DIY Robot Arm 6 Axis (me Stepper Motors): 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Pas më shumë se një viti studimesh, prototipesh dhe dështimesh të ndryshme arrita të ndërtoj një robot hekuri / alumini me 6 shkallë lirie të kontrolluar nga motorët stepper.

Pjesa më e vështirë ishte dizajni sepse doja të arrija 3 objektiva themelorë:

• Kosto e ulët e realizimit
• Montim i lehtë edhe me pak pajisje
• Saktësi e mirë kur lëvizni

Unë projektova modelin 3D me Rhino disa herë derisa (sipas mendimit tim) një kompromis i mirë që plotëson 3 kërkesat.

Unë nuk jam inxhinier dhe para këtij projekti nuk kisha përvojë në robotikë, kështu që një person më me përvojë se unë mund të gjente të meta në dizajn në atë që bëra, por ende mund të them se jam i kënaqur me rezultatin përfundimtar që kam arritur.

Furnizimet

për më shumë informacion vizitoni blogun tim personal

Hapi 1: Dizajni i CAD

Para se të arrija në modelin përfundimtar, unë projektova të paktën 8 prototipe të ndryshme me sisteme të ndryshme transmetimi, por asnjëra nuk mund të plotësonte 3 kërkesat e përshkruara më sipër.

Duke bashkuar zgjidhjet mekanike të të gjitha prototipeve të bëra (dhe gjithashtu duke pranuar disa kompromise) doli modeli përfundimtar. Unë nuk i numërova orët që kalova para CAD, por mund t'ju siguroj se ato ishin vërtet shumë.

Një aspekt që duhet mbajtur parasysh në fazën e projektimit është se edhe një gram i vetëm i shtuar në fund të kyçit të dorës së robotit shumëzohet në kurriz të rezistencës çift rrotullues të motorëve në bazë dhe për këtë arsye shtohet më shumë peshë dhe aq më shumë motorët duhet të llogaritet për të duruar përpjekjen.

Për të "ndihmuar" motorët që të përballojnë stresin aplikova pistona me gaz 250N dhe 150N.

Mendova të ulja kostot duke krijuar robotin me pllaka hekuri të prera me lazer (C40) dhe alumin me trashësi që shkonin nga 2, 3, 5, 10 mm; Prerja me lazer është shumë më e lirë se bluarja metalike 3D.

Pasi hartova çdo komponent individual, bëra format e pjesëve në.dxf dhe i dërgova në qendrën e prerjes. Të gjithë pjesët e tjera të përbërësve janë bërë nga unë në torno.

Hapi 2: Përgatitja dhe Asambleja

Më në fund është koha për të ndotur duart (kjo është ajo që bëj më së miri)…

Faza e ndërtimit ka marrë shumë orë punë për përgatitjen e copave, mbushjen manuale të vrimave, nyjeve, fijeve dhe kthimin e shpërndarësve. Fakti i krijimit të çdo komponenti të vetëm për të qenë në gjendje të punoj me vetëm disa mjete pune më ka bërë të mos kem ndonjë surprizë të madhe ose probleme mekanike.

Gjëja më e rëndësishme është të mos nxitoni për të përfunduar gjërat, por të jeni skrupuloz dhe të ndiqni çdo linjë të projektit, duke improvizuar në këtë fazë nuk çon kurrë në rezultate të mira.

Realizimi i sediljeve mbajtëse është jashtëzakonisht i rëndësishëm sepse secila bashkim mbështetet mbi to dhe madje një lojë e vogël prej disa përqind mund të komprometojë suksesin e projektit.

E gjeta veten që duhej të ribëja kunjat sepse me torno kisha hequr rreth 5 cent më të vegjël se vrima e mbajtjes dhe kur u përpoqa ta montoja atë, loja ishte monstruoze e dukshme.

Mjetet që kam përdorur për të përgatitur të gjitha pjesët janë:

• stërvitje shtypi
• mulli / dremel
• gur grire
• skedar manual
• torno
• Çelësat anglezë

Unë e kuptoj që jo të gjithë mund të kenë një torno në shtëpi dhe në këtë rast do të jetë e nevojshme të porositni copat në një qendër të specializuar.

I kisha projektuar pjesët që do të priten me lazer me nyje pak më të bollshme në mënyrë që të jem në gjendje t'i përsosim ato me dorë sepse lazeri, sado i saktë që të jetë, gjeneron një prerje konike dhe është thelbësore ta konsiderojmë atë.

Duke punuar me skedarin me dorë çdo nyje që kam bërë në mënyrë që të krijoj një bashkim shumë të saktë midis pjesëve.

Edhe vrimat në sediljet mbajtëse i kisha bërë më të vogla dhe më pas i ripërtëriva ato me dorë me dremel dhe shumë (por në të vërtetë shumë) durim.

Të gjitha fijet i bëra me dorë në shtypin e stërvitjes sepse arrihet pingulësia maksimale midis instrumentit dhe pjesës. Pas përgatitjes së secilës pjesë ka ardhur momenti i shumëpritur i së vërtetës, montimi i të gjithë robotit. Unë u befasova kur zbulova se secila pjesë përshtatet saktësisht në tjetrën me tolerancat e duhura.

Roboti tani është mbledhur i gjithi

Para se të bëja ndonjë gjë tjetër, preferova të bëja disa teste lëvizjeje për t'u siguruar që motorët janë projektuar siç duhet, nëse gjej ndonjë problem me motorët, veçanërisht çift rrotullues të tyre të shtrëngimit, do të detyrohem të ribëj një pjesë të mirë të projektit.

Kështu, pasi gjithashtu montova 6 motorët, mora robotin e rëndë në laboratorin tim të papafingo për ta paraqitur atë në testet e para.

Hapi 3: Testet e Lëvizjes së Parë

Pasi përfundova pjesën mekanike të robotit, mblodha shpejt elektronikën dhe lidha vetëm kabllot e 6 motorëve. Rezultatet e testit ishin shumë pozitive, nyjet lëvizin mirë dhe në këndet e paracaktuara, zbulova disa probleme të zgjidhura lehtësisht Me

Problemi i parë ka të bëjë me nr. 3 i cili në shtrirjen maksimale mbingarkoi rripin shumë dhe nganjëherë shkaktoi humbje të hapave. Zgjidhja e këtij problemi më ka çuar në argumente të ndryshme që do t'i shohim në hapin tjetër.

Problemi i dytë ka të bëjë me nr. 4, zgjidhja e rrotullimit të rripit nuk ishte shumë e besueshme dhe krijoi probleme. Ndërkohë pjesët e hekurta të robotit po fillonin të bënin pika të vogla ndryshku kështu që me mundësinë për të zgjidhur problemet shfrytëzova rastin edhe për ta pikturuar atë.

Hapi 4: Pikturimi dhe Rimontimi

Nuk më pëlqen veçanërisht faza e pikturës, por në këtë rast jam e detyruar ta bëj sepse e dua edhe më pak.

Në hekur vendosa së pari një abetare që shërben si sfond për bojën e kuqe fluo.

Hapi 5: Rregullimi i gabimit N.1

Pas rezultateve të testit më duhej të bëja disa ndryshime për të përmirësuar saktësinë e robotit. Modifikimi i parë ka të bëjë me nyjen # 3 në veçanti kur ishte në gjendjen më të pafavorshme ushtroi një tërheqje të tepërt të rripit dhe si pasojë motori ishte gjithmonë nën stresi. Zgjidhja ishte të ndihmosh duke aplikuar një forcë në kundërshtim me drejtimin e rrotullimit.

Kam kaluar net të tëra duke menduar se cila mund të jetë zgjidhja më e mirë pa pasur nevojë të bëj gjithçka përsëri. Fillimisht mendova të aplikoja një pranverë të madhe rrotullimi, por duke kërkuar në internet nuk gjeta asgjë të kënaqshme, kështu që zgjodha një pistoni me gaz (siç e kisha projektuar tashmë për nyjen # 2), por akoma më duhej të vendosja se ku ta vendosja sepse nuk kishte hapësirë të mjaftueshme.

Duke hequr dorë pak nga estetika, vendosa që vendi më i mirë për të vendosur pistonin ishte anash.

I bëra llogaritjet mbi fuqinë e nevojshme të pistonit duke marrë parasysh pikën ku duhej të ushtronte forcën dhe më pas urdhërova në ebay një pistoni 150 N të gjatë 340 mm, pastaj projektova mbështetëset e reja që të ishin në gjendje ta rregullonin atë.

Hapi 6: Rregullimi i gabimit N.2

Ndryshimi i dytë ka të bëjë me nr. 4 ku fillimisht kisha planifikuar transmetimin me rripin e përdredhur por kuptova që hapësirat ishin zvogëluar dhe brezi nuk funksiononte aq mirë sa shpresoja.

Vendosa të ribëj plotësisht të gjithë nyjen duke krijuar supet në mënyrë që të marr motorin në një drejtim paralel në lidhje me to. Me këtë modifikim të ri tani rripi funksionon në mënyrë korrekte dhe është gjithashtu më e lehtë ta tendosni atë sepse unë kam krijuar një sistem kyç për të tensionuar lehtë rripin.

Hapi 7: Elektronikë

Elektronika e kontrollit të motorit është e njëjtë me atë që përdoret për një CNC klasik me 3 akse, me ndryshimin se ka 3 drejtues të tjerë dhe 3 motorë të tjerë për tu menaxhuar. Të gjitha logjikat e kontrollit të akseve llogariten nga aplikacioni, elektronika ka detyrën e vetme të marrjes së udhëzimeve se sa gradë do të duhet të rrotullohen motorët në mënyrë që nyja të mos arrijë pozicionin e dëshiruar.

Pjesët që përbëjnë elektronikën janë:

• Arduino Mega
• n 6 drejtues DM542T
• n 4 Relè
• n 1 furnizim me energji 24V
• n 2 valvola solenoide (për kapësin pneumatik)

Në Arduino ngarkova skicën që merret me menaxhimin e njëkohshëm të lëvizjeve të motorëve të tillë si nxitimi, ngadalësimi, shpejtësia, hapat dhe kufijtë maksimalë dhe është programuar të marrë komanda që do të ekzekutohen nëpërmjet serialit (USB).

Krahasuar me kontrollorët profesionistë të lëvizjes që mund të kushtojnë deri në disa mijëra euro, Arduino në mënyrën e vet të vogël mbron veten shumë operacione shumë komplekse që nuk është në gjendje të menaxhojë, siç është për shembull multitreadi i dobishëm veçanërisht kur ju duhet të menaxhoni motorë të shumtë njëkohësisht Me

Hapi 8: Konsideratat e softuerit

Çdo robot ka formën e vet dhe kënde të ndryshme të lëvizjes dhe kinematika është e ndryshme për secilin prej tyre. Për momentin për të drejtuar testet unë jam duke përdorur softuerin e Chris Annin (www.anninrobotics.com) por matematika e shkruar për robotin e tij nuk përshtatet në mënyrë perfekte me të miat në fakt disa zona të zonës së punës të cilat nuk mund t'i arrij ato sepse llogaritjet e qosheve nuk janë të plota.

Softueri i Annin është mirë tani për të eksperimentuar, por do të më duhet të filloj të mendoj për të shkruar softuerin tim që përshtatet 100% me fizikën e robotit tim. Unë tashmë kam filluar të bëj disa teste duke përdorur Blender dhe duke shkruar pjesën Python të kontrolluesit të lëvizjes dhe duket si një zgjidhje e mirë, ka disa aspekte për t'u zhvilluar, por ky kombinim (Blender + Ptyhon) është shumë i lehtë për t'u zbatuar, veçanërisht është i lehtë për të planifikuar dhe simuluar lëvizjet pa pasur robotin para jush.

Hapi 9: Kapëse pneumatike

Për të qenë në gjendje t'i çoj objektet robotit e kam pajisur atë me një pirg pneumatik.

Personalisht nuk më pëlqejnë pincat me servos, ato nuk më japin shumë besim në vulë, kështu që mendova se një pincë pneumatike që rregullon në mënyrë specifike presionin mund të plotësojë të gjitha nevojat.

Me profile alumini katrore ndryshova kapësen për të marrë objekte të vogla dhe objekte të mëdha.

Më vonë, kur të gjej kohë, do të mbledh të gjitha informacionet në lidhje me projektin, në mënyrë që ta shkarkoj.

Shpresoj se ju ka pëlqyer kjo udhëzues.