Krah Robotik i Moslty i printuar 3D që imiton kontrolluesin e kukullave: 11 hapa (me fotografi)

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

Unë jam një student i Inxhinierisë Mekanike nga india dhe ky është projekti i gradës My Undergrad.

Ky projekt është fokusuar në zhvillimin e një krahu robotik me kosto të ulët, i cili është kryesisht i printuar në 3D dhe ka 5 DOF me një kapëse me 2 gishta. Krahu robotik kontrollohet me një kontrollues kukullash i cili është një model desktop i krahut robotik me të njëjtat shkallë lirie, nyjet e të cilit janë të pajisura me sensorë. Manipulimi i kontrolluesit me dorë bën që krahu robotik të imitojë lëvizjen në mënyrë master-slave.. Sistemi përdor modulin WiFi ESP8266 si një medium transmetimi të të dhënave. Ndërfaqja e operatorit master-skllav siguron një metodë të lehtë për tu mësuar për manipulimin e krahut robotik. Nodemcu (Esp8266) përdoret si mikrokontrollues.

Qëllimi i këtij projekti ishte zhvillimi i një roboti me kosto të ulët që mund të përdoret për qëllime edukative. Për fat të keq, aksesueshmëria e një teknologjie të tillë robotike e cila po revolucionarizon botën moderne është e kufizuar vetëm në institucione të caktuara. Ne synojmë zhvillimin dhe bërjen e këtij projekti me burim të hapur në mënyrë që individët të mund ta bëjnë, modifikojnë dhe eksplorojnë atë vetë. Duke qenë një burim me kosto të ulët dhe plotësisht i hapur, kjo mund të frymëzojë studentët e tjerë për të mësuar dhe eksploruar këtë fushë.

Shokët e mi të projektit:

• Shubham likhar
• Nikhil Kore
• Palash i vetmuar

Falenderime të veçanta për:

• Akash Narkhede
• Ram bokade
• Ankit korde

për ndihmën e tyre në këtë projekt.

Përgjegjësia: Unë kurrë nuk kam planifikuar të shkruaj një blog ose të mësoj për këtë projekt, për shkak të të cilit nuk kam të dhëna të mjaftueshme për ta dokumentuar atë tani. Kjo përpjekje është bërë shumë kohë pas fillimit të projektit. Ende jam përpjekur shumë për të sjellë sa më shumë detaje të jetë e mundur për ta bërë atë më të kuptueshëm. mund ta gjeni të paplotë në disa pika… shpresoj se e kuptoni:) do të përfshijë një video në youtube që tregon funksionimin e saj dhe gjëra të tjera testuese së shpejti

Hapi 1: Pra, si funksionon?

Kjo është gjëja më emocionuese për mua në lidhje me këtë projekt.

(Unë nuk pretendoj se kjo është metodë efikase ose e drejtë për ta përdorur atë për qëllime komerciale Vetëm për qëllime arsimore)

mund të keni parë Robotë të lirë me servo motorë të cilët janë vetëm për demontim. Nga ana tjetër ka robotë me motor stepper me kozmetikë planetarë etj. Por ky robot është një ekuilibër mes tyre.

pra, si ndryshon?

Ndërtimi:

Në vend që të përdorja një motor stepper me fuqi më të ulët dhe me kosto të lartë, unë përdorja motorë DC, por siç e dimë, motorët DC nuk kanë sistem kontrolli të reagimit dhe nuk mund të përdoren drejtpërdrejt për kontrollin e pozicionit, i fsheha në servo motorë duke shtuar një potenciometër si një sensor reagimi/pozicioni.

Tani për thjeshtësinë e punës ajo që bëra ishte, unë çmontova servot e lirë 9g, i hoqa qarkun e tij dhe zëvendësova motorin e tij DC me motor DC me çift rrotullues të lartë dhe tenxheren e tij të vogël me atë që kisha për robotin. Duke bërë këtë më mundësoi të përdor bibliotekën e paracaktuar në arduino nuk mund ta besoni që kodimi i thjeshtuar është shumë!

