Moslty 3D-bosma qo'g'irchoq boshqaruvchisini taqlid qiladigan robot qo'l: 11 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Men hindistonlik mashinasozlik talabasiman va bu mening bakalavr darajasidagi loyiham.

Loyiha asosan 3D bosilgan va 2 barmoqli ushlagichli 5 ta DOFga ega bo'lgan arzon narxlardagi robot qo'lini ishlab chiqishga qaratilgan. Robot qo'li qo'g'irchoq boshqaruvchisi bilan boshqariladi, bu robot qo'lining ish stoli modeli, xuddi shu erkinlik darajasiga ega, bo'g'inlari sensorlar bilan jihozlangan. Tekshirgichni qo'lda manipulyatsiya qilish robot qo'lining harakatni master-qul uslubida taqlid qilishiga olib keladi. Tizim ESP8266 WiFi modulidan ma'lumotlarni uzatish vositasi sifatida foydalanadi. Master-slave operatori interfeysi robot qo'llarini boshqarish uchun oson o'rganiladigan usulni taqdim etadi. Nodemcu (Esp8266) mikrokontroller sifatida ishlatiladi.

Loyihaning maqsadi, ta'lim maqsadlarida ishlatilishi mumkin bo'lgan, arzon narxdagi robotni ishlab chiqish edi. Afsuski, zamonaviy dunyoda inqilob qilayotgan bunday robot -texnologiyalarning imkoniyatlari faqat ayrim institutlar bilan cheklangan. Biz ushbu loyihani ishlab chiqish va ochiq manba qilishni maqsad qilib qo'ydik, shunda odamlar uni mustaqil ravishda amalga oshirishi, o'zgartirishi va o'rganishi mumkin. Arzon va to'liq ochiq manba bo'lib, bu talabalarni bu sohani o'rganishga va o'rganishga ilhomlantirishi mumkin.

Mening loyiha do'stlarim:

• Shubham likxar
• Nikxil Koreya
• Palash lonare

Maxsus rahmat:

• Akash Narxida
• Ram bokade
• Qoraqalpog'iston

ushbu loyihadagi yordamlari uchun.

Ogohlantirishlar: Men hech qachon blog yozishni rejalashtirmaganman yoki bu loyiha haqida ko'rsatma berishni rejalashtirmaganman, shuning uchun hozirda uni hujjatlashtirish uchun etarli ma'lumotim yo'q. Bu harakat loyiha boshlanganidan ko'p vaqt o'tgach amalga oshiriladi. Buni tushunarli qilish uchun. Siz uni ba'zi nuqtalarda tugallanmagan deb topishingiz mumkin … tushunasiz deb umid qilaman:) men tez orada uning ishi va boshqa test materiallarini ko'rsatadigan youtube videosini qo'shaman.

1 -qadam: Xo'sh, u qanday ishlaydi?

Bu men uchun bu loyihadagi eng hayajonli narsa.

(Men buni samarali yoki uni tijorat maqsadlarida ishlatishning to'g'ri usuli deb da'vo qilmayman, faqat ta'lim maqsadida)

Balki siz namoyish qilish uchun mo'ljallangan servo dvigatelli arzon robotlarni ko'rgan bo'lishingiz mumkin. Boshqa tomondan, sayyoraviy vites qutisi va boshqalar bilan jihozlangan qulay dvigatelli robotlar bor, lekin bu robot ular orasidagi muvozanatdir.

Xo'sh, qanday farq qiladi?

Qurilish:

Kam quvvatli va yuqori bosimli dvigatelni ishlatish o'rniga men doimiy dvigatellardan foydalanardim, lekin biz bilamizki, shahar motorlarida teskari aloqa tizimi mavjud emas va ularni to'g'ridan -to'g'ri pozitsiyani boshqarish uchun ishlatib bo'lmaydi, men ularni teskari aloqa/pozitsiya sensori sifatida potentsiometrni qo'shib servo motorlarga joylashtirdim.

