Este proyecto es una tarea modular de varios niveles. La primera etapa del proyecto es el montaje del módulo del brazo robótico, suministrado como un conjunto de piezas. La segunda etapa del trabajo consistirá en montar la interfaz para PC IBM, también a partir de un conjunto de piezas. Finalmente, la tercera etapa de la tarea es la creación de un módulo de control por voz.

El brazo robótico se puede controlar manualmente mediante el panel de control manual incluido en el kit. El brazo del robot también se puede controlar a través de una interfaz de PC IBM ensamblada en un kit o mediante un módulo de control por voz. El kit de interfaz IBM PC le permite controlar y programar las acciones del robot a través de una computadora de trabajo IBM PC. El dispositivo de control por voz le permitirá controlar el brazo robótico mediante comandos de voz.

Todos estos módulos juntos forman dispositivo funcional, que te permitirá experimentar y programar secuencias automatizadas de acciones, o incluso dar vida a un brazo robótico totalmente controlado por cables.

La interfaz de PC le permite utilizar computadora personal programar el brazo manipulador para una cadena de acciones automatizadas o “revivirlo”. También existe una opción en la que puede controlar la mano de forma interactiva utilizando un controlador manual o un programa de Windows 95/98. La "animación" de la mano es la parte de "entretenimiento" de la cadena de acciones automatizadas programadas. Por ejemplo, si colocas un títere de guante infantil en un brazo robótico y programas el dispositivo para que realice un pequeño espectáculo, estarás programando el títere electrónico para que cobre vida. La programación de acciones automatizada se utiliza ampliamente en las industrias industrial y de entretenimiento.

El robot más utilizado en la industria es el brazo robótico. El brazo robótico es una herramienta extremadamente flexible, aunque sólo sea porque el segmento final del manipulador del brazo puede ser la herramienta adecuada necesaria para una tarea o producción específica. Por ejemplo, se puede utilizar un posicionador de soldadura articulado para soldadura de punto, la boquilla rociadora se puede usar para pintar varias piezas y ensamblajes, y la pinza se puede usar para sujetar y posicionar objetos, solo por nombrar algunos.

Entonces, como vemos, el brazo robótico realiza muchas funciones útiles y puede servir la herramienta perfecta estudiar diversos procesos. Sin embargo, crear un brazo robótico desde cero es una tarea difícil. tarea difícil. Es mucho más fácil montar una mano a partir de piezas. en sus marcas, listos. OWI vende lo suficiente buenos conjuntos Brazos manipuladores, que se pueden adquirir en muchos distribuidores. dispositivos electrónicos(Ver lista de piezas al final de este capítulo). Usando la interfaz, puede conectar el brazo robótico ensamblado al puerto de impresora de su computadora en funcionamiento. Como computadora de trabajo, puede utilizar una serie de PC IBM o una máquina compatible que admita DOS o Windows 95/98.

Una vez conectado al puerto de impresora de la computadora, el brazo robótico se puede controlar de forma interactiva o mediante programación desde la computadora. El control manual en modo interactivo es muy sencillo. Para hacer esto, simplemente haga clic en una de las teclas de función para enviar al robot un comando para que realice un movimiento particular. La segunda pulsación de la tecla detiene el comando.

Programar una cadena de acciones automatizadas tampoco constituye mano de obra especial. Primero, haga clic en la tecla Programa para ingresar al modo de programa. En este mod, la mano funciona exactamente de la misma manera que se describe anteriormente, pero además, cada función y su duración se registran en un archivo de script. Un archivo de script puede contener hasta 99 funciones diferentes, incluidas las pausas. El archivo de script en sí se puede reproducir 99 veces. Grabar varios archivos de script le permite experimentar con una secuencia de acciones automatizadas controladas por computadora y "revivir" la mano. A continuación se describe con más detalle cómo trabajar con el programa en Windows 95/98. El programa de Windows se incluye con el kit de interfaz del brazo robótico o se puede descargar de forma gratuita desde Internet en http://www.imagesco.com.

Además de programa de windows El brazo se puede controlar mediante BASIC o QBASIC. El programa de nivel DOS está contenido en disquetes incluidos en el kit de interfaz. Sin embargo, el programa DOS permite el control sólo en modo interactivo mediante el teclado (consulte la copia impresa del programa BASIC en uno de los disquetes). El programa de nivel DOS no le permite crear archivos de script. Sin embargo, si tiene experiencia en programación en BASIC, la secuencia de movimientos del brazo manipulador se puede programar de manera similar a la operación de un archivo de script utilizado en un programa en Windows. La secuencia de movimientos se puede repetir, como se hace en muchos robots "animados".

