Yuqori beshlik! - Robotik qo'l: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Bir kuni, "Muhandislik tamoyillari" darsida biz VEX qismlaridan murakkab mashinalar yasashga kirishdik. Mexanizmlarni qurishni boshlaganimizda, biz birgalikda yig'ilishi kerak bo'lgan bir nechta murakkab komponentlarni boshqarish uchun kurashdik. Agar kimdir bizga yordam bersa edi …

Shuning uchun biz, Bervavi xonim Irvington o'rta maktabining uchta o'quvchisi, noldan robot qo'lini loyihalash va qurishga qaror qildik! Moliyaviy bahosi 150 AQSh dollari bo'lgan S. I. D. E. Loyiha doirasida biz byudjetda qolganda, kerakli materiallarni sotib oldik. Tayyor mahsulot Arduino Mega-dan iborat bo'lib, 5 ta servo haydovchi servo mikro-nazoratchidan iborat bo'lib, ularning har biri 3D-bosma barmoqqa ulangan bo'lib, ular haqiqiy bo'g'inlar bilan alohida-alohida harakatlana oladi.

Bu juda katta loyiha edi, chunki jamoaning barcha a'zolari kichik o'quv yillari jadvali bilan band bo'lgan o'rta maktab o'quvchilari bo'lib, elektronikaga asoslangan loyihani boshidan oxirigacha loyihalashtirish tajribasiga ega emaslar. Bizning jamoamiz a'zolari ilgari kompyuter yordamida dizayn va dasturlash tajribasiga ega bo'lishsa-da, loyiha odamlarga kundalik vazifalarini bajarishda yordam beradigan tarzda Arduino uskunalari va dasturiy ta'minotidan foydalanish imkoniyatlarini ko'rib chiqdi.

Patrik Ding tomonidan 3D modellashtirish va dizayn

Hujjatlar va Arduino kodlash Ashwin Natampalli tomonidan

Sandesh Shrestha tomonidan Arduino kodlashi, sxemasi va ko'rsatmasi

1 -qadam: CADing

Ushbu loyihaning birinchi va eng qiyin bosqichi - barmoqlar bilan qo'lning 3D modellarini yaratish. Buning uchun Autodesk Inventor yoki Autodesk Fusion 360 -dan foydalaning (biz avvalgisidan foydalanganmiz).

Xurmo, barmoq segmentlari, barmoq uchlari va pushti barmoq segmenti uchun individual SAPR yaratish uchun qismli fayllardan foydalaning. Bu bizga bo'g'inlar va servolarning silliq ishlashi uchun har bir qism uchun 2-3 marta o'zgartirish kiritdi.

Dizayn har qanday o'lcham va shaklda bo'lishi mumkin, chunki ipning yo'li barmoqlarning silliq ishlashiga imkon beradi va barmoqlar bir -biri bilan to'qnashmaydi. Barmoqlaringiz yopiq musht uchun to'liq qulab tushishiga ham ishonch hosil qiling.

Ilk interferentsiya va samarasiz yo'llar muammosini hal qilish uchun, biz birinchi versiyamizda topilganidek, ipni osongina tortish va bo'shatish uchun ilmoqlar, torli yo'riqnomalar va tunnellar qo'shilgan.

Bu erda har bir qism uchun yakuniy multiviews va.stl SAPR fayllari.

2 -qadam: 3D bosib chiqarish

SAPRlarni to'ldirgandan so'ng, ularni hayotga qaytarish uchun 3D printerdan foydalaning. Agar siz yaratgan dizaynda ba'zi muammolar bo'lsa, bu bosqich bir necha marta takrorlanishi mumkin.

3D bosib chiqarish uchun avval SAPR fayllarini STL fayllari sifatida eksport qiling. Autodesk Inventor -da buni amalga oshirish uchun "Fayl" ochiladigan menyusini bosing va "Eksport" ustiga suring. Ochilgan ustundan SAPR formatini tanlang. Windows File Explorer menyusi ochiladigan menyudan.stl faylini tanlash va fayl uchun joy tanlash imkonini beradi.

Faylni 3D printer dasturiga import qilishga tayyor bo'lgach, chop etish variantlarini xohlaganingizcha sozlang yoki bizning konfiguratsiyamizga amal qiling. 3D printer uchun dasturiy ta'minot har bir brendda turlicha bo'ladi, shuning uchun ularning dasturiy ta'minotini boshqarish uchun onlayn qo'llanmalar yoki qo'llanmalarga murojaat qiling. Bizning qo'limizda, biz LulzBot Mini -ni sinf sharoitida mavjudligi sababli ishlatganmiz.

3 -qadam: yig'ish

Barcha qismlar 3D formatida muvaffaqiyatli chop etilgandan so'ng, sallar va tayanchlar olib tashlanadi (agar kerak bo'lsa), yig'ishni boshlash uchun har bir qismni oldindan tayyorlash kerak.

3D -printerlar juda aniq emas va kichik kamchiliklar paydo bo'lishi mumkinligi sababli, ma'lum yuzlarni tekislash uchun fayl yoki zımpara yoki silliqlash moslamasi bo'lgan dremeldan foydalaning. To'g'ridan -to'g'ri bo'g'inlar ishlashi uchun bo'g'inlar va kesishish nuqtalariga e'tibor qaratib, tegmaslik ulanishlarni tekislang. Ba'zida barmoq segmentlari va boshqa qismlardagi torli tunnellar g'or bo'lishi yoki nomukammal bo'lishi mumkin. Katta tafovutlarga qarshi kurashish uchun, tunnellarni burg'ilash uchun 3/16 dyuymli matkapdan foydalaning.

Ipni yo'naltirishning eng oson yo'li uchun har bir barmog'ingizni yig'ing, ipni tunnellardan o'tkazing va ipni uchlariga bog'lang. Har bir barmog'ingizni kaftingizga birlashtirishdan oldin, ipni kaftning ustki teshigidan, bittasi pastki qismidan, yo'riqnoma halqalari orqali o'tkazing va uni servo o'rnatilgan g'altakning qarama -qarshi uchlariga mahkamlang. Uzunliklar to'g'ri bo'lgandan so'ng, barmoqlaringizni kaftingizga ulang.

Yuqoridagi rasmda ko'rsatilgandek, barmoqni bir -biriga bog'lab turish uchun har bir bo'g'imga m4x16 vintlarni soling. Pushti uchun pushti bo'laklardan foydalanib, har bir barmoq qurish jarayonini hamma barmoqlar uchun takrorlang.

4 -qadam: Arduino davri

Skelet hamma yig'ilgan bo'lsa, endi mushaklar va miya birlashtirilishi kerak. Bir vaqtning o'zida barcha servolarni ishga tushirish uchun biz Adafruit kompaniyasining PCA 9685 dvigatel boshqaruvchisidan foydalanishimiz kerak. Servislarni quvvatlantirish uchun ushbu boshqaruvchiga tashqi quvvat manbai kerak. Bu tekshirgich va uning kodli kutubxonasi yordamida bu erda topishingiz mumkin.

Arduino -ni tekshirgichga ulashda, pin chiqishlarini yozib qo'yganingizga ishonch hosil qiling. Agar Arduino Mega -dan foydalansangiz, bu kerak bo'lmaydi. Biroq, har qanday holatda, servo dvigatelni boshqarish moslamasida qaysi portlar o'rnatilganligini yozib qo'yganingizga ishonch hosil qiling.

Servo va qo'lni IR masofadan boshqarish pulti yordamida boshqarish uchun, faqat IQ qabul qilgichni qo'shing va Arduino -ga ma'lumot simini raqamli portlarga ulang. Kabelning to'g'ri ulanganligiga ishonch hosil qilish uchun IQ qabul qilgichining pinoutini tekshiring. Bizning sxemamizning namunasi ko'rsatilgan.

Ushbu sxemani yaratish uchun, avvalo, har bir servo servo dvigatel boshqaruv panelidagi 3, 7, 11, 13 va 15 portlarga ulang. Pastki qismidagi beshta pin bilan butun taxtani non taxtasiga ulang.

