DIY Robot Qolu 6 Eksen (Step Motorları ilə): 9 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Bir ildən çox davam edən araşdırmalardan, prototiplərdən və müxtəlif uğursuzluqlardan sonra step mühərrikləri tərəfindən idarə olunan 6 dərəcə sərbəstliyə malik bir dəmir / alüminium robot qurmağı bacardım.

Ən çətin hissəsi dizayn idi, çünki 3 əsas məqsədə çatmaq istədim:

• Aşağı satış dəyəri
• Kiçik avadanlıqlarla belə asan montaj
• Hərəkət edərkən yaxşı dəqiqlik

3D modeli Rhino ilə birlikdə 3 tələbə cavab verən yaxşı bir kompromisə qədər bir neçə dəfə hazırladım.

Mən mühəndis deyiləm və bu layihədən əvvəl robototexnika sahəsində heç bir təcrübəm yox idi, buna görə də məndən daha təcrübəli bir insan etdiyim işlərdə dizayn qüsurları tapa bilərdi, amma yenə də deyə bilərəm ki, əldə etdiyim son nəticədən razıyam.

Təchizat

daha ətraflı məlumat üçün şəxsi bloquma daxil olun

Addım 1: CAD Dizaynı

Son modelə gəlməzdən əvvəl fərqli ötürmə sistemləri ilə ən azı 8 fərqli prototip hazırladım, lakin heç biri yuxarıda təsvir olunan 3 tələbi təmin edə bilmədi.

Hazırlanan bütün prototiplərin mexaniki həllərini bir araya gətirərək (və bəzi güzəştləri qəbul edərək) son model çıxdı. CAD qarşısında keçirdiyim saatları saymadım, amma əmin edə bilərəm ki, bunlar həqiqətən çox idi.

Dizayn mərhələsində nəzərə alınması lazım olan bir cəhət, robotun biləyinin ucuna əlavə edilən bir qram belə, bazadakı mühərriklərin tork müqaviməti hesabına çoxalmasıdır və buna görə də daha çox çəki əlavə edilir və daha çox motor zəhmətə dözmək üçün hesablanmalıdır.

Mühərriklərin stressə tab gətirməsinə "kömək etmək" üçün 250N və 150N qaz pistonları tətbiq etdim.

Robotu lazerlə kəsilmiş dəmir lövhəli (C40) və qalınlığı 2, 3, 5, 10 mm olan alüminiumdan hazırlayaraq xərcləri azaltmağı düşünürdüm; lazer kəsmə 3D metal frezelemeden daha ucuzdur.

Hər bir fərdi komponenti hazırladıqdan sonra parçaların şəklini.dxf -də düzəldib kəsmə mərkəzinə göndərdim. Qalan bütün komponentləri torna tezgahında özüm hazırladım.

Addım 2: Hazırlıq və Quraşdırma

Nəhayət əlimi çirkləndirməyin vaxtı gəldi (ən yaxşısını etdiyim budur) …

Tikinti mərhələsi, parçaların hazırlanması, çuxurların, oynaqların, yivlərin əl ilə doldurulması və göbəklərin dönməsi üçün çoxlu saatlıq işləri götürmüşdür. Bir neçə iş alətləri ilə işləyə bilmək üçün hər bir komponenti dizayn etməyim məni heç bir böyük sürpriz və mexaniki problem yaşamamağa vadar etdi.

Ən başlıcası, işləri bitirməyə tələsməmək, titiz olmaq və layihənin hər bir xəttini izləməkdir.

Rulman oturacaqlarını həyata keçirmək son dərəcə vacibdir, çünki hər bir oynaq onların üzərində dayanır və hətta bir neçə faizlik kiçik bir oyun da layihənin uğurunu poza bilər.

Sancaqları yenidən düzəltmək məcburiyyətində qaldığımı gördüm, çünki torna ilə rulman çuxurundan təxminən 5 qəpik daha kiçik bir hissə çıxardım və onu bağlamağa çalışdığım zaman oyun çox açıq -aşkar görünürdü.

Bütün parçaları hazırlamaq üçün istifadə etdiyim vasitələr bunlardır:

• qazma maşını
• öğütücü / dremel
• daş daşı
• manual fayl
• torna
• İngilis açarları

Mən başa düşürəm ki, hər kəsin evində torna ola bilməz və bu halda parçaları ixtisaslaşmış bir mərkəzə təhvil vermək lazım gələcək.

Parçaları əllə mükəmməlləşdirə bilmək üçün bir az daha bol birləşmələrlə lazerlə kəsiləcək şəkildə hazırladım, çünki lazer nə qədər dəqiq olsa da konik bir kəsik yaradır və bunu nəzərə almaq vacibdir.

Parçalar arasında çox dəqiq bir əlaqə yaratmaq üçün hazırladığım hər birləşməni əl ilə işlədirəm.

Rulman oturacaqlarındakı çuxurları belə kiçildim və sonra əllərimlə dremel və çox səbirlə (amma əslində çox) səbr etdim.

Alətlə parça arasındakı maksimum diklik əldə edildiyi üçün qazma maşını üzərində əllə hazırladığım bütün ipliklər. Hər bir parçanı hazırladıqdan sonra çoxdan gözlənilən həqiqət anı gəldi, bütün robotun yığılması. Hər bir parçanın digərinə uyğun toleranslarla uyğun gəldiyini görəndə təəccübləndim.

Robot artıq yığılıb

Başqa bir şey etməzdən əvvəl, mühərriklərin düzgün tərtib olunduğundan əmin olmaq üçün bəzi hərəkət testləri etməyi üstün tutdum, mühərriklərdə, xüsusən də onların sıxma torkunda hər hansı bir problem tapsam, layihənin yaxşı bir hissəsini yenidən etmək məcburiyyətində qalacağam.

6 mühərriki quraşdırdıqdan sonra ağır robotu ilk sınaqlara təqdim etmək üçün çardaq laboratoriyama apardım.

Addım 3: İlk Hərəkət Testləri

Robotun mexaniki hissəsini tamamladıqdan sonra elektronikanı tez bir zamanda yığdım və yalnız 6 motorun kabellərini bağladım. Test nəticələri çox müsbət idi, oynaqlar yaxşı hərəkət edir və əvvəlcədən qurulmuş açılarda bir neçə asanlıqla həll olunan problem aşkar etdim..

İlk problem birləşmə nömrəsi ilə əlaqədardır. 3, maksimum uzanma zamanı kəməri çox yükləyir və bəzən addımların itirilməsinə səbəb olur. Bu problemin həlli məni növbəti addımda görəcəyimiz müxtəlif mübahisələrə gətirib çıxardı.

İkinci problem birləşmə nömrəsi ilə əlaqədardır. 4, kəmər burulmasının həlli çox etibarlı deyildi və problemlər yaradırdı. Bu vaxt robotun dəmir hissələri kiçik pas nöqtələri düzəltməyə başladı, buna görə də problemləri həll etmək imkanı ilə onu boyamaq üçün fürsət tapdım.

Addım 4: Rəsm və yenidən montaj

Rəsm mərhələsini xüsusilə bəyənmirəm, amma bu halda bunu etmək məcburiyyətindəyəm, çünki daha da az sevirəm.

Dəmirin üzərinə əvvəlcə qırmızı fluo boyası üçün fon kimi xidmət edən bir astar qoydum.

Addım 5: Bug Fix N.1

Test nəticələrindən sonra robotun dəqiqliyini artırmaq üçün bəzi dəyişikliklər etmək məcburiyyətində qaldım. İlk dəyişiklik, xüsusilə də ən əlverişsiz vəziyyətdə olan kəmərin həddindən artıq dartılmasına səbəb olan 3 nömrəli birləşmə ilə əlaqədardır və nəticədə mühərrik həmişə altındadır. stress. Çözüm, fırlanma istiqamətinə zidd olan bir qüvvə tətbiq edərək kömək etmək idi.

Bütün gecələri yenidən hər şeyi təkrar etmədən ən yaxşı həll yolunun nə olduğunu düşündüm. Əvvəlcə böyük bir burulma yayı tətbiq etməyi düşünürdüm, amma onlayn baxanda heç bir məmnunedici tapmadım və buna görə də qaz pistonunu seçdim (2 nömrəli birləşmə üçün əvvəlcədən hazırladığım kimi), amma yenə də harada yerləşdirəcəyimə qərar verməli idim. kifayət qədər yer yox idi.

Bir az estetikadan imtina edərək, pistonu yerləşdirmək üçün ən yaxşı yerin yan tərəfdə olduğuna qərar verdim.

Güc tətbiq etməli olduğu nöqtəni nəzərə alaraq pistonun lazımi gücünə dair hesablamalar apardım və sonra ebayda 340 mm uzunluğunda 150 N piston sifariş etdim, sonra onu düzəltmək üçün yeni dayaqlar hazırladım.

Addım 6: Bug Fix N.2

İkinci dəyişiklik birgə nömrəyə aiddir. 4 əvvəlcə bükülmüş kəmərlə şanzımanı planlaşdırırdım, amma boşluqların azaldığını və kəmərin ümid etdiyim kimi işləmədiyini başa düşdüm.

Motoru onlara paralel istiqamətdə almaq üçün çiyinlər tərtib edərək bütün birləşməni tamamilə yenidən düzəltmək qərarına gəldim. Bu yeni modifikasiya ilə artıq kəmər düzgün işləyir və onu gərginləşdirmək daha asandır, çünki kəməri asanlıqla gərginləşdirmək üçün əsas sistem hazırlamışam.

Addım 7: Elektronika

Mühərrik idarəetmə elektronikası, klassik 3 eksenli CNC üçün istifadə olunanla eynidir, fərqi ilə 3 sürücü və 3 mühərrik daha var. Bütün baltalar idarəetmə məntiqi tətbiq tərəfindən hesablanır, elektronikanın yeganə vəzifəsi var mühərrikin istədiyiniz yerə çatmaması üçün motorların neçə dərəcə dönməsi lazım olduğuna dair təlimat almaq.

Elektronikanı təşkil edən hissələr bunlardır:

• Arduino Mega
• n. 6 sürücü DM542T
• n. 4 Əlaqə
• n. 1 24V enerji təchizatı
• n. 2 Solenoid klapanlar (pnevmatik sıxac üçün)

Arduinoda, sürətləndirmə, yavaşlama, sürət, addımlar və maksimum məhdudiyyətlər kimi mühərriklərin hərəkətlərini eyni vaxtda idarə etməklə məşğul olan və serial (USB) vasitəsilə yerinə yetiriləcək əmrləri qəbul etmək üçün proqramlaşdırılmış eskizi yüklədim.

Bir neçə min avroya başa gələ bilən peşəkar hərəkət idarəediciləri ilə müqayisədə, Arduino, özünəməxsus şəkildə özünü çox açıq şəkildə müdafiə edir, məsələn, birdən çox mühərriki eyni vaxtda idarə etməli olanda faydalı olan çox iş parçacığı kimi idarə edə bilmir..

Addım 8: Proqram təminatı

Hər robotun öz forması və fərqli hərəkət açıları var və hər biri üçün kinematik fərqlidir. Testləri yerinə yetirmək üçün hazırda Chris Annin (www.anninrobotics.com) proqramından istifadə edirəm, amma robotu üçün yazılmış riyaziyyat mənim iş sahəmin bəzi sahələrinə çata bilmədiyim yerə mükəmməl uyğun gəlmir. onları künclərin hesablamaları tam olmadığından.

Annin proqram təminatı indi təcrübə aparmaq üçün əladır, amma robotun fizikasına 100% uyğun olan öz proqramımı yazmağı düşünməliyəm. Artıq Blender -dən istifadə edərək bəzi hərəkətlər etməyə və hərəkət nəzarətçisinin Python hissəsini yazmağa başladım və yaxşı bir həll kimi görünür, inkişaf etdirmək üçün bəzi cəhətlər var, amma bu kombinatı (Blender + Ptyhon) həyata keçirmək çox asandır, xüsusən də çox asandır qarşınızda robot olmadan hərəkətləri planlaşdırmaq və simulyasiya etmək.

Addım 9: Pnevmatik Kelepçe

Robota cisimlər aparmaq üçün onu pnevmatik sıxacla təchiz etdim.

Şəxsən mən servoları olan pensləri sevmirəm, möhürdə mənə çox güvən vermirlər, buna görə də təzyiqi xüsusi olaraq tənzimləyən pnevmatik sıxacın bütün ehtiyacları ödəyə biləcəyini düşündüm.

Kvadrat alüminium profillərlə sıxacı həm kiçik əşyaları, həm də böyük əşyaları götürmək üçün dəyişdirdim.

Daha sonra, vaxt tapanda, layihə ilə bağlı bütün məlumatları toplayacağam ki, onu yükləyə bilim.

Ümid edirəm bu dərsdən zövq aldınız.