Moslty եռաչափ տպված Robotic Arm, որը նմանակում է տիկնիկային վերահսկիչին. 11 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Ես մեխանիկական ճարտարագիտության ուսանող եմ Հնդկաստանից և սա My Undergrad աստիճանի նախագիծն է:

Այս նախագիծը կենտրոնացած է էժան ռոբոտային թևի մշակման վրա, որը հիմնականում 3D տպված է և ունի 5 DOF ՝ 2 մատով բռնակով: Ռոբոտային ձեռքը կառավարվում է տիկնիկային հսկիչով, որը ռոբոտային թևի աշխատասեղանի մոդել է ՝ նույն ազատության աստիճաններով, որի հոդերը հագեցած են սենսորներով: Կառավարիչը ձեռքով շահագործելը հանգեցնում է նրան, որ ռոբոտացված թևը նմանակվի շարժումը վարպետ-ստրուկ եղանակով: Համակարգը օգտագործում է ESP8266 WiFi մոդուլը որպես տվյալների փոխանցման միջոց: Վարպետ-ստրուկ օպերատորի ինտերֆեյսը տրամադրում է հեշտ սովորելի մեթոդ ռոբոտային ձեռքի շահարկման համար: Նոդեմկուն (Esp8266) օգտագործվում է որպես միկրոկոնտրոլեր:

Այս նախագծի նպատակը ցածրարժեք ռոբոտի ստեղծումն էր, որը կարող է օգտագործվել կրթական նպատակների համար: fortunatelyավոք, ժամանակակից աշխարհում հեղափոխություն իրականացնող նման ռոբոտային տեխնոլոգիայի հասանելիությունը սահմանափակվում է միայն որոշ հաստատություններով: Մենք նպատակ ունենք այս նախագիծը մշակել և դարձնել բաց աղբյուր, որպեսզի անհատները կարողանան ինքնուրույն պատրաստել, փոփոխել և ուսումնասիրել այն: Լինելով ցածր գնով և լիովին բաց կոդով, դա կարող է ոգեշնչել ուսանողներին սովորել և ուսումնասիրել այս ոլորտը:

Իմ նախագծի գործընկերները.

• Շուբհամ լիչար
• Նիկիլ Կորե
• Պալաշի միայնակ

Հատուկ շնորհակալություն ՝

• Ակաշ Նարխեդե
• Խոյ բոկադե
• Անկիտ կոորդե

այս նախագծում իրենց աջակցության համար:

Մերժում. Ես երբեք չեմ պլանավորել գրել բլոգ կամ ուսանելի այս նախագծի վերաբերյալ, որի պատճառով ես հիմա բավարար տվյալներ չունեմ դրա փաստաթղթավորման համար: Այս ջանքերը գործադրվում են նախագծի մեկնարկից երկար ժամանակ անց: Դեռևս շատ ջանքեր գործադրեցի հնարավորինս շատ մանրամասներ բերելու համար ավելի հասկանալի դարձնելու համար: որոշ պահեր կարող եք այն կիսատ համարել … հուսով եմ հասկանում եք:) շուտով կներառեմ youtube- ի տեսանյութ, որը ցույց կտա դրա աշխատանքային և թեստային այլ նյութեր

Քայլ 1: Այսպիսով, ինչպես է այն աշխատում:

Սա ինձ համար ամենահուզիչն է այս նախագծում:

(Ես չեմ պնդում, որ սա արդյունավետ է կամ ճիշտ միջոց ՝ այն կոմերցիոն նպատակներով օգտագործելու համար, այն միայն կրթական նպատակով է)

գուցե դուք տեսել եք էժան ռոբոտներ servo շարժիչներով, որոնք պարզապես ցուցադրման համար են: Մյուս կողմից կան մոլորակային փոխանցման տուփով արագընթաց ռոբոտներ և այլն: Բայց այս ռոբոտը հավասարակշռություն է նրանց միջև:

Այսպիսով, ինչո՞վ է դա տարբերվում:

Շինարարություն:

Lowerածր էներգիայի և բարձր գնով քայլող մեքենաների փոխարեն ես օգտագործել եմ DC շարժիչներ, բայց ինչպես գիտենք, DC շարժիչները չունեն հետադարձ կառավարման համակարգ և չեն կարող ուղղակիորեն օգտագործվել դիրքի վերահսկման համար, ես դրանք ծածկել եմ սերվո շարժիչների մեջ `պոտենցիոմետր ավելացնելով որպես հետադարձ/դիրքի սենսոր:

Աշխատանքի պարզության համար, ես արեցի էժան 9 գ սերվերը, հանեցի դրա սխեման և փոխարինեցի նրա Dc շարժիչը բարձր պտտող մղիչով շարժիչով և դրա փոքր կաթսան ռոբոտի համար եղածով: Դա անելով ինձ հնարավորություն տվեց օգտագործել կանխադրված գրադարանը arduino- ին չեք կարող հավատալ, որ պարզեցված կոդավորումը շատ է:

12V DC շարժիչ 5V servo chip- ով վարելու համար ես օգտագործել եմ L298N շարժիչային մոդուլի մոդուլը, որը կարող է միաժամանակ 2 շարժիչ վարել: Մոդուլն ունի 4 մուտքային քորոց IN1- ից IN4, որը որոշում է շարժիչի պտույտի ուղղությունը: Որտեղ IN1- ը և IN2- ը համապատասխանում են 1 -ին շարժիչին և IN3- ին, IN4- ից մինչև 2 -րդ շարժիչ: Այսպիսով, servo chip- ի ելքային տերմինալները (սկզբնապես փոքր DC շարժիչին) միացված են L298N մոդուլի IN1 և IN2- ին, որոնց ելքը միացված է 12V DC շարժիչին:

Աշխատանքային:

Այս կերպ, երբ շարժիչի լիսեռը թիրախային դիրքում չէ, պոտենցիոմետրը փոխանցում է անկյունային արժեքը servo չիպին, որը հրամայում է L298N մոդուլին վարել Cw կամ CCW, իր հերթին 12V DC շարժիչ ՝ պտտվելով ըստ միկրոկառավարիչից ստացված հրամանի:

Սխեմատիկան ներկայացված է նկարում (միայն 1 շարժիչի համար)

Մեր գործի հանձնարարականում (համատեղ անկյան արժեքներ) ուղարկվում է տիկնիկային վերահսկիչի միջոցով, որը 10 անգամ աճեցված է գործող ռոբոտի պատճենով և ունի հզորություն ՌՈԲՈՏԸ ՄԻԱՆՈՄ Է ԻՆՉ EԱՆԿԱԱՅԻՆ ՄՈՏՈՐԻԿՈՎ փորձում է զբաղեցնել:

Յուրաքանչյուր հոդի վրա պոտենցիոմետրը կցվում է հոդի լիսեռին ՝ գոտու ճարմանդ մեխանիկի միջոցով: Երբ հոդը պտտվում է, պոտենցիոմետրը պտտվում է համապատասխանաբար և տալիս հետադարձ կապ հոդի ընթացիկ դիրքի մասին (aboveուցադրված է վերևի նկարներում)

Քայլ 2: Օգտագործված բաղադրիչներ

Ինչպես ասացի, ես դեռ աշխատում եմ և օրեցօր բարելավում եմ այն, այս բաղադրիչները կարող են տարբերվել որոշ ապագա թարմացումներում:

իմ նպատակն էր այն հնարավորինս տնտեսապես դարձնել, հետևաբար ես օգտագործել եմ շատ ընտրովի բաղադրիչներ: Սա Arm- ի ամսաթվին օգտագործված հիմնական բաղադրիչների ցանկն է (ես այն կթարմացնեմ ապագայում)

1. Esp8266 (2x)
2. DC շարժիչներ (տարբեր բնութագրերի մոմենտ և արագություններ, 5x)
3. L298N շարժիչի վարորդի մոդուլ (2x)
4. Պոտենցիոմետր (8x)
5. Ալյումինե ալիք (30x30, 1 մետր)
6. տարբեր սարքավորումներ

Քայլ 3. Հաշվարկներ և ձեռքի ձևավորում

Ձեռքի նախագծման համար ես օգտագործել եմ catia v5 ծրագրակազմը: Նախքան նախագծման գործընթացը սկսելն առաջին հերթին պետք էր հաշվարկել կապի երկարությունները և ոլորող մոմենտ ստեղծելը, որը պետք է պահպանել յուրաքանչյուր միացում:

Սկզբում ես սկսեցի մի քանի ենթադրություններ, որոնք ներառում են.

1. Ռոբոտի առավելագույն բեռը կլինի 500 գմ (1.1 ֆունտ)
2. ռոբոտի ընդհանուր հեռավորությունը կլինի 500 մմ
3. Ռոբոտի քաշը չի գերազանցի 3 կգ -ը:

Հղման երկարության հաշվարկներ

շարունակելով դրանով, ես հաշվեցի հղման երկարությունը ՝ հղում կատարելով «Robotic Arm- ի դիզայնը I. M. H. van Haaren» հետազոտական հոդվածին:

Ի. Մ. Հ. վան Հաարենը հիանալի օրինակ բերեց, թե ինչպես է նա որոշել կապի երկարությունները ՝ օգտագործելով կենսաբանական տեղեկանք, որի ընթացքում մարմնի հիմնական հատվածների երկարությունները արտահայտվում են որպես ընդհանուր բարձրության կոտորակ: Այն ցուցադրված է նկ.

Հաշվարկներից հետո կապի երկարությունները հայտնվեցին

L1 = 274 մմ

L2 = 215 մմ

L3 = 160 մմ

Բռնակի երկարությունը = 150 մմ

Մեծ ոլորող մոմենտ ստեղծելու հաշվարկներ

Մեծ ոլորող մոմենտը հաշվարկելու համար ես օգտագործել եմ ոլորման և ինժեներիայում կիրառվող պահերի հիմնական հասկացությունները:

առանց դինամիկ հաշվարկների մեջ մտնելու, ես որոշ հակադրությունների պատճառով հենվեցի միայն ստատիկ ոլորող մոմենտ ստեղծելու հաշվարկների վրա:

կան 2 հիմնական խաղացողներ, որոնք պտտվում են որպես T = FxR, այսինքն ՝ մեր դեպքում բեռը (զանգվածը) և կապի երկարությունը: Քանի որ հղման երկարություններն արդեն որոշված են, հաջորդը բաղադրիչների քաշը պարզելն է: Այս փուլում ես վստահ չէի, թե ինչպես կարող եմ գտնել յուրաքանչյուր բաղադրիչի կշիռները `առանց իրական չափման:

Այսպիսով, ես այս հաշվարկները կատարեցի կրկնությունների մեջ:

1. Ես ենթադրեցի, որ ալյումինե ալիքն իր ամբողջ երկարությամբ միատեսակ նյութ է, և ընդհանուր 1 մետրանոց կշիռը բաժանել եմ այն երկարությունների, որոնք ես պատրաստվում էի օգտագործել:
2. Ինչ վերաբերում է հոդերին, ես ենթադրեցի որոշակի արժեքներ յուրաքանչյուր հոդի համար (շարժիչի քաշը + 3D տպված մասի քաշը + մյուսը) ՝ հիմնվելով ռոբոտի քաշի ընդհանուր ենթադրության վրա:
3. նախորդ 2 քայլերը ինձ տվեցին 1 -ին կրկնության համատեղ ոլորող մոմենտի արժեքները: Այս արժեքների համար ես ինտերնետում գտա համապատասխան շարժիչներ `այլ բնութագրերի և կշիռների հետ միասին:
4. Երկրորդ կրկնում ես օգտագործեցի շարժիչների բնօրինակ կշիռներ (ինչը ես պարզեցի 3 -րդ քայլում) և կրկին հաշվարկեցի ստատիկ ոլորող մոմենտները յուրաքանչյուր հանգույցի համար:
5. Եթե 4 -րդ քայլի վերջնական պտտման պահի արժեքները հարմար էին 3 -րդ քայլում ընտրված շարժիչների համար, ես վերջնականապես ավարտեցի այդ շարժիչը, հակառակ դեպքում կրկնել 3 -րդ և 4 -րդ քայլերը, մինչև ձևակերպված արժեքները չհամապատասխանեն շարժիչի իրական բնութագրերին:

Ձեռքի ձևավորում

Սա այս նախագծի ամենախիստ խնդիրն էր և գրեթե մեկ ամիս տևեց այն նախագծելու համար: Ի դեպ, ես կցել եմ CAD մոդելի լուսանկարներ: Ես կթողնեմ հղում ՝ այս CAD ֆայլերը ներբեռնելու համար այստեղ ՝

Քայլ 4: Մասերի 3D տպագրություն

Բոլոր մասերը պետք է լինեն, որ հոդերը 3D տպագրվեն 99 $ տպիչի վրա ՝ 100x100x100 մմ տպման տարածքով (այո, դա ճիշտ է !!)

տպիչ ՝ Easy threed X1

Ես ներառել եմ հիմնական մասերի լուսանկարները կտրողից և կցեմ բոլոր մասերի CAD ֆայլ catfile- ին, ինչպես նաև stl- ին, որպեսզի կարողանաք ներբեռնել և խմբագրել, ինչպես ցանկանում եք:

Քայլ 5. Ուսերի համատեղ հավաք (համատեղ J1 և J2)

Հիմքի ճարմանդը տպվել է այլ տպիչի վրա, քանի որ այն եղել է 160 մմ տրամագծով: Ես նախագծել եմ թևի միացումն այնպես, որ այն հնարավոր լինի քշել (պտույտ z- առանցքի մասին) կամ գոտու ճարմանդով կամ հանդերձի պտուտակով մեխանիզմով, որը կարող եք տեսնել ներառված նկարներում վերևում. ներքևի հատվածն այն է, որտեղ տեղավորվում են առանցքակալներ, որոնք այնուհետև տեղադրվում են կենտրոնական լիսեռի վրա ՝ թևը շարժելու համար պատրաստված հարթակի վրա (տանկ, ավելի շատ ՝ ապագայում):

ավելի մեծ հանդերձանքը (նկարում դեղին) տեղադրված է ալյումինե ալիքի վրա `ընկույզի պտուտակներով, որոնց միջով 8 մմ պողպատե լիսեռը պտտվում է, որի շուրջը շարժվում է 2 -ը: 1 -ին հանգույցի շարժակների հարաբերակցությունը 4: 1 է, իսկ 2 -րդը` 3,4: 1

Քայլ 6: Անկյուն և հոդ (համատեղ J3)

(ՆԿԱՐՆԵՐԻ ՄԱՍԻՆ ԿԱՌՈՎԱ ԵՆ ԱՊԱՀՈՎԱԳՐՈԹՅԱՆ ՆԿԱՐՆԵՐ)

Անկյունի հոդը ուսի հոդից հետո հետևում է մեկին: Այն 2 կտոր հոդ է, մեկը միացված է մեկը մյուսին կապելու համար, իսկ մյուսը `2:

1-ին կտորը ունի շարժիչ պտուտակով Dc շարժիչ, իսկ 2-րդ մասին ամրացված է ավելի մեծ հանդերձանք և լիսեռը պահող զույգ առանցքակալ: Փոխանցման հարաբերակցությունը նույնն է, ինչ J2- ը, այսինքն ՝ 3.4: 1, բայց շարժիչը 12.5 KG-CM 60 RPM է:

Համատեղ J3- ն ունի 160 աստիճանի շարժունակություն:

Քայլ 7: Ձեռքի հոդ (համատեղ J4 և J5)

(ՆԿԱՐՆԵՐԻ ՄԱՍԻՆ ԿԱՌՈՎԱ ԵՆ ԱՊԱՀՈՎԱԳՐՈԹՅԱՆ ՆԿԱՐՆԵՐ)

Անկյունի հոդից հետո դաստակն է: Սա կրկին բաղկացած է 2 կտորից ՝ մեկը նախորդ հղման մեջ (այսինքն ՝ հղում 2) և մեկը ՝ բաղկացած J5 շարժիչից, որը պտտում է դաստակի հավաքածուն: Գործիքի հարաբերակցությունը 1.5: 1 է, իսկ օգտագործված DC շարժիչը ՝ 10 RPM 8 KG -ՍՄ.

Այս համատեղ J4- ը ունի 90 աստիճանի պտույտ, իսկ J5- ը `360 աստիճան:

Քայլ 8: Gripper

Սա նախագծման ամենադժվար խնդիրներից մեկն էր: Այն նախագծված էր այնպես, որ այն կարող էր ընտրել առարկաների մեծ մասը, ինչպես նաև կարող էր բռնել մեզ շրջապատող իրերի մեծ մասին, ինչպիսիք են դռների սողնակները, բռնակները, ձողերը և այլն:

Ինչպես ցույց է տրված նկարում, պտուտակավոր հանդերձանքը, որը ամրացված է շարժիչին, շարժում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, որոնք միացված են մատներին դրանք բացելու և փակելու համար:

Կռնիչի բոլոր մասերը ցուցադրված են կցված պատկերում:

Քայլ 9. Տիկնիկային վերահսկիչ պատրաստելը Robotic Arm- ի համար

Տիկնիկային վերահսկիչը Իրական ռոբոտային թևի ճշգրիտ 10 անգամ փոքրացված տարբերակն է: Այն ունի 4 պոտենցիոմետր, որոնք տեղադրված են 4 հոդերում, այն է ՝ J1, J2, J3, J4 և Joint J5, որոնք գործարկվելու են շարունակական պտտման համար սեղմման կոճակով: շահագործում)

պոտենցիոմետրերը զգում են հոդերի պտույտի անկյունը և այս արժեքը ուղարկում են 1-1023-ի միջև Nodemcu- ին, որը հետ է վերածվում 1-360-ի և ուղարկվում է մեկ այլ Nodemcu Wi-Fi- ով: Քանի որ ESP8266- ն ունի միայն մեկ անալոգային մուտք, ես օգտագործել եմ 4051 մուլտիպլեքսեր:

esp8266- ով 4051 մուլտիպլեքսեր օգտագործելու ձեռնարկ-https://www.instructables.com/id/How-to-Use-Multip…

սխեմատիկ դիագրամ:

Ես կավելացնեմ սխեմատիկ դիագրամ այն ավարտելուց անմիջապես հետո (եթե որևէ մեկին դա անհրաժեշտ է շտապ ինձ հետ կապվել մինչ այդ)

Կոդ. (Ներառված է նաև այստեղ)

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

Քայլ 10: Էլեկտրոնիկա

Ես կցում եմ ընթացիկ աշխատանքի նկարները: Լիարժեք էլեկտրոնիկան և սխեմատիկ դիագրամը դեռ ավարտված չեն: Շուտով թարմացումներ կտեղադրեմ, մինչ այդ կապի մեջ կլինեմ:)

(Նշում. Այս նախագիծը դեռ ավարտված չէ: Հետագայում հետևելու եմ ցանկացած թարմացման)

Քայլ 11: Կոդեր և սխեմատիկ մեկ վայրում:

Ես կավարտեմ ռոբոտի սխեմաներն ու վերջնական կոդը այն ավարտելուց անմիջապես հետո: