Robotarm met gryp: 9 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Die oes van suurlemoenbome word as harde werk beskou as gevolg van die groot bome en ook as gevolg van die warm klimaat in die streke waar suurlemoenbome geplant word. Daarom het ons iets anders nodig om landbouwerkers te help om hul werk makliker te voltooi. Ons het 'n idee gekry om hul werk te vergemaklik, 'n robotarm met 'n gryp wat die suurlemoen uit die boom pluk. Die arm is ongeveer 50 cm lank. Die werkbeginsel is eenvoudig: ons gee die robot 'n posisie, dan sal dit op die regte plek gaan, en as daar 'n suurlemoen is, sny die grypstangelaar die stam en terselfdertyd die suurlemoen. Dan word die suurlemoen op die grond vrygelaat en die robot gaan terug na sy oorspronklike posisie. Aanvanklik lyk die projek ingewikkeld en moeilik om te doen. Dit is egter nie so kompleks nie, maar dit verg baie harde werk en goeie beplanning. Dit moet net een ding bo die ander gebou word. Aan die begin het ons probleme ondervind weens die covid-19-situasie en die werk op afstand, maar toe het ons dit gedoen, en dit was ongelooflik.

Hierdie instruksies is daarop gemik om u te lei deur die proses om 'n robotarm met 'n gryp te skep. Die projek is ontwerp en ontwerp as deel van ons Bruface Mechatronics -projek; die werk is in Fablab Brussel gedoen deur:

-Hussein Moslimani

-Inès Castillo Fernandez

-Jayesh Jagadesh Deshmukhe

-Raphaël Boitte

Stap 1: Vereiste vaardighede

Hier is 'n paar vaardighede wat u moet hê om hierdie projek te kan doen:

-Basiese beginsels van elektronika

-Basiese kennis van mikrobeheerders.

-Kodering in C-taal (Arduino).

-Wees gewoond aan CAD -sagteware, soos SolidWorks of AutoCAD.

-Laser sny

-3D drukwerk

U moet ook geduld en ruim vrye tyd hê; ons raai u ook aan om in 'n span te werk, net soos ons gedoen het; alles sal makliker wees.

Stap 2: CAD -ontwerp

Nadat ons verskillende monsters probeer het, het ons uiteindelik besluit om die robot te ontwerp soos in die figure, die arm is 2 grade vryheid. Die motors word met katrolle en rieme aan die as van elke arm gekoppel. Daar is baie voordele aan die gebruik van katrolle; een van die belangrikste is om die wringkrag te verhoog. Die eerste katrolriem van die eerste arm het 'n ratverhouding van 2, en die tweede een het 'n ratverhouding van 1.5.

Die moeilike deel van die projek was 'n beperkte tyd by Fablab. Die meeste ontwerpe is dus aangepas as lasersnitte, en slegs 'n paar verbindingsdele is 3D -gedruk. Hier vind u die aangehegte CAD -ontwerp.

Stap 3: Lys van komponente wat gebruik word

Hier is die komponente wat ons in ons projek gebruik het:

I) Elektroniese komponente:

-Arduino Uno: Dit is 'n mikrokontrollerbord met 14 digitale in-/uitsetpenne (waarvan 6 as PWM -uitsette gebruik kan word), 6 analoog insette, 'n 16 MHz kwarts kristal, 'n USB -aansluiting, 'n kragaansluiting, 'n ICSP -kop, en 'n reset -knoppie. Ons het hierdie tipe mikrobeheerder gebruik, aangesien dit maklik is om te gebruik en die nodige werk kan verrig.

-Twee groot servomotors (MG996R): is 'n geslote lus-servomeganisme wat posisionering gebruik om die beweging en finale posisie daarvan te beheer. Dit word gebruik om die arms te draai. Dit het 'n goeie wringkrag, tot 11 kg/cm, en danksy die wringkragvermindering van die katrolle en die gordel kan ons 'n hoër wringkrag bereik, wat meer as genoeg is om die arms vas te hou. En die feit dat ons nie meer as 180 grade draai nodig het nie, hierdie motor is baie goed om te gebruik.

-Een klein servo (E3003): is 'n geslote lus-servomeganisme wat posisionering gebruik om die beweging en finale posisie daarvan te beheer. Hierdie motor word gebruik om die gryper te beheer, dit het 'n wringkrag van 2,5 kg/cm en word gebruik om die suurlemoen te sny en te gryp.

-DC -kragtoevoer: Hierdie tipe kragtoevoer was beskikbaar by die fablab, en omdat ons motor nie op die grond beweeg nie, hoef die kragtoevoer nie aan mekaar te bly nie. Die grootste voordeel van hierdie kragtoevoer is dat ons die uitgangsspanning en stroom kan aanpas soos ons wil, dus is daar geen behoefte aan 'n spanningsreguleerder nie. As hierdie tipe kragtoevoer nie beskikbaar is nie, maar dit is duur. 'N Goedkoop alternatief hiervoor sou wees om 'n batteryhouer 8xAA, tesame met 'n spanningsreguleerder soos' MF-6402402 ', wat 'n gelykstroom-na-omskakelaar is, te gebruik om die spanning te kry wat u benodig. Die prys daarvan word ook in die lys van komponente aangetoon.

-Broodbord: Plastiekbord wat gebruik word om elektroniese komponente te hou. Ook om die elektronika aan die kragtoevoer te koppel.

-Drade: word gebruik om die elektroniese komponente aan die broodbord te koppel.

Druk-knoppie: dit word gebruik as die beginknoppie, dus as ons daarop druk, werk die robot.

-Ultrasoniese sensor: dit word gebruik om afstand te meet, en genereer hoëfrekwensieklank en bereken die tydsinterval tussen die stuur van die sein en die ontvangs van eggo. Dit word gebruik om vas te stel of die suurlemoen deur die gryp vasgehou is of dat dit gly.

II) Ander komponente:

-Plastiek vir 3D -druk

-3 mm houtplate vir lasersny

-Metaal as

-Blades

-Sagte materiaal: dit word aan albei kante van die gryp vasgeplak, sodat die gryper die suurlemoentak saamgepers terwyl dit gesny word.

-Skroewe

-Gordel om katrolle aan te sluit, standaard 365 T5 -gordel

-8mm ronde laers, die buitedeursnee is 22mm.

Stap 4: 3D -drukwerk en lasersnit

Danksy die lasersny- en 3D -drukmasjiene wat by die Fablab gevind word, bou ons die onderdele wat ons nodig het vir ons robot.

I-dele wat ons moes laser sny, is:

-Basis van die robot

-Ondersteun die motor van die eerste arm

-Ondersteun die eerste arm

-Plate van die 2 arms

-Basis van die gryper

-Verbinding tussen die gryper en die arm.

-Twee kante van die gryper

-Ondersteunings vir die laers, om seker te maak dat dit nie gly of uit hul posisie beweeg nie, al die laerpassings bestaan uit twee lae 3 mm+4 mm, aangesien die dikte van die laer 7 mm was.

Let wel: u benodig 'n klein stuk hout van 4 mm, vir 'n paar klein stukke wat hulle moet lasersny. In die CAD -ontwerp vind u ook 'n dikte van 6 mm, of enige ander dikte wat veelvoudig is aan 3, dan benodig u verskeie lae lasersnitonderdele op 3 mm, dit wil sê as daar 6 mm dikte is, dan benodig u 2 lae 3 mm elk.

II- Onderdele wat ons moes 3D-druk:

-Die vier katrolle: word gebruik om elke motor aan die arm te koppel wat dit verantwoordelik is om te beweeg.

-Ondersteuning van die motor van die tweede arm

-ondersteuning vir die peiling op die basis, wat onder die gordel vasgemaak word om krag daarop uit te oefen en spanning te verhoog. Dit word met 'n ronde metaalas aan die laer gekoppel.

-Twee reghoekige plate vir die gryper word op die sagte materiaal gesit om die tak goed vas te hou en wrywing te hê sodat die tak nie gly nie.

-Vierkantige as met 'n ronde gat van 8 mm om die plate van die eerste arm te verbind, en die gat was om 'n 8 mm -metaalas in te sit om die hele as sterk te maak en die totale wringkrag te hanteer. Die ronde metaalskagte is aan laers en aan beide kante van die arm gekoppel om die roterende deel te voltooi.

-Seskantige as met 'n ronde gat van 8 mm om dieselfde rede as die vierkantige as

-Klemme om die katrolle en die plate van elke arm goed op hul plekke te ondersteun.

In die drie figure van CAD kan u goed verstaan hoe die stelsel saamgestel is en hoe die skagte verbind en ondersteun word. U kan sien hoe die vierkantige en seshoekige asse aan die arm gekoppel is en hoe dit met die stutte verbind is met behulp van die metaalas. Die hele samestelling word in hierdie syfers gegee.

Stap 5: Meganiese samestelling

Die samestelling van die hele robot het drie hoofstappe wat uiteengesit moet word, eers monteer ons die basis en die eerste arm, dan die tweede arm na die eerste, en laastens die grijper na die tweede arm.

Montering van die basis en eerste arm:

Eerstens moet die gebruiker die volgende dele afsonderlik monteer:

-Die twee kante van die verbindings met die laers binne.

-Die ondersteuning van die motor met die motor en die klein katrol.

-Die simmetriese steun vir die klein katrol.

-Die vierkantige as, die groot katrol, die arm en die klampe.

-Die "span" laer ondersteun die steunplaat. Voeg dan die laer en die as by.

Elke sub-samestelling is nou in plek om aan mekaar gekoppel te word.

Let wel: om seker te maak dat ons die spanning in die gordel kry wat ons wil hê, kan die posisie van die motor op die basis aangepas word, ons het 'n langwerpige gat sodat die afstand tussen die katrolle vergroot of verminder kan word, en as ons kyk of die die spanning is goed, ons maak die motor met boute aan die basis vas en maak dit goed vas. Daarbenewens is 'n laer op die basis vasgemaak op 'n plek waar dit 'n krag op die gordel uitoefen om spanning te verhoog, dus as die gordel beweeg, draai die laer en geen wrywingsprobleme.

Samestelling van die tweede arm na die eerste:

Die onderdele moet afsonderlik gemonteer word:

-Die regterarm, met die motor, sy steun, die katrol, sowel as met die laer en sy ondersteuningsdele. 'N Skroef word ook aangebring om die katrol aan die as vas te maak, soos vir die vorige afdeling.

-Die linkerarm met die twee laers en hul stutte.

-Die groot katrol kan op die seskantige as sowel as die bo -arms gly, en die klampe wat ontwerp is om hul posisie vas te maak.

Dan het ons die tweede arm gereed om in sy posisie geplaas te word, die motor van die tweede arm word op die eerste geplaas, sy posisie is ook verstelbaar om die perfekte spanning te bereik en te voorkom dat die gordel gly, dan word die motor vasgemaak gordel in hierdie posisie.

Samestelling van die grijper:

Die montering van hierdie gryper is maklik en vinnig. Wat die vorige samestelling betref, kan die dele alleen gemonteer word voordat dit aan die volle arm geheg word:

-Bevestig die bewegende kakebeen aan die as van die motor met die plastiekdeel wat by die motor kom.

-Skroef die motor aan die steun vas.

-Skroef die steun van die sensor in die steun van die grijper.

-Ondersteun die sensor.

-Plaas die sagte materiaal op die grijper en plak die 3D -gedrukte deel daaroor

Die gryper kan maklik aan die tweede arm gekombineer word; slegs 'n lasersnyer -deel ondersteun die basis van die gryp aan die arm.

Die belangrikste was die afstelling van die lemme bo -op die arm en op watter afstand die lemme buite die gryp was, so dit is deur proef en fout gedoen totdat ons die doeltreffendste plek bereik het vir die lemme waar gesny en aangrypende moet gebeur byna op dieselfde tyd.

Stap 6: Aansluiting van elektroniese komponente

In hierdie kring het ons drie servomotore, een ultrasoniese sensor, een drukknop, Arduino en 'n kragtoevoer.

Die uitset van die kragtoevoer kan aangepas word soos ons wil, en aangesien al die servo's en die ultraklank op 5 volt werk, hoef u nie 'n spanningsreguleerder te hê nie, kan ons die uitset van die kragtoevoer net 5V reguleer.

Elke servo moet aan Vcc (+5V), grond en sein gekoppel word. Die ultrasoniese sensor het 4 penne, een is gekoppel aan Vcc, een vir die grond, en die ander twee penne is sneller- en eggo -penne; hulle moet aan digitale penne gekoppel word. Die drukknoppie is aan die grond gekoppel en aan 'n digitale pen.

Vir die Arduino moet dit die krag van die kragbron praat, dit kan nie van die skootrekenaar of sy kabel af kom nie, maar moet dieselfde grond hê as die elektroniese komponente wat daaraan gekoppel is.

!! BELANGRIKE NOTAS !!:

- U moet 'n kragomskakelaar en krag by die Vin met 7V voeg.

-Maak seker dat u met hierdie verbinding die Arduino -poort van u rekenaar verwyder om dit te verbrand; anders moet u nie die 5V -uitvoerpen as invoer gebruik nie.

Stap 7: Arduino -kode en vloeidiagram

Die doel van hierdie robotarm met 'n grijper is om 'n suurlemoen te versamel en elders te sit, dus as die robot aan is, moet ons op die startknoppie druk en dan na 'n sekere posisie gaan waar die suurlemoen gevind word, as dit as die suurlemoen aangegryp word, sal die gripper na 'n finale posisie gaan om die suurlemoen op sy plek te plaas; ons het die finale posisie op die horisontale vlak gekies, waar die maksimum wringkrag nodig is om te bewys dat die gripper sterk genoeg is.

Hoe kan die robot die suurlemoen bereik:

In die projek wat ons gedoen het, vra ons die robot eenvoudig om die arms in 'n sekere posisie te plaas waar ons die suurlemoen sit. Daar is nog 'n ander manier om dit te doen: u kan die inverse kinematika gebruik om die arm te beweeg deur die (x, y) koördinate van die suurlemoen te gee, en dit bereken hoeveel elke motor moet draai sodat die gryper die suurlemoen bereik. Waar toestand = 0 is wanneer die startknoppie nie gedruk word nie, sodat die arm in die beginposisie is en die robot nie beweeg nie, terwyl toestand = 1 is wanneer ons op die startknoppie druk en die robot begin.

Omgekeerde kinematika:

In die figure is daar 'n voorbeeld van inverse kinematiese berekening, u kan drie sketse sien, een vir die beginposisie en die ander twee vir die finale posisie. Dus, soos u sien, is daar twee moontlikhede: elmboog omhoog en elmboog af, vir die finale posisie- maak nie saak waar dit is nie- u kan kies wat u wil.

Kom ons neem die elmboog as voorbeeld, om die robot na sy posisie te laat beweeg, moet twee hoeke bereken word, theta1 en theta2, in die syfers sien u ook die stappe en vergelykings om theta1 en theta2 te bereken.

Let daarop dat as die struikelblok op 'n afstand van minder as 10 cm gevind word, die suurlemoen deur die grijper gegryp en vasgehou word, moet ons dit uiteindelik in die finale posisie lewer.

Stap 8: Begin die robot

Na alles wat ons voorheen gedoen het, hier is video's van die robot wat werk, met die sensor, drukknop en alles wat werk soos dit moet. Ons het ook 'n skuddingstoets op die robot gedoen om seker te maak dat dit stabiel is en dat die bedrading goed is.

Stap 9: Gevolgtrekking

Hierdie projek het ons 'n goeie ervaring in die hantering van sulke projekte gegee. Tog kan hierdie robot aangepas word en nog meer bykomende waardes hê, soos voorwerpopsporing om die suurlemoen op te spoor, of miskien 'n derde graad van vryheid, sodat dit tussen bome kan beweeg. Ons kan dit ook beheer deur 'n mobiele toepassing of met die sleutelbord, sodat ons dit kan beweeg soos ons wil. Ons hoop dat u van ons projek hou en 'n spesiale dankie aan die toesighouers by die Fablab dat u ons gehelp het.