Homemade arm manipulator para sa isang robot. Robotic arm manipulator

May backlight. Sa kabuuan, ang robot ay nagpapatakbo sa 6 na servomotors. Ang acrylic na dalawang milimetro ang kapal ay ginamit upang lumikha ng mekanikal na bahagi. Upang gawin ang tripod, ang base ay kinuha mula sa isang disco ball, at isang motor ang direktang itinayo dito.

Ang robot ay tumatakbo sa isang Arduino board. Ang isang computer unit ay ginagamit bilang pinagmumulan ng kuryente.

Mga materyales at kasangkapan:
- 6 na servomotor;
- acrylic 2 mm makapal (at isa pang maliit na piraso 4 mm makapal);
- tripod (upang lumikha ng isang base);
- uri ng ultrasonic distance sensor hc-sr04;
- Arduino Uno controller;
- power controller (ginawa nang nakapag-iisa);
- power supply mula sa computer;
- computer (kinakailangan para sa pagprograma ng Arduino);
- mga wire, kasangkapan, atbp.

Proseso ng paggawa:

Unang hakbang. Pagtitipon ng mekanikal na bahagi ng robot
Ang mekanikal na bahagi ay binuo nang napakasimple. Dalawang piraso ng acrylic ang kailangang ikabit gamit ang servo motor. Ang iba pang dalawang link ay konektado sa katulad na paraan. Tulad ng para sa grip, pinakamahusay na bilhin ito online. Ang lahat ng mga elemento ay pinagtibay ng mga tornilyo.

Ang haba ng unang bahagi ay mga 19 cm, at ang pangalawa ay humigit-kumulang 17.5 cm Ang front link ay may haba na 5.5 cm Tulad ng para sa natitirang mga elemento, ang kanilang mga sukat ay pinili sa personal na paghuhusga.

Anggulo ng pag-ikot sa base mekanikal na braso dapat na 180 degrees, kaya kailangan mong mag-install ng servo motor mula sa ibaba. Sa aming kaso, kailangan itong mai-install sa isang disco ball. Ang robot ay naka-install na sa servomotor.

Upang i-install ultrasonic sensor Kakailanganin mo ang isang piraso ng acrylic na 2 cm ang kapal.

Upang i-install ang grabber kakailanganin mo ng ilang mga turnilyo at isang servo motor. Kailangan mong kunin ang rocker mula sa servomotor at paikliin ito hanggang sa magkasya ito sa gripper. Pagkatapos ay maaari mong higpitan ang dalawang maliliit na turnilyo. Pagkatapos ng pag-install, ang servomotor ay dapat na nakabukas sa matinding kaliwang posisyon at ang mga gripping jaws ay dapat na sarado.

Ngayon ang servomotor ay naka-attach sa 4 bolts, ito ay mahalaga upang matiyak na ito ay nasa matinding kaliwang posisyon at ang mga labi ay pinindot nang magkasama.
Ngayon ang servo ay maaaring konektado sa board at suriin kung gumagana ang gripper.

Ikalawang hakbang. Robot lighting
Upang gawing mas kawili-wili ang robot, maaari mo itong i-backlight. Ginagawa ito gamit ang mga LED na may iba't ibang kulay.

Ikatlong hakbang. Pagkonekta sa elektronikong bahagi
Ang pangunahing controller para sa robot ay ang Arduino board. Ang isang yunit ng computer ay ginagamit bilang pinagmumulan ng kapangyarihan sa mga output nito kailangan mong makahanap ng boltahe na 5 Volts. Dapat ay naroon kung susukatin mo ang boltahe sa pula at itim na mga wire na may multimeter. Ang boltahe na ito ay kinakailangan upang mapanggana ang mga servomotor at ang sensor ng distansya. Ang dilaw at itim na mga wire ng block ay gumagawa na ng 12 Volts, kailangan ang mga ito para gumana ang Arduino.

Para sa mga servomotor kailangan mong gumawa ng limang konektor. Ikinonekta namin ang 5V sa mga positibo, at ang mga negatibo sa lupa. Ang sensor ng distansya ay konektado sa parehong paraan.

Ang board ay mayroon ding LED power indicator. Upang ikonekta ito, isang 100 Ohm resistor ang ginagamit sa pagitan ng +5V at ground.

Ang mga output mula sa servo motors ay konektado sa mga PWM output sa Arduino. Ang ganitong mga pin sa pisara ay ipinahiwatig ng "~" na simbolo. Tulad ng para sa ultrasonic distance sensor, maaari itong ikonekta sa mga pin 6 at 7. Ang LED ay konektado sa lupa at ang ika-13 pin.

Ngayon ay maaari mong simulan ang programming. Bago kumonekta sa pamamagitan ng USB, kailangan mong tiyakin na ang kapangyarihan ay ganap na naka-off. Kapag sinusubukan ang programa, dapat ding patayin ang kapangyarihan ng robot. Kung hindi ito nagawa, ang controller ay makakatanggap ng 5V mula sa USB at 12V mula sa power supply.

Sa diagram makikita mo na ang mga potentiometer ay idinagdag upang kontrolin ang mga servo motors. Ang mga ito ay hindi isang kinakailangang bahagi ng robot, ngunit kung wala sila ang iminungkahing code ay hindi gagana. Ang mga potentiometer ay konektado sa mga pin 0,1,2,3 at 4.

Mayroong isang risistor R1 sa diagram; maaari itong mapalitan ng isang 100 kOhm potentiometer. Papayagan ka nitong ayusin nang manu-mano ang liwanag. Tulad ng para sa mga resistors R2, ang kanilang nominal na halaga ay 118 Ohms.

Narito ang isang listahan ng mga pangunahing sangkap na ginamit:
- 7 LEDs;
- R2 - 118 Ohm risistor;
- R1 - 100 kOhm risistor;
- lumipat;
- photoresistor;
- transistor bc547.

Ikaapat na hakbang. Programming at unang paglulunsad ng robot
Upang kontrolin ang robot, 5 potentiometers ang ginamit. Posibleng palitan ang naturang circuit ng isang potentiometer at dalawang joystick. Kung paano ikonekta ang potentiometer ay ipinakita sa nakaraang hakbang. Pagkatapos i-install ang sketch, maaaring masuri ang robot.

