DIY Robot Arm 6 Axis (Stepper Motors– ით): 9 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ერთ წელზე მეტი ხნის კვლევის, პროტოტიპებისა და სხვადასხვა სახის ჩავარდნის შემდეგ მე შევძელი ავაშენო რკინის / ალუმინის რობოტი თავისუფლების 6 გრადუსით, რომელსაც აკონტროლებს სტეპერიანი ძრავები.

ყველაზე რთული ნაწილი იყო დიზაინი, რადგან მინდოდა სამი ფუნდამენტური მიზნის მიღწევა:

• დაბალი რეალიზაციის ღირებულება
• მარტივი აწყობა თუნდაც მცირე აღჭურვილობით
• კარგი სიზუსტე გადაადგილებისას

3D მოდელი მარტორქასთან ერთად რამდენჯერმე შევქმენი, სანამ (ჩემი აზრით) კარგი კომპრომისი, რომელიც აკმაყოფილებს 3 მოთხოვნას.

მე არ ვარ ინჟინერი და ამ პროექტამდე მე არ მქონდა არანაირი გამოცდილება რობოტიკაში, ასე რომ ჩემზე გამოცდილ ადამიანს შეეძლო შეექმნა დიზაინის ხარვეზები ჩემს საქმეში, მაგრამ მაინც შემიძლია ვთქვა, რომ კმაყოფილი ვარ მიღწეული საბოლოო შედეგით.

მარაგები

დამატებითი ინფორმაციისთვის ეწვიეთ ჩემს პირად ბლოგს

ნაბიჯი 1: CAD დიზაინი

საბოლოო მოდელამდე მისვლამდე მე შევიმუშავე მინიმუმ 8 განსხვავებული პროტოტიპი სხვადასხვა გადამცემი სისტემით, მაგრამ არცერთმა ვერ დააკმაყოფილა ზემოთ აღწერილი 3 მოთხოვნა.

ყველა პროტოტიპის მექანიკური გადაწყვეტილებების შედგენა (და ასევე გარკვეული კომპრომისების მიღება) გამოვიდა საბოლოო მოდელი. მე არ ჩავთვლი CAD– ის წინ გატარებულ საათებს, მაგრამ შემიძლია დაგარწმუნოთ, რომ ისინი მართლაც ბევრი იყო.

დიზაინის ეტაპზე ერთი ასპექტი უნდა გვახსოვდეს, რომ რობოტის მაჯის ბოლოში დამატებული ერთი გრამიც კი მრავლდება ძრავების ძრავის ბრუნვის წინააღმდეგობის ხარჯზე და, შესაბამისად, მეტი წონა და რაც უფრო მეტი ძრავა უნდა იყოს გათვლილი, რომ გაუძლოს ძალისხმევას.

ძრავების "დასახმარებლად" რომ გაუძლონ სტრესს მე გამოვიყენე გაზის დგუშები 250N და 150N.

მე ვიფიქრე ხარჯების შემცირებაზე რობოტის შექმნით, ლაზერულად მოჭრილი რკინის ფირფიტებით (C40) და ალუმინით, სისქით 2, 3, 5, 10 მმ-დან; ლაზერული ჭრა გაცილებით იაფია, ვიდრე ლითონის 3D დაფქვა.

თითოეული ინდივიდუალური კომპონენტის შემუშავების შემდეგ,.dxf- ში გავაკეთე ნაჭრების ფორმები და გავაგზავნე ჭრის ცენტრში. ყველა დანარჩენი კომპონენტი დამზადებულია ჩემი ხელით ბორბალზე.

ნაბიჯი 2: მომზადება და შეკრება

დაბოლოს, დროა დავიბანო ხელები (ეს არის ის, რასაც მე საუკეთესოდ ვაკეთებ)…

მშენებლობის ფაზამ წაგართვა მრავალი საათი ნაჭრების მოსამზადებლად, ხვრელების, სახსრების, ძაფების და კერათა შემობრუნების ხელით შევსებისთვის. ფაქტმა, რომ შევიმუშავე თითოეული კომპონენტი, რათა შევძლო მუშაობა მხოლოდ რამდენიმე სამუშაო იარაღით, მიმიყვანა არ მქონდა რაიმე დიდი სიურპრიზი ან მექანიკური პრობლემა.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ის არის, რომ არ ჩქარობდე საქმეების დასრულებას, არამედ იყავი სკრუპულოზური და მიჰყევი პროექტის თითოეულ ხაზს, იმპროვიზაციას ამ ეტაპზე არასოდეს მოაქვს კარგი შედეგი.