Endi men qilgan ishni soddalashtirish uchun men arzon 9g servolarni o'chirib tashladim va uning doimiy dvigatelini yuqori torkli dvigatel bilan almashtirdim va uning kichik qozonini men robot uchun bo'lgan narsaga almashtirdim. arduino, siz soddalashtirilgan kodlashga ishonmaysiz!

12V shahar dvigatelini 5V servo chip bilan haydash uchun men bir vaqtning o'zida 2 dvigatelni boshqaradigan L298N motorli haydovchi modulidan foydalanganman, modulning dvigatelning aylanish yo'nalishini belgilaydigan IN1 dan IN4 gacha 4 ta kirish pimi bor. IN4 - 2 -dvigatel, shuning uchun servo chipning chiqish terminallari (2) L298N modulining IN1 va IN2 ga ulanadi, uning chiqishi 12V shahar motoriga ulanadi.

Ishlash:

Shunday qilib, vosita milining potentsiometri maqsadli holatda bo'lmaganda, L298N modulini Cw yoki CCW -ni navbat bilan 12V shahar dvigatelini boshqarishni boshqaruvchi servo chipga burchak qiymatini yuboradi.

Sxema rasmda ko'rsatilgan (faqat 1 dvigatel uchun)

Bizning holatimizda buyruq (qo'shma burchak qiymatlari) yuboriladi, bu qo'g'irchoq boshqaruvchisi orqali yuboriladi, u 10 marotaba haqiqiy robotning nusxasini o'lchaydi va har bir qo'shilishda bir xil (bir xil atrofi nodir) saqlaydi. ROBOT QO'SHILISHI, QANDAY BIR MOTOR ISHLAB CHIQISHI

Har bir bo'g'inda potansiyometr biriktiruvchi valga bilaguzuk pulsi orqali ulanadi, bo'g'in aylansa, potentsiometr mos ravishda aylanadi va bo'g'in burchagining hozirgi holati haqida fikr bildiradi (yuqoridagi rasmlarda ko'rsatilgan)

2 -qadam: ishlatilgan komponentlar:

Aytganimdek, men hali ham ishlayapman va kundan -kunga takomillashtiryapman, shuning uchun bu tarkibiy qismlar kelajakdagi yangilanishlarda farq qilishi mumkin.

Mening maqsadim uni iloji boricha tejamkor qilish edi, shuning uchun men juda tanlangan komponentlardan foydalandim, bu Armiyada ishlatilgan asosiy komponentlar ro'yxati (men uni kelajakda yangilab boraman)

1. Esp8266 (2x)
2. Shahar dvigatellari (har xil tork va tezlikda, 5x)
3. L298N dvigatel haydovchi moduli (2x)
4. Potentsiometr (8x)
5. Alyuminiy kanal (30x30, 1 metr)
6. har xil uskunalar

3 -qadam: hisob -kitoblar va qo'llar dizayni

Qo'lni loyihalash uchun men catia v5 dasturidan foydalandim. Dizayn jarayonini boshlashdan oldin, birinchi navbatda, har bir bo'g'in ushlab turishi kerak bo'lgan aloqa uzunligini va aylanish momentini hisoblash kerak edi.

Birinchidan, men ba'zi taxminlardan boshladim:

1. Robot uchun maksimal yuk 500 gm (1,1 lb) ni tashkil qiladi.
2. Robotning umumiy masofasi 500 mm
3. Robotning og'irligi 3 kg dan oshmaydi.

Havola uzunligini hisoblash

Shu bilan davom ettirib, "I. M. H. van Haaren tomonidan robotlashtirilgan qo'l dizayni" tadqiqotiga asoslanib, havola uzunligini hisobladim.

