Tutqichli robot qo'l: 9 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:22

Limon daraxtlarini yig'ish katta hajmli daraxtlar va shuningdek, limon ekilgan hududlarning issiq iqlimi tufayli og'ir ish hisoblanadi. Shuning uchun biz qishloq xo'jaligi ishchilarining o'z ishlarini osonroq bajarishiga yordam beradigan yana bir narsaga muhtojmiz. Shunday qilib, biz ularning ishini yengillashtirish g'oyasi bilan keldik, bu qo'lni tutqichli, robotdan yasalgan qo'l, limonni daraxtdan oladi. Qo'lning uzunligi taxminan 50 sm. Ish printsipi oddiy: biz robotga pozitsiyani beramiz, keyin u kerakli joyga boradi, va agar limon bo'lsa, uning tutqichi pedunkulani kesib, bir vaqtning o'zida limonni ushlaydi. Keyin, limon erga qo'yiladi va robot avvalgi holatiga qaytadi. Dastlab, loyiha murakkab va bajarilishi qiyin bo'lib tuyulishi mumkin. Biroq, bu unchalik murakkab emas, lekin ko'p mehnat va yaxshi rejalashtirish kerak edi. U faqat bir narsadan boshqasiga qurilishi kerak. Avvaliga bizda COVID-19 holati va masofadan turib ishlash tufayli ba'zi muammolarga duch keldik, lekin keyin biz buni uddaladik va bu ajoyib bo'ldi.

Ushbu ko'rsatma sizga tutqichli robotli qo'l yaratish jarayonida yo'l ko'rsatishga qaratilgan. Loyiha Bruface Mechatronics loyihamiz doirasida ishlab chiqilgan va ishlab chiqilgan; Ish Fablab Bryusselda bajarilgan:

-Husayn Moslimani

-Ines Kastillo Fernandes

-Jayesh Jagadesh Deshmuxe

-Rafael Boitt

1 -qadam: kerakli ko'nikmalar

Shunday qilib, ushbu loyihani amalga oshirish uchun sizga kerak bo'lgan ba'zi ko'nikmalar:

-Elektronika asoslari

-Mikro-nazoratchilarning asosiy bilimlari.

-C tilida kodlash (Arduino).

-SolidWorks yoki AutoCAD kabi SAPR dasturlariga o'rganing.

-Lazerli kesish

-3D bosib chiqarish

Sizda sabr -toqat va bo'sh vaqt bo'lishi kerak, shuningdek biz sizga jamoada ishlashni maslahat beramiz, hammasi osonroq bo'ladi.

2 -qadam: SAPR dizayni

Turli xil namunalarni sinab ko'rganimizdan so'ng, biz nihoyat robotni rasmda ko'rsatilgandek dizayn qilishga qaror qildik, qo'l 2 daraja erkinlik. Dvigatellar har bir qo'lning miliga kasnaklar va kamarlar orqali ulanadi. Kasnaklar ishlatishning ko'plab afzalliklari bor, ularning eng muhimlaridan biri bu momentni oshirishdir. Birinchi bilakning birinchi kasnagi kamarining tishli nisbati 2, ikkinchisining tishli nisbati 1,5 ga teng.

Loyihaning qiyin qismi Fablabda cheklangan vaqt edi. Shunday qilib, dizaynlarning aksariyati lazer bilan kesilgan qismlarga moslashtirilgan va faqat birlashtiruvchi qismlari 3D bosilgan. Bu erda siz biriktirilgan SAPR dizaynini topishingiz mumkin.

3 -qadam: ishlatilgan komponentlar ro'yxati

Mana biz loyihamizda ishlatgan komponentlar:

I) elektron komponentlar:

-Arduino Uno: Bu 14 ta raqamli kirish/chiqish pinli (ulardan 6 tasi PWM chiqishi sifatida ishlatilishi mumkin), 6 analogli kirish, 16 MGts kvarts kristalli, USB ulanishi, quvvat ulagichi, ICSP sarlavhasi, va tiklash tugmasi. Biz bu turdagi mikro-nazoratchidan foydalandik, chunki uni ishlatish oson va kerakli ishni bajarishi mumkin.

