Tutacaqlı robot qol: 9 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:42

Limon ağaclarının yığılması, ağacların böyüklüyünə və həm də limon ağaclarının əkildiyi bölgələrin isti iqliminə görə çətin iş hesab olunur. Bu səbəbdən kənd təsərrüfatı işçilərinin işlərini daha asan başa çatdırmalarına kömək edəcək başqa bir şeyə ehtiyacımız var. Beləliklə, işlərini asanlaşdırmaq üçün bir fikirlə qarşılaşdıq, ağacdan limon götürən tutacaqlı bir robot qolu. Qolun uzunluğu təxminən 50 sm -dir. İş prinsipi sadədir: robota bir mövqe veririk, o zaman doğru yerə gedəcək və bir limon varsa, onun tutacağı peduncle kəsəcək və eyni zamanda limonu tutacaq. Sonra limon yerə buraxılacaq və robot ilkin vəziyyətinə qayıdacaq. İlk baxışdan layihə çətin və çətin görünə bilər. Ancaq bu o qədər də mürəkkəb deyil, amma çox çalışmaq və yaxşı planlaşdırmaq lazım idi. Sadəcə bir şeyi digərinin üzərində qurmaq lazımdır. Başlanğıcda, covid-19 vəziyyəti və uzaqdan işləmə səbəbiylə bəzi problemlərlə üzləşdik, amma sonra etdik və heyrətamiz idi.

Bu Təlimatlandırıcı, tutacaqlı bir Robot qolu yaratmaq prosesində sizə yol göstərməkdir. Layihə Bruface Mechatronics layihəmizin bir hissəsi olaraq hazırlanmış və hazırlanmışdır; iş Fablab Brüsseldə edildi:

-Hüseyn Moslimani

-İnes Castillo Fernandez

-Jayesh Jagadesh Deshmukhe

-Rafael Boitte

Addım 1: Tələb olunan bacarıqlar

Beləliklə, bu layihəni həyata keçirmək üçün bəzi bacarıqlara sahib olmalısınız:

-Elektronikanın əsasları

-Mikro nəzarətçilər haqqında əsas biliklər.

-C dilində kodlaşdırma (Arduino).

-SolidWorks və ya AutoCAD kimi CAD proqramlarına öyrəşin.

-Lazer kəsmə

-3D çap

Həm də səbrli olmalısınız və bol miqdarda boş vaxtınız olmalıdır, həm də etdiyimiz kimi bir komandada işləməyi məsləhət görürük, hər şey daha asan olacaq.

Addım 2: CAD Dizaynı

Fərqli nümunələri sınadıqdan sonra, nəhayət robotu rəqəmlərdə göstərildiyi kimi dizayn etməyə qərar verdik, qolu 2 dərəcə sərbəstlikdir. Mühərriklər hər qolun milinə kasnaqlar və kəmərlərlə bağlanır. Kasnağın istifadəsinin bir çox üstünlükləri var, ən vaciblərindən biri torkun artırılmasıdır. Birinci qolun birinci kasnağının dişli nisbəti 2, ikincisinin dişli nisbəti 1,5 -dir.

Layihənin çətin hissəsi Fablab -da məhdud vaxt idi. Belə ki, dizaynların çoxu lazerlə kəsilmiş hissələrə uyğunlaşdırılmış və yalnız bəzi birləşdirici hissələr 3D çap olunmuşdur. Burada əlavə edilmiş CAD dizaynını tapa bilərsiniz.

Addım 3: İstifadə olunan komponentlərin siyahısı

Layihəmizdə istifadə etdiyimiz komponentlər:

I) Elektron komponentlər:

-Arduino Uno: Bu, 14 rəqəmsal giriş/çıxış pinindən (6 -sı PWM çıxışı kimi istifadə oluna bilər), 6 analoq girişdən, 16 MHz kvars kristalından, USB bağlantısına, elektrik prizinə, ICSP başlığına malik mikrokontrolör lövhəsidir. və sıfırlama düyməsi. İstifadəsi asan olduğu üçün lazım olan işi edə bildiyindən bu tip mikro nəzarətçidən istifadə etdik.

-İki böyük servo motor (MG996R): Hərəkətini və son mövqeyini idarə etmək üçün mövqe rəyini istifadə edən qapalı döngəli bir servomekanizmdir. Qolları döndərmək üçün istifadə olunur, 11 kq/sm -ə qədər yaxşı bir torka malikdir və kasnaqlar və kəmər tərəfindən edilən torkun azaldılması sayəsində qolları tutmaq üçün kifayət qədər yüksək torka çata bilərik. Və 180 dərəcədən çox dönmə ehtiyacımız olmadığı üçün bu motorun istifadəsi çox yaxşıdır.

-Bir kiçik servo (E3003): Hərəkətini və son mövqeyini idarə etmək üçün mövqe rəyini istifadə edən qapalı döngəli bir servomekanizmdir. Bu motor tutucunu idarə etmək üçün istifadə olunur, 2,5 kq/sm torka malikdir və limonu kəsmək və tutmaq üçün istifadə olunur.

-DC enerji təchizatı: Bu tip enerji təchizatı fablab -da mövcud idi və motorumuz yerdə hərəkət etmədiyi üçün enerji təchizatı bir -birinə yapışmaq məcburiyyətində deyil. Bu enerji təchizatının əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, çıxış gərginliyini və cərəyanı istədiyimiz kimi tənzimləyə bilərik, buna görə də gərginlik tənzimləyicisinə ehtiyac yoxdur. Bu tip enerji təchizatı yoxdursa, amma bahadır. Bunun üçün ucuz bir alternativ, ehtiyacınız olan gərginliyi əldə etmək üçün DC-dən DC-ə çevirən 'MF-6402402' kimi bir gərginlik tənzimləyicisi ilə birlikdə 8xAA batareya tutucusundan istifadə etmək olar. Onların qiyməti komponentlərin siyahısında da göstərilir.

-Breadboard: Elektron komponentləri saxlamaq üçün istifadə olunan plastik lövhə. Ayrıca, elektronikanı enerji təchizatına bağlamaq üçün.

-Telefonlar: Elektron komponentləri çörək taxtasına bağlamaq üçün istifadə olunur.

-Push-button: Başlat düyməsi kimi istifadə olunur, buna görə də ona basdığımız zaman robot işləyir.

-Ultrasonik sensor: Məsafəni ölçmək üçün istifadə olunur, yüksək tezlikli səs çıxarır və siqnalın göndərilməsi ilə yankının qəbulu arasındakı vaxt aralığını hesablayır. Limonun tutucu tərəfindən tutulduğunu və ya sürüşdüyünü müəyyən etmək üçün istifadə olunur.

II) Digər komponentlər:

-3D çap üçün plastik

-Lazer kəsmə üçün 3 mm taxta təbəqələr

-Metal mil

-Bıçaqlar

-Yumşaq material: Tutucunun hər iki tərəfinə yapışdırıldığı üçün tutucu limon budağını kəsərkən sıxır.

-Vidalar

-Kasan bağlamaq üçün kəmər, standart 365 T5 kəmər

-8 mm dairəvi yataklar, xarici diametri 22 mm -dir.

Addım 4: 3D çap və lazer kəsmə

Fablab -da tapılan lazer kəsmə və 3d çap maşınları sayəsində robotumuz üçün lazım olan hissələri hazırlayırıq.

I- Lazerlə kəsməli olduğumuz hissələr bunlardır:

-Robotun əsası

-İlk qolun motorunu dəstəkləyir

-İlk qolu dəstəkləyir

-2 qolun lövhələri

-Tutucunun əsası

-Tutucu ilə qol arasındakı əlaqə.

-Tutucunun iki tərəfi

Rulmanların dəstəkləyir, sürüşməməsi və yerindən hərəkət etməməsi üçün, bütün yataqlar 3mm+4mm iki qatlıdır, çünki yatağın qalınlığı 7 mm idi.

Qeyd: Lazerlə kəsilməsi lazım olan bəzi kiçik hissələr üçün 4 mm -lik kiçik bir taxta taxtaya ehtiyacınız olacaq. Ayrıca, CAD dizaynında qalınlığı 6 mm və ya 3 -dən çox olan hər hansı bir qalınlığı tapa bilərsiniz, sonra 3 mm -də bir neçə təbəqə lazer kəsmə hissəsinə ehtiyacınız var, yəni 6 mm qalınlıq varsa 2 qat lazımdır. Hər biri 3 mm.

II- 3D çap etməli olduğumuz hissələr:

-Dörd kasnaq: hər bir motoru hərəkət etməli olduğu qola bağlamaq üçün istifadə olunur.

-İkinci qolun motorunu dəstəkləyin

-Kəmərin altına bərkidilən və gərginliyi artıran yatağı dəstəkləyin. Dəyirmi bir metal mil istifadə edərək yatağa bağlanır.

-Budağın yaxşı tutulması və sürtünmənin olması üçün budağın sürüşməməsi üçün yumşaq materialın üstünə tutacaq üçün iki düzbucaqlı lövhə qoyulur.

-İlk qolun lövhələrini birləşdirmək üçün 8 mm yuvarlaq bir çuxura malik kvadrat mil, bütün şaftın güclü olması və ümumi torkun öhdəsindən gələ bilməsi üçün 8 mm metal bir mil daxil etməli idi. Dəyirmi metal şaftlar, fırlanan hissəni tamamlamaq üçün rulmanlara və qolun hər iki tərəfinə bağlanmışdır.

-Kvadrat mil ilə eyni səbəbdən 8 mm yuvarlaq bir çuxura malik altıbucaqlı forma mili

-Hər qolun kasnaqlarını və lövhələrini yerlərində yaxşı tutmaq üçün sıxaclar.

CAD -in üç rəqəmində, sistemin necə yığıldığını, şaftların necə bağlandığını və dəstəkləndiyini yaxşı başa düşə bilərsiniz. Kvadrat və altıbucaqlı şaftların qola necə bağlandığını və metal şaftdan istifadə edərək dayaqlara necə bağlandığını görə bilərsiniz. Bütün məclis bu rəqəmlərdə verilmişdir.

Addım 5: Mexaniki montaj

Bütün robotun yığılmasının izah edilməsi lazım olan 3 əsas addımı var, əvvəlcə bazanı və birinci qolu, sonra ikinci qolu birinciyə və nəhayət tutucunu ikinci qola yığırıq.

Baza və ilk qolun montajı:

Əvvəlcə istifadəçi aşağıdakı hissələri ayrıca yığmalıdır:

-İçərisində yataqları olan oynaqların iki tərəfi.

-Motorun motorla dəstəyi və kiçik kasnaq.

-Kiçik kasnak üçün simmetrik dəstək.

-Kvadrat mil, böyük kasnaq, qol və sıxaclar.

-"Gərilmə" yatağı dəstəkləyici plitəni dəstəkləyir. Sonra yatağı və şaftı əlavə edin.

İndi, hər bir alt montaj bir-birinə bağlanacaq yerdədir.

Qeyd: İstədiyimiz kəmərdəki gərginliyi əldə etdiyimizdən əmin olmaq üçün, motorun mövqeyini əsas götürərək tənzimləyə bilərik, kasnaklar arasındakı məsafəni artıra və ya azalda bilərik. gərginlik yaxşıdır, motoru boltlarla bazaya bağlayırıq və yaxşı düzəldirik. Buna əlavə olaraq, bir kəmərin gərginliyi artırmaq üçün bir qüvvə yaratdığı bir yerə əsaslanan bir rulman sabitləndi, buna görə də kəmər hərəkət edərkən rulman dönər və heç bir sürtünmə problemi olmaz.

İkinci qolun birinciyə yığılması:

Parçalar ayrıca yığılmalıdır:

-Sağ qolu, motoru, dayağı, kasnağı, həmçinin yatağı və dayaq hissələri ilə. Əvvəlki hissədə olduğu kimi kasnağı şafta bağlamaq üçün bir vida da qoyulur.

-İki rulman və dayaqları olan sol qol.

-Böyük kasnak altıbucaqlı şaftda, üst qollarda və mövqelərini düzəltmək üçün nəzərdə tutulmuş sıxaclarda sürüşdürülə bilər.

Sonra ikinci qolu öz yerinə qoymağa hazırıq, ikinci qolun motoru birinciyə yerləşdirilir, mövqeyi də mükəmməl gərginliyə çatmaq və kəmərin sürüşməsinin qarşısını almaq üçün tənzimlənir, sonra motor ilə sabitlənir. bu vəziyyətdə kəmər.

Tutucunun montajı:

Bu tutucunun montajı asan və sürətlidir. Əvvəlki montaja gəldikdə, hissələr tam qola bağlanmadan əvvəl tək başına yığıla bilər:

-Motorla birlikdə gələn plastik hissənin köməyi ilə hərəkət edən çənəni motorun milinə bağlayın.

-Motoru dəstəyə çevirin.

-Sensor dəstəyini tutucunun dəstəyinə vidalayın.

-Sensoru dəstəyinə qoyun.

-Yumuş materialı tutucunun üzərinə qoyun və üzərinə 3d çap olunmuş hissəni düzəldin

Tutucu ikinci qola asanlıqla yığılır, sadəcə lazer kəsici hissəsi tutucunun əsasını qolu ilə dəstəkləyir.

Ən başlıcası, bıçağın qolun üstündəki tənzimlənməsi və tutucunun kənarında olan bıçaqların hansı məsafədə olması idi, buna görə də kəsmə və bıçaqların əldə edə biləcəyimiz ən səmərəli yerə çatana qədər sınaq və səhvlə edildi. tutma demək olar ki, eyni vaxtda baş verməlidir.

Addım 6: Elektron Komponentlərin Bağlanması

Bu dövrədə üç servo mühərrik, bir ultrasəs sensoru, bir düymə, Arduino və bir enerji təchizatı var.

Enerji təchizatı çıxışı istədiyimiz kimi tənzimlənə bilər və bütün servolar və 5 voltda ultrasəs işlədiyi üçün bir voltaj tənzimləyicisinə ehtiyac olmadığından, enerji təchizatı çıxışını yalnız 5V olaraq tənzimləyə bilərik.

Hər bir servo Vcc (+5V), yerə və siqnala qoşulmalıdır. Ultrasonik sensördə 4 pin var, biri Vcc -ə, biri torpaq üçün, digər iki sancaq isə tetikleyicidir və əks -sancaqlardır, rəqəmsal sancaqlara bağlanmalıdır. Düymə yerə və rəqəmsal bir pinə bağlıdır.

Arduino üçün gücünü güc mənbəyindən danışmaq məcburiyyətindədir, noutbukdan və ya kabelindən güc ala bilmir, ona qoşulmuş elektron komponentlərlə eyni yerə malik olmalıdır.

!! Vacib qeydlər !!:

- Vinə 7V ilə güc çeviricisi və gücü əlavə etməlisiniz.

-Zəhmət olmasa bu əlaqə ilə Arduino portunu kompüterinizdən yandırmaq üçün çıxarmalısınız, əks halda 5V çıxış pinini giriş olaraq istifadə etməməlisiniz.

Addım 7: Arduino Kod və axın cədvəli

Tutacaqlı bu robot qolun məqsədi bir limon toplayıb başqa yerə qoymaqdır, buna görə də robot açıldıqda başlanğıc düyməsini basmalıyıq və sonra limonun olduğu müəyyən bir mövqeyə gedir. limonu tutur, tutucu limonu yerinə qoymaq üçün son mövqeyə gedəcək, tutucunun kifayət qədər güclü olduğunu sübut etmək üçün lazım olan torkun maksimum olduğu üfüqi səviyyədə son mövqeyi seçdik.

Robot limona necə çata bilər:

Etdiyimiz layihədə, sadəcə olaraq, robotdan qollarını limon qoyduğumuz müəyyən bir mövqedə hərəkət etməsini xahiş edirik. Bunun başqa bir yolu var, limonun (x, y) koordinatlarını verərək qolu tərs hərəkət etmək üçün tərs kinematikdən istifadə edə bilərsiniz və tutucunun limona çatması üçün hər bir motorun nə qədər dönməsini hesablayır.. Vəziyyət = 0, başlanğıc düyməsinə basılmadığı zaman qolu ilkin vəziyyətdədir və robot tərpənmir, vəziyyət = 1 isə başlanğıc düyməsini basdığımız zaman robot işə düşür.

Tərs kinematik:

Rəqəmlərdə tərs kinematik hesablama nümunəsi var, biri ilkin mövqe, digəri son mövqe üçün üç eskiz görə bilərsiniz. Gördüyünüz kimi, son mövqe üçün- harada olmasından asılı olmayaraq- iki variant var, dirsək yuxarı və dirsək aşağı, istədiyinizi seçə bilərsiniz.

Robotun mövqeyinə keçməsi üçün dirsəyi yuxarı götürək, iki açı hesablanmalıdır, teta1 və teta2, rəqəmlərdə teta1 və teta2 hesablamaq üçün addımları və tənlikləri görürsünüz.

Diqqət edin, əgər maneə 10 sm -dən az bir məsafədə tapılarsa, limon tutucudan tutulur və nəhayət onu son vəziyyətə çatdırmalıyıq.

Addım 8: Robotu işə salın

Daha əvvəl etdiyimiz hər şeydən sonra, burada robotun işlədiyi, sensoru, düyməsi və hər şeyin lazım olduğu kimi işlədiyi videolar var. Robotun dayanıqlı və naqillərin yaxşı olduğundan əmin olmaq üçün sarsıntı sınağı da etdik.

Addım 9: Nəticə

Bu layihə bizə bu cür layihələrlə məşğul olmaq üçün yaxşı təcrübə verdi. Bununla birlikdə, bu robot dəyişdirilə bilər və limonu aşkar etmək üçün cisimlərin aşkarlanması və ya bəlkə ağacların arasında hərəkət edə biləcəyi üçüncü bir sərbəstlik dərəcəsi kimi əlavə dəyərlərə sahib ola bilər. Ayrıca, onu bir mobil tətbiq və ya klaviatura ilə idarə edə bilərik ki, istədiyimiz kimi hərəkət etdirək. Layihəmizi bəyənəcəyinizə ümid edirik və bizə kömək etdikləri üçün Fablabdakı nəzarətçilərə xüsusi təşəkkür edirik.