I. M. H. Van Xaren biologik ma'lumotlardan foydalanib, bog'lanish uzunligini qanday aniqlaganini ko'rsatdi, bunda tananing asosiy segmentlarining uzunligi umumiy balandlikning bir qismi sifatida ifodalanadi. Bu rasmda ko'rsatilgan.

hisob -kitoblardan so'ng bog'lanish uzunligi aniqlandi

L1 = 274 mm

L2 = 215 mm

L3 = 160 mm

Tutqichning uzunligi = 150 mm

Tork hisoblari:

Burilish momentini hisoblashda men turku va texnikada qo'llaniladigan momentlarning asosiy tushunchalarini qo'lladim.

dinamik hisob -kitoblarga bormasdan, ba'zi cheklovlar tufayli faqat statik moment hisob -kitoblariga tayanardim.

T = FxR kabi ikkita asosiy o'yinchi bor, ya'ni bizning holatlarimizda yuk (massa) va bog'lanish uzunligi. Bog'lanish uzunligi allaqachon aniqlanganidek, keyingi narsa komponentlarning og'irligini aniqlashdir. Bu bosqichda men qanday qilib har bir komponentning og'irligini o'lchashsiz.

Shunday qilib, men bu hisob -kitoblarni takrorlashda qildim.

1. Men alyuminiy kanalni butun uzunligi bo'yicha bir xil material sifatida qabul qildim va umumiy og'irligi 1 metr bo'lgan peice uzunligini ishlatmoqchi bo'ldim.
2. Qo'shimchalarga kelsak, men robotning umumiy og'irligi taxminiga asoslanib, har bir bo'g'in uchun ma'lum qiymatlarni (motor og'irligi + 3D bosilgan qismning og'irligi + boshqa) qabul qildim.
3. Oldingi 2 qadam menga birinchi navbatdagi qo'shilish moment qiymatlarini berdi, bu qiymatlar uchun men Internetda mos keladigan dvigatellarni, boshqa ko'rsatkichlar va og'irliklarni topdim.
4. Ikkinchi takrorlashda men dvigatellarning asl og'irliklaridan foydalandim (buni 3 -qadamda bilib oldim) va yana har bir bo'g'in uchun statik momentlarni hisobladim.
5. Agar 4 -qadamdagi yakuniy moment qiymatlari 3 -bosqichda tanlangan dvigatellar uchun mos bo'lsa, men buni aniqladim, aks holda formulalar haqiqiy motor xususiyatlariga mos kelguncha 3 va 4 -bosqichlarni takrorlang.

Qo'l dizayni:

Bu butun loyihaning eng nozik vazifasi edi va uni loyihalash uchun deyarli bir oy vaqt kerak bo'ldi, men SAPR modelining fotosuratlarini ilova qilganman, bu erda SAPR fayllarini yuklab olish uchun havola qoldiraman.

4 -qadam: qismlarni 3D bosib chiqarish

Barcha qismlar - bu bo'g'inlar, 3D formatida 100x100x100 mm bosib chiqarish maydoniga ega 99 dollarlik printerda chop etilgan (ha, bu to'g'ri!)

Printer: X1

Men asosiy qismlarning fotosuratlarini kesgichdan qo'shib qo'ydim va siz xohlagan tarzda yuklab olishingiz va tahrir qilishingiz uchun SAPR faylining barcha qismlari va stl -ga havola qilaman.

5 -qadam: Yelka qo'shma yig'ilishi (qo'shma J1 va J2)

Asosiy pulli diametri 160 mm bo'lgan boshqa printerda bosilgan, men bostirma bo'g'inini shunday tasma qildimki, uni z -eksa aylanmasi yoki kamar pulsi yoki tishli pinion mexanizmi yordamida surish mumkin. Yuqorida - pastki qismi - rulmanlar, u markaziy milga o'rnatiladi, u qo'lni harakatga keltiradigan platformaga o'rnatiladi (tank, bundan ham ko'proq - kelajakda).

Katta tishli (rasmda sariq rang) alyuminiy kanalga o'rnatiladi, ular boltli gaykali boltlar orqali o'rnatiladi, ular orqali 8 mm po'latdan yasalgan vallar joylashadi, ular 2 -chi bo'g'inda harakatlanadi.