-Ikkita katta servo dvigatel (MG996R)-bu yopiq pastadirli servomekanizm bo'lib, uning harakati va yakuniy pozitsiyasini nazorat qilish uchun pozitsiya teskari aloqa xizmatidan foydalaniladi. Bu qo'llarni aylantirish uchun ishlatiladi, u 11 kg/sm gacha bo'lgan yaxshi momentga ega, va kasnaklar va kamar tomonidan qilingan momentni pasaytirish tufayli biz qo'llarni ushlab turish uchun etarli bo'lgan yuqori momentga erisha olamiz. Va bizga 180 darajadan ko'proq burilish kerak emasligi, bu dvigateldan foydalanish juda yaxshi.

-Bitta kichik servo (E3003)-bu yopiq pastadirli servomekanizm bo'lib, uning harakati va yakuniy pozitsiyasini nazorat qilish uchun pozitsiya teskari aloqa xizmatidan foydalaniladi. Bu vosita tutqichni boshqarish uchun ishlatiladi, uning momenti 2,5 kg/sm, limonni kesish va ushlash uchun ishlatiladi.

-DC quvvat manbai: Bu turdagi elektr ta'minoti fabrikada mavjud edi va bizning dvigatelimiz er yuzida harakat qilmagani uchun elektr ta'minoti bir -biriga yopishib qolishi shart emas. Bu elektr ta'minotining asosiy afzalligi shundaki, biz chiqish voltajini va oqimini xohlaganimizcha sozlashimiz mumkin, shuning uchun voltaj regulyatoriga ehtiyoj yo'q. Agar bunday turdagi quvvat manbalari mavjud bo'lmasa, lekin u qimmat. Bunga arzon alternativa, kerak bo'ladigan kuchlanishni olish uchun, 8xAA batareya ushlagichidan, masalan, "MF-6402402" kabi, DC to DC konvertorli kuchlanish regulyatori bilan birgalikda ishlatiladi. Ularning narxi komponentlar ro'yxatida ham ko'rsatilgan.

-Non paneli: elektron komponentlarni saqlash uchun ishlatiladigan plastik taxta. Shuningdek, elektronikani quvvat manbaiga ulash uchun.

-Simlar: elektron qismlarni taxtaga ulash uchun ishlatiladi.

-Push-tugma: U ishga tushirish tugmasi sifatida ishlatiladi, shuning uchun uni bosganimizda robot ishlaydi.

Ultrasonik sensor: masofani o'lchash uchun ishlatiladi, u yuqori chastotali tovush chiqaradi va signal yuborish va aks sado qabul qilish o'rtasidagi vaqt oralig'ini hisoblab chiqadi. Limon ushlagich tomonidan ushlab turilganligini yoki sirg'alib ketishini aniqlash uchun ishlatiladi.

II) Boshqa komponentlar:

-3D bosib chiqarish uchun plastik

-3 mm yog'och plitalar lazer bilan kesish uchun

-Metall mil

-pichoqlar

-Yumshoq material: u tutqichning har ikki tomoniga yopishtirilgan, shuning uchun tutqich limon shoxini kesganda uni siqib chiqaradi.

-vintlardek

-Kasnaklarni ulash uchun belbog ', standart 365 T5 tasmasi

-8 mm dumaloq rulmanlar, tashqi diametri 22 mm.

4 -qadam: 3D bosib chiqarish va lazerni kesish

Fablab -da topilgan lazerli kesish va 3d bosma mashinalari tufayli biz robotimiz uchun kerakli qismlarni ishlab chiqaramiz.