Ang mga unang pagsubok ng robot ay nagpakita na ang mga naka-install na servo motors ng uri ng futuba s3003 ay naging mahina para sa robot. Magagamit lamang ang mga ito para ipihit ang kamay o hawakan. Sa halip, nag-install ang may-akda ng mg995 engine. Tamang pagpipilian magkakaroon ng mga makina tulad ng mg946.

Hello!

Pinag-uusapan natin ang linya ng mga collaborative na robotic manipulator mula sa Universal Robots.

Ang kumpanya ng Universal Robots, na orihinal na mula sa Denmark, ay gumagawa ng mga collaborative na robotic manipulator para sa pag-automate ng cyclic na proseso ng produksyon. Sa artikulong ito ipinakita namin ang kanilang pangunahing teknikal na mga pagtutukoy at isaalang-alang ang mga lugar ng aplikasyon.

Ano ito?

Ang mga produkto ng kumpanya ay kinakatawan ng isang linya ng tatlong magaan na pang-industriyang handling device na may bukas na kinematic chain:
UR3, UR5, UR10.
Ang lahat ng mga modelo ay may 6 na antas ng kadaliang kumilos: 3 portable at 3 orienting. Ang mga device mula sa Universal Robots ay gumagawa lamang ng mga angular na paggalaw.
Ang mga robotic manipulator ay nahahati sa mga klase, depende sa maximum na pinapahintulutang payload. Ang iba pang mga pagkakaiba ay ang radius ng lugar ng pagtatrabaho, timbang at diameter ng base.
Lahat ng UR manipulator ay nilagyan ng high-precision absolute position sensors, na nagpapasimple sa pagsasama sa mga panlabas na aparato at kagamitan. Salamat sa kanilang compact na disenyo, ang mga manipulator ng UR ay hindi kumukuha ng maraming espasyo at maaaring i-install sa mga seksyon ng trabaho o sa mga linya ng produksyon, kung saan hindi magkasya ang mga ordinaryong robot. Mga pagtutukoy:
Bakit sila kawili-wili?Dali ng programming

Ang espesyal na binuo at patented na teknolohiya ng programming ay nagbibigay-daan sa mga hindi teknikal na operator na mabilis na i-configure at kontrolin ang UR robotic arm gamit ang intuitive na 3D visualization na teknolohiya. Ang programming ay nangyayari sa pamamagitan ng isang serye ng mga simpleng paggalaw ng gumaganang katawan ng manipulator sa mga kinakailangang posisyon, o sa pamamagitan ng pagpindot sa mga arrow sa isang espesyal na programa sa tablet.UR3: UR5: UR10: Mabilis na pag-setup

Ang paunang startup operator ay mangangailangan ng wala pang isang oras upang i-unpack, i-install at i-program ang unang simpleng operasyon. UR3: UR5: UR10: Pakikipagtulungan at seguridad

Ang mga manipulator ng UR ay may kakayahang palitan ang mga operator na gumaganap ng mga nakagawiang gawain sa mga mapanganib at kontaminadong kapaligiran. Isinasaalang-alang ng sistema ng kontrol ang mga panlabas na nakakagambalang impluwensya na ginawa sa manipulator ng robot sa panahon ng operasyon. Dahil dito, ang mga UR handling system ay maaaring patakbuhin nang walang proteksiyon na mga hadlang, malapit sa mga workstation ng tauhan. Ang mga sistema ng kaligtasan ng robot ay inaprubahan at pinatunayan ng TÜV - ang German Technical Inspectorate.
UR3: UR5: UR10: Iba't ibang mga nagtatrabaho na katawan

Sa dulo ng UR industrial manipulators, ang isang standardized mount ay ibinigay para sa pag-install ng mga espesyal na gumaganang bahagi. Maaaring i-install ang mga karagdagang module ng force-torque sensor o camera sa pagitan ng gumaganang katawan at ang huling link ng manipulator. Mga posibleng aplikasyon

Ang mga pang-industriya na robotic manipulator na UR ay nagbubukas ng posibilidad na i-automate ang halos lahat ng cyclical routine na proseso. Napatunayan na ng mga Universal Robots device ang kanilang sarili sa iba't ibang larangan ng aplikasyon.

Pagsasalin

Ang pag-install ng mga manipulator ng UR sa mga lugar ng paglilipat at packaging ay nagpapataas ng katumpakan at nagpapababa ng pag-urong. Karamihan sa mga operasyon ng paglilipat ay maaaring isagawa nang walang pangangasiwa. Buli, buffering, paggiling

Pinapayagan ka ng built-in na sensor system na kontrolin ang katumpakan at pagkakapareho ng inilapat na puwersa sa mga hubog at hindi pantay na ibabaw.

Die casting

Ang mataas na katumpakan ng mga paulit-ulit na paggalaw ay nagbibigay-daan sa mga UR robot na magamit para sa pagpoproseso ng polimer at mga gawain sa paghubog ng iniksyon.
Pagpapanatili ng CNC machine

Ginagawang posible ng klase ng proteksyon ng shell na mag-install ng mga handling system para sa pakikipagtulungan na may mga CNC machine. Pag-iimpake at pagsasalansan

Ang mga tradisyonal na teknolohiya ng automation ay mahirap at mahal. Madaling nako-customize, ang mga robot ng UR ay may kakayahang gumana nang mayroon o walang mga protective shield sa paligid ng mga empleyado 24 na oras sa isang araw, na naghahatid ng mataas na katumpakan at pagiging produktibo. Kontrol sa kalidad

Ang isang robotic manipulator na may mga video camera ay angkop para sa tatlong-dimensional na mga sukat, na isang karagdagang garantiya ng kalidad ng mga produkto. Assembly

Ang isang simpleng attachment device ay nagbibigay-daan sa mga UR robot na magkaroon ng angkop na mga pantulong na mekanismo na kinakailangan para sa pag-assemble ng mga bahagi na gawa sa kahoy, plastik, metal at iba pang mga materyales. make-up