O'tish kabelidan foydalanib, Arduino -ning 5V kuchini va topraklamasini bitta taxtali panjaraga ulang (Arduino -dan 5V qaysi tomonga yozilganligini yoki eslab qoling!). Bu IQ sensori va vosita boshqaruvchisini quvvatlantiradi. 6V kuchlanishli quvvat blokini boshqa elektr tarmog'iga ulang. Bu servolarni quvvatlantiradi.

IR sensorining barcha 3 pinini non paneliga joylashtiring. Quvvat va erni 5V temir yo'lga va chiqishni raqamli pin 7 ga ulang.

Biz Arduino Mega -dan foydalanayotganimiz sababli, dvigatel boshqaruvchisidagi SDA va SCL portlari Arduino -dagi SDA va SCL portlari bilan ulanadi. VCC va er portlari 5V temir yo'lga ulanadi.

Batareya to'plami o'z elektr tarmog'iga ulangan bo'lsa, o'tish kabellari va kichik tekis boshli tornavidadan foydalanib, servo dvigatellarga quvvatni yashil kirish sarlavhasi orqali mahkamlang.

Barcha ulanishlar mahkam ekanligiga ishonch hosil qiling va TinkerCAD sxemasi ulangan holda barcha kabel liniyalarini tekshiring.

5 -qadam: kodlash

Bu qo'lni ishga tushirishdan oldingi oxirgi qadam - Arduino -ni kodlash. Bu qo'lda PCA 9685 dvigatelni boshqarish moslamasi ishlatilganligi sababli, biz oldin kutubxonani o'rnatishimiz kerak, buni Arduino kodlash muhiti ichida bajarish mumkin. O'rnatishdan so'ng, IR Remote funksiyasi uchun IRremote kutubxonasini ham o'rnating.

Bizning kodimizda, IR masofadan boshqarish pultidagi har bir tugma ta'rifi 8 ta raqamli kod bilan ko'rsatilgan. Bular IRRecord dasturi yordamida topilgan, u Serial monitorda har bir tugmachaning 8 xonali kodini chop etadi.

IRRecord dasturi ham, qo'lda boshqarishning yakuniy dasturi ham biriktirilgan.

Kod boshida IRremote, Wire va Adafruit_PWMServoDriver kutubxonalarini kiriting.

Shundan so'ng, IR masofadan boshqarish pultining har bir tugmachasini aniqlash uchun IRRecord topilmalaridan foydalaning. Hamma zarur bo'lmasa -da (atigi 10tasi kerak), hamma narsaga ega bo'lish kelajak uchun tezkor kengayish (funktsiyalar va oldindan o'rnatilgan imo -ishoralarni qo'shish) imkonini beradi. Servo haydovchi funktsiyasidan foydalanib, pwm yarating va servolarni dvigatel boshqaruvchisining pinlariga tayinlang. Ko'rsatilganidek, SERVOMAX/MIN bir xil qiymatlaridan foydalaning. IQ sensori raqamli kirish pinini 7 deb belgilang va ishga tushiring.

Serialni yuklash tezligi 9600. Seriyani ishga tushirish bilan sozlash funktsiyasini e'lon qiling.

Nihoyat, loop funktsiyasida infraqizil masofadan boshqarish pultining kirishiga asoslanib if/else kalitini yarating, so'ngra ishlatiladigan IQ masofadan boshqarish pultidagi har bir tugmachasi bo'lgan kalit/korpus yarating. Siz xohlagan boshqaruv elementlari uchun ularni o'zgartirish mumkin. Har bir holat uchun, disk raskadrovka uchun ketma -ket monitorga bosilgan tugmani chop eting va servoni harakatlantirish uchun for loopidan foydalaning. Barcha holatlar yaratilgandan so'ng, loop funktsiyasini yopishdan oldin, ko'proq kiruvchi signallar uchun IQ sensorini qayta ishga tushirganingizga ishonch hosil qiling. Dvigatel boshqaruv paneli orqali servolarni kodlashni https://learn.adafruit.com/16-channel-pwm-servo-driver?view=all saytida topish mumkin.