I- Biz lazer bilan kesishimiz kerak bo'lgan qismlar:

-Robotning asosi

-Birinchi qo'l motorini qo'llab -quvvatlaydi

-Birinchi qo'lni qo'llab -quvvatlaydi

-2 qo'lning plitalari

-Tutqichning asosi

-Tutqich va qo'l o'rtasidagi aloqa.

-Tutqichning ikki tomoni

-Rulmanlarni qo'llab -quvvatlaydi, ular o'z joyidan siljimasligi va siljimasligiga ishonch hosil qilish uchun, barcha yotoq moslamalari 3mm+4mm ikkita qatlamdan iborat, chunki rulmanning qalinligi 7 mm.

E'tibor bering: sizga kichik 4 mm yog'och varaq kerak bo'ladi, ba'zi qismlar uchun ularni lazer bilan kesish kerak. Bundan tashqari, siz SAPR dizaynida qalinligi 6 mm yoki boshqa qalinligi 3 dan ko'p bo'lganini topasiz, keyin sizga 3 mm dan lazerli kesilgan qismlarning bir necha qatlami kerak bo'ladi, ya'ni qalinligi 6 mm bo'lsa, sizga 2 qatlam kerak bo'ladi. Har biri 3 mm.

II- 3D bosma qismlari:

-To'rt kasnaklar: har bir dvigatelni harakatlanish uchun javobgar bo'lgan qo'l bilan bog'lash uchun ishlatiladi.

-Ikkinchi qo'l motorini qo'llab -quvvatlash

-tasmali kuchlanishni kuchaytirish va kuchlanishni oshirish uchun bilaguzuk tagiga o'rnatilgan tayanchni qo'llab -quvvatlash. U rulmanga dumaloq metall mil yordamida ulanadi.

-Tarmoqni yaxshi ushlab turish va ishqalanish uchun yumshoq materialga tutqich uchun ikkita to'rtburchaklar plastinka qo'yiladi, shunda novda sirg'alib ketmaydi.

-8 mm dumaloq teshikli kvadrat mil, birinchi qo'lning plastinkalarini ulash uchun va teshik butun milni mustahkam qilish va umumiy momentni ushlab turish uchun 8 mm metall milni kiritish kerak edi. Dumaloq metall vallar aylanuvchi qismni to'ldirish uchun rulmanlarga va qo'lning ikkala tomoniga ulangan.

-Kvadrat mil bilan bir xil sababga ko'ra 8 mm dumaloq teshikli olti burchakli mil

-Kasnaklar va har bir qo'lning plastinkalarini o'z joylarida yaxshi ushlab turadigan qisqichlar.

SAPRning uchta rasmida siz tizim qanday yig'ilganligini, vallar qanday bog'langanligini va qo'llab -quvvatlanishini yaxshi tushunishingiz mumkin. Kvadrat va olti burchakli vallar qo'l bilan qanday bog'langanligini va ular metall mil yordamida tayanchlarga qanday ulanganligini ko'rishingiz mumkin. Butun yig'ilish bu raqamlarda berilgan.

5 -qadam: mexanik yig'ish

Butun robotni yig'ish 3 asosiy bosqichdan iborat bo'lib, ularni tushuntirish kerak, birinchi navbatda biz tayanch va birinchi qo'lni, keyin ikkinchi qo'lni birinchisiga va nihoyat tutqichni ikkinchi qo'lga yig'amiz.

Baza va birinchi qo'lni yig'ish:

Birinchidan, foydalanuvchi quyidagi qismlarni alohida yig'ishi kerak:

-Ichki rulmanlari bo'lgan bo'g'imlarning ikki tomoni.

-Dvigatelni motor bilan qo'llab -quvvatlash va kichik kasnaq.

-Kichik kasnaq uchun nosimmetrik tayanch.

-Kvadrat mil, katta kasnaq, qo'l va qisqichlar.

-"tortish" rulmani qo'llab -quvvatlovchi plastinkani qo'llab -quvvatlaydi. Keyin rulman va milni qo'shing.

Endi har bir kichik yig'ilish bir-biriga ulanishi kerak.

