ байгаа бөгөөд та гурван тоймыг харж болно, нэг нь анхны байрлалд, нөгөө нь эцсийн байрлалд зориулагдсан болно. Таны харж байгаагаар эцсийн байрлалд- хаана ч байсан хамаагүй- тохой дээш, тохой доошоо хоёр сонголт байдаг тул та хүссэн зүйлээ сонгож болно.

Роботыг байрлалд нь шилжүүлэхийн тулд тохойгоо дээш харуулъя, teta1 ба teta2 гэсэн хоёр өнцгийг тооцоолох шаардлагатай бөгөөд зураг дээр theta1 ба teta2 -ийг тооцоолох алхам, тэгшитгэлийг харж болно.

Хэрэв саад тотгорыг 10 см -ээс бага зайд олсон бол нимбэгийг бариулаар барьж, эцэст нь бид эцсийн байрлалд хүргэх ёстой гэдгийг анхаарна уу.

Алхам 8: Робот ажиллуулах

Бидний өмнө хийсэн бүхний дараа энд робот ажиллаж байгаа, мэдрэгч, товчлуур болон бусад бүх зүйл зохих ёсоор ажиллаж байгаа тухай видео бичлэгүүд энд байна. Мөн робот тогтвортой, утас сайн байгаа эсэхийг шалгахын тулд бид чичиргээний туршилт хийсэн.

Алхам 9: Дүгнэлт

Энэхүү төсөл нь ийм төслүүдтэй ажиллах сайн туршлага бидэнд өгсөн юм. Гэсэн хэдий ч энэ роботыг өөрчилж, нимбэгийг илрүүлэх объект илрүүлэх, эсвэл модны хооронд шилжих боломжтой эрх чөлөөний гуравдахь зэрэг нэмэлт утгуудтай байж болно. Түүнчлэн, бид үүнийг гар утасны програм эсвэл гараар удирдах боломжтой тул хүссэнээрээ зөөж болно. Манай төсөл танд таалагдсан гэж найдаж байна, мөн бидэнд тусалж буй Fablab -ийн ахлагчдад онцгой талархал илэрхийлье.