6 -qadam: Tirsak va qo'shma (qo'shma J3)

(BOShQA RASMLAR BOShQA TUSHADI, chunki menda to'liq jarayon tasvirlari yo'q)

Tirsak bo'g'imi - elkama -elka bo'g'inidan keyin keladigan, bu 2 qismli bo'g'in, bittasi bir -biriga bog'langan, ikkinchisi - 2 -chi bo'g'in.

1-qismda harakatlantiruvchi pinionli shahar dvigateli, 2-qism esa unga katta tishli ulagich va milni qo'llab-quvvatlash uchun rulman juftligi o'rnatilgan. Tishli nisbati J2 bilan teng, ya'ni 3,4: 1, lekin dvigatel 12,5 KG-CM 60 RPM.

Qo'shma J3 160 darajali harakat diapazoniga ega.

7 -qadam: Bilak bo'g'imi (qo'shma J4 va J5)

(BOShQA RASMLAR BOShQA TUSHADI, chunki menda to'liq jarayon tasvirlari yo'q)

Tirsak bo'g'imidan keyin bilak bo'g'inidir, bu yana 2 ta bo'lakdan iborat bo'lib, oldingi bilaguzukda (ya'ni 2 -havola) va J5 mototidan iborat bo'lib, u bilaguzukni aylantiradi. Tishli nisbati 1,5: 1 va DC dvigateli 10 RPM 8 KG. -SM.

Bu qo'shma J4 90 graduslik aylanish diapazoniga ega va J5 360 gradusga ega.

8 -qadam: tutqich

Bu dizaynning eng qiyin vazifalaridan biri edi, u shunday qilib yaratilganki, u ob'ektlarning ko'pini tanlay oladi, shuningdek, bizni eshik tutqichlari, tutqichlar, panjaralar va boshqalarni o'rab oladi.

Rasmda ko'rsatilgandek, dvigatelga biriktirilgan vintli tishli uzatmalar soat yo'nalishi bo'yicha yoki teskari yo'nalishda harakatlanadi, ularni ochish va yopish uchun barmoqlar bilan bog'langan.

Tutqichning barcha qismlari ilova qilingan rasmda ko'rsatilgan.

9 -qadam: Robot qo'l uchun qo'g'irchoq boshqaruvchisini yasash

Qo'g'irchoq qo'mondoni - bu haqiqiy robot qo'lining 10 barobar kichraytirilgan versiyasi, u 4 ta bo'g'inga o'rnatilgan 4 ta potansiyometrga ega, ya'ni J1, J2, J3, J4 va Joint J5 uzluksiz aylanish uchun tugma bilan boshqariladi. operatsiya)

potentsiometrlar bo'g'inlarning burilish burchagini sezadi va bu qiymatni 1-1023 oralig'ida Nodemcuga yuboradi, u 1-360 ga o'zgartiriladi va wifi orqali boshqa Nodemcuga yuboriladi.

esp8266 bilan 4051 multipleksoridan foydalanish bo'yicha qo'llanma-https://www.instructables.com/id/How-to-Use-Multip…

sxematik diagramma:

Men sxemani tugatganimdan so'ng qo'shib qo'yaman (agar kimga kerak bo'lsa, shoshilinch men bilan bog'laning)

Kod: (bu erda ham mavjud)

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

10 -qadam: elektronika

Men hozirgi ishlarning rasmlarini qo'shyapman. To'liq elektronika va sxematik diagramma hali tugallanmagan. Men tez orada yangilanishlarni joylashtiraman, shu vaqtgacha aloqada qolaman:)

(Eslatma: Bu loyiha hali tugallanmagan. Kelgusida har qanday yangilanishlarni kuzatib boraman)

11 -qadam: Kodlar va sxemalar bir joyda

Men robot sxemalarini va yakuniy kodni tugatganimdayoq to'liq beraman!