Eslatma: biz xohlagan belbog'dagi kuchlanishni olishimizga ishonch hosil qilish uchun dvigatelning o'rnini sozlash mumkin, bizda teshik bor, shunda kasnaklar orasidagi masofani oshirish yoki kamaytirish mumkin. kuchlanish yaxshi, biz dvigatelni tayanchga murvat bilan mahkamlaymiz va yaxshilab tuzatamiz. Bunga qo'shimcha ravishda, rulman kamarga kuchlanishni kuchaytiradigan joyga o'rnatildi, shuning uchun kamar harakatlanayotganda rulman aylanadi va ishqalanish muammosi yo'q.

Ikkinchi qo'lni birinchisiga yig'ish:

Qismlarni alohida yig'ish kerak:

-O'ng qo'l, dvigatel, uning tayanchlari, kasnagi, shuningdek, rulman va uning tayanch qismlari bilan. Oldingi qismdagi kabi kasnaqni milga mahkamlash uchun vint ham qo'yiladi.

-Ikkita rulmanli chap qo'l.

-Katta kasnaqni olti burchakli milga, shuningdek, yuqori qo'llarga siljitish mumkin va qisqichlar o'z pozitsiyalarini to'g'rilash uchun mo'ljallangan.

Keyin biz ikkinchi qo'lni o'z joyiga qo'yishga tayyor bo'lamiz, ikkinchi qo'lning dvigateli birinchisiga joylashtirilgan, uning holati ham mukammal kuchlanishga erishish uchun va kamarning sirg'anishidan saqlanish uchun sozlangan, keyin esa dvigatel bilan o'rnatiladi. bu holatda belbog '.

Tutqichni yig'ish:

Ushbu tutqichni yig'ish oson va tez. Oldingi yig'ilishga kelsak, qismlarni to'liq qo'lga ulashdan oldin yakka o'zi yig'ish mumkin:

-Dvigatel bilan birga keladigan plastik qism yordamida harakatlanuvchi jag'ni motor miliga mahkamlang.

-Dvigatelni tayanchga burab qo'ying.

-Sensor tayanchini ushlagich tayanchiga burab qo'ying.

-Sensorni qo'llab -quvvatlashga qo'ying.

-Yumshoq materialni ushlagichga qo'ying va ularning ustiga 3D bosilgan qismini mahkamlang

Qo'l ushlagichini ikkinchi qo'lga osongina yig'ish mumkin, faqat ushlagichning tagini ushlab turuvchi lazerli kesuvchi qism.

Eng muhimi, pichoqlarni qo'lning ustki qismiga sozlash va pichoqlar ushlagichning tashqarisida qaysi masofada joylashganligi edi, shuning uchun biz pichoqlar kesish uchun eng samarali joyga etib borgunimizcha, bu sinov va xato bilan amalga oshirildi. tortishish deyarli bir vaqtning o'zida sodir bo'lishi kerak.

6 -qadam: elektron komponentlarning ulanishi

Ushbu sxemada bizda uchta servo dvigatel, bitta ultratovushli sensor, bitta tugma, Arduino va quvvat manbai mavjud.

Quvvat manbai chiqishi biz xohlagan tarzda sozlanishi mumkin, va hamma servo va ultratovushli 5 voltda ishlagani uchun voltaj regulyatoriga ehtiyoj yo'q, biz faqat quvvat manbai chiqishini 5V bo'lishi mumkin.

Har bir servo Vcc (+5V), erga va signalga ulangan bo'lishi kerak. Ultrasonik datchikda 4 ta pim bor, bittasi Vcc ga ulangan, biri tuproq uchun, qolgan ikkita pin esa tetik va aks -sado pinlari, ular raqamli pinlarga ulanishi kerak. Tugma erga va raqamli pin bilan bog'langan.

Arduino uchun u o'z kuchini quvvat manbaidan gapirishi kerak, u noutbukdan yoki uning kabelidan quvvat olmaydi, unga ulangan elektron komponentlar bilan bir xil bo'lishi kerak.

