Kukla nəzarətçisini təqlid edən Moslty 3D çaplı Robotik Qol: 11 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Mən hindistanlı bir maşınqayırma tələbəsiyəm və bu mənim Lisans dərəcəsi layihəmdir.

Bu layihə, əsasən 3d çaplı və 2 barmaqlı tutacaqlı 5 DOF -a malik olan aşağı qiymətli bir robot qolu inkişaf etdirməyə yönəlib. Robot qolu, oynaqları sensorlar ilə təchiz edilmiş eyni sərbəstlik dərəcəsinə malik robot qolunun masa üstü modeli olan bir kukla nəzarətçi ilə idarə olunur. Nəzarətçini əllə manipulyasiya etmək robot qolunun hərəkəti master-slave modasında təqlid etməsinə səbəb olur.. Sistem məlumat ötürmə vasitəsi olaraq ESP8266 WiFi modulundan istifadə edir. Master-slave operator interfeysi, robot qol manipulyasiyası üçün öyrənilməsi asan bir üsul təqdim edir. Nodemcu (Esp8266) mikro nəzarətçi kimi istifadə olunur.

Bu layihənin arxasında məqsəd təhsil məqsədləri üçün istifadə edilə bilən aşağı qiymətli robotun hazırlanması idi. Təəssüf ki, müasir dünyada inqilab edən bu cür robot texnologiyalarının əlçatanlığı yalnız müəyyən qurumlarla məhdudlaşır. Fərdlərin bunu özləri edə, dəyişdirə və araşdıra bilmələri üçün bu layihəni inkişaf etdirməyi və açıq mənbə halına gətirməyi hədəfləyirik. Aşağı qiymətli və tamamilə açıq bir mənbə olaraq, bu, tələbə yoldaşlarını bu sahəni öyrənməyə və araşdırmağa ruhlandıra bilər.

Layihə yoldaşlarım:

• Shubham likhar
• Nikhil Kore
• Palan lonare

Xüsusi təşəkkürlər:

• Akash Narkhede
• Ram bokade
• Ankit korde

bu layihədə kömək etdikləri üçün.

İmtina: Bu layihə haqqında heç bir blog yazmağı və ya təlimat verməyi planlaşdırmadım, buna görə də sənədləşdirmək üçün kifayət qədər məlumatım yoxdur. bunu daha anlaşıqlı etmək üçün bəzi nöqtələrdə tamamlanmamış ola bilər … başa düşdüyünüzə ümid edirəm:) tezliklə işini və digər test materiallarını göstərən bir youtube videosu daxil edəcəyəm

Addım 1: Beləliklə, necə işləyir?

Bu layihə ilə bağlı mənim üçün ən həyəcanlı şey budur.

(Bunun səmərəli olduğunu və ya kommersiya məqsədləri üçün istifadə etməyin doğru üsul olduğunu iddia etmirəm, yalnız təhsil məqsədi ilə)

Bəlkə də yalnız nümayiş üçün olan servo mühərrikli ucuz Robotlar görmüş ola bilərsiniz. Digər tərəfdən planet sürət qutusu və s.

bəs necə fərqlidir?

Tikinti:

Daha aşağı güc və yüksək qiymətli step motor istifadə etmək əvəzinə Dc mühərriklərindən istifadə etdim, amma bildiyimiz kimi DC mühərriklərində geribildirim idarəetmə sistemi yoxdur və birbaşa mövqe idarəsi üçün istifadə edilə bilməz, əks əlaqə/mövqe sensoru olaraq potensiometr əlavə edərək onları servo mühərriklərə qoydum.

İndi gördüyüm işin sadəliyi üçün, ucuz 9g servoları sökərək sxemini çıxartdım və Dc motorunu yüksək torklu DC mühərriki ilə və kiçik qazanı robot üçün olanlarla əvəz etdim. arduino, inanılmaz dərəcədə sadələşdirilmiş kodlaşdırma!

5V servo çipli 12V DC mühərrikini idarə etmək üçün eyni vaxtda 2 mühərriki idarə edə bilən L298N motor sürücü modulundan istifadə edirəm. Modulun mühərrikin fırlanma istiqamətini təyin edən IN1 ilə IN4 arasında 4 giriş pimi var. IN1 və IN2 1. motora və IN3 -ə uyğun gəlir IN4 -dən 2 -ci mühərrikə görə. Servo çipin çıxış terminalları (2) (ilk növbədə kiçik DC mühərrikli) 12V Dc motora qoşulan L298N modulunun IN1 və IN2 -nə bağlıdır.

İş:

Beləliklə, motor şaftı hədəf mövqeyində olmadıqda, potensialiometr L298N moduluna Cw və ya CCW -ni öz növbəsində 12V DC motoru idarə etməyi əmr edən servo çipə bucaq dəyərini göndərir.

Şematik şəkildə göstərilmişdir (yalnız 1 motor üçün)

VƏZİYYƏTİMİZDƏ ƏMƏLİYYATIMIZ (MÜTTƏB AÇILDIQ DƏYƏRLƏRİ) 10 DƏQİBƏ HAQIQİ ROBOT KOPYASININ YÜKLƏNMƏSİ VƏ ƏLAQƏSİZ ƏLAHİTLİ ƏLAHİTLİ NODEMLƏRDƏ BAĞLANAN KUPCA NƏZARƏTÇİSİNDƏN GÖNDƏRİLİR. HƏR BİR MOTOR İŞLƏMƏYƏ ÇALIŞDIĞINA ROBOT QOŞUN

Hər bir birləşmədə potansiyometr kəmər puls mechansim vasitəsi ilə birləşmə şaftına bağlanır, birləşmə döndükdə potansiyometr uyğun olaraq fırlanır və birləşmə bucağının cari vəziyyəti haqqında rəy verir (Yuxarıdakı şəkillərdə göstərilmişdir)

Addım 2: İstifadə olunan komponentlər:

Dediyim kimi hələ də işləyirəm və gündən -günə təkmilləşdirirəm, bu komponentlər bəzi gələcək yeniləmələrdə fərqlənə bilər.

Məqsədim onu mümkün qədər qənaətcil etmək idi, buna görə də çox seçici komponentlərdən istifadə etdim. Bu, Kol tarixinə qədər istifadə olunan əsas komponentlərin siyahısıdır (gələcəkdə yeniləməyə davam edəcəyəm)

1. Esp8266 (2x)
2. DC mühərrikləri (dəyişən spesifikasiyalarda Tork və sürət, 5x)
3. L298N motor sürücü modulu (2x)
4. Potensialiometr (8x)
5. Alüminium kanal (30x30, 1 metr)
6. müxtəlif Hardware

Addım 3: Hesablamalar və qol dizaynı

Qolun dizaynı üçün catia v5 proqramından istifadə etdim. Dizayn prosesinə başlamazdan əvvəl hər şeyin dayanmalı olduğu keçid uzunluqlarını və torkunu hesablamaq lazım idi.

Əvvəlcə aşağıdakıları ehtiva edən bəzi fərziyyələrlə başladım:

1. Robot üçün maksimum yük 500 gm (1.1 lb) olacaq
2. robotun ümumi məsafəsi 500 mm olacaq
3. Robotun çəkisi 3 kq -dan çox olmayacaq.

Bağlantı uzunluğu hesablamaları

bununla davam edərək "I. M. H. van Haaren tərəfindən Bir Robotik Kolun Dizaynı" araşdırma sənədinə istinad edərək bağlantı uzunluğunu hesabladım.

I. M. H. van Haaren, əsas bədən seqmentlərinin uzunluqlarının ümumi hündürlüyün bir hissəsi olaraq ifadə edildiyi bioloji bir istinaddan istifadə edərək bağlantı uzunluqlarını necə təyin etdiyinə əla bir nümunə verdi. Şekildə göstərilmişdir.

hesablamalardan sonra bağlantı uzunluqları ortaya çıxdı

L1 = 274 mm

L2 = 215 mm

L3 = 160 mm

Tutucunun uzunluğu = 150 mm

Tork hesablamaları:

Torkun hesablanması üçün mühəndislikdə tətbiq olunan turku və momentlərin əsas anlayışlarından istifadə etdim.

Dinamik hesablamalara girmədən bəzi məhdudiyyətlər səbəbindən yalnız statik tork hesablamalarına söykəndim.

T = FxR olaraq 2 əsas oyunçu var, yəni bizim vəziyyətimizdə yük (kütlə) və əlaqə uzunluğu. Bağlantı uzunluqları artıq müəyyən edildiyindən, sonrakı şey komponentlərin ağırlığını öyrənməkdir. Bu mərhələdə, ölçmədən hər bir komponentin çəkisi.

beləliklə, bu hesablamaları təkrar -təkrar etdim.

1. Alüminium kanalını bütün uzunluğu boyunca vahid bir material olaraq qəbul etdim və çəkisini istifadə edəcəyim peices uzunluğu ilə cəmi 1 metrlik peice böldüm.
2. Derzlərə gəldikdə, ümumi robot çəkisi fərziyyəsinə əsaslanaraq hər bir oynaq üçün müəyyən dəyərlər götürdüm (motor çəkisi + 3D çap hissəsinin çəkisi + digər).
3. əvvəlki 2 addım mənə ilk iteration birgə tork dəyərləri verdi. Bu dəyərlər üçün digər xüsusiyyətlər və çəkilərlə birlikdə internetdə uyğun mühərriklər tapdım.
4. 2 -ci təkrarlamada, orijinal mühərrik çəkilərindən istifadə etdim (3 -cü addımda öyrəndim) və hər birləşmə üçün statik torkları yenidən hesabladım.
5. 4 -cü addımdakı son tork dəyərləri, 3 -cü addımda seçilmiş mühərriklər üçün uyğun olarsa, mühərrikin tərtib edilmiş dəyərlər faktiki motor xüsusiyyətlərinə uyğun gələnə qədər 3 və 4 -cü addımları təkrarlayın.

Qol dizaynı:

Bu, bütün layihənin ən səliqəli işi idi və onun dizaynı demək olar ki, bir ay çəkdi. CAD modelinin fotoşəkillərini əlavə etdiyim üçün bu CAD fayllarını burada yükləmək üçün bir link buraxacağam:

Addım 4: Parçaları 3D çap edin

Bütün hissələr, oynaqlar, 100x100x100 mm çap sahəsi olan 99 dollarlıq printerdə 3D çapdır (bəli bu doğrudur!)

printer: Asan threed X1

Dilimləyicidən əsas hissələrin fotoşəkillərini daxil etdim və istədiyiniz kimi yükləyə və redaktə edə biləcəyiniz üçün CAD fayl catfile və stl -in bütün hissələrinə keçid verəcəyəm.

Addım 5: Omuz Ortaq Assambleyası (birgə J1 və J2)

160 mm diametrdə olan əsas puls fərqli bir printerdə çap edilmişdir. Mən bshoulder birləşməsini elə dizayn etmişəm ki, onu şəkillərdə görə biləcəyiniz kəmər pullu və ya dişli pinion mexanizmi ilə sürə bilək (z -eksen ətrafında fırlanma). yuxarı hissədə, alt hissə, qolu hərəkət etdirmək üçün hazırlanmış bir platformaya mərkəzi bir şaft üzərində quraşdırılan rulmanların yerləşdiyi yerdir (tank, gələcəkdə daha çox).

Daha böyük dişli (sarı rəngli şəkil) alüminium kanala quraşdırılmışdır ki, burundan 8 mm polad şaftlı keçidlər keçir. 2 -ci oynağın dişli nisbəti 4: 1, 2 -ci birləşmənin isə 3,4: 1 -dir.

Addım 6: Dirsək və Derz (birgə J3)

(BƏZİ ŞƏKİLLƏR TAM İŞLƏMƏ GÖRÜNTÜLƏRİM OLMADIĞINDAN SONRA TƏKLİF EDİLİR)

Dirsək eklemi, çiyin birləşməsindən sonra gələnlərdən biridir. Biri bir -birinə, digəri isə 2 -yə bağlanan 2 parçalı birləşmədən ibarətdir.

1-ci hissədə sürücülük pinyonu olan bir Dc motoru və 2-ci hissədə daha böyük dişli və mili dəstəkləmək üçün bir cüt rulman var. Dişli nisbəti J2 ilə eynidir, yəni 3.4: 1, lakin motor 12.5 KG-CM 60 RPM-dir.

Joint J3 160 dərəcə hərəkət diapazonuna malikdir.

Addım 7: Bilək birgə (birgə J4 və J5)

(BƏZİ GÖRÜNTÜLƏR TAM İŞLƏMƏ GÖRÜNTÜLƏRİM OLMADIĞINDAN SONRA OLUNUR)

Dirsək birləşməsindən sonra Bilək eklemidir. Bu, əvvəlki hissədəki 2 ədəddən (yəni link 2) və bilək quruluşunu döndərən J5 mototundan ibarət olan Dişli Oranı 1.5: 1 və Dc motoru 10 RPM 8 KG -dən ibarətdir. -SANTİMETR.

Bu birgə J4 90 dərəcə fırlanma aralığına və J5 360 dərəcəyə malikdir.

Addım 8: Tutucu

Bu, dizayn etmək üçün ən çətin işlərdən biri idi ki, obyektlərin çoxunu seçə biləcəyi kimi, ətrafımızdakı qapı kilidləri, tutacaqlar, çubuqlar və s.

Şəkildə göstərildiyi kimi, mühərrikə bərkidilmiş spiral dişli, açmaq və bağlamaq üçün barmaqlara bağlı olan dişli mexanizmləri saat yönünün əksinə və ya əksinə yönləndirir.

Tutucunun bütün hissələri əlavə olunmuş şəkildə göstərilmişdir.

Addım 9: Robotik Qol üçün Kukla Nəzarətçisinin hazırlanması

Kukla idarəedicisi, faktiki robot qolunun 10 dəfə kiçildilmiş versiyasıdır. 4 qovşağa, yəni J1, J2, J3, J4 və Joint J5 -ə quraşdırılmış 4 potansiyometrdən ibarətdir ki, davamlı fırlanma üçün bir düymə ilə idarə olunacaq. əməliyyat)

potansiyometrlər oynaqların fırlanma açısını hiss edir və 1-1023 arasında bu dəyəri 1-360-a çevrilən və wifi üzərindən başqa bir Nodemcu-ya göndərilən Nodemcu-ya göndərir. ESP8266-da 4051 multiplexer istifadə etdiyim yalnız bir analoq girişi var.

esp8266 ilə 4051 multiplexer istifadə etmək üçün dərslik-https://www.instructables.com/id/How-to-Use-Multip…

sxematik diaqram:

Bitirdikdən sonra sxematik bir diaqram əlavə edəcəyəm (kimə lazımdırsa təcili olaraq mənimlə əlaqə saxlayın)

Kod: (bura da daxildir)

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

Addım 10: Elektronika

Cari işin şəkillərini əlavə edirəm. Tam Elektronika və sxematik diaqram hələ tamamlanmayıb. Əlaqə saxlayana qədər tezliklə yeniləmələr göndərəcəyəm:)

(Qeyd: Bu layihə hələ tamamlanmayıb. Gələcəkdə bütün yenilikləri izləyəcəyəm)

Addım 11: Kodlar və Şematik Bir yerdə

Bitirdikdən sonra robotun sxemlərini və son kodunu verəcəyəm!