Ang control system ay nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang nabuong metalikang kuwintas upang maiwasan ang sobrang paghigpit at matiyak ang kinakailangang pag-igting. Pagbubuklod at hinang

Ang mataas na katumpakan ng pagpoposisyon ng elemento ng pagtatrabaho ay nagpapahintulot sa iyo na bawasan ang dami ng basura kapag nagsasagawa ng gluing o nag-aaplay ng mga sangkap.
Maaaring gumanap ang mga pang-industriyang robotic arm ng UR iba't ibang uri hinang: arc, spot, ultrasonic at plasma. Kabuuan:

Ang mga pang-industriyang manipulator mula sa Universal Robots ay compact, magaan, at madaling matutunan at gamitin. Ang mga UR robot ay isang flexible na solusyon para sa malawak na hanay ng mga gawain. Ang mga manipulator ay maaaring i-program upang magsagawa ng anumang mga pagkilos na likas sa mga paggalaw ng isang kamay ng tao, at sila ay mas mahusay sa pag-ikot ng mga paggalaw. Ang mga manipulator ay hindi madaling kapitan ng pagkapagod o takot sa pinsala;
Nagbibigay-daan sa iyo ang mga solusyon mula sa Universal Robots na i-automate ang anumang nakagawiang proseso, na nagpapataas ng bilis at kalidad ng produksyon.

Talakayin ang automation ng iyong mga proseso ng produksyon gamit ang Universal Robots manipulators sa isang opisyal na dealer -

Municipal institusyong pambadyet

karagdagang edukasyon"Istasyon mga batang technician»

lungsod ng Kamensk Shakhtinsky

Entablado ng munisipyo rehiyonal na kompetisyon

"Mga batang taga-disenyo ng Don para sa ikatlong milenyo"

Seksyon "Robotics"

« Arduino manipulator arm"

karagdagang guro sa edukasyon

MBU DO "SYUT"

Panimula 3

Pananaliksik at pagsusuri 4

Mga yugto ng mga yunit ng pagmamanupaktura at pag-assemble ng manipulator 6

1. Mga materyales at kasangkapan 6

   Mga mekanikal na bahagi ng manipulator 7

   Electronic na pagpuno manipulator 9

Konklusyon 11

Mga mapagkukunan ng impormasyon 12

Apendise 13

Panimula

Ang robotic manipulator ay isang three-dimensional na makina na may tatlong sukat na tumutugma sa espasyo ng isang buhay na nilalang. Sa isang malawak na kahulugan, ang isang manipulator ay maaaring tukuyin bilang teknikal na sistema, may kakayahang palitan ang isang tao o tulungan siya sa pagsasagawa ng iba't ibang gawain.

Sa kasalukuyan, ang pag-unlad ng robotics ay hindi umuunlad, ngunit tumatakbo, nang mas maaga. Sa unang 10 taon ng ika-21 siglo lamang, higit sa 1 milyong robot ang naimbento at ipinatupad. Ngunit ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang mga pag-unlad sa lugar na ito ay maaaring isagawa hindi lamang ng mga koponan ng malalaking korporasyon, grupo ng mga siyentipiko at propesyonal na mga inhinyero, kundi pati na rin ng mga ordinaryong mag-aaral sa buong mundo.

Maraming mga complex ang binuo upang pag-aralan ang robotics sa paaralan. Ang pinakasikat sa kanila ay:

Robotis Bioloid;

LEGO Mindstorms;

• Arduino.

Ang mga Arduino constructor ay may malaking interes sa mga robot builder. Ang mga Arduino board ay isang radio constructor, napakasimple, ngunit sapat na gumagana para sa napakabilis na programming sa wikang Viring (talagang C++) at pagpapatupad teknikal na ideya.

Ngunit bilang mga palabas sa pagsasanay, parami nang parami praktikal na kahalagahan Ito ay mga gawa ng mga batang propesyonal ng bagong henerasyon na kinukuha.

Ang pagtuturo sa mga bata ng programming ay palaging may kaugnayan, dahil ang mabilis na pag-unlad ng robotics ay nauugnay, una sa lahat, sa pag-unlad teknolohiya ng impormasyon at paraan ng komunikasyon.

Ang layunin ng proyekto ay lumikha ng isang pang-edukasyon na radio-constructor batay sa isang braso ng manipulator upang turuan ang mga bata ng programming sa kapaligiran ng Arduino sa isang mapaglarong paraan. Upang magbigay ng pagkakataon para sa maraming mga bata hangga't maaari upang maging pamilyar sa mga aktibidad sa disenyo sa robotics.

Mga layunin ng proyekto:

bumuo at bumuo ng isang braso sa pagtuturo - isang manipulator na may kaunting gastos mga pondo na hindi mas mababa sa mga dayuhang analogue;

gumamit ng mga servos bilang mga mekanismo ng manipulator;

kontrolin ang mga mekanismo ng manipulator gamit ang Arduino UNO R 3 radio kit;

bumuo ng isang programa sa kapaligiran ng programming ng Arduino para sa proporsyonal na kontrol ng mga servos.

Upang makamit ang itinakdang layunin at layunin ng aming proyekto, kinakailangang pag-aralan ang mga uri ng umiiral na mga manipulator, teknikal na literatura sa paksang ito at ang Arduino hardware at computing platform.

Pananaliksik at pagsusuri

Mag-aral.

Manipulator sa industriya- idinisenyo upang magsagawa ng mga pag-andar ng motor at kontrol sa proseso ng produksyon, ibig sabihin, isang awtomatikong aparato na binubuo ng isang manipulator at isang reprogrammable na control device na bumubuo ng mga aksyong kontrol na nagtatakda ng mga kinakailangang paggalaw ng mga executive body ng manipulator. Ginagamit para sa paglipat ng mga item sa produksyon at pagganap ng iba't-ibang mga teknolohikal na operasyon.

