Parafujo Kupanga Mashine: Hatua 7 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Siku moja katika maabara (FabLab Moscow), nilimwona mwenzangu akiwa busy kupanga sanduku kamili la screws, karanga, pete na vifaa vingine. Kuacha karibu naye, nikatazama kwa sekunde moja na kusema: "Itakuwa kazi nzuri kwa mashine." Baada ya kuangalia haraka kwenye google niliona kuwa mifumo tofauti ya mitambo tayari ilikuwepo lakini haikuweza kutatua shida yetu kwa sababu kwenye sanduku letu kuna sehemu anuwai. Kufanya kitu kwa mitambo itakuwa ngumu sana. Sababu nyingine nzuri ya kwenda kwenye mfumo wa "roboti" zaidi ni kwa sababu hii itahitaji uwanja wote wa kiufundi ninaopenda: maono ya mashine, mikono ya roboti na watendaji wa elektroniki!

Mashine hii huchagua screws na kuziweka kwenye sanduku tofauti. Inayo mkono wa roboti ambao unashughulikia umeme wa umeme, kifaa kinachoweza kubadilika juu ya taa na kamera juu. Baada ya kueneza visu na karanga kwenye kiboreshaji cha kazi, taa zinawashwa na picha inachukuliwa. Algorithm hugundua maumbo ya sehemu na kurudisha nafasi zao. Mwishowe mkono ulio na sumaku ya umeme unaweka sehemu moja kwa moja kwenye masanduku unayotaka.

Mradi huu bado uko katika maendeleo lakini sasa napata matokeo mazuri ambayo ninataka kushiriki nawe.

Hatua ya 1: Zana na Nyenzo

Zana

• Laser cutter
• Angle ya kusaga
• Hacksaw
• Bisibisi
• Vifunga (bora zaidi)
• Bunduki ya gundi moto

Nyenzo

• Plywood 3mm (1 m2)
• Plywood 6mm (300 x 200 mm)
• Plastiki nyeupe nyeupe 4mm (500 x 250 mm)
• Kompyuta (najaribu kuhamia kwenye raspberry pi)
• Kamera ya wavuti (Logitech HD T20p, mtu yeyote anapaswa kufanya kazi)
• Arduino na 4 PWM pato / analog Andika (tatu servos na coil ya umeme) (ninatumia ProTrinket 5V)
• Bodi ya prototyping
• Waya wa elektroniki (2m)
• Kubadilisha transistor (transistor yoyote inayoweza kuendesha coil ya 2W) (nina S8050)
• Diode (Schottky ni bora)
• Vipinga 2 (100Ω, 330Ω)
• Ugavi wa umeme 5V, 2A
• Servo ndogo (upana wa 13 urefu wa 29 mm)
• Kiwango cha servos 2 (upana 20 urefu 38 mm)
• Gundi ya kuni
• Kona ya chuma yenye visu (hiari)
• Fimbo ya mbao (30 x 20 x 2400)
• Gundi ya moto
• Waya ya shaba ya enamelled (0.2, 0.3 mm kipenyo, 5m) (transformer ya zamani?)
• Chuma laini (16 x 25 x4 mm)
• 3 balbu za taa na tundu
• Kontakt strip (230V, vitu 6)
• Waya wa umeme na tundu (230V) (2 m)
• Kuzaa 625ZZ (kipenyo cha ndani 5mm, kipenyo cha nje 16 mm, urefu wa 5mm)
• Kuzaa 608ZZ (ndani ya kipenyo 8mm, nje ya kipenyo 22 mm, urefu wa 7mm)
• Kuzaa rb-lyn-317 (ndani ya kipenyo 3mm, kipenyo cha nje 8 mm, urefu wa 4mm)
• Ukanda wa muda GT2 (2mm lami, 6mm upana, 650 mm)
• Parafujo M5 x 35
• Parafujo M8 x 40
• Vipimo 8 M3 x 15
• Screw 4 M4 x 60
• Vipuli 6 vya kuni 2 x 8 mm
• Parafujo M3 x 10
• Moduli ya bodi inayopitishwa (inayodhibitiwa moja kwa moja na mtawala)

Hatua ya 2: Tengeneza Sanduku la Nuru

Sanduku la nuru lina sehemu kuu nne na braces zingine. Pakua sehemu hizi na uziunganishe pamoja isipokuwa plastiki inayobadilika. Nilianza na diski ya nusu ya mbao na ukuta uliopinda. Unahitaji kuweka ukuta kaza karibu na diski wakati wa kukausha. Nilitumia clamps kupata nusu disc na msingi wa ukuta uliopindika. Kisha mkanda fulani hudumisha ukuta karibu na diski ya nusu. Pili, niliunganisha mdomo kuhimili laini inayoweza kubadilika. Mwishowe ukuta gorofa umeongezwa na mbao (ndani) na metali (nje) kingo za kulia.

Mara sanduku likikamilika, lazima tu uongeze balbu na unganisha waya na tundu na ukanda wa kiunganishi. Kata waya wa 230V ambapo ni rahisi kwako na ingiza moduli ya kupeleka tena. Nilifunga relay (230V!) Ndani ya sanduku la mbao kwa sababu za usalama.

Hatua ya 3: Tengeneza mkono wa Robot

Pakua sehemu na uzikate. Ili kupata ukanda kwenye servomotor nilitumia vipande vya paperclip. Nilipigilia mikanda sehemu mbili kwenye servomotor na nikaongeza gundi ili kuhakikisha kuwa hakuna kitu kinachotembea.

Kwa mwongozo wa wima wa laini, bomba inapaswa kuwekwa mchanga ili kuzuia uzuiaji wowote. Inapaswa kuteleza vizuri. Mara baada ya kukusanywa, urefu unaweza kubadilishwa kwa kukata mwongozo kwa urefu uliotaka. Walakini, iweke kwa muda mrefu iwezekanavyo kuzuia kizuizi cha katikati. Plunger imewekwa tu kwenye sanduku la mkono.

Fani zimefungwa ndani ya vidonda. Pulley moja imetengenezwa na tabaka mbili za plywood. Tabaka hizi mbili sio lazima zigusane kwa hivyo badala ya kuziunganisha kwa gundi, gundi kwenye sahani yao ya mkono. Sahani za mkono wa juu na chini zinatunzwa na screw nne za M3 x 15 na karanga. Mhimili wa kwanza (kubwa) ni bisibisi ya M8 x 40 tu na ya pili (ndogo) bunda la M5 x 35. Tumia karanga kama spacers na makabati ya sehemu za mkono.

Hatua ya 4: Tengeneza Elektroniki

Electromagnet ni msingi laini tu wa chuma na koper ya waya iliyoshonwa karibu nayo. Msingi laini wa chuma huongoza uwanja wa sumaku mahali unavyotaka. Ya sasa katika koper ya waya iliyoshonwa inaunda uwanja huu wa sumaku (ni sawia). Pia zamu zaidi hufanya uwanja wa sumaku zaidi unayo. Niliunda chuma chenye umbo la U ili kuzingatia uwanja wa sumaku karibu na screws zilizonaswa na kuongeza nguvu ya prehension.

Kata umbo la U kuwa kipande cha chuma laini (urefu: 25mm, upana: 15mm, sehemu ya chuma: 5 x 4mm). Ni muhimu sana kuondoa kingo kali kabla ya kuzungusha waya karibu na chuma kilichoumbwa na U. Kuwa mwangalifu kuweka mwelekeo huo wa kuzunguka (haswa wakati unaruka kwenda upande mwingine, unahitaji kubadilisha mwelekeo wa kuzunguka kutoka kwa maoni yako lakini unaweka mwelekeo huo kutoka kwa mtazamo wa chuma wa U) (https://en.wikipedia.org/wiki/Right-hand_rule) Kabla ya kuweka coil kwenye mzunguko, angalia upinzani wa coil na multimeter na uhesabu sasa na sheria ya Ohm (U = RI). Nina zamu zaidi ya 200 kwenye coil yangu. Ninakupendekeza upepo hadi uwe na 2 mm tu ya nafasi ndani ya umbo la U.

Mmiliki wa mbao ametengenezwa na chuma chenye umbo la U kimehifadhiwa na gundi moto. Slits mbili huruhusu kupata waya pande zote mbili. Mwishowe pini mbili zimepigiliwa juu ya mmiliki wa mbao. Wanafanya makutano kati ya waya wa ushirikiano wa enameled na waya wa elektroniki. Ili kuzuia uharibifu wowote wa coil, niliongeza safu ya gundi ya moto pande zote za coil. Kwenye picha ya mwisho unaweza kuona sehemu ya mbao inayofunga chuma chenye umbo la U. Kazi yake ni kuzuia screws yoyote kukwama ndani ya chuma chenye umbo la U.

Coper ya enameled ya waya imechukuliwa kutoka kwa transformer iliyovunjika. Ikiwa unafanya hivyo, angalia kuwa waya haijavunjwa au haina nyaya fupi katika sehemu iliyotumiwa. Ondoa mkanda kwenye msingi wa ferromagnetic. Kwa mkata, funga vipande moja vya chuma moja kwa moja. Kisha ondoa mkanda kwenye coil na mwishowe fungua waya wa enameled. Upepo wa sekondari (coil kubwa ya kipenyo) imetumika (pembejeo ya transformer 230V, pato 5V-1A).

Hatua ya 5: Tengeneza Mzunguko

Kwenye bodi ya prototyping, niliunda skimu hapo juu. Transistor ya bipolar (S8050) imetumika kubadili coil ya umeme. Angalia kwamba transistor yako inaweza kushughulikia sasa iliyohesabiwa katika hatua ya awali. MOSFET labda inafaa zaidi katika hali hii lakini nilichukua kile nilichokuwa nacho (na nilitaka upinzani mdogo). Rekebisha vipinzani viwili kwa transistor yako.

Katika muundo hapo juu, ikoni ya VCC na GND imeunganishwa na + na - ya usambazaji wangu wa umeme. Servomotors zina waya tatu: Signal, VCC na GND. Waya ya ishara tu imeunganishwa na mtawala, zingine zinaunganishwa kwenye usambazaji wa umeme. Mdhibiti huendeshwa na kebo ya programu.

Hatua ya 6: Kanuni

Mwisho lakini sio uchache: Nambari. Utaipata hapa:

Kuna programu moja ya mtawala (aina ya arduino) na mwingine anayeendesha kompyuta (kwa matumaini hivi karibuni kwenye rasiberi). Nambari iliyo kwenye kidhibiti inawajibika kwa upangaji wa trajectory na ile iliyo kwenye kompyuta hufanya usindikaji wa picha na kutuma nafasi iliyosababishwa kwa mtawala. Usindikaji wa picha unategemea OpenCV.

Programu ya kompyuta

Mpango huo unachukua picha na kamera ya wavuti na taa, hugundua kituo cha kazi kinachoweza kubadilika na radius na hurekebisha mzunguko wa picha ya baadaye. Kutoka kwa maadili haya, mpango huhesabu nafasi ya roboti (Tunajua nafasi ya roboti kulingana na bamba). Programu hutumia kazi ya kigunduzi cha blob ya OpenCV kugundua visu na bolts. Aina tofauti za matone huchujwa na vigezo vinavyopatikana (eneo, rangi, mviringo, msongamano, hali) ili kuchagua sehemu inayotakiwa. Matokeo ya kichunguzi cha blob ni msimamo (kwa saizi) ya blobu zilizochaguliwa. Halafu kazi hubadilisha nafasi hizi za pikseli kuwa nafasi za milimita katika mfumo wa kuratibu mkono (orthogonal). Kazi nyingine mahesabu ya nafasi inayohitajika ya kila mkono jiunge ili kuwa na sumaku ya umeme kwenye nafasi inayotakiwa. Matokeo yake yana pembe tatu ambazo mwishowe hutumwa kwa mtawala.

Programu ya mtawala

Programu hii inapokea pembe za kujiunga na inasonga sehemu za mkono kufikia pembe hizi. Kwanza huhesabu kasi ya juu ya kila kujiunga ili kutekeleza hoja wakati huo huo wa muda. Halafu inaangalia ikiwa kasi hizi za juu zimewahi kufikiwa, katika kesi hii hoja itafuata awamu tatu: kuongeza kasi, kasi ya kila wakati na kupungua. Ikiwa kasi ya juu haijafikiwa, hoja itafuata awamu mbili tu: kuongeza kasi na kupunguza kasi. Wakati ambao inapaswa kupita kutoka awamu moja hadi nyingine pia huhesabiwa. Mwishowe hoja hiyo inatekelezwa: Kwa vipindi vya kawaida, pembe mpya halisi zinahesabiwa na kutumwa. Ikiwa ni wakati wa kupita kwa awamu ya kiota, utekelezaji unaendelea hadi awamu inayofuata.

Hatua ya 7: Kugusa Mwisho

Sura

Fremu iliongezwa kushikilia kamera. Nilichagua kuifanya kwa kuni kwa sababu ni ya bei rahisi, rahisi kufanya kazi nayo, ni rahisi kupata, rafiki wa mazingira, inapendeza kuumbika na inakaa katika mtindo niliyoanza nao. Fanya jaribio la picha na kamera kuamua urefu gani unahitajika. Pia hakikisha kuifanya iwe ngumu na iliyosasishwa kwa sababu niliona kuwa nafasi iliyosababishwa ni nyeti sana kwa hatua yoyote ya kamera (angalau kabla sijaongeza kazi inayoweza kugundulika ya kiotomatiki). Kamera inapaswa kuwa iko kwenye kituo cha kufanyia kazi na, kwa upande wangu, 520 mm kutoka kwenye uso mweupe unaovuka.

Sanduku

Kama unavyoona kwenye picha, sanduku za kuhifadhi zinazohamishika ziko kwenye sehemu tambarare ya kazi. Unaweza kutengeneza masanduku mengi kama inahitajika lakini kwa usanidi wangu halisi nafasi ni ndogo sana. Walakini nina maoni ya kuboresha nukta hii (rej. Maboresho yajayo).

Maboresho ya Baadaye

• Kwa sasa ukanda wa muda umefungwa na sehemu ya mbao lakini suluhisho hili linazuia eneo ambalo mkono unaweza kufikia. Ninahitaji kuongeza nafasi zaidi kati ya servo kubwa na mhimili wa mkono au kutengeneza mfumo mdogo wa kufunga.
• Sanduku ziko kando ya ukingo wa gorofa inayoweza kushughulikiwa, ikiwa nitaiweka kando ya duara la nusu, ningekuwa na nafasi zaidi ya kuongeza masanduku na kupanga aina nyingi za sehemu.
• Sasa kichungi cha kugundua blob kinatosha kupanga sehemu lakini kama ninataka kuongeza idadi ya masanduku, nitahitaji kuongeza uchaguzi. Kwa sababu hii, nitajaribu njia tofauti za utambuzi.
• Sasa servomotors ninazotumia hazina anuwai ya kutosha kufikia nusu ya diski inayoweza kutumika. Ninahitaji kubadilisha servos au kubadilisha sababu ya kupunguza kati ya vidonda tofauti.
• Masuala mengine hufanyika mara nyingi kwa hivyo kuboresha kuegemea ni kipaumbele. Kwa hilo ninahitaji kuainisha aina ya maswala na kuzingatia zaidi. Hii tayari ndio nilifanya na kipande kidogo cha kuni ambacho hufunga chuma chenye umbo la U na kituo cha kugundua kiotomatiki lakini sasa maswala yanazidi kuwa magumu kuyatatua.
• Tengeneza PCB kwa mdhibiti na mzunguko wa elektroniki.
• Hamisha nambari hiyo kwa Raspberry pi kuwa na kituo cha kusimama peke yake

Tuzo ya pili katika Mashindano ya Shirika