!! MUHIM eslatmalar !!:

- 7V bilan Vinga quvvat konvertorini va quvvatni qo'shish kerak.

Iltimos, Arduino portini yoqish uchun uni kompyuterdan olib tashlashingiz kerak, aks holda 5V chiqish pinini kirish sifatida ishlatmang.

7 -qadam: Arduino kodi va oqim jadvali

Tutqichli robotli qo'lning maqsadi limonni yig'ish va uni boshqa joyga qo'yishdir, shuning uchun robot yoqilganda biz ishga tushirish tugmachasini bosishimiz kerak, keyin u limon topilgan ma'lum joyga o'tadi. limonni ushlaydi, ushlagich limonni joyiga qo'yish uchun oxirgi joyga o'tadi, biz gorizontal darajadagi oxirgi pozitsiyani tanladik, bu erda ushlagich etarlicha kuchli ekanligini isbotlash uchun zarur bo'lgan moment maksimal bo'ladi.

Robot qanday qilib limonga yetishi mumkin:

Biz qilgan loyihada biz robotdan qo'llarimizni limon qo'yadigan joyga qo'yishini so'raymiz. Buning yana bir yo'li bor, siz teskari kinematikadan foydalanib, qo'lni harakatlantirishingiz mumkin, unga limonning (x, y) koordinatalarini berib, tutqich limonga etib borishi uchun har bir dvigatel qancha aylanishi kerakligini hisoblab chiqadi.. Bu erda holat = 0 - bu boshlang'ich tugmachasi bosilmagani uchun, qo'l dastlabki holatidadir va robot qimirlamaydi, holat = 1 - biz start tugmasini bosganimizda va robot ishga tushganda.

Teskari kinematika:

Rasmlarda teskari kinematikani hisoblash misoli keltirilgan, siz uchta eskizni ko'rishingiz mumkin, biri boshlang'ich pozitsiyasi uchun, ikkinchisi oxirgi pozitsiya uchun. Ko'rib turganingizdek, yakuniy pozitsiya uchun- qaerda bo'lishidan qat'i nazar- ikkita imkoniyat bor: tirsak yuqoriga va tirsak pastga, siz xohlagan narsani tanlashingiz mumkin.

Misol uchun, tirsakni yuqoriga ko'taramiz, robot o'z pozitsiyasiga o'tishi uchun ikkita burchakni hisoblash kerak, teta1 va teta2, rasmlarda siz teta1 va teta2 ni hisoblash bosqichlari va tenglamalarini ko'rasiz.

E'tibor bering, agar to'siq 10 sm dan kam masofada topilsa, limon ushlagich bilan ushlanadi va ushlab turadi, nihoyat biz uni oxirgi holatiga etkazishimiz kerak.

8 -qadam: Robotni ishga tushirish

Oldin qilgan ishlarimizdan so'ng, bu erda robotning sensori, tugmachasi va boshqa hamma narsa kerakli tarzda ishlayotgani tasvirlangan. Biz, shuningdek, robotning barqaror va simlarning yaxshi ekanligiga ishonch hosil qilish uchun silkinish testini o'tkazdik.

9 -qadam: Xulosa

Bu loyiha bizga bunday loyihalar bilan ishlashda yaxshi tajriba berdi. Shunga qaramay, bu robotni o'zgartirish mumkin va limonni aniqlash uchun ob'ektlarni aniqlash kabi qo'shimcha qiymatlarga ega bo'lishi mumkin, yoki daraxtlar o'rtasida harakatlanishi uchun erkinlikning uchinchi darajasi bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, biz uni mobil ilova yoki klaviatura yordamida boshqaramiz, shuning uchun biz xohlagancha harakatlantiramiz. Umid qilamizki, bizning loyihamiz sizga yoqdi va bizga yordam bergan Fablab rahbarlariga alohida minnatdorchilik bildiramiz.