TUNGKOL SA
ang booming constructor - ang manipulator ay nilagyan ng robotic arm na nag-compress at nag-uncle. Sa tulong nito maaari kang maglaro ng chess sa pamamagitan ng pagkontrol dito nang malayuan. Maaari ka ring gumamit ng robotic na kamay upang mamigay ng mga business card. Kasama sa mga paggalaw ang: pulso 120°, siko 300°, pangunahing pag-ikot 270°, pangunahing pag-ikot 180°. Ang laruan ay napakahusay at kapaki-pakinabang, ngunit ang halaga nito ay halos 17,200 rubles.

Salamat sa proyektong "uArm", sinuman ay maaaring mag-assemble ng kanilang sariling desktop mini-robot. Ang "uArm" ay isang 4-axis na manipulator, isang miniature na bersyon ng pang-industriyang robot na "ABB PalletPack IRB460". Ang manipulator ay nilagyan ng Atmel microprocessor at isang hanay ng mga servomotor, ang kabuuang halaga ng mga kinakailangang bahagi ay 12,959 rubles. Ang proyekto ng uArm ay nangangailangan ng hindi bababa sa mga pangunahing kasanayan sa programming at karanasan sa pagbuo ng Legos. Ang mini robot ay maaaring i-program para sa maraming mga function: mula sa paglalaro hanggang instrumentong pangmusika, bago mag-load ng ilang kumplikadong programa. Sa kasalukuyan, ang mga application ay binuo para sa iOS at Android, na magbibigay-daan sa iyong kontrolin ang "uArm" mula sa isang smartphone.

Manipulators "uArm"

Karamihan sa mga umiiral na manipulator ay nagsasangkot ng paglalagay ng mga motor nang direkta sa mga kasukasuan. Ito ay mas simple sa disenyo, ngunit lumalabas na ang mga makina ay dapat iangat hindi lamang ang kargamento, kundi pati na rin ang iba pang mga makina.

Pagsusuri.

Ginawa namin bilang batayan ang manipulator na ipinakita sa website ng Kickstarter, na tinatawag na "uArm". Ang bentahe ng disenyo na ito ay ang platform para sa paglalagay ng gripper ay palaging matatagpuan parallel ibabaw ng trabaho. Ang mga mabibigat na makina ay matatagpuan sa base, ang mga puwersa ay ipinapadala sa pamamagitan ng mga baras. Bilang isang resulta, ang manipulator ay may tatlong servos (tatlong antas ng kalayaan), na nagpapahintulot sa ito na ilipat ang tool kasama ang lahat ng tatlong axes sa pamamagitan ng 90 degrees.

Nagpasya silang mag-install ng mga bearings sa mga gumagalaw na bahagi ng manipulator. Ang disenyo ng manipulator na ito ay may maraming mga pakinabang sa maraming mga modelo na kasalukuyang ibinebenta: Sa kabuuan, ang manipulator ay gumagamit ng 11 bearings: 10 piraso para sa isang 3mm shaft at isa para sa isang 30mm shaft.

Mga katangian ng braso ng manipulator:

Taas: 300mm.

Lugar ng trabaho(na may ganap na naka-extend na braso): 140mm hanggang 300mm sa paligid ng base

Pinakamataas na kapasidad ng pagkarga bawat nakalahad ang braso: 200g

Kasalukuyang pagkonsumo, wala na: 1A

Madaling i-assemble. Ang isang pulutong ng pansin ay binayaran upang matiyak na mayroong isang pagkakasunud-sunod ng pagpupulong ng manipulator, kung saan ito ay magiging lubhang maginhawa upang i-tornilyo ang lahat ng mga bahagi. Ito ay lalong mahirap para sa mga makapangyarihang servo drive unit sa base.

Ang kontrol ay natanto gamit ang mga variable na resistors, proporsyonal na kontrol. Maaari kang magdisenyo ng isang pantograph-type na kontrol, tulad ng sa mga nuclear scientist at ang bayani sa malaking robot mula sa pelikulang "Avatar," maaari din itong kontrolin gamit ang isang mouse, at gamit ang mga halimbawa ng code maaari kang lumikha ng iyong sariling mga algorithm ng paggalaw.

Ang pagiging bukas ng proyekto. Kahit sino ay maaaring gumawa ng sarili nilang mga tool (suction cup o pencil clip) at i-load ang program (sketch) na kinakailangan upang makumpleto ang gawain sa controller.

Mga yugto ng mga bahagi ng pagmamanupaktura at pag-assemble ng manipulator

Mga materyales at kasangkapan

Upang gawin ang braso ng manipulator, ginamit ang isang composite panel na may kapal na 3mm at 5mm. Ito ay isang materyal na binubuo ng dalawang aluminyo sheet, 0.21 mm makapal, konektado sa pamamagitan ng isang thermoplastic polymer layer, ay may magandang rigidity, ay magaan at madaling iproseso. Ang mga na-download na larawan ng manipulator sa Internet ay naproseso programa sa kompyuter Inkscape (vector graphics editor). Ang mga guhit ng braso ng manipulator ay iginuhit sa programa ng AutoCAD (isang three-dimensional na computer-aided na disenyo at sistema ng pagguhit).

Handa nang mga bahagi para sa manipulator.

Mga natapos na bahagi ng base ng manipulator.

Mga mekanikal na nilalaman ng manipulator

Ang MG-995 servos ay ginamit para sa base ng manipulator. Ang mga ito ay mga digital na servos na may mga metal na gear at ball bearings; Ang isang servo drive ay tumitimbang ng 55.0 gramo na may sukat na 40.7 x 19.7 x 42.9 mm, supply ng boltahe mula 4.8 hanggang 7.2 volts.

Ginamit ang MG-90S servos para hawakan at paikutin ang kamay. Ang mga ito ay mga digital servos din na may mga metal na gear at isang ball bearing sa output shaft; Ang isang servo drive ay tumitimbang ng 13.4 gramo na may sukat na 22.8 x 12.2 x 28.5 mm, supply ng boltahe mula 4.8 hanggang 6.0 volts.

Servo drive MG-995 Servo drive MG90S

Ang isang bearing na may sukat na 30x55x13 ay ginagamit upang mapadali ang pag-ikot ng base ng braso - isang manipulator na may load.