ტარების ადგილების გაცნობიერება ძალზედ მნიშვნელოვანია, რადგან თითოეული სახსარი მათ ეყრდნობა და რამდენიმე პროცენტის მცირე სპექტაკლმაც კი შეიძლება კომპრომეტირება მოახდინოს პროექტის წარმატებაზე.

აღმოვაჩინე, რომ ქინძისთავების ხელახლა გადატანა მომიწია, რადგან თივის საშუალებით მე ამოვიღე საყრდენის ხვრელზე დაახლოებით 5 ცენტი პატარა და როდესაც მის დამონტაჟებას ვცდილობდი, თამაში საშინლად აშკარა იყო.

ინსტრუმენტები, რომლებიც მე გამოვიყენე ყველა ნაწილის მოსამზადებლად არის:

• საბურღი პრესი
• საფქვავი / დრემელი
• საფქვავი ქვა
• სახელმძღვანელო ფაილი
• ბორბალი
• ინგლისური გასაღებები

მე მესმის, რომ ყველას არ შეუძლია იქონიოს სახერხი სახლში და ამ შემთხვევაში საჭირო იქნება ნაჭრების შეკვეთა სპეციალიზებულ ცენტრში.

მე შემუშავებული მაქვს ლაზერულად მოჭრილი ნაწილები ოდნავ უფრო უხვი სახსრებით, რათა შევძლო მათი ხელით სრულყოფა, რადგან ლაზერი, რაც არ უნდა ზუსტი იყოს, ქმნის კონუსურ ჭრილობას და აუცილებელია მისი გათვალისწინება.

ფაილზე ხელით მუშაობა ჩემს მიერ გაკეთებულ ყველა სახსარში, რათა შეიქმნას ნაწილებს შორის ძალიან ზუსტი შეერთება.

საყრდენი სავარძლების ხვრელებიც კი გავაფართოვე და შემდეგ ხელებით გავახილე დრემელით და ბევრი (მაგრამ მართლაც ბევრი) მოთმინება.

ყველა ძაფი, რომელიც ხელით გავაკეთე საბურღი პრესაზე, რადგან მიღებულია ინსტრუმენტსა და ნაჭერს შორის მაქსიმალური პერპენდიკულარულობა. ყოველი ნაჭრის მომზადების შემდეგ დადგა ჭეშმარიტების დიდი ხნის ნანატრი მომენტი, მთელი რობოტის შეკრება. მე გამიკვირდა, რომ აღმოვაჩინე, რომ თითოეული ნაჭერი ზუსტად ჯდება მეორეს სწორი ტოლერანტობით.

რობოტი უკვე შეკრებილია

სანამ სხვა რამეს გავაკეთებდი, მირჩევნია გადამოწმების გაკეთება, რათა დავრწმუნდე, რომ ძრავები სწორად არის შემუშავებული, თუ რაიმე პრობლემა შემექმნება ძრავებში, განსაკუთრებით მათ მომართვის მომენტში, იძულებული ვიქნები ხელახლა შევასრულო პროექტის კარგი ნაწილი.

ასე რომ, 6 ძრავის დამონტაჟების შემდეგ, მძიმე რობოტი წავიყვანე ჩემს სხვენის ლაბორატორიაში, რათა მას ჩავაბარებდი პირველ გამოცდებზე.

ნაბიჯი 3: პირველი მოძრაობის ტესტები

რობოტის მექანიკური ნაწილის დასრულების შემდეგ მე სწრაფად შევიკრიბე ელექტრონიკა და დავუკავშირე მხოლოდ 6 ძრავის კაბელები. ტესტის შედეგები ძალიან დადებითი იყო, სახსრები კარგად მოძრაობს და წინასწარ დადგენილ კუთხეებში აღმოვაჩინე რამდენიმე ადვილად გადაჭრილი პრობლემა რა

პირველი პრობლემა ეხება ერთობლივ ნომერს. 3 რამაც მაქსიმალური გაფართოებისას ზედმეტად გადატვირთა ქამარი და ზოგჯერ ნაბიჯების დაკარგვა გამოიწვია. ამ პრობლემის გადაწყვეტამ მიმიყვანა სხვადასხვა არგუმენტამდე, რომელსაც ჩვენ ვნახავთ შემდეგ ეტაპზე.