Për drejtimin e motorit 12V Dc me servo çip 5V kam përdorur modulin e drejtuesit të motorit L298N i cili mund të drejtojë 2 motorë njëkohësisht. Moduli ka 4 kunja hyrëse IN1 në IN4 e cila vendos drejtimin e rrotullimit të motorit. Ku IN1 dhe IN2 korrespondojnë me motorin e parë dhe IN3, IN4 me motorin e dytë. Prandaj, terminalet e daljes (2) të servo chip (fillimisht me motor të vogël dc) janë të lidhur me IN1 dhe IN2 të daljes së modulit L298N, nga të cilët është i lidhur me motorin DC 12V.

Duke punuar:

Në këtë mënyrë kur boshti i motorit nuk është në pozicionin e synuar potenciometri dërgon vlerën e këndit në servo çip i cili urdhëron modulin L298N të drejtojë ose Cw ose CCW nga ana tjetër motor 12V DC kthehet sipas komandës së marrë nga mikrokontrolluesi.

Skema është treguar në figurë (vetëm për 1 motor)

N IN KOMANDINN E RASTIT TON (VLERAT E PGRGJITHSHME TG KGNDIT) ENTSHT DRGJITH KONTROLLERIT TU KUPS, CILA ISSHT 10 KOH T SC SHKALUARA KOPJUAR T RO ROBOTIT AKTUAL DHE KA POTENTIOMETER TN LIDHUR N E Cdo JOINT. ROBOT BASHKIMI CILIT CILIJA MOTOR PORBASHKT përpiquni të okuponi

Në secilën nyje një potenciometër lidhet me boshtin e kyçit përmes mekanizmit të rripit. Kur rrotullohet nyja, potenciometri rrotullohet në përputhje me rrethanat dhe jep reagime në lidhje me pozicionin aktual të këndit të kyçit (Tregohet në fotot më lart)

Hapi 2: Komponentët e përdorur:

Siç thashë, unë jam ende duke punuar dhe duke e përmirësuar atë nga dita në ditë, kështu që, këto përbërës mund të ndryshojnë në disa azhurnime të së ardhmes.

qëllimi im ishte ta bëja atë sa më ekonomik që të ishte e mundur, kështu që unë përdor komponentë shumë selektivë. Kjo është lista e përbërësve kryesorë të përdorur në datën Arm (deri në të ardhmen do të vazhdoj ta përditësoj)

1. Esp8266 (2x)
2. Motorë DC (me specifikime të ndryshme Çift rrotullues dhe shpejtësi, 5x)
3. Moduli i drejtuesit të motorit L298N (2x)
4. Potenciometër (8x)
5. Kanal alumini (30x30, 1 metër)
6. hardueri të ndryshme

Hapi 3: Llogaritjet dhe Dizajni i Krahut

Për hartimin e krahut kam përdorur softuerin catia v5. Para fillimit të procesit të projektimit, gjëja e parë ishte llogaritja e gjatësisë së lidhjes dhe çift rrotullues që çdo nyje duhet të mbajë.

Fillimisht fillova me disa supozime të cilat përfshijnë:

1. Ngarkesa maksimale për robotin do të jetë 500 gm (1.1 lb)
2. shtrirja totale e robotit do të jetë 500 mm
3. Pesha e robotit nuk kalon 3 kg.

Llogaritjet e gjatësisë së lidhjes

duke vazhduar me këtë kam llogaritur gjatësinë e lidhjes duke iu referuar punimit kërkimor "Dizajni i një krahu robotik nga I. M. H. van Haaren"

I. M. H. van Haaren dha një shembull të shkëlqyer sesi ai përcaktoi gjatësinë e lidhjes duke përdorur një referencë biologjike në të cilën gjatësia e segmenteve kryesore të trupit shprehet si një pjesë e lartësisë totale. Shownshtë treguar në fig.

pas llogaritjeve gjatësia e lidhjes doli të ishte

L1 = 274 mm

L2 = 215mm

L3 = 160mm

Gjatësia e kapëses = 150mm

Llogaritjet e çift rrotullues:

Për llogaritjen e çift rrotullues kam përdorur konceptet bazë të turqisë dhe momenteve të aplikuara në inxhinieri.

pa hyrë në llogaritjet dinamike unë u mbështeta vetëm në llogaritjet e çift rrotullues statik për shkak të disa kundërindikacioneve.

ka 2 lojtarë kryesorë të çift rrotullues si T = FxR dmth. në rastin tonë ngarkesa (masa) dhe gjatësia e lidhjes. Ndërsa gjatësitë e lidhjes janë përcaktuar tashmë, gjëja tjetër është të zbuloni peshën e përbërësve. Në këtë fazë nuk isha i sigurt se si mund ta gjej peshat e secilit komponent pa e matur në të vërtetë.

kështu, unë i bëra këto llogaritje në përsëritje.

1. Supozova kanalin e aluminit si një material uniform në të gjithë gjatësinë e tij dhe peshova pjesën e përgjithshme të pjesës 1 metër me gjatësinë e lëngjeve që do të përdorja.
2. Sa i përket nyjeve, unë supozova vlera të caktuara për secilën nyje (pesha motorike + pesha e pjesës së printuar 3D + të tjera) bazuar në supozimin e përgjithshëm të peshës së robotit.
3. 2 hapat e mëparshëm më dhanë vlerat e çift rrotullues të përbashkët të përsëritjes së parë. Për këto vlera kam gjetur motorë të përshtatshëm në internet së bashku me specifikimet dhe peshat e tjera.
4. Në përsëritjen e dytë, unë përdorja peshat origjinale të motorëve (të cilat i zbulova në hapin e 3 -të) dhe përsëri llogaritja çift rrotullues statik për secilën nyje.
5. Nëse vlerat përfundimtare të çift rrotullues në hapin 4 ishin të përshtatshme për motorët e përzgjedhur në hapin 3, unë përfundova atë motor, përndryshe përsëritni hapin 3 dhe 4 derisa vlerat e formuluara të plotësojnë specifikimet aktuale të motorit.

Dizajni i krahut:

Kjo ishte detyra më e rëndë e të gjithë këtij projekti dhe gati u desh një muaj për ta hartuar atë. Nga rruga kam bashkangjitur fotot e modelit CAD. Unë do të lë një lidhje për të shkarkuar këto skedarë CAD diku këtu:

Hapi 4: Shtypja 3D e pjesëve

Të gjitha pjesët duhet të jenë nyjet e printuara 3D në një printer 99 $ me zonë printimi 100x100x100 mm (po kjo është e vërtetë !!)

printer: Easy threed X1

Unë kam përfshirë pjesët kryesore të fotografive jashtë prerëses dhe do të lidhem me të gjitha pjesët e skedarit CAD catfile si dhe stl në mënyrë që të shkarkoni dhe modifikoni sipas dëshirës tuaj.

Hapi 5: Kuvendi i Përbashkët i Supit (i përbashkët J1 & J2)

Tubi bazë u shtyp në një printer të ndryshëm pasi ishte 160 mm në diametër. Unë projektova nyjen e shpatullave në mënyrë të tillë që të mund të drejtohet (Rrotullimi rreth z -boshtit) me rrotullimin e rripit ose mekanizmin e fiksimit të ingranazheve të cilin mund ta shihni në fotografitë e përfshira sipër. pjesa e poshtme është vendi ku përshtaten kushinetat të cilat më pas janë montuar në një bosht qendror në një platformë që është bërë për të lëvizur krahun (rezervuari, më shumë se në të ardhmen).

ingranazhi më i madh (i verdhë në figurë) është montuar në kanalin e aluminit me bulona arre përmes të cilave boshti i çelikut 8mm kalon rreth të cilit bashkohet 2. Raporti i ingranazheve në nyjen e parë është 4: 1 dhe ai i bashkimit të dytë është 3.4: 1

Hapi 6: Bërryl dhe Nyje (e përbashkët J3)