Pag-install ng tindig. Umiikot na pagpupulong ng device.

Ang base ng braso - manipulator assembly.

Mga bahagi para sa pag-assemble ng gripper. Pagpupulong ng gripper.

Electronic na pagpuno ng manipulator

may isa bukas na proyekto, na tinatawag na Arduino. Ang batayan ng proyektong ito ay isang pangunahing module ng hardware at isang programa kung saan maaari kang sumulat ng code para sa controller sa isang espesyal na wika, at nagbibigay-daan sa iyong kumonekta at i-program ang module na ito.

Upang gumana sa manipulator, gumamit kami ng Arduino UNO R 3 board at isang katugmang expansion board para sa pagkonekta ng mga servos. Ito ay may 5 volt stabilizer na naka-install upang paganahin ang mga servos, PLS contact para sa pagkonekta ng mga servos at isang connector para sa pagkonekta ng mga variable resistors. Ang kapangyarihan ay ibinibigay mula sa 9V, 3A block.

Arduino controller board UNO R 3.

Diagram ng eskematiko mga extension para sa Arduino controller board UNO R 3 ay binuo na isinasaalang-alang ang mga nakatalagang gawain.

Schematic diagram ng expansion board para sa controller.

Expansion board para sa controller.

Ikinonekta namin ang Arduino UNO R 3 board gamit ang USB A-B cable sa computer, itakda ang mga kinakailangang setting sa programming environment, at lumikha ng program (sketch) para sa pagpapatakbo ng mga servos gamit ang Arduino library. I-compile namin (suriin) ang sketch, pagkatapos ay i-load ito sa controller. SA detalyadong impormasyon tungkol sa pagtatrabaho sa kapaligiran ng Arduino ay matatagpuan sa website http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino para sa mga nagsisimula. Mga Aralin).

Program window na may sketch.

Konklusyon

Ang modelong ito ng manipulator ay nakikilala sa pamamagitan ng mababang gastos, kumpara sa simpleng set ng konstruksyon na "Duckrobot", na nagsasagawa ng 2 paggalaw at nagkakahalaga ng 1,102 rubles, o ang set ng konstruksiyon ng Lego "Police Station", na nagkakahalaga ng 8,429 rubles. Ang aming konstruktor ay nagsasagawa ng 5 paggalaw at nagkakahalaga ng 2384 rubles.

	Mga sangkap at materyal	Dami
	Servo drive MG-995
	Servo drive MG90S
	Bearing 30x55x13
	Bearing 3x8x3
	M3x27 brass female-female stand
	M3x10 turnilyo na may layunin. sa ilalim ng h/w
	Composite panel laki 0.6m2
	Arduino UNO R 3 controller board
	Variable resistors 100 kom.

Ang mababang gastos ay nag-ambag sa pagbuo ng isang teknikal na tagabuo para sa isang braso ng manipulator, isang halimbawa kung saan malinaw na ipinakita ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng manipulator at ang pagpapatupad ng mga nakatalagang gawain sa isang mapaglarong paraan.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo sa kapaligiran ng Arduino programming ay napatunayan ang sarili nito sa mga pagsubok. Ang ganitong paraan ng pamamahala at pagtuturo ng programming sa mapaglarong paraan ay hindi lamang posible, ngunit epektibo rin.

Ang paunang file na may sketch, na kinuha mula sa opisyal na website ng Arduino at na-debug sa kapaligiran ng programming, ay nagsisiguro ng tama at maaasahang operasyon ng manipulator.

Sa hinaharap gusto kong iwanan ang mga mamahaling servos at gamitin mga stepper motor, sa gayon, ito ay lilipat nang tumpak at maayos.

Ang manipulator ay kinokontrol gamit ang pantograph sa pamamagitan ng Bluetooth radio channel.

Mga mapagkukunan ng impormasyon

Gololobov N.V. Tungkol sa proyekto ng Arduino para sa mga mag-aaral. Moscow. 2011.

Kurt E. D. Panimula sa mga microcontroller na may Pagsasalin sa Russian ni T. Volkov. 2012.

Belov A.V. Manwal sa pagtuturo sa sarili para sa mga developer ng device sa mga AVR microcontroller. Agham at Teknolohiya, St. Petersburg, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ crawler-mounted manipulator.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipulator sa pamamagitan ng Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html link sa artikulo at video.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino para sa mga nagsisimula.

Aplikasyon

Pagguhit ng base ng Manipulator

Pagguhit ng boom at manipulator grip.

Hello Giktimes!

Ang proyekto ng uArm mula sa uFactory ay nakalikom ng mga pondo sa Kickstarter mahigit dalawang taon na ang nakalipas. Sinabi nila sa simula pa lang na ito ay isang bukas na proyekto, ngunit kaagad pagkatapos ng kumpanya ay hindi sila nagmamadali na i-publish ang source code. Gusto ko lang gupitin ang plexiglass ayon sa kanilang mga guhit at iyon na, ngunit dahil walang mapagkukunan ng mga materyales at walang ganoong bagay sa nakikinita na hinaharap, sinimulan kong ulitin ang disenyo mula sa mga litrato.

Ngayon ang aking robotic na braso ay ganito ang hitsura:

Mabagal akong nagtatrabaho sa loob ng dalawang taon, nakagawa ako ng apat na bersyon at nakakuha ako ng maraming karanasan. Maaari mong mahanap ang paglalarawan, kasaysayan ng proyekto at lahat ng mga file ng proyekto sa ilalim ng hiwa.

Pagsubok at pagkakamali

Noong nagsimula akong magtrabaho sa mga guhit, gusto kong hindi lamang ulitin ang uArm, ngunit pagbutihin ito. Tila sa akin na sa aking mga kondisyon ay posible na gawin nang walang mga bearings. Hindi ko rin gusto ang katotohanan na ang mga electronics ay umiikot kasama ang buong manipulator at gusto kong gawing simple ang disenyo ng ibabang bahagi ng bisagra. Dagdag pa, sinimulan ko siyang iguhit nang mas maliit kaagad.