მეორე პრობლემა ეხება ერთობლივ არა. 4, ქამრის ბრუნვის გადაწყვეტა არ იყო ძალიან საიმედო და წარმოქმნიდა პრობლემებს. ამასობაში რობოტის რკინის ნაწილები იწყებდნენ ჟანგის მცირე წერტილებს, ამიტომ პრობლემების გადაჭრის შესაძლებლობისას მეც გამოვიყენე შესაძლებლობა დამეხატა იგი.

ნაბიჯი 4: ხატვა და ხელახლა აწყობა

მე განსაკუთრებით არ მომწონს ხატვის ეტაპი, მაგრამ ამ შემთხვევაში მე ვალდებული ვარ ამის გაკეთება, რადგან მე ის ნაკლებად მიყვარს.

უთოზე დავაყენე ჯერ პრაიმერი, რომელიც ემსახურება წითელი ფლუო საღებავის ფონს.

ნაბიჯი 5: შეცდომების დაფიქსირება N.1

ტესტის შედეგების შემდეგ მე მომიწია გარკვეული ცვლილებები რობოტის სიზუსტის გასაუმჯობესებლად. პირველი მოდიფიკაცია ეხება სახსარს # 3, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ის ყველაზე არახელსაყრელ მდგომარეობაში იყო ქამრის გადაჭარბებული წევა და შესაბამისად ძრავა ყოველთვის სტრესი. გამოსავალი იყო დახმარების გაწევა ძალის საწინააღმდეგოდ ბრუნვის მიმართულების მიმართ.

მთელი ღამე ვფიქრობდი იმაზე, თუ რა შეიძლება იყოს საუკეთესო გამოსავალი ყველაფრის განმეორების გარეშე. თავდაპირველად ვიფიქრე დიდი ტორსიული ზამბარის გამოყენებაზე, მაგრამ ინტერნეტში გადახედვისას ვერაფერი დამაკმაყოფილებელი აღმოვაჩინე, ამიტომ ავირჩიე გაზის დგუში (როგორც მე უკვე შემუშავებული მქონდა # 2 სახსრისთვის), მაგრამ მაინც უნდა გადავწყვიტო სად მომეთავსებინა, რადგან მე არ ჰქონდა საკმარისი ადგილი.

ცოტათი უარი ვთქვი ესთეტიკაზე, მე გადავწყვიტე, რომ დგუშის განთავსების საუკეთესო ადგილი იყო გვერდით.

მე გამოვთვალე დგუშის საჭირო სიმძლავრე იმ წერტილის გათვალისწინებით, სადაც მას უნდა გამოეყენებინა ძალა და შემდეგ ebay- ზე შევუკვეთე 150 N დგუში 340 მმ სიგრძით, შემდეგ შევიმუშავე ახალი საყრდენები, რომ შემეძლოს მისი დაფიქსირება.

ნაბიჯი 6: შეცდომების დაფიქსირება N.2

მეორე ცვლილება ეხება ერთობლივ ნომერს. 4 სადაც თავდაპირველად დავგეგმე გადაცემა გადახვეული ქამრით, მაგრამ მივხვდი, რომ სივრცეები შემცირდა და ქამარი არ მუშაობდა ისე, როგორც ვიმედოვნებდი.

მე გადავწყვიტე მთლიანად გამეკეთებინა მთელი სახსარი მხრების დაპროექტებით ისე, რომ მე მივიღე ძრავა მათ მიმართ პარალელური მიმართულებით. ამ ახალი მოდიფიკაციით ახლა ქამარი მუშაობს სწორად და ასევე ადვილია მისი დაძაბვა, რადგანაც მე შევიმუშავე საკვანძო სისტემა ქამრის ადვილად დაძაბვის მიზნით.

