Mkono wa Roboti Ukiwa na Gripper: Hatua 9 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Kuvuna miti ya limao inachukuliwa kuwa kazi ngumu, kwa sababu ya saizi kubwa ya miti na pia kwa sababu ya hali ya hewa ya joto ya mikoa ambayo miti ya limao imepandwa. Ndio sababu tunahitaji kitu kingine kusaidia wafanyikazi wa kilimo kumaliza kazi zao kwa urahisi zaidi. Kwa hivyo, tulipata wazo la kupunguza kazi yao, mkono wa roboti na mtego ambao huchukua limao kutoka kwenye mti. Mkono una urefu wa karibu 50cm. Kanuni ya kufanya kazi ni rahisi: tunatoa msimamo kwa roboti, basi itaenda mahali pazuri, na ikiwa kuna limau, mtego wake atakata peduncle na kushika limau kwa wakati mmoja. Kisha, limao itatolewa chini na roboti itarudi katika nafasi yake ya awali. Mwanzoni, mradi huo unaweza kuonekana kuwa ngumu na ngumu kufanywa. Walakini, sio ngumu sana, lakini ilihitaji bidii na upangaji mzuri. Inahitaji tu kujengwa kitu kimoja juu ya kingine. Mwanzoni, tulikabiliwa na shida kadhaa kwa sababu ya hali ya covid-19 na kufanya kazi kwa mbali, lakini basi tuliifanya, na ilikuwa ya kushangaza.

Agizo hili linalenga kukuongoza kupitia mchakato wa kuunda mkono wa Robotic na mshikaji. Mradi huo ulibuniwa na kubuniwa kama sehemu ya mradi wetu wa Bruface Mechatronics; kazi ilifanyika huko Fablab Brussels na:

-Hussein Moslimani

-Inès Castillo Fernandez

-Jayesh Jagadesh Deshmukhe

-Raphaël Boitte

Hatua ya 1: Ujuzi Unaohitajika

Kwa hivyo, hapa kuna stadi ambazo unahitaji kuwa nazo ili kufanya mradi huu:

-Misingi ya umeme

- Ujuzi wa kimsingi wa vidhibiti vidogo.

-Kuandika katika lugha ya C (Arduino).

-Imezoea programu ya CAD, kama SolidWorks au AutoCAD.

-Laser kukata

Uchapishaji -3D

Unapaswa pia kuwa na uvumilivu na muda mwingi wa bure, pia tunakushauri ufanye kazi katika timu kama tulivyofanya, kila kitu kitakuwa rahisi.

Hatua ya 2: Ubunifu wa CAD

Baada ya kujaribu sampuli tofauti, mwishowe tuliamua kubuni roboti kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu, mkono ni digrii 2 za uhuru. Magari yameunganishwa na shimoni la kila mkono na pulleys na mikanda. Kuna faida nyingi za kutumia pulleys, moja ya muhimu zaidi ni kuongeza kasi. Ukanda wa kwanza wa pulley wa mkono wa kwanza una uwiano wa gia wa 2, na wa pili una uwiano wa gia wa 1.5.

Sehemu ngumu ya mradi huo ilikuwa muda mdogo huko Fablab. Kwa hivyo, miundo mingi ilibadilishwa kuwa sehemu za kukata laser na sehemu zingine za kuunganisha zilichapishwa 3D. Hapa unaweza kupata muundo wa CAD uliowekwa.

Hatua ya 3: Orodha ya Vipengele vilivyotumika

Hapa kuna vifaa ambavyo tulitumia katika mradi wetu:

I) Vipengele vya Elektroniki:

-Arduino Uno: Hii ni bodi ya microcontroller iliyo na pini 14 za kuingiza / kutoa za dijiti (ambayo 6 inaweza kutumika kama matokeo ya PWM), pembejeo 6 za analog, kioo cha Quartz 16 MHz, unganisho la USB, jack ya nguvu, kichwa cha ICSP, na kitufe cha kuweka upya. Tulitumia aina hii ya mdhibiti mdogo kwani ni rahisi kutumia na inaweza kufanya kazi inayohitajika.

-Moto kubwa ya servo (MG996R): ni servomechanism iliyofungwa ambayo hutumia maoni ya msimamo kudhibiti mwendo wake na msimamo wa mwisho. Inatumika kuzungusha mikono Ina torque nzuri, hadi 11kg / cm, na shukrani kwa upunguzaji wa wakati uliofanywa na pulleys na ukanda tunaweza kufikia torque ya juu ambayo ni ya kutosha kushikilia mikono. Na ukweli kwamba hatuhitaji zaidi ya digrii 180 za kuzunguka, motor hii ni vizuri kutumia.

-Servo moja ndogo (E3003): ni servomechanism iliyofungwa ambayo hutumia maoni ya msimamo kudhibiti mwendo wake na msimamo wa mwisho. Pikipiki hii hutumiwa kudhibiti mtego, ina torque ya 2.5 kg / cm, na hutumiwa kukata na kunyakua limau.

-Usambazaji wa umeme: Aina hii ya usambazaji wa umeme ilipatikana kwenye kitambaa, na kwa sababu gari letu haliendi ardhini, kwa hivyo usambazaji wa umeme haupaswi kushikamana. Faida kuu ya usambazaji wa umeme huu ni kwamba tunaweza kurekebisha voltage ya pato na ya sasa kama tunavyopenda, kwa hivyo hakuna haja ya mdhibiti wa voltage. Ikiwa aina hii ya vifaa vya umeme haipatikani, lakini ni ghali. Njia mbadala ya hii itakuwa kutumia mmiliki wa betri 8xAA, pamoja na mdhibiti wa voltage kama vile 'MF-6402402' ambayo ni dc to dc converter, kupata voltage unayohitaji. Bei yao imeonyeshwa pia katika orodha ya vifaa.

-Bodi ya mkate: Bodi ya plastiki inayotumika kushikilia vifaa vya elektroniki. Pia, kuunganisha umeme na usambazaji wa umeme.

-Waya: Inatumika kuunganisha vifaa vya elektroniki kwenye ubao wa mkate.

-Bofya-kifungo: Inatumika kama kitufe cha kuanza, kwa hivyo tunapobonyeza roboti inafanya kazi.

-Sensa ya Ultrasonic: Inatumiwa kupima umbali, hutoa sauti ya masafa ya juu na huhesabu muda wa kati kati ya utumaji wa ishara na upokeaji wa mwangwi. Inatumika kugundua ikiwa limau ilishikwa na mtego au ikiwa inateleza.

II) Vipengele vingine:

-Plastiki kwa uchapishaji wa 3d

-3mm karatasi za kukata laser

-Mshimo wa chuma

-Bavu

-Matumizi laini: Glued kwa pande zote za gripper, kwa hivyo gripper inasisitiza tawi la limao wakati wa kuikata.

-Kufuta

-Kanda ya kuunganisha pulleys, ukanda wa kawaida wa 365 T5

-8mm fani za mviringo, kipenyo cha nje ni 22mm.

Hatua ya 4: Uchapishaji wa 3D na Kukata Laser

Shukrani kwa kukata laser na mashine za kuchapisha 3d zilizopatikana kwenye Fablab, tunaunda sehemu tunazohitaji kwa roboti yetu.

Sehemu za I- tulilazimika kukata laser ni:

-Msingi wa roboti

-Inasaidia motor ya mkono wa kwanza

-Usaidizi wa mkono wa kwanza

-Pauli za mikono 2

-Msingi wa mtego

-Uunganisho kati ya mtego na mkono.

-Pande mbili za mtego

-Hisaidia fani, kuhakikisha kuwa hazitelezi au hazihama kutoka kwa msimamo wao, fani zote zinafaa kwa safu mbili 3mm + 4mm, kwani unene wa kuzaa ulikuwa 7mm.

Kumbuka: utahitaji karatasi ndogo ya 4mm ya mbao, kwa sehemu ndogo ambazo zinahitaji kukatwa kwa laser. Pia, utapata katika muundo wa CAD unene ambao ni 6mm, au unene mwingine wowote ambao ni nyingi ya 3, basi unahitaji tabaka nyingi za sehemu zilizokatwa za laser saa 3mm, hiyo ikiwa kuna unene wa 6mm, basi unahitaji tabaka 2 3mm kila mmoja.

Sehemu za II tulilazimika kuchapisha 3D:

Pulleys nne: hutumiwa kuunganisha kila motor kwa mkono inawajibika kusonga.

-Usaidizi wa motor ya mkono wa pili

-saada kwa kuzaa kwa msingi, ambayo imewekwa chini ya ukanda ili kuitia nguvu na kuongeza mvutano. Imeunganishwa na kuzaa kwa kutumia shimoni pande zote za metali.

-Bamba mbili za mstatili kwa mshikaji, huwekwa kwenye nyenzo laini kushikilia tawi vizuri na kuwa na msuguano kwa hivyo tawi halitateleza.

-Shimara ya mraba na shimo la mviringo la 8mm, kuunganisha sahani za mkono wa kwanza, na shimo lilikuwa kuingiza shimoni ya chuma ya 8mm ili kuifanya shimoni nzima kuwa na nguvu na inaweza kushughulikia torque jumla. Shafts za metali za pande zote ziliunganishwa na fani na pande zote mbili za mkono kukamilisha sehemu ya kuzunguka.

-Shimoni la umbo lenye umbo lenye urefu wa 8mm kwa sababu sawa na shimoni la mraba

-Cramps kusaidia pulleys na sahani za kila mkono vizuri katika maeneo yao.

Katika takwimu tatu za CAD, unaweza kuelewa vizuri jinsi mfumo umekusanywa, na jinsi shafts zimeunganishwa na kuungwa mkono. Unaweza kuona jinsi shimoni za mraba na hexagonal zimeunganishwa kwenye mkono na jinsi zinavyoshikamana na vifaa kwa kutumia shimoni la metali. Mkutano wote umetolewa katika takwimu hizi.

Hatua ya 5: Mkutano wa Mitambo

Mkusanyiko wa roboti nzima ina hatua kuu 3 ambazo zinapaswa kuelezewa, kwanza, tunakusanya msingi na mkono wa kwanza, halafu mkono wa pili kwenda kwa wa kwanza, na mwishowe mshikamano kwa mkono wa pili.

Mkutano wa msingi na mkono wa kwanza:

Kwanza, mtumiaji lazima akusanye sehemu zifuatazo kando:

-Pande mbili za viungo zilizo na fani ndani.

-Usaidizi wa motor na motor, na pulley ndogo.

-Usaidizi wa ulinganifu wa pulley ndogo.

-Shimoni la mraba, kapi kubwa, mkono, na vifungo.

- Uzani wa "mvutano" unasaidia sahani inayounga mkono. Kisha kuongeza kuzaa na shimoni.

Sasa, kila mkutano mdogo uko mahali pa kuunganishwa pamoja.

Kumbuka: ili kuhakikisha kuwa tunapata mvutano kwenye ukanda tunayotaka, msimamo wa gari kwa msingi unaweza kubadilishwa, tumepanua shimo ili umbali kati ya pulleys uweze kuongezeka au kupungua na wakati tunaangalia kuwa mvutano ni mzuri, tunaunganisha motor kwa msingi na bolts na kuitengeneza vizuri. Kwa kuongezea hii, kuzaa kuliwekwa kwa msingi mahali ambapo hufanya nguvu kwenye ukanda kuongeza mvutano, kwa hivyo wakati ukanda unasonga kuzaa kunazunguka, na hakuna shida za msuguano.

Mkutano wa mkono wa pili hadi wa kwanza:

Sehemu zinapaswa kukusanywa kando:

-Mkono wa kulia, na motor, msaada wake, pulley, na vile vile na kubeba na sehemu zake za msaada. Bisibisi pia huwekwa kurekebisha kapi kwenye shimoni kama sehemu ya awali.

-Mkono wa kushoto na fani mbili na vifaa vyao.

-Pulley kubwa inaweza kuteleza kwenye shimoni lenye hexagonal pamoja na mikono ya juu, na vifungo vilivyoundwa kurekebisha msimamo wao.

Halafu tuna mkono wa pili tayari kuwekwa katika nafasi yake, motor ya mkono wa pili imewekwa juu ya ule wa kwanza, msimamo wake pia unaweza kubadilishwa ili kufikia mvutano mzuri na epuka kuteleza kwa ukanda, kisha gari imewekwa na ukanda katika nafasi hii.

Mkutano wa mtego:

Mkutano wa gripper hii ni rahisi na ya haraka. Kama kwa mkutano uliopita, sehemu zinaweza kukusanywa peke yake kabla ya kushikamana na mkono kamili:

- Ambatisha taya inayohamia kwenye shimoni la gari, kwa msaada wa sehemu ya plastiki inayokuja na motor.

-Punja motor kwa msaada.

-Punja msaada wa sensorer kwa msaada wa gripper.

-Weka sensorer kwa msaada wake.

-Weka nyenzo laini kwenye gripper, na urekebishe sehemu iliyochapishwa ya 3d juu yao

Gripper inaweza kukusanywa kwa urahisi kwa mkono wa pili, sehemu ya kukata laser tu inasaidia msingi wa mtego kwa mkono.

Jambo la muhimu zaidi ilikuwa utunzaji wa vilele juu ya mkono na kwa umbali gani vile vile nje ya gripper, kwa hivyo ilifanywa kwa kujaribu na makosa hadi tufike mahali pazuri zaidi tunaweza kupata kwa vile ambapo kukata na kushika lazima kutokea karibu wakati huo huo.

Hatua ya 6: Uunganisho wa Vipengele vya Elektroniki

Katika mzunguko huu, tuna motors tatu za servo, sensorer moja ya ultrasonic, kifungo kimoja cha kushinikiza, Arduino, na usambazaji wa umeme.

Pato la usambazaji wa umeme linaweza kubadilishwa kama tunataka, na kwa kuwa servos zote na kazi ya ultrasonic kwenye Volts 5, kwa hivyo hakuna haja ya mdhibiti wa voltage, tunaweza tu kudhibiti pato la usambazaji wa umeme kuwa 5V.

Kila servo inapaswa kushikamana na Vcc (+ 5V), ardhi, na ishara. Sensorer ya ultrasonic ina pini 4, moja imeunganishwa na Vcc, moja kwa ardhi, na pini zingine mbili ni pini za kuchochea na mwangwi, lazima ziunganishwe na pini za dijiti. Kitufe cha kushinikiza kimeunganishwa chini na kwa pini ya dijiti.

Kwa Arduino, inapaswa kuzungumza nguvu zake kutoka kwa chanzo cha nguvu, haiwezi nguvu kutoka kwa kompyuta ndogo au kebo yake, inapaswa kuwa na uwanja sawa na vifaa vya elektroniki vilivyounganishwa nayo.

MAELEZO MUHIMU !!:

- Unapaswa kuongeza kibadilishaji cha nguvu, na nguvu kwa Vin na 7V.

-Tafadhali hakikisha kuwa na unganisho hili, unapaswa kuondoa bandari ya Arduino kutoka kwa kompyuta yako ili kuichoma, vinginevyo haupaswi kutumia pini ya pato la 5V kama pembejeo.

Hatua ya 7: Msimbo wa Arduino na Chati ya Mtiririko

Lengo la mkono huu wa roboti na mtego ni kukusanya limau na kuiweka mahali pengine, kwa hivyo wakati roboti imewashwa, tunapaswa kushinikiza kitufe cha kuanza na kisha inaenda kwa nafasi fulani ambapo limao inapatikana, ikiwa hushika limao, mtego atakwenda kwenye nafasi ya mwisho kuweka limau mahali pake, tulichagua msimamo wa mwisho katika kiwango cha usawa, ambapo torque inahitajika ni ya juu, kudhibitisha kuwa mshikaji ana nguvu ya kutosha.

Je! Roboti inawezaje kufikia limau:

Katika mradi tuliofanya, tuliuliza tu roboti ihamishe mikono kwenye nafasi fulani ambapo tunaweka limau. Kweli, kuna njia nyingine ya kufanya hivyo, unaweza kutumia kinematic inverse kusonga mkono, kwa kuipatia (x, y) kuratibu za limao, na inahesabu ni kwa nini kila gari inapaswa kuzunguka ili mtego afike limau. Ambapo hali = 0 ni wakati kitufe cha kuanza hakijasukumwa kwa hivyo mkono uko katika nafasi ya kwanza na roboti haisongei, wakati state = 1 ni wakati tunabonyeza kitufe cha kuanza na robot inaanza.

Kinematics Inverse:

Katika takwimu kuna mfano wa hesabu ya kinematics inverse, unaweza kuona michoro tatu, moja kwa nafasi ya kwanza na nyingine mbili kwa nafasi ya mwisho. Kwa hivyo unavyoona, kwa msimamo wa mwisho - bila kujali ni wapi - kuna uwezekano mbili, kiwiko juu na kiwiko chini, unaweza kuchagua chochote unachotaka.

Wacha tuchukue kiwiko kama mfano, ili kufanya roboti iende kwenye msimamo wake, pembe mbili zinapaswa kuhesabiwa, theta1 na theta2, kwenye takwimu pia unaona hatua na hesabu za kuhesabu theta1 na theta2.

Kumbuka kuwa, ikiwa kikwazo kinapatikana kwa umbali chini ya cm 10, basi limau imeshikwa na kushikiliwa na mshikaji, mwishowe tunapaswa kuipeleka kwenye nafasi ya mwisho.

Hatua ya 8: Kuendesha Robot

Baada ya yote ambayo tulifanya hapo awali, hapa kuna video za robot inayofanya kazi, na sensor, kifungo cha kushinikiza, na kila kitu kingine kinachofanya kazi kama inavyostahili. Tulifanya pia mtihani wa kutetemeka kwenye roboti, ili kuhakikisha kuwa iko sawa na wiring ni nzuri.

Hatua ya 9: Hitimisho

Mradi huu ulitupa uzoefu mzuri katika kushughulika na miradi kama hiyo. Walakini, roboti hii inaweza kubadilishwa na kuwa na maadili mengine zaidi kama ugunduzi wa kitu kugundua limau, au labda kiwango cha tatu cha uhuru ili iweze kusonga kati ya miti. Pia, tunaweza kuidhibiti na programu tumizi ya rununu au kwa kibodi ili tuihamishe kama tunavyotaka. Tunatumahi kuwa unapenda mradi wetu na shukrani za pekee kwa wasimamizi wa Fablab kwa kutusaidia.