DIY Robot Arm 6 Axis (na Stepper Motors): Hatua 9 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Baada ya zaidi ya mwaka mmoja wa masomo, prototypes na kutofaulu kadhaa niliweza kujenga roboti ya chuma / aluminium na digrii 6 za uhuru zinazodhibitiwa na motors za stepper.

Sehemu ngumu zaidi ilikuwa muundo kwa sababu nilitaka kufikia malengo 3 ya kimsingi:

• Gharama ndogo ya utambuzi
• Mkutano rahisi hata na vifaa vichache
• Usahihi mzuri wakati wa kusonga

Nilibuni mtindo wa 3D na Rhino mara kadhaa hadi (kwa maoni yangu) maelewano mazuri ambayo yanakidhi mahitaji 3.

Mimi sio mhandisi na kabla ya mradi huu sikuwa na uzoefu wowote katika roboti kwa hivyo mtu aliye na uzoefu zaidi yangu angeweza kupata kasoro za kubuni katika kile nilichofanya lakini bado ninaweza kusema nimeridhika na matokeo ya mwisho niliyopata.

Vifaa

kwa habari zaidi tembelea blogi yangu ya kibinafsi

Hatua ya 1: Ubunifu wa CAD

Kabla ya kufika kwenye mtindo wa mwisho nilibuni angalau prototypes 8 tofauti na mifumo tofauti ya usafirishaji lakini hakuna hata moja inayoweza kukidhi mahitaji 3 yaliyoelezwa hapo juu.

Kuweka pamoja suluhisho za kiufundi za prototypes zote zilizotengenezwa (na pia kukubali maelewano) mfano wa mwisho ulitoka. Sikuhesabu masaa niliyotumia mbele ya CAD lakini naweza kukuhakikishia kuwa walikuwa wengi sana.

Jambo moja la kuzingatia katika hatua ya kubuni ni kwamba hata gramu moja iliyoongezwa mwisho wa mkono wa roboti huzidishwa kwa gharama ya upinzani wa wakati wa motors kwenye msingi na kwa hivyo uzito zaidi huongezwa na motors zaidi lazima ihesabiwe kwa kuvumilia juhudi.

Ili "kusaidia" injini kuhimili mafadhaiko nilitumia bastola za gesi za 250N na 150N.

Nilifikiria kupunguza gharama kwa kuunda roboti na sahani za chuma zilizokatwa na laser (C40) na aluminium yenye unene wa kuanzia 2, 3, 5, 10 mm; kukata laser ni rahisi sana kuliko usagaji wa chuma wa 3D.

Baada ya kubuni kila sehemu ya mtu binafsi, nilitengeneza maumbo ya vipande kwenye.dxf na kuzituma kwa kituo cha kukata. Vipengele vingine vyote vilitengenezwa na mimi mwenyewe kwenye lathe.

Hatua ya 2: Maandalizi na Mkutano

Mwishowe ni wakati wa kuchafua mikono yangu (ndivyo ninafanya vizuri zaidi)…

Awamu ya ujenzi imechukua masaa mengi ya kazi kwa utayarishaji wa vipande, kufungua mwongozo wa mashimo, viungo, nyuzi na kugeuza kwa vituo. Ukweli wa kubuni kila sehemu moja ili kuweza kufanya kazi na zana chache tu za kufanya kazi imenisababisha nisiwe na mshangao mkubwa au shida za kiufundi.

Jambo muhimu zaidi sio kuharakisha kumaliza vitu lakini kuwa mjanja na kufuata kila mstari wa mradi, kuboresha katika hatua hii haileti matokeo mazuri.

Kutambua viti vya kubeba ni muhimu sana kwa sababu kila kiungo hutegemea na hata mchezo mdogo wa asilimia chache unaweza kuathiri mafanikio ya mradi huo.

Nilijikuta nilipaswa kufanya tena pini kwa sababu na lathe nilikuwa nimeondoa karibu senti 5 ndogo kuliko shimo la kuzaa na nilipojaribu kuipandisha mchezo ulikuwa dhahiri sana.

Zana ambazo nilitumia kuandaa vipande vyote ni:

• vyombo vya habari vya kuchimba
• grinder / dremel
• jiwe la kusaga
• faili ya mwongozo
• lathe
• Funguo za Kiingereza

Ninaelewa kuwa sio kila mtu anaweza kuwa na lathe nyumbani na katika kesi hii itakuwa muhimu kuagiza vipande kwenye kituo maalum.

Nilikuwa nimebuni vipande vya kukatwa kwa laser na viungo vingi zaidi ili kuweza kuzikamilisha kwa mkono kwa sababu laser, hata hivyo inaweza kuwa gani, inazalisha ukata na ni muhimu kuizingatia.

Kufanya kazi na faili kwa mkono kila kiungo nilichotengeneza ili kutengeneza unganisho sahihi kati ya sehemu hizo.

Hata mashimo kwenye viti vya kuzaa nilikuwa nimetengeneza vidogo na kisha nikapeana jina tena kwa mkono na dremel na mengi (lakini kweli mengi) ya uvumilivu.

Nyuzi zote nilizotengeneza kwa mkono kwenye mashine ya kuchimba visima kwa sababu upeo wa juu kati ya chombo na kipande hupatikana. Baada ya kuandaa kila kipande wakati uliosubiriwa kwa muda mrefu wa ukweli umewadia, mkusanyiko wa roboti nzima. Nilishangaa kuona kwamba kila kipande kinalingana sawa na kingine na uvumilivu sahihi.

Roboti sasa imekusanyika wote

Kabla ya kufanya kitu kingine chochote, nilipendelea kufanya majaribio ya harakati ili kuhakikisha kuwa injini zimebuniwa vizuri, ikiwa nitapata shida na injini, haswa torque yao ya kukaza, nitalazimika kufanya sehemu nzuri ya mradi huo.

Kwa hivyo baada ya pia kuweka injini 6 nilichukua roboti nzito kwenye maabara yangu ya dari ili kuipeleka kwa majaribio ya kwanza.

Hatua ya 3: Mtihani wa Kwanza wa Mwendo

Baada ya kumaliza sehemu ya mitambo ya roboti nilikusanya umeme haraka na nikaunganisha tu nyaya za motors 6. Matokeo ya mtihani yalikuwa mazuri sana, viungo vinasonga vizuri na katika pembe zilizoanzishwa tayari, niligundua shida kadhaa zilizotatuliwa kwa urahisi.

Shida ya kwanza inahusu hapana ya pamoja. 3 ambayo kwa upeo wa juu ilizidisha ukanda kupita kiasi na wakati mwingine ilisababisha upotezaji wa hatua. Suluhisho la shida hii limesababisha hoja kadhaa ambazo tutaona katika hatua inayofuata.

Shida ya pili inahusu no ya pamoja. 4, suluhisho la torsion ya ukanda haikuwa ya kuaminika sana na ilizalisha shida. Wakati huo huo sehemu za chuma za roboti zilikuwa zinaanza kutoa vidonda vidogo vya kutu kwa hivyo nikiwa na nafasi ya kutatua shida pia nikachukua fursa ya kuipaka rangi.

Hatua ya 4: Uchoraji na kukusanyika tena

Sipendi sana awamu ya uchoraji lakini katika kesi hii ninalazimika kuifanya kwa sababu naipenda hata kidogo.

Kwenye chuma niliweka kwanza kipaza sauti ambacho hutumika kama msingi wa rangi nyekundu ya fluo.

Hatua ya 5: Kurekebisha Bug N.1

Baada ya matokeo ya mtihani ilibidi nifanye mabadiliko kadhaa ili kuboresha usahihi wa roboti. Marekebisho ya kwanza yanahusu # 3 haswa haswa wakati ilikuwa katika hali mbaya zaidi ilileta mkanda mwingi na kwa hivyo injini ilikuwa chini kila wakati dhiki. Suluhisho lilikuwa kusaidia kwa kutumia nguvu kinyume na mwelekeo wa mzunguko.

Nilikaa usiku kucha nikifikiria juu ya suluhisho bora bila ya kufanya kila kitu tena. Hapo awali nilifikiria kutumia chemchemi kubwa ya msokoto lakini nikitafuta mkondoni sikupata chochote cha kuridhisha kwa hivyo nilichagua bastola ya gesi (kama nilivyokuwa nimetengeneza kwa # 2 ya pamoja), lakini bado ilibidi niamue mahali pa kuiweka kwa sababu hakuwa na nafasi ya kutosha.

Kutoa kidogo juu ya urembo, niliamua kuwa mahali pazuri pa kuweka bastola ilikuwa pembeni.

Nilifanya mahesabu juu ya nguvu inayofaa ya bastola kwa kuzingatia mahali ambapo ilibidi itekeleze nguvu na kisha nikaamuru kwenye ebay bastola N 150 kwa urefu wa 340 mm kisha nikatengeneza msaada mpya kuweza kuurekebisha.

Hatua ya 6: Bug Kurekebisha N.2

Mabadiliko ya pili yanahusu hapana. 4 ambapo mwanzoni nilikuwa nimepanga usafirishaji na ukanda uliopotoka lakini niligundua kuwa nafasi zilipunguzwa na ukanda haukufanya kazi vile vile nilivyotarajia.

Niliamua kurudia upya ushirika wote kwa kubuni mabega ili kupokea motor kwa mwelekeo sawa na heshima kwao. Kwa mabadiliko haya mapya sasa ukanda unafanya kazi kwa usahihi na pia ni rahisi kuupunguza kwa sababu nimebuni mfumo muhimu wa kukomesha ukanda kwa urahisi.

Hatua ya 7: Elektroniki

Elektroniki ya kudhibiti motor ni ile ile ambayo hutumiwa kwa CNC 3-axis ya kawaida na tofauti kwamba kuna madereva 3 zaidi na motors zaidi ya 3. Kusimamia mantiki yote ya axes imehesabiwa na programu, umeme una jukumu pekee ya kupokea maagizo kuhusu ngapi motors itabidi izunguke ili kiungo kisifikie nafasi inayotakiwa.

Sehemu ambazo zinaunda umeme ni:

• Arduino Mega
• n. Dereva 6 DM542T
• n. 4 Relè
• n. Ugavi wa umeme 1 24V
• n. 2 valves za Solenoid (kwa clamp ya nyumatiki)

Kwenye Arduino nilipakia mchoro ambao unashughulikia wakati huo huo harakati za motors kama kuongeza kasi, kupunguza kasi, kasi, hatua na mipaka ya juu na imewekwa kupokea amri za kutekelezwa kupitia serial (USB).

Ikilinganishwa na watawala wa mwendo wa kitaalam ambao wanaweza kugharimu hadi euro elfu kadhaa, Arduino kwa njia yake ndogo inajitetea kwa wazi shughuli ngumu sana haiwezi kudhibiti kama kwa mfano kusoma multithread muhimu haswa wakati unapaswa kudhibiti injini nyingi wakati huo huo.

Hatua ya 8: Mawazo ya Programu

Kila roboti ina umbo lake na pembe tofauti za harakati na kinematics ni tofauti kwa kila mmoja wao. Kwa sasa kuendesha majaribio ninatumia programu ya Chris Annin (www.anninrobotics.com) lakini hesabu iliyoandikwa kwa roboti yake hailingani kabisa na yangu kwa kweli maeneo mengine ya eneo la kazi siwezi kufikia wao kwa sababu hesabu za pembe hazijakamilika.

Programu ya Annin iko sawa kwa kujaribu, lakini itabidi nianze kufikiria juu ya kuandika programu yangu mwenyewe ambayo inafaa kwa 100% na fizikia ya roboti yangu. Nimeanza kufanya majaribio kadhaa kutumia Blender na kuandika sehemu ya Python ya kidhibiti mwendo na inaonekana kama suluhisho nzuri, kuna mambo kadhaa ya kukuza lakini hii combo (Blender + Ptyhon) ni rahisi sana kutekeleza, haswa ni rahisi kupanga na kuiga harakati bila kuwa na robot mbele yako.

Hatua ya 9: Clamp ya nyumatiki

Ili kuweza kuchukua vitu kwenye roboti nimeiweka na kambamba la nyumatiki.

Binafsi sipendi koleo zilizo na servos, hazinipi ujasiri mkubwa juu ya muhuri kwa hivyo nilidhani kuwa pincer ya nyumatiki haswa inayobadilisha shinikizo inaweza kukidhi mahitaji yote.

Na maelezo mafupi ya mraba ya alumini nilibadilisha clamp kuchukua vitu vidogo na vitu vikubwa.

Baadaye, nitakapopata muda, nitakusanya habari zote kuhusu mradi ili niweze kuipakua.

Natumai ulifurahiya hii inayoweza kufundishwa.