Brazo robotico

El brazo manipulador (ver Fig. 15.1) tiene tres grados de libertad de movimiento. La articulación del codo puede moverse verticalmente hacia arriba y hacia abajo en un arco de aproximadamente 135°. La "articulación" del hombro mueve el agarre hacia adelante y hacia atrás en un arco de aproximadamente 120°. El brazo puede girar en sentido horario o antihorario sobre su base en un ángulo de aproximadamente 350°. La pinza manual del robot puede agarrar y sujetar objetos de hasta 5 cm de diámetro y girar alrededor de la articulación de la muñeca aproximadamente 340°.

Arroz. 15.1. Diagrama cinemático de movimientos y rotaciones del brazo robótico.

OWI Robotic Arm Trainer utilizó cinco motores en miniatura para mover el brazo. corriente continua. Los motores proporcionan control del brazo mediante cables. Este control "cableado" significa que cada función del movimiento del robot (es decir, el funcionamiento del motor correspondiente) se controla mediante cables separados (suministro de tensión). Cada uno de los cinco motores de CC controla un movimiento de brazo diferente. El control por cable le permite crear una unidad de control manual que responde directamente a señales eléctricas. Esto simplifica el diseño de la interfaz del brazo robótico que se conecta al puerto de la impresora.

La mano está hecha de plástico ligero. La mayoría de las piezas que soportan la carga principal también están hechas de plástico. Los motores de CC utilizados en el diseño del brazo son motores en miniatura, de alta velocidad y de bajo par. Para aumentar el par, cada motor está conectado a una caja de cambios. Los motores junto con las cajas de engranajes están instalados dentro de la estructura del brazo manipulador. Aunque la caja de cambios aumenta el par, el brazo del robot no puede levantar ni transportar objetos suficientemente pesados. El peso máximo de levantamiento recomendado es de 130 g.

El kit para fabricar un brazo robótico y sus componentes se muestran en las Figuras 15.2 y 15.3.

Arroz. 15.2. Kit para hacer un brazo robótico.

Arroz. 15.3. Caja de cambios antes del montaje.

Principio de control de motores

Para comprender cómo funciona el control por cable, veamos cómo una señal digital controla el funcionamiento de un único motor de CC. Para controlar el motor se requieren dos transistores complementarios. Un transistor tiene conductividad de tipo PNP y el otro tiene conductividad de tipo NPN. Cada transistor actúa como un interruptor electrónico, controlando el movimiento de la corriente que fluye a través del motor de CC. Las direcciones del flujo de corriente controladas por cada uno de los transistores son opuestas. La dirección de la corriente determina el sentido de rotación del motor, respectivamente, en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. En la Fig. La Figura 15.4 muestra un circuito de prueba que puede ensamblar antes de realizar la interfaz. Tenga en cuenta que cuando ambos transistores están apagados, el motor está apagado. Sólo se debe encender un transistor a la vez. Si en algún momento ambos transistores se encienden accidentalmente, se producirá un cortocircuito. Cada motor está controlado por dos transistores de interfaz que funcionan de manera similar.

Arroz. 15.4. Verifique el diagrama del dispositivo

diseño de interfaz de computadora

El diagrama de la interfaz de la PC se muestra en la Fig. 15.5. El conjunto de piezas de interfaz de PC incluye una placa de circuito impreso, cuya ubicación se muestra en la Fig. 15.6.

Arroz. 15.5. Diagrama esquemático interfaz de computadora

Arroz. 15.6. Disposición de las piezas de la interfaz de PC.

En primer lugar, debe determinar el lado de montaje de la placa de circuito impreso. En el lado de montaje hay líneas blancas dibujadas para indicar resistencias, transistores, diodos, circuitos integrados y el conector DB25. Todas las piezas se insertan en la placa desde el lado de montaje.

Consejo general: después de soldar la pieza a los conductores de la placa de circuito impreso, es necesario retirar los cables excesivamente largos del lado de impresión. Es muy conveniente seguir una secuencia determinada al instalar piezas. Primero, instale las resistencias de 100 kOhm (anillos codificados por colores: marrón, negro, amarillo, dorado o plateado), que están etiquetados como R1-R10. Luego, monte los 5 diodos D1-D5, asegurándose de que la franja negra de los diodos esté opuesta al conector DB25, como lo muestran las líneas blancas marcadas en el lado de montaje de la PCB. A continuación, instale resistencias de 15k ohmios (codificadas por colores marrón, verde, naranja, dorado o plateado) etiquetadas como R11 y R13. En la posición R12, suelde un LED rojo a la placa. El ánodo del LED corresponde al orificio debajo de R12, indicado con el signo +. Luego monte los enchufes de 14 y 20 pines debajo de los circuitos integrados U1 y U2. Montar y soldar el conector acodado DB25. No intente forzar las clavijas del conector dentro de la placa; esto requiere extrema precisión. Si es necesario, mueva suavemente el conector, teniendo cuidado de no doblar las patas del pasador. Conecte el interruptor deslizante y el regulador de voltaje 7805. Corte cuatro trozos de cable a la longitud requerida y suelde a la parte superior del interruptor. Siga el diseño del cable como se muestra en la imagen. Inserte y suelde los transistores TIP 120 y TIP 125. Finalmente suelde el conector de la base de ocho pines y el cable de conexión de 75 mm. La base se monta de manera que los cables más largos queden hacia arriba. Inserte dos circuitos integrados (74LS373 y 74LS164) en los zócalos correspondientes. Asegúrese de que la posición de la clave IC en la cubierta IC coincida con la clave marcada con líneas blancas en la PCB. Habrás notado que quedan espacios en el tablero para Detalles adicionales. Esta ubicación es para el adaptador de red. En la Fig. La Figura 15.7 muestra una fotografía de la interfaz terminada desde el lado de la instalación.

Arroz. 15.7. Montaje de interfaz de PC. Vista desde arriba

Cómo funciona la interfaz

El brazo robótico tiene cinco motores de CC. En consecuencia, necesitaremos 10 buses de entrada/salida para controlar cada motor, incluido el sentido de rotación. El puerto paralelo (impresora) de IBM PC y máquinas compatibles contiene sólo ocho buses de E/S. Para aumentar la cantidad de buses de control, la interfaz del brazo robótico utiliza el IC 74LS164, que es un convertidor de serie a paralelo (SIPO). Utilizando sólo dos buses de puerto paralelo, D0 y D1, que envían código de serie al IC, podemos obtener ocho buses de E/S adicionales. Como se mencionó, se pueden crear ocho buses de E/S, pero esta interfaz utiliza cinco de ellos.

Cuando se ingresa un código de serie al IC 74LS164, el código paralelo correspondiente aparece en la salida del IC. Si las salidas del IC 74LS164 estuvieran conectadas directamente a las entradas de los transistores de control, entonces las funciones individuales del brazo manipulador se activarían y desactivarían al mismo tiempo que se envía el código de serie. Evidentemente, esta situación es inaceptable. Para evitar esto, se introdujo un segundo IC 74LS373 en el circuito de interfaz: una llave electrónica controlada de ocho canales.

El interruptor de ocho canales IC 74LS373 tiene ocho buses de entrada y ocho de salida. La información binaria presente en los buses de entrada se transmite a las salidas correspondientes del IC solo si se aplica la señal de habilitación al IC. Después de desactivar la señal de habilitación, se guarda (recuerda) el estado actual de los buses de salida. En este estado, las señales a la entrada del IC no tienen ningún efecto sobre el estado de los buses de salida.

Después de transmitir un paquete serial de información al IC 74LS164, se envía una señal de habilitación al IC 74LS373 desde el pin D2 del puerto paralelo. Esto le permite transferir información en código paralelo desde la entrada del IC 74LS174 a sus buses de salida. El estado de los buses de salida es controlado en consecuencia por los transistores TIP 120, que, a su vez, controlan las funciones del brazo manipulador. El proceso se repite cada vez. nuevo equipo en la mano del manipulador. Los buses de puerto paralelo D3-D7 accionan directamente los transistores TIP 125.

Conexión de la interfaz al brazo manipulador

El brazo robótico funciona con una fuente de alimentación de 6 V que consta de cuatro celdas D ubicadas en la base de la estructura. La interfaz de PC también recibe energía de esta fuente de 6 V. La fuente de alimentación es bipolar y produce ±3 V. La alimentación se suministra a la interfaz a través de un conector Molex de ocho pines conectado a la base de la paleta.

Conecte la interfaz al brazo mediante un cable Molex de ocho conductores de 75 mm. El cable Molex se conecta al conector ubicado en la base de la paleta (ver Figura 15.8). Compruebe que el conector esté insertado de forma correcta y segura. Para conectar la placa de interfaz a la computadora, utilice un cable DB25 de 180 cm de largo, incluido en el kit. Un extremo del cable se conecta al puerto de la impresora. El otro extremo se conecta al conector DB25 en la placa de interfaz.

Arroz. 15.8. Conexión de la interfaz de PC al brazo robótico

En la mayoría de los casos, normalmente hay una impresora conectada al puerto de impresora. Para evitar la molestia de enchufar y desenchufar conectores cada vez que desee utilizar el puntero, es útil comprar un bloque de interruptores de bus de impresora A/B de dos posiciones (DB25). Conecte el conector de la interfaz del puntero a la entrada A y la impresora a la entrada B. Ahora puede usar el interruptor para conectar la computadora a la impresora o a la interfaz.

Instalación del programa en Windows 95

Inserte el disquete de 3,5" con la etiqueta "Disco 1" en la unidad de disquete y ejecute el programa de instalación (setup.exe). El programa de instalación creará un directorio llamado "Imágenes" en su disco duro y copiará los archivos necesarios a este directorio. En el menú Inicio, aparecerá el ícono Imágenes. Para iniciar el programa, haga clic en el ícono Imágenes en el menú inicio.

Trabajar con el programa en Windows 95

Conecte la interfaz al puerto de impresora de la computadora usando un cable DB 25 de 180 cm de largo. Conecte la interfaz a la base del brazo robótico. Mantenga la interfaz apagada hasta cierto tiempo. Si enciende la interfaz en este momento, la información almacenada en el puerto de la impresora puede provocar movimientos del brazo manipulador.

Haga doble clic en el icono Imágenes en el menú inicio para iniciar el programa. La ventana del programa se muestra en la Fig. 15.9. Cuando el programa se está ejecutando, el LED rojo en la placa de interfaz debería parpadear. Nota: No es necesario encender la interfaz para que el LED comience a parpadear. La velocidad a la que parpadea el LED está determinada por la velocidad del procesador de su computadora. El parpadeo del LED puede parecer muy tenue; Para notar esto, es posible que tengas que atenuar la luz de la habitación y ahuecar las manos para ver el LED. Si el LED no parpadea, es posible que el programa esté accediendo a la dirección de puerto incorrecta (puerto LPT). Para cambiar la interfaz a otra dirección de puerto (puerto LPT), vaya al cuadro Opciones de puerto de impresora ubicado en la esquina superior derecha de la pantalla. Elige otra opción. Instalación correcta La dirección del puerto hará que el LED parpadee.

Arroz. 15.9. Captura de pantalla del programa de interfaz de PC para Windows

Cuando el LED parpadee, haga clic en el icono Puuse y solo entonces encienda la interfaz. Al hacer clic en la tecla de función correspondiente se producirá un movimiento de respuesta del brazo manipulador. Al hacer clic nuevamente se detendrá el movimiento. Usar teclas de función para controlar tu mano se llama modo de control interactivo.

Creando un archivo de secuencia de comandos

Los archivos de script se utilizan para programar movimientos y secuencias automatizadas de acciones del brazo manipulador. El archivo de script contiene una lista de comandos temporales que controlan los movimientos del brazo manipulador. Crear un archivo de script es muy simple. Para crear un archivo, haga clic en la tecla programable del programa. Esta operación le permitirá entrar en la modalidad de “programar” un archivo de script. Pulsando las teclas de función controlaremos los movimientos de la mano, como ya hemos hecho, pero al mismo tiempo la información del comando quedará registrada en la tabla de script amarilla situada en la esquina inferior izquierda de la pantalla. El número del paso, empezando por uno, se indicará en la columna de la izquierda, y por cada nuevo comando aumentará en uno. El tipo de movimiento (función) se indica en la columna del medio. Después de presionar nuevamente la tecla de función, la ejecución del movimiento se detiene, y en la tercera columna aparece el valor del tiempo de ejecución del movimiento desde su inicio hasta su final. El tiempo de ejecución del movimiento se indica con una precisión de un cuarto de segundo. Siguiendo de esta manera, el usuario puede programar hasta 99 movimientos en el archivo script, incluidas las pausas temporales. Luego, el archivo de secuencia de comandos se puede guardar y luego cargar desde cualquier directorio. La ejecución de los comandos del archivo de script se puede repetir cíclicamente hasta 99 veces, para lo cual debe ingresar el número de repeticiones en la ventana Repetir y hacer clic en Iniciar. Para terminar de escribir en el archivo de script, presione la tecla Interactiva. Este comando devolverá la computadora al modo interactivo.

"Revitalización" de objetos.

Los archivos de script se pueden utilizar para automatizar acciones de la computadora o para dar vida a objetos. En el caso de la “revitalización” de objetos, el “esqueleto” mecánico robótico controlado suele estar cubierto con una capa exterior y no es visible. ¿Recuerdas el títere de guante descrito al principio del capítulo? La capa exterior puede tener la forma de una persona (parcial o completamente), un extraterrestre, un animal, una planta, una roca o cualquier otra cosa.

Limitaciones de la aplicación

Si quieres lograr nivel profesional Al realizar acciones automatizadas o “revitalizar” objetos, entonces, por así decirlo, para mantener la marca, la precisión del posicionamiento al realizar movimientos en cada momento debe acercarse al 100%.

Sin embargo, puede notar que a medida que repite la secuencia de acciones registradas en el archivo de script, la posición de la mano manipuladora (patrón de movimiento) diferirá de la original. Esto sucede por varias razones. A medida que se agotan las baterías de alimentación del brazo, la reducción de la potencia suministrada a los motores de CC da como resultado una reducción del par y la velocidad de rotación de los motores. Por lo tanto, la duración del movimiento del manipulador y la altura de la carga elevada durante el mismo período de tiempo diferirán para baterías agotadas y "nuevas". Pero ésta no es la única razón. Incluso con una fuente de energía estabilizada, la velocidad del eje del motor variará, ya que no hay un controlador de velocidad del motor. Para cada período de tiempo fijo, el número de revoluciones será ligeramente diferente cada vez. Esto conducirá al hecho de que la posición del brazo manipulador será diferente cada vez. Para colmo, existe un cierto juego en las marchas de la caja de cambios, que tampoco se tiene en cuenta. Debido a todos estos factores, que hemos discutido en detalle aquí, al ejecutar un ciclo de comandos repetidos del archivo de script, la posición de la mano del manipulador será ligeramente diferente cada vez.

Encontrar la posición inicial

Puede mejorar el funcionamiento del dispositivo agregándole un circuito. comentario, que rastrea la posición del brazo manipulador. Esta información se puede ingresar en una computadora, lo que permite determinar la posición absoluta del manipulador. Con un sistema de retroalimentación posicional de este tipo, es posible establecer la posición del brazo manipulador en el mismo punto al comienzo de la ejecución de cada secuencia de comandos escritos en el archivo de script.

Hay muchas posibilidades para esto. Uno de los métodos principales no proporciona control posicional en cada punto. En su lugar, se utiliza un conjunto de interruptores de límite que corresponden a la posición de "inicio" original. Los interruptores de límite determinan exactamente solo una posición: cuando el manipulador alcanza la posición de "inicio". Para ello, es necesario configurar una secuencia de finales de carrera (botones) para que se cierren cuando el manipulador alcance la posición extrema en una dirección u otra. Por ejemplo, se puede montar un interruptor de límite en la base del manipulador. El interruptor solo debe funcionar cuando el brazo manipulador alcanza la posición extrema al girar en el sentido de las agujas del reloj. Se deben instalar otros interruptores de límite en las articulaciones del hombro y del codo. Deben activarse cuando la articulación correspondiente esté completamente extendida. Hay otro interruptor instalado en la mano y se activa cuando la mano se gira completamente en el sentido de las agujas del reloj. El último interruptor de límite está instalado en la pinza y se cierra cuando está completamente abierta. Para devolver el manipulador a su posición inicial, cada movimiento posible del manipulador se realiza en el sentido necesario para cerrar el final de carrera correspondiente hasta que este interruptor se cierre. Una vez que se alcanza la posición inicial de cada movimiento, la computadora “conocerá” con precisión la verdadera posición del brazo robótico.

Después de alcanzar la posición inicial, podemos volver a ejecutar el programa escrito en el archivo de script, asumiendo que el error de posicionamiento durante cada ciclo se acumulará lo suficientemente lento como para no provocar desviaciones demasiado grandes de la posición del manipulador desde el deseado. Después de ejecutar el archivo de script, la mano se coloca en su posición original y se repite el ciclo del archivo de script.

En algunas secuencias, conocer sólo la posición inicial no es suficiente, por ejemplo cuando se levanta un huevo sin riesgo de aplastar su cáscara. En tales casos, se necesita un sistema de retroalimentación de posición más complejo y preciso. Las señales de los sensores se pueden procesar mediante un ADC. Las señales resultantes se pueden utilizar para determinar valores de parámetros como posición, presión, velocidad y par. El siguiente ejemplo sencillo se puede utilizar para ilustrar esto. Imagine que ha conectado una pequeña resistencia variable lineal al conjunto de la pinza. La resistencia variable se instala de tal manera que el movimiento de su corredera hacia adelante y hacia atrás esté asociado con la apertura y cierre de la pinza. Así, dependiendo del grado de apertura de la pinza, cambia la resistencia de la resistencia variable. Después de la calibración, midiendo la resistencia actual de la resistencia variable, puede determinar con precisión el ángulo de apertura de las abrazaderas de la pinza.

La creación de un sistema de retroalimentación de este tipo introduce otro nivel de complejidad en el dispositivo y, en consecuencia, conduce a un aumento de precio. Por lo tanto más opción sencilla es la introducción del sistema control manual para ajustar la posición y los movimientos de la mano manipuladora durante la ejecución de un programa de script.

Sistema de control de interfaz manual

Una vez que esté seguro de que la interfaz está funcionando En el camino correcto, puede conectarle una unidad de control manual mediante un conector plano de 8 pines. Verifique la posición de conexión del conector Molex de 8 pines al cabezal del conector en la placa de interfaz, como se muestra en la Fig. 15.10. Inserte con cuidado el conector hasta que esté bien conectado. Después de esto, el brazo manipulador se puede controlar en cualquier momento desde el mando a distancia portátil. No importa si la interfaz está conectada a una computadora o no.

Arroz. 15.10. Conexión de control manual

Programa de control de teclado DOS

Existe un programa DOS que permite controlar el funcionamiento del brazo manipulador desde el teclado de la computadora en modo interactivo. La lista de teclas correspondientes a la realización de una función particular se proporciona en la tabla.

Para el control por voz del brazo manipulador se utiliza un conjunto de reconocimiento de voz (SRR), que se describió en el capítulo. 7. En este capítulo crearemos una interfaz que conectará la URR con el brazo manipulador. Images SI, Inc. también ofrece esta interfaz como kit.

El diagrama de interfaz para la URR se muestra en la Fig. 15.11. La interfaz utiliza un microcontrolador 16F84. El programa para el microcontrolador se ve así:

'Programa de interfaz URR

Puerto de símbolo A = 5

Símbolo TRISA = 133

Puerto de símbolo B = 6

Símbolo TRISB = 134

Si bit4 = 0, entonces active 'Si se permite escribir en el activador, lea el esquema

Ir a iniciar 'Repetición

pausa 500’ Espera 0,5 s

Peek PortB, B0 'Leer código BCD

Si bit5 = 1 entonces envíe 'Código de salida

ir a empezar 'Repetir

peek PortA, b0 'Lectura del puerto A

si bit4 = 1 entonces once '¿Es el número 11?

empuje PortB, b0 'Código de salida

ir a empezar 'Repetir

si bit0 = 0 entonces diez

ir a empezar 'Repetir

ir a empezar 'Repetir

Arroz. 15.11. Esquema del controlador URR para el brazo robótico.

La actualización del programa para 16F84 se puede descargar de forma gratuita desde http://www.imagesco.com

Programación de la interfaz URR

La programación de la interfaz URR es similar al procedimiento para programar la URR desde el conjunto descrito en el Capítulo. 7. Para que el brazo robótico funcione correctamente, debes programar palabras de comando según los números correspondientes a un determinado movimiento del manipulador. En mesa 15.1 muestra ejemplos de palabras de comando que controlan el funcionamiento del brazo manipulador. Puedes elegir palabras de comando según tu gusto.

Tabla 15.1

Lista de piezas de la interfaz de PC

(5) Transistor NPN TIP120

(5) Transistor PNP CONSEJO 125

(1) Convertidor de código IC 74164

(1) IC 74LS373 ocho teclas

(1) LED rojo

(5) Diodo 1N914

(1) Conector Molex de 8 pines

(1) Cable Molex de 8 núcleos de 75 mm de largo

(1) interruptor DIP

(1) conector en ángulo DB25

(1) Cable DB 25 de 1,8 m con dos conectores tipo M.

(1) placa de circuito impreso

(3) Resistencia 15 kOhm, 0,25 W

Todas las piezas enumeradas están incluidas en el kit.

Lista de piezas de la interfaz de voz

(5) Transistor NPN CONSEJO 120

(5) Transistor PNP CONSEJO 125

(1) Puerta IC 4011 NOR

(1) IC 4049 – 6 buffers

(1) amplificador operacional IC 741

(1) Resistencia 5,6 kOhm, 0,25 W

(1) Resistencia 15 kOhm, 0,25 W

(1) Conector Molex de 8 pines

(1) Cable Molex de 8 núcleos, longitud 75 mm

(10) Resistencia 100 kOhm, 0,25 W

(1) Resistencia 4,7 kOhm, 0,25 W

(1) Regulador de voltaje IC 7805

(1) Microcontrolador IC PIC 16F84

(1) cristal de 4,0 MHz

Kit de interfaz del brazo manipulador

Kit para hacer un brazo manipulador de OWI

Interfaz de reconocimiento de voz para brazo robótico

Conjunto de dispositivos de reconocimiento de voz

Las piezas se pueden pedir a:

Imágenes, SI, Inc.

Uno de los principales fuerzas motrices automatización producción moderna Son manipuladores robóticos industriales. Su desarrollo e implementación permitieron a las empresas alcanzar un nuevo nivel científico y técnico de desempeño de tareas, redistribuir responsabilidades entre tecnología y personas y aumentar la productividad. Hablaremos de los tipos de asistentes robóticos, su funcionalidad y precios en el artículo.

Asistente No. 1 – manipulador robótico

La industria es la base de la mayoría de las economías del mundo. Los ingresos no sólo de la producción individual, sino también del presupuesto estatal dependen de la calidad de los productos ofrecidos, los volúmenes y los precios.

A la luz de la introducción activa de líneas automatizadas y el uso generalizado tecnología inteligente Los requisitos para los productos suministrados están aumentando. Hoy en día es casi imposible resistir la competencia sin el uso de líneas automatizadas o manipuladores robóticos industriales.

¿Cómo funciona un robot industrial?

El brazo robótico parece un enorme “brazo” automatizado controlado por un sistema de control eléctrico. En el diseño de los dispositivos no hay neumática ni hidráulica; todo se basa en la electromecánica. Esto ha reducido el coste de los robots y ha aumentado su durabilidad.

Los robots industriales pueden ser de 4 ejes (utilizados para tendido y embalaje) y de 6 ejes (para otro tipo de trabajos). Además, los robots se diferencian según el grado de libertad: de 2 a 6. Cuanto más alto es, con mayor precisión el manipulador recrea el movimiento de la mano humana: rotación, movimiento, compresión/liberación, inclinación, etc.
El principio de funcionamiento del dispositivo depende de su software y equipos, y si al comienzo de su desarrollo el objetivo principal era la liberación de los trabajadores de tareas pesadas y aspecto peligroso trabajo, hoy la gama de tareas realizadas ha aumentado significativamente.

El uso de asistentes robóticos le permite realizar varias tareas simultáneamente:

• reducción del espacio de trabajo y liberación de especialistas (su experiencia y conocimientos pueden utilizarse en otra área);
• aumento de los volúmenes de producción;
• mejorar la calidad del producto;
• Gracias a la continuidad del proceso, el ciclo de producción se acorta.

En Japón, China, Estados Unidos y Alemania, las empresas emplean un mínimo de empleados cuya responsabilidad es únicamente controlar el funcionamiento de los manipuladores y la calidad de los productos fabricados. Vale la pena señalar que un manipulador robótico industrial no es solo un asistente funcional en ingeniería mecánica o soldadura. Los dispositivos automatizados se presentan en una amplia gama y se utilizan en metalurgia, iluminación y Industria de alimentos. Dependiendo de las necesidades de la empresa, puede seleccionar un manipulador que coincida responsabilidades funcionales y presupuesto.

Tipos de manipuladores robóticos industriales.

Hoy en día existen unas 30 especies. brazos robóticos: desde modelos universales hasta asistentes altamente especializados. Dependiendo de las funciones realizadas, los mecanismos de los manipuladores pueden diferir: por ejemplo, pueden ser trabajo de soldadura, corte, taladrado, doblado, clasificación, apilado y embalaje de mercancías.

A diferencia del estereotipo existente sobre el alto coste de la tecnología robótica, cualquiera, incluso una pequeña empresa, podrá adquirir un mecanismo de este tipo. Los pequeños manipuladores robóticos universales con una pequeña capacidad de carga (hasta 5 kg) de ABB y FANUC costarán entre 2 y 4 mil dólares.
A pesar de la compacidad de los dispositivos, pueden aumentar la velocidad de trabajo y la calidad del procesamiento del producto. Para cada robot, se escribirá un software único que coordina con precisión el funcionamiento de la unidad.

Modelos altamente especializados

Los robots soldadores han encontrado su mayor aplicación en la ingeniería mecánica. Debido al hecho de que los dispositivos son capaces de soldar no solo piezas rectas, sino también realizar trabajos de soldadura de manera efectiva en ángulo, en lugares difíciles de alcanzar Instalar líneas automatizadas completas.

Se pone en marcha un sistema transportador, donde cada robot hace su parte del trabajo dentro de un tiempo determinado, y luego la línea comienza a pasar a la siguiente etapa. Organizar un sistema de este tipo con personas es bastante difícil: ninguno de los trabajadores debería ausentarse ni un segundo, de lo contrario todo el mundo proceso de manufactura, o aparece un matrimonio.

soldadores
Las opciones más habituales son los robots de soldadura. Su rendimiento y precisión son 8 veces superiores a los de los humanos. Estos modelos pueden realizar varios tipos de soldadura: por arco o por puntos (según el software).

Los manipuladores robóticos industriales de Kuka se consideran líderes en este campo. Cuesta de 5 a 300 mil dólares (dependiendo de la capacidad de carga y funciones).

Recolectores, transportistas y empacadores
Pesado y perjudicial para cuerpo humano El trabajo ha llevado a la aparición de asistentes automatizados en esta industria. Los robots de embalaje preparan los productos para su envío en cuestión de minutos. El coste de estos robots es de hasta 4 mil dólares.

Los fabricantes ABB, KUKA y Epson ofrecen el uso de dispositivos para levantar cargas pesadas de más de 1 tonelada y transportarlas desde el almacén hasta el lugar de carga.

Fabricantes de manipuladores de robots industriales.

Japón y Alemania son considerados los líderes indiscutibles en esta industria. Representan más del 50% de toda la tecnología robótica. Sin embargo, no es fácil competir con los gigantes y poco a poco van apareciendo en los países de la CEI sus propios fabricantes y empresas emergentes.

Sistemas KNN. La empresa ucraniana es socia de la alemana Kuka y está desarrollando proyectos de robotización de soldadura, fresado, corte por plasma y paletización. Gracias a su software, un robot industrial puede reconfigurarse para el nuevo tipo tareas en tan solo un día.

Rozum Robotics (Bielorrusia). Los especialistas de la empresa han desarrollado el manipulador robótico industrial PULSE, que se distingue por su ligereza y facilidad de uso. El dispositivo es adecuado para ensamblar, empaquetar, pegar y reorganizar piezas. El precio del robot ronda los 500 dólares.

"ARKODIM-Pro" (Rusia). Se dedica a la producción de manipuladores robóticos lineales (que se mueven a lo largo de ejes lineales) utilizados para el moldeo por inyección de plástico. Además, los robots ARKODIM pueden trabajar como parte de un sistema transportador y realizar las funciones de un soldador o empacador.

Tiene retroiluminación. En total, el robot funciona con 6 servomotores. Para crear la parte mecánica se utilizó acrílico de dos milímetros de espesor. Para hacer el trípode, se tomó la base de una bola de discoteca y se incorporó un motor directamente en ella.

El robot funciona sobre una placa Arduino. Se utiliza una unidad de computadora como fuente de energía.

Materiales y herramientas:
- 6 servomotores;
- acrílico de 2 mm de espesor (y otro trozo pequeño de 4 mm de espesor);
- trípode (para crear una base);
- sensor de distancia ultrasónico tipo hc-sr04;
