Krah robotik me kapëse: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Korrja e pemëve të limonit konsiderohet punë e vështirë, për shkak të madhësisë së madhe të pemëve dhe gjithashtu për shkak të klimës së nxehtë të rajoneve ku mbillen pemët e limonit. Kjo është arsyeja pse ne kemi nevojë për diçka tjetër për të ndihmuar punëtorët e bujqësisë që të përfundojnë punën e tyre më lehtë. Kështu, ne erdhëm me një ide për të lehtësuar punën e tyre, një krah robotik me kapëse që merr limonin nga pema. Krahu është i gjatë rreth 50 cm. Parimi i punës është i thjeshtë: ne i japim një pozicion robotit, atëherë ai do të shkojë në vendin e duhur, dhe nëse ka një limon, kapësja e tij do të presë peduncle dhe do të kapë limonin në të njëjtën kohë. Pastaj, limoni do të lëshohet në tokë dhe roboti do të kthehet në pozicionin e tij fillestar. Në fillim, projekti mund të duket kompleks dhe i vështirë për t'u bërë. Sidoqoftë, nuk është aq komplekse, megjithatë kishte nevojë për shumë punë të palodhur dhe planifikim të mirë. Thjesht duhet të ndërtohet një gjë mbi tjetrën. Në fillim, ne u përballëm me disa probleme për shkak të situatës Covid-19 dhe punës në distancë, por më pas e bëmë atë, dhe ishte e mahnitshme.

Ky Instructable synon t'ju udhëheqë përmes procesit të krijimit të një krahu Robotik me një rrëmbyes. Projekti u hartua dhe projektua si pjesë e projektit tonë Bruface Mechatronics; puna u krye në Fablab Bruksel nga:

-Huseyn Moslimani

-Inès Castillo Fernandez

-Jayesh Jagadesh Deshmukhe

-Raphaël Boitte

Hapi 1: Aftësitë e kërkuara

Pra, këtu janë disa aftësi që duhet të keni për të bërë këtë projekt:

-Bazat e elektronikës

-Njohuri themelore të mikrokontrolluesve.

-Kodimi në gjuhën C (Arduino).

-Të jeni mësuar me programet CAD, të tilla si SolidWorks ose AutoCAD.

-Prerje me lazer

-Shtypje 3D

Ju gjithashtu duhet të keni durim dhe një sasi bujare të kohës së lirë, gjithashtu ne ju këshillojmë të punoni në një ekip siç bëmë ne, gjithçka do të jetë më e lehtë.

Hapi 2: Dizajni i CAD

Pasi provuam mostra të ndryshme, më në fund vendosëm të krijonim robotin siç tregohet në figura, krahu është 2 shkallë lirie. Motorët janë të lidhur me boshtin e çdo krahu me rrotulla dhe rripa. Ka shumë përparësi të përdorimit të rrotullave, një nga më të rëndësishmet është rritja e çift rrotullues. Rripi i parë i rrotullës së krahut të parë ka raport ingranazhi 2, dhe i dyti ka një raport ingranazhi 1.5.

Pjesa e vështirë për projektin ishte koha e kufizuar në Fablab. Pra, shumica e modeleve u përshtatën për të qenë pjesë të prera me lazer dhe vetëm disa pjesë lidhëse u printuan 3D. Këtu mund të gjeni modelin e bashkangjitur CAD.

Hapi 3: Lista e Komponentëve të Përdorur

Këtu janë përbërësit që kemi përdorur në projektin tonë:

I) Komponentët Elektronikë:

-Arduino Uno: Ky është një bord mikrokontrollues me 14 kunja dixhitale të hyrjes/daljes (nga të cilat 6 mund të përdoren si dalje PWM), 6 hyrje analoge, një kristal kuarci 16 MHz, një lidhje USB, një prizë energjie, një kokë ICSP, dhe një buton rivendosjeje. Ne përdorëm këtë lloj mikrokontrolluesi pasi është i lehtë për t'u përdorur dhe mund të bëjë punën e kërkuar.

-Dy servo motor i madh (MG996R): është një servomekanizëm me qark të mbyllur që përdor reagimet e pozicionit për të kontrolluar lëvizjen e tij dhe pozicionin përfundimtar. Përdoret për rrotullimin e krahëve Ka një çift rrotullues të mirë, deri në 11kg/cm, dhe falë zvogëlimit të çift rrotullues të bërë nga rrotullat dhe brezi mund të arrijmë çift rrotullues më të lartë i cili është më se i mjaftueshëm për të mbajtur krahët. Dhe fakti që ne nuk kemi nevojë për më shumë se 180 gradë rrotullime, ky motor është shumë i mirë për t’u përdorur.

-Një servo e vogël (E3003): është një servomekanizëm me qark të mbyllur që përdor reagimet e pozicionit për të kontrolluar lëvizjen e tij dhe pozicionin përfundimtar. Ky motor përdoret për të kontrolluar kapësen, ka një çift rrotullues prej 2.5 kg/cm, dhe përdoret për të prerë dhe kapur limonin.

-Furnizimi me energji DC: Ky lloj furnizimi me energji ishte i disponueshëm në fablab, dhe për shkak se motori ynë nuk lëviz në tokë, kështu që furnizimi me energji elektrike nuk duhet të jetë i lidhur me njëri -tjetrin. Avantazhi kryesor i këtij furnizimi me energji elektrike është se ne mund të rregullojmë tensionin dhe rrymën e daljes sipas dëshirës, kështu që nuk ka nevojë për një rregullator të tensionit. Nëse ky lloj furnizimi me energji nuk është i disponueshëm, por është i shtrenjtë. Një alternativë e lirë për këtë do të ishte përdorimi i mbajtësit të baterisë 8xAA, i shoqëruar me një rregullator të tensionit siç është 'MF-6402402' që është konvertues dc në dc, për të marrë tensionin që ju nevojitet. Çmimi i tyre tregohet gjithashtu në listën e përbërësve.

-Breadboard: Pllakë plastike e përdorur për të mbajtur komponentët elektronikë. Gjithashtu, për të lidhur elektronikën me furnizimin me energji elektrike.

-Telët: Përdoren për të lidhur përbërësit elektronikë në dërrasën e bukës.

-Bush-buton: Përdoret si butoni i fillimit, kështu që kur e shtypim roboti punon.

-Sensori tejzanor: Përdoret për të matur distancën, gjeneron zë me frekuencë të lartë dhe llogarit intervalin kohor midis dërgimit të sinjalit dhe marrjes së jehonës. Përdoret për të zbuluar nëse limoni mbahej nga mbajtësja ose nëse rrëshqet.

II) Komponentë të tjerë:

-Plastike për printim 3d

-Fleta druri 3mm për prerje me lazer

-Boshti metalik

-Fleta

-Material i butë: isshtë ngjitur në të dy anët e gripper, kështu që gripper ngjesh degën e limonit gjatë prerjes së saj.

-Vidhat

-Rrip për lidhjen e rrotullave, rrip standard 365 T5

Kushineta rrethore 8 mm, diametri i jashtëm është 22 mm.

Hapi 4: Shtypja 3D dhe Prerja me Laser

Falë prerjes me lazer dhe makinave të printimit 3D që gjenden në Fablab, ne ndërtojmë pjesët që na duhen për robotin tonë.

I- Pjesët që duhej prerë me lazer janë:

-Baza e robotit

-Mbështet motorin e krahut të parë

-Mbështetjet e krahut të parë

-Pjata të 2 krahëve

-Baza e kapëses

-Lidhja midis kapëses dhe krahut.

-Dy anët e kapëses

-Mbështet për kushinetat, për t'u siguruar që ato të mos rrëshqasin ose të lëvizin nga pozicioni i tyre, të gjitha përshtatjet e kushinetave janë të dy shtresave 3mm+4mm, pasi trashësia e kushinetës ishte 7mm.

Shënim: do t'ju duhet një fletë e vogël druri 4 mm, për disa pjesë të vogla që duhet të priten me lazer. Gjithashtu, në dizajnin CAD do të gjeni një trashësi që është 6mm, ose ndonjë trashësi tjetër e cila është e shumëfishtë e 3, atëherë keni nevojë për shtresa të shumta të pjesëve të prera me lazer në 3mm, domethënë nëse ka trashësi 6mm, atëherë keni nevojë për 2 shtresa 3 mm secila.

II- Pjesët që kishim për të printuar 3D:

-Katër rrotullat: përdoren për të lidhur çdo motor me krahun që është përgjegjës për të lëvizur.

-Mbështetje e motorit të krahut të dytë

-mbështetje për kushinetën në bazë, e cila është e fiksuar nën rrip për të bërë forcë mbi të dhe për të rritur tensionin. Shtë e lidhur me kushinetën duke përdorur një bosht të rrumbullakët metalik.

-Dy pllaka drejtkëndëshe për kapësen, vendosen në materialin e butë për të mbajtur mirë degën dhe për të pasur fërkime në mënyrë që dega të mos rrëshqasë.

-Boshti katror me një vrimë të rrumbullakët 8 mm, për të lidhur pllakat e krahut të parë, dhe vrima ishte për të futur një bosht metalik 8 mm për ta bërë të gjithë boshtin të fortë dhe mund të përballojë çift rrotullues total. Boshtet e rrumbullakëta metalike ishin të lidhur me kushinetat dhe të dy anët e krahut për të përfunduar pjesën rrotulluese.

-Boshti me formë gjashtëkëndore me një vrimë të rrumbullakët 8mm për të njëjtën arsye si boshti katror

-Midhëset për të mbështetur rrotullat dhe pllakat e secilit krah mirë në vendet e tyre.

Në tre figurat e CAD, ju mund të kuptoni mirë se si është montuar sistemi dhe si lidhen dhe mbështeten boshtet. Ju mund të shihni se si boshtet katrore dhe gjashtëkëndore janë të lidhura me krahun dhe si lidhen me mbështetëset duke përdorur boshtin metalik. I gjithë asambleja është dhënë në këto figura.

Hapi 5: Montimi mekanik

Asambleja e të gjithë robotit ka 3 hapa kryesorë që duhet të shpjegohen, së pari, ne mbledhim bazën dhe krahun e parë, pastaj krahun e dytë tek i pari, dhe në fund kapësen në krahun e dytë.

Montimi i bazës dhe krahut të parë:

Së pari, përdoruesi duhet të mbledhë pjesët e mëposhtme veç e veç:

-Dy anët e nyjeve me kushinetat brenda.

-Mbështetja e motorit me motorin, dhe rrotullën e vogël.

-Mbështetja simetrike për rrotullën e vogël.

-Boshti në katror, rrotulla e madhe, krahu dhe kapëset.

-Kurpina “e tensionuar” mbështet pllakën mbështetëse. Pastaj shtoni kushinetën dhe boshtin.

Tani, çdo nën-asamble është në vend për t'u lidhur së bashku.

Shënim: për t'u siguruar që të marrim tensionin në rripin që duam, pozicioni i motorit në bazë mund të rregullohet, kemi vrimë të zgjatur në mënyrë që distanca midis rrotave të rritet ose zvogëlohet dhe kur të kontrollojmë që tensioni është i mirë, ne e lidhim motorin në bazë me bulona dhe e rregullojmë mirë. Përveç kësaj, një kushinetë u fiksua në bazë në një vend ku bën një forcë në rrip për të rritur tensionin, kështu që kur rripi lëviz, kushineta rrotullohet, dhe nuk ka probleme fërkimi.

Montimi i krahut të dytë tek i pari:

Pjesët duhet të mblidhen veç e veç:

-Krahu i djathtë, me motorin, mbështetësen e tij, rrotullën, si dhe me kushinetën dhe pjesët e tij mbështetëse. Gjithashtu vendoset një vidë për të fiksuar rrotullën në bosht si për pjesën e mëparshme.

-Krahu i majtë me dy kushinetat dhe mbështetëset e tyre.

-Rrotulla e madhe mund të rrëshqasë në boshtin gjashtëkëndor si dhe krahët e sipërm, dhe kapëset e dizajnuara për të rregulluar pozicionin e tyre.

Pastaj kemi krahun e dytë gati për t'u vendosur në pozicionin e tij, motori i krahut të dytë vendoset në të parën, pozicioni i tij gjithashtu është i rregullueshëm për të arritur tensionin e përsosur dhe për të shmangur rrëshqitjen e rripit, atëherë motori fiksohet me rrip në këtë pozicion.

Asambleja e gripper:

Montimi i këtij kapës është i lehtë dhe i shpejtë. Sa i përket montimit të mëparshëm, pjesët mund të mblidhen vetëm para se të ngjiten në krahun e plotë:

-Ngjiteni nofullën lëvizëse në boshtin e motorit, me ndihmën e pjesës plastike që vjen me motorin.

-Vidhoseni motorin në mbështetës.

-Vidhosni mbështetësen e sensorit në mbështetësen e kapëses.

-Vendoseni sensorin në mbështetësen e tij.

-Vendoseni materialin e butë në kapëse dhe fiksoni pjesën e printuar 3D mbi to

Mbërthyesi mund të mblidhet lehtësisht në krahun e dytë, vetëm një pjesë prerëse lazeri mbështet bazën e kapëses nga krahu.

Gjëja më e rëndësishme ishte akordimi i teheve në pjesën e sipërme të krahut dhe në cilën distancë tehet ishin jashtë gripper, kështu që u bë me provë dhe gabim derisa të arrijmë në vendin më efikas që mund të marrim për tehet ku prerja dhe mbërthimi duhet të ndodhë pothuajse në të njëjtën kohë.

Hapi 6: Lidhja e Komponentëve Elektronikë

Në këtë qark, ne kemi tre servo motorë, një sensor tejzanor, një buton shtypës, Arduino dhe një furnizim me energji elektrike.

Prodhimi i furnizimit me energji elektrike mund të rregullohet ashtu siç duam, dhe meqenëse të gjitha servos dhe tejzanor punojnë në 5 Volt, kështu që nuk ka nevojë për një rregullator të tensionit, ne mund të rregullojmë vetëm daljen e furnizimit me energji elektrike në 5V.

Çdo servo duhet të lidhet me Vcc (+5V), tokëzimin dhe sinjalin. Sensori tejzanor ka 4 kunja, njëra është e lidhur me Vcc, një për tokën, dhe dy kunjat e tjerë janë këmbët e shkaktimit dhe jehonës, ato duhet të lidhen me kunjat dixhitale. Butoni i shtypjes është i lidhur me tokën dhe me një kunj dixhital.

Për Arduino, ai duhet të flasë për fuqinë e tij nga burimi i energjisë, nuk mund të furnizohet nga laptopi ose kablloja e tij, duhet të ketë të njëjtën terren me përbërësit elektronikë të lidhur me të.

!! SH NOTNIME TMP RORTNDSISHME !!:

- Ju duhet të shtoni një konvertues të energjisë dhe fuqinë në Vin me 7V.

-Ju lutemi sigurohuni që me këtë lidhje, duhet të hiqni portën Arduino nga kompjuteri juaj në mënyrë që ta digjni, përndryshe nuk duhet të përdorni pinin dalës 5V si hyrje.

Hapi 7: Kodi Arduino dhe Grafiku i rrjedhës

Qëllimi i këtij krahu robotik me një kapëse është të mbledhë një limon dhe ta vendosë diku tjetër, kështu që kur roboti është i ndezur, ne duhet të shtypim butonin e fillimit dhe pastaj shkon në një pozicion të caktuar ku gjendet limoni, nëse mbërthen limonin, kapësja do të shkojë në një pozicion përfundimtar për të vënë limonin në vendin e tij, ne zgjodhëm pozicionin përfundimtar në nivelin horizontal, ku çift rrotullues i nevojshëm është maksimal, për të provuar se kapësja është mjaft e fortë.

Si mund ta arrijë roboti limonin:

Në projektin që bëmë, ne thjesht i kërkojmë robotit të lëvizë krahët në një pozicion të caktuar ku vendosim limonin. Epo, ekziston një mënyrë tjetër për ta bërë këtë, ju mund të përdorni kinematikë të anasjelltë për të lëvizur krahun, duke i dhënë koordinatat (x, y) të limonit, dhe llogarit se sa duhet të rrotullohet secili motor në mënyrë që kapësja të arrijë limonin Me Ku gjendja = 0 është kur butoni i fillimit nuk shtypet kështu krahu është në pozicionin fillestar dhe roboti nuk lëviz, ndërsa gjendja = 1 është kur shtypim butonin e fillimit dhe roboti fillon.

Kinematika e anasjelltë:

Në figura ekziston një shembull i llogaritjes së kinematikës inverse, mund të shihni tre skica, një për pozicionin fillestar dhe dy të tjerat për pozicionin përfundimtar. Pra, siç e shihni, për pozicionin përfundimtar- pavarësisht se ku është- ka dy mundësi, bërryl lart dhe bërryl poshtë, ju mund të zgjidhni gjithçka që dëshironi.

Le të marrim bërrylin si shembull, për ta bërë robotin të lëvizë në pozicionin e tij, duhet të llogariten dy kënde, theta1 dhe theta2, në figura gjithashtu shihni hapat dhe ekuacionet për llogaritjen e theta1 dhe theta2.

Vini re se, nëse pengesa gjendet në një distancë më të vogël se 10 cm, atëherë limoni kapet dhe mbahet nga kapësja, më në fund duhet ta dorëzojmë në pozicionin përfundimtar.

Hapi 8: Drejtimi i Robotit

Pas gjithçkaje që bëmë më parë, këtu janë videot e robotit që punojnë, me sensorin, butonin, dhe gjithçka tjetër që punon siç duhet. Ne gjithashtu bëmë një test dridhje në robot, për t'u siguruar që është i qëndrueshëm dhe instalimet elektrike janë të mira.

Hapi 9: Përfundim

Ky projekt na dha një përvojë të mirë në trajtimin e projekteve të tilla. Megjithatë, ky robot mund të modifikohet dhe të ketë disa vlera të tjera të shtuara siç është zbulimi i objekteve për të zbuluar limonin, ose ndoshta një shkallë e tretë e lirisë në mënyrë që të mund të lëvizë midis pemëve. Gjithashtu, ne mund ta bëjmë atë të kontrolluar nga një aplikacion celular ose nga tastiera, kështu që ne e lëvizim atë si të duam. Shpresojmë që të ju pëlqejë projekti ynë dhe një falënderim i veçantë për mbikëqyrësit në Fablab që na ndihmuan.