ნაბიჯი 7: ელექტრონიკა

საავტომობილო კონტროლის ელექტრონიკა იგივეა, რაც გამოიყენება კლასიკური 3 ღერძიანი CNC- ით, იმ განსხვავებით, რომ კიდევ 3 მძღოლი და კიდევ 3 ძრავაა მართული. ყველა ღერძის კონტროლის ლოგიკა გამოითვლება აპლიკაციით, ელექტრონიკას აქვს ერთადერთი ამოცანა ინსტრუქციის მიღების შესახებ რამდენი გრადუსიანი ძრავა მოუწევს ძრავას ისე რომ სახსარი არ მიაღწიოს სასურველ პოზიციას.

ელექტრონიკის კომპონენტებია:

• არდუინო მეგა
• n 6 მძღოლი DM542T
• n 4 Relè
• n 1 24V კვების ბლოკი
• n 2 სოლენოიდის სარქველი (პნევმატური დამჭერისთვის)

არდუინოზე ჩავწერე ესკიზი, რომელიც ეხება ძრავების მოძრაობების ერთდროულად მართვას, როგორიცაა აჩქარება, შენელება, სიჩქარე, ნაბიჯები და მაქსიმალური ლიმიტები და დაპროგრამებულია მიიღოს ბრძანებები სერიული (USB) საშუალებით.

პროფესიონალურ მოძრაობის კონტროლერებთან შედარებით, რომელთა ღირებულება რამდენიმე ათას ევრომდეა, არდუინო თავისი პატარა გზით იცავს თავის თავს აშკარად ძალიან რთულ ოპერაციებში, მას არ ძალუძს მართოს ისეთი, როგორიც არის მაგალითად მრავალფუნქციური ძაფები განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ერთდროულად რამდენიმე ძრავის მართვა გიწევს. რა

ნაბიჯი 8: პროგრამული უზრუნველყოფის გათვალისწინება

თითოეულ რობოტს აქვს თავისი ფორმა და მოძრაობის სხვადასხვა კუთხე და კინემატიკა განსხვავებულია თითოეული მათგანისთვის. ამ მომენტში ტესტების გასაშვებად მე ვიყენებ კრის ანინის პროგრამულ უზრუნველყოფას (www.anninrobotics.com), მაგრამ მისი რობოტისთვის დაწერილი მათემატიკა არ ჯდება სრულყოფილად ჩემში, ფაქტობრივად, სამუშაო ადგილის ზოგიერთ სფეროს, რომელსაც მე ვერ მივაღწევ. მათ იმიტომ, რომ კუთხეების გათვლები არ არის სრულყოფილი.

ანინის პროგრამული უზრუნველყოფა ჯობია ახლა ექსპერიმენტებისთვის, მაგრამ მე უნდა დავიწყო ფიქრი ჩემი საკუთარი პროგრამული უზრუნველყოფის დაწერაზე, რომელიც 100% -ით შეესაბამება ჩემი რობოტის ფიზიკას. მე უკვე დავიწყე რამდენიმე ტესტის გაკეთება ბლენდერის გამოყენებით და პითონის მოძრაობის კონტროლერის ნაწილის დაწერა და როგორც ჩანს კარგი გამოსავალია, არის რამდენიმე ასპექტის შემუშავება, მაგრამ ეს კომბინაცია (ბლენდერი + პთიონი) ძალიან ადვილი განსახორციელებელია, განსაკუთრებით ადვილია მოძრაობების დაგეგმვა და სიმულაცია რობოტის გარეშე.

ნაბიჯი 9: პნევმატური სამაგრი

რობოტისთვის ნივთების გადასატანად, მე აღჭურვილი მაქვს პნევმატური დამჭერით.

პირადად მე არ მომწონს სერვერიანი პლიუსი, ისინი არ მაძლევენ დიდ ნდობას ბეჭედზე, ასე რომ ვიფიქრე, რომ პნევმატური პინცეტი, რომელიც სპეციალურად აწესრიგებს წნევას, შეუძლია დააკმაყოფილოს ყველა მოთხოვნილება.

კვადრატული ალუმინის პროფილებით შევცვალე დამჭერი, რომ ავიღო როგორც პატარა, ასევე დიდი საგნები.

მოგვიანებით, როდესაც ვიპოვი დროს, შევაგროვებ მთელ ინფორმაციას პროექტის შესახებ, რათა გადმოვწერო.

იმედი მაქვს მოგეწონათ ეს სასწავლო.