(DISA NGA PAGR PAGRFITIMET JAN T B NDRTUARA SI NUK KAM PAMJA TMP PROCESIT TMP PLOT)

Lidhja e bërrylit është një pas nyjës së shpatullës. Jointshtë një nyje 2 copë, një e lidhur për të lidhur njëra dhe një tjetër për lidhjen 2.

pjesa 1 ka një motor DC me majë drejtimi dhe pjesa 2 ka një ingranazh më të madh të lidhur me të dhe një palë kushineta për të mbështetur boshtin. Raporti i ingranazheve është i njëjtë me atë të J2 dmth 3.4: 1 por motori është 12.5 KG-CM 60 RPM.

Joint J3 ka gamë lëvizjeje 160 shkallë.

Hapi 7: Kyçi i kyçit të dorës (i përbashkët J4 & J5)

(DISA NGA PAGR PAGRFITIMET JAN T B NDRTUARA SI NUK KAM PAMJA TMP PROCESIT TMP PLOT)

Pas kyçit të bërrylit është kyçi i kyçit të dorës. Kjo përsëri përbëhet nga 2 pjesë një në lidhjen e mëparshme (p.sh. lidhja 2) dhe një që përbëhet nga motot J5 i cili rrotullon montimin e kyçit të dorës. Raporti i ingranazheve është 1.5: 1 dhe motori DC i përdorur është 10 RPM 8 KG -CM.

Ky bashkim J4 ka një gamë rrotullimi 90 shkallë dhe J5 ka 360 gradë.

Hapi 8: Mbërthyes

Kjo ishte një nga detyrat më të vështira për tu hartuar. Wasshtë projektuar në atë mënyrë që të mund të zgjedhë shumicën e objekteve, si dhe të kapë shumicën e sendeve përreth nesh si shulat e derës, dorezat, shufrat etj.

Siç tregohet në figurë, një pajisje spirale e bashkangjitur në motor drejton ingranazhet në drejtim të akrepave të orës ose kundër akrepave të orës të cilat janë të lidhura me gishtat për t'i hapur dhe mbyllur ato.

Të gjitha pjesët e kapëses tregohen në imazhin e bashkangjitur.

Hapi 9: Bërja e kontrolluesit të kukullave për krahun robotik

Kontrolluesi i kukullave është versioni i saktë i zvogëluar 10 herë i krahut robotik aktual. Ka 4 potenciometra të montuar në 4 nyje domethënë J1, J2, J3, J4 dhe Joint J5 do të operohen me një buton shtytës për rrotullim të vazhdueshëm (Rrotullimi i kapëses për çdo operacion)

potenciometrat ndiejnë Këndin e rrotullimit të nyjeve dhe e dërgojnë këtë vlerë midis 1-1023 në Nodemcu e cila kthehet në 1-360 dhe i dërgohet një Nodemcu tjetër përmes Wi-Fi. Duke qenë se ESP8266 ka vetëm një hyrje analoge unë kam përdorur një multiplexer 4051.

tutorial për përdorimin e multiplexer 4051 me esp8266-https://www.instructables.com/id/How-to-Use-Multip…

diagram skematik:

Unë do të shtoj një diagram skematik sapo ta përfundoj (nëse dikush ka nevojë për të më kontaktoni urgjentisht deri atëherë)

Kodi: (i përfshirë edhe këtu)

drive.google.com/open?id=1fEa7Y0ELsfJY1lHt6JnEj-qa5kQKArVa

Hapi 10: Elektronikë

Unë jam duke bashkangjitur fotografi të punës aktuale. Elektronika e plotë dhe diagrami skematik nuk janë ende të plota. Unë do të postoj përditësime së shpejti deri atëherë qëndroni të lidhur:)

(Shënim: Ky projekt nuk është përfunduar ende. Unë do të ndjek çdo përditësim në të ardhmen)

Hapi 11: Kodet dhe Skematika në Një Vend

Unë do të skemat robot të plotë dhe kodin përfundimtar sa më shpejt që të përfundojë atë!