Gamit ang mga parameter ng input na ito, iginuhit ko ang unang bersyon. Sa kasamaang palad, wala akong anumang mga larawan ng bersyon na iyon ng manipulator (na ginawa sa kulay dilaw). Ang mga pagkakamali sa loob nito ay simpleng epiko. Una, halos imposibleng mag-ipon. Bilang isang patakaran, ang mga mekanika na iginuhit ko bago ang manipulator ay medyo simple, at hindi ko na kailangang isipin ang tungkol sa proseso ng pagpupulong. Ngunit gayon pa man, tinipon ko ito at sinubukang simulan ito, at halos hindi gumagalaw ang aking kamay! Ang lahat ng mga bahagi ay umiikot sa paligid ng mga turnilyo at kung hinihigpitan ko ang mga ito upang magkaroon ng mas kaunting paglalaro, hindi siya makagalaw. Kung paluwagin ko ito upang makagalaw, lumitaw ang hindi kapani-paniwalang paglalaro. Bilang isang resulta, ang konsepto ay hindi nakaligtas kahit na tatlong araw. At nagsimula siyang magtrabaho sa pangalawang bersyon ng manipulator.

Si Red ay angkop na para sa trabaho. Nag-assemble ito nang normal at maaaring gumalaw nang may pagpapadulas. Nasubukan ko ang software dito, ngunit ang kakulangan ng mga bearings at malalaking pagkalugi sa iba't ibang mga thrust ay naging napakahina nito.

Pagkatapos ay inabandona ko ang trabaho sa proyekto sa loob ng ilang oras, ngunit sa lalong madaling panahon ay nagpasya akong dalhin ito sa katuparan. Nagpasya akong gumamit ng mas malakas at sikat na servos, dagdagan ang laki at magdagdag ng mga bearings. Bukod dito, nagpasya ako na hindi ko susubukan na gawin ang lahat nang perpekto nang sabay-sabay. Ini-sketch ko ang mga drawing mabilis na mga kamay, nang hindi gumuhit ng magagandang koneksyon at nag-order ng pagputol mula sa transparent na plexiglass. Gamit ang nagresultang manipulator, nagawa kong i-debug ang proseso ng pagpupulong, natukoy ang mga lugar na nangangailangan ng karagdagang pagpapalakas, at natutunan kung paano gumamit ng mga bearings.

Pagkatapos kong magkaroon ng maraming kasiyahan sa transparent na manipulator, sinimulan kong iguhit ang huling puting bersyon. Kaya, ngayon ang lahat ng mga mekanika ay ganap na na-debug, nababagay sila sa akin at handa akong sabihin na hindi ko nais na baguhin ang anumang bagay sa disenyo na ito:

Ito ay nalulumbay sa akin na hindi ako makapagdala ng anumang panimula na bago sa proyekto ng uArm. Sa oras na sinimulan kong iguhit ang huling bersyon, inilunsad na nila ang mga 3D na modelo sa GrabCad. Bilang isang resulta, pinasimple ko lang ang claw ng kaunti, inihanda ang mga file sa isang maginhawang format at gumamit ng napaka-simple at karaniwang mga bahagi.

Mga tampok ng manipulator

Bago lumitaw ang uArm, mga manipulator sa desktop ng klase na ito ay mukhang medyo malungkot. Sila ay alinman sa walang electronics sa lahat, o nagkaroon ng ilang uri ng kontrol sa resistors, o nagkaroon ng kanilang sariling proprietary software. Pangalawa, kadalasan ay wala silang sistema ng mga parallel na bisagra at ang grip mismo ay nagbago ng posisyon nito sa panahon ng operasyon. Kung kinokolekta mo ang lahat ng mga pakinabang ng aking manipulator, makakakuha ka ng isang medyo mahabang listahan:

1. Isang sistema ng baras na nagbibigay-daan sa mga makapangyarihan at mabibigat na motor na mailagay sa base ng manipulator, pati na rin ang paghawak sa gripper parallel o patayo sa base
2. Isang simpleng hanay ng mga bahagi na madaling bilhin o gupitin mula sa plexiglass
3. Mga bearings sa halos lahat ng bahagi ng manipulator
4. Madaling i-assemble. Ito ay naging isang talagang mahirap na gawain. Lalo na mahirap isipin ang proseso ng pag-assemble ng base
5. Ang posisyon ng pagkakahawak ay maaaring mabago ng 90 degrees
6. Open source at dokumentasyon. Ang lahat ay inihanda sa naa-access na mga format. Magbibigay ako ng mga link sa pag-download para sa mga 3D na modelo, pagputol ng mga file, listahan ng mga materyales, electronics at software
7. Katugma sa Arduino. Maraming detractors ng Arduino, ngunit naniniwala ako na ito ay isang pagkakataon upang palawakin ang madla. Madaling maisulat ng mga propesyonal ang kanilang software sa C - isa itong regular na controller mula sa Atmel!

Mechanics

Upang mag-ipon, kailangan mong gupitin ang mga bahagi mula sa 5mm makapal na plexiglass:

Sinisingil nila ako ng humigit-kumulang $10 para putulin ang lahat ng bahaging ito.

Ang base ay naka-mount sa isang malaking tindig:

Lalo na mahirap mag-isip sa base mula sa punto ng view ng proseso ng pagpupulong, ngunit binantayan ko ang mga inhinyero mula sa uArm. Ang mga rocker ay nakaupo sa isang pin na may diameter na 6mm. Dapat pansinin na ang aking elbow thrust ay nakasalalay U-shaped holder, at ang uFactory ay may hugis-L. Mahirap ipaliwanag kung ano ang pagkakaiba, ngunit sa palagay ko ginawa ko nang mas mahusay.

Ang mahigpit na pagkakahawak ay pinagsama nang hiwalay. Maaari itong paikutin sa paligid ng axis nito. Ang claw mismo ay nakaupo nang direkta sa motor shaft:

Sa dulo ng artikulo ay magbibigay ako ng isang link sa sobrang detalyadong mga tagubilin sa pagpupulong sa mga litrato. Maaari mong kumpiyansa na i-twist ang lahat nang magkasama sa loob ng ilang oras kung nasa kamay mo na ang lahat ng kailangan mo. Naghanda din ako ng 3D model sa libreng programa SketchUp. Maaari mong i-download ito, i-play ito at tingnan kung ano at paano ito binuo.

Electronics

Upang gumana ang braso, ang kailangan mo lang gawin ay ikonekta ang limang servos sa Arduino at bigyan sila ng kapangyarihan mula sa isang mahusay na mapagkukunan. Gumagamit ang uArm ng ilang uri ng feedback motors. Nag-install ako ng tatlong regular na MG995 na motor at dalawang maliit na metal geared na motor upang makontrol ang gripper.

Narito ang aking salaysay ay malapit na magkakaugnay sa mga nakaraang proyekto. Ilang oras na ang nakalipas nagsimula akong magturo ng Arduino programming at naghanda pa nga ng sarili kong Arduino-compatible board para sa mga layuning ito. Sa kabilang banda, isang araw nagkaroon ako ng pagkakataon na gumawa ng mga board sa murang halaga (na sinulat ko rin). Sa huli, natapos ang lahat sa akin gamit ang sarili kong board na katugma sa Arduino at isang espesyal na kalasag upang kontrolin ang manipulator.

Ang kalasag na ito ay talagang napaka-simple. May apat dito mga variable ng risistor, dalawang button, limang servo connector at isang power connector. Ito ay napaka-maginhawa mula sa isang punto ng pag-debug ng view. Maaari kang mag-upload ng isang test sketch at mag-record ng ilang macro para sa kontrol o isang bagay na katulad nito. Magbibigay din ako ng isang link upang i-download ang board file sa dulo ng artikulo, ngunit ito ay inihanda para sa pagmamanupaktura na may metallized na mga butas, kaya ito ay walang gaanong pakinabang para sa produksyon sa bahay.

Programming

Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang pagkontrol sa manipulator mula sa isang computer. Ang uArm ay may maginhawang aplikasyon para sa pagkontrol sa manipulator at isang protocol para sa pagtatrabaho dito. Nagpapadala ang computer ng 11 bytes sa COM port. Ang una ay palaging 0xFF, ang pangalawa ay 0xAA at ang ilan sa mga natitira ay mga signal para sa mga servos. Susunod, ang mga data na ito ay na-normalize at ipinadala sa mga makina para sa pagproseso. Ang aking mga servos ay konektado sa mga digital input/output 9-12, ngunit ito ay madaling mabago.

Binibigyang-daan ka ng terminal program ng uArm na baguhin ang limang parameter kapag kinokontrol ang mouse. Habang gumagalaw ang mouse sa ibabaw, nagbabago ang posisyon ng manipulator sa XY plane. Ang pag-ikot ng gulong ay nagbabago sa taas. LMB/RMB - i-compress/uncompress ang claw. RMB + gulong - i-rotate ang grip. Ito ay talagang napaka maginhawa. Kung nais mo, maaari kang sumulat ng anumang terminal software na makikipag-ugnayan sa manipulator gamit ang parehong protocol.

Hindi ako magbibigay ng mga sketch dito - maaari mong i-download ang mga ito sa dulo ng artikulo.

Video ng trabaho

At sa wakas, ang video ng manipulator mismo. Ipinapakita nito kung paano kontrolin ang isang mouse, resistors, at isang pre-record na programa.

Mga link

Ang mga file para sa pagputol ng plexiglass, mga modelong 3D, isang listahan ng pagbili, mga drawing ng board at software ay maaaring ma-download sa dulo ng aking

Isa sa mga pangunahing puwersa sa pagmamaneho ng automation modernong produksyon ay mga pang-industriyang robotic manipulator. Ang kanilang pag-unlad at pagpapatupad ay nagpapahintulot sa mga negosyo na maabot ang isang bagong siyentipiko at teknikal na antas ng pagganap ng gawain, muling ipamahagi ang mga responsibilidad sa pagitan ng teknolohiya at mga tao, at pataasin ang produktibidad. Pag-uusapan natin ang tungkol sa mga uri ng mga robotic assistant, ang kanilang pag-andar at mga presyo sa artikulo.

Assistant No. 1 – robotic manipulator

Ang industriya ay ang pundasyon ng karamihan sa mga ekonomiya sa mundo. Ang kita ng hindi lamang indibidwal na produksyon, kundi pati na rin ang badyet ng estado ay nakasalalay sa kalidad ng mga kalakal na inaalok, mga volume at pagpepresyo.

Sa liwanag ng aktibong pagpapakilala ng mga awtomatikong linya at malawakang paggamit matalinong teknolohiya ang mga kinakailangan para sa mga ibinibigay na produkto ay tumataas. Halos imposible ngayon na makayanan ang kumpetisyon nang hindi gumagamit ng mga awtomatikong linya o pang-industriyang robotic manipulator.

Paano gumagana ang isang robot na pang-industriya?

Ang robotic arm ay mukhang isang malaking automated na "braso" na kinokontrol ng isang electrical control system. Walang mga pneumatics o haydrolika sa disenyo ng mga aparato; Nabawasan nito ang gastos ng mga robot at nadagdagan ang kanilang tibay.

Ang mga robot na pang-industriya ay maaaring 4-axis (ginagamit para sa pagtula at packaging) at 6-axis (para sa iba pang mga uri ng trabaho). Bilang karagdagan, ang mga robot ay naiiba depende sa antas ng kalayaan: mula 2 hanggang 6. Kung mas mataas ito, mas tumpak na nililikha ng manipulator ang paggalaw ng isang kamay ng tao: pag-ikot, paggalaw, compression/release, pagkiling, atbp.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng aparato ay nakasalalay sa nito software at kagamitan, at kung sa simula ng pag-unlad nito ang pangunahing layunin ay ang pagpapalaya ng mga manggagawa mula sa mabigat at mapanganib ang hitsura trabaho, ngayon ang hanay ng mga gawaing ginawa ay tumaas nang malaki.

Ang paggamit ng mga robotic assistant ay nagbibigay-daan sa iyo upang makayanan ang ilang mga gawain nang sabay-sabay:

• pagbabawas ng lugar ng pagtatrabaho at pagpapalabas ng mga espesyalista (maaaring magamit ang kanilang karanasan at kaalaman sa ibang lugar);
• pagtaas sa dami ng produksyon;
• pagpapabuti ng kalidad ng produkto;
• Salamat sa pagpapatuloy ng proseso, ang ikot ng produksyon ay pinaikli.

Sa Japan, China, USA, at Germany, ang mga negosyo ay gumagamit ng pinakamababang empleyado na ang responsibilidad ay kontrolin lamang ang operasyon ng mga manipulator at ang kalidad ng mga gawang produkto. Kapansin-pansin na ang isang pang-industriya na robotic manipulator ay hindi lamang isang functional assistant sa mechanical engineering o welding. Ang mga awtomatikong device ay ipinakita sa malawak na hanay at ginagamit sa metalurhiya, ilaw at industriya ng pagkain. Depende sa mga pangangailangan ng negosyo, maaari kang pumili ng isang manipulator na tumutugma sa mga responsibilidad at badyet sa pagganap.

Mga uri ng pang-industriyang robotic manipulator

Sa ngayon, may humigit-kumulang 30 uri ng robotic arm: mula sa mga unibersal na modelo hanggang sa mga highly specialized assistant. Depende sa mga pag-andar na isinagawa, ang mga mekanismo ng mga manipulator ay maaaring magkakaiba: halimbawa, maaari itong hinang, pagputol, pagbabarena, baluktot, pag-uuri, stacking at packaging ng mga kalakal.

Sa kaibahan sa umiiral na stereotype tungkol sa mataas na halaga ng robotic na teknolohiya, lahat, kahit isang maliit na negosyo, ay makakabili ng gayong mekanismo. Ang mga maliliit na unibersal na robotic manipulator na may maliit na kapasidad ng pagkarga (hanggang 5 kg) mula sa ABB at FANUC ay nagkakahalaga mula 2 hanggang 4 na libong dolyar.
Sa kabila ng pagiging compactness ng mga device, nagagawa nilang pataasin ang bilis ng trabaho at ang kalidad ng pagproseso ng produkto. Para sa bawat robot, isusulat ang natatanging software na tiyak na nagkoordina sa pagpapatakbo ng unit.

Highly specialized na mga modelo

Natagpuan ng mga robot welder ang kanilang pinakadakilang aplikasyon sa mechanical engineering. Dahil sa ang katunayan na ang mga aparato ay may kakayahang hinang hindi lamang ang mga tuwid na bahagi, ngunit epektibo rin na isinasagawa ang gawaing hinang sa isang anggulo, sa mahirap abutin ang mga lugar i-install ang buong mga awtomatikong linya.

Inilunsad ang isang conveyor system, kung saan ginagawa ng bawat robot ang bahagi nito sa trabaho sa loob ng isang tiyak na oras, at pagkatapos ay ang linya ay magsisimulang lumipat sa susunod na yugto. Ang pag-oorganisa ng ganitong sistema sa mga tao ay medyo mahirap: wala sa mga manggagawa ang dapat na wala kahit isang segundo, kung hindi, ang buong proseso ng produksyon ay magkakamali, o ang mga depekto ay lilitaw.

Mga welder
Ang pinakakaraniwang mga pagpipilian ay mga welding robot. Ang kanilang pagganap at katumpakan ay 8 beses na mas mataas kaysa sa mga tao. Ang ganitong mga modelo ay maaaring magsagawa ng ilang uri ng hinang: arc o spot (depende sa software).

Ang mga pang-industriyang robotic manipulator ng Kuka ay itinuturing na mga pinuno sa larangang ito. Gastos mula 5 hanggang 300 libong dolyar (depende sa kapasidad ng pag-load at pag-andar).

Mga picker, mover at packer
Mabigat at nakakapinsala sa katawan ng tao ang paggawa ay humantong sa paglitaw ng mga awtomatikong katulong sa industriyang ito. Ang mga robot sa pag-iimpake ay naghahanda ng mga kalakal para sa pagpapadala sa loob ng ilang minuto. Ang halaga ng naturang mga robot ay hanggang 4 na libong dolyar.

Nag-aalok ang mga tagagawa ng ABB, KUKA, at Epson ng paggamit ng mga device para sa pagbubuhat ng mabibigat na kargada na tumitimbang ng higit sa 1 tonelada at pagdadala ng mga ito mula sa bodega patungo sa loading point.

Mga tagagawa ng pang-industriyang robot na manipulator

Ang Japan at Germany ay itinuturing na hindi mapag-aalinlanganang mga pinuno sa industriyang ito. Ang mga ito ay nagkakahalaga ng higit sa 50% ng lahat ng robotic na teknolohiya. Ang pakikipagkumpitensya sa mga higante ay hindi madali, gayunpaman, at sa mga bansa ng CIS ang kanilang sariling mga tagagawa at mga startup ay unti-unting lumilitaw.

Mga Sistema ng KNN. Ang kumpanya ng Ukrainian ay kasosyo ng German Kuka at bumubuo ng mga proyekto para sa robotization ng welding, milling, pagputol ng plasma at palletization. Salamat sa kanilang software, ang isang robot na pang-industriya ay maaaring muling i-configure bagong hitsura mga gawain sa isang araw lamang.

Rozum Robotics (Belarus). Binuo ng mga espesyalista ng kumpanya ang PULSE industrial robotic manipulator, na nakikilala sa pamamagitan ng liwanag at kadalian ng paggamit nito. Ang aparato ay angkop para sa assembling, packaging, gluing at rearranging bahagi. Ang presyo ng robot ay humigit-kumulang $500.

"ARKODIM-Pro" (Russia). Nakikibahagi sa paggawa ng mga linear robotic manipulator (gumagalaw kasama ang mga linear axes) na ginagamit para sa plastic injection molding. Bilang karagdagan, ang mga robot ng ARKODIM ay maaaring gumana bilang bahagi ng isang conveyor system at gumanap ng mga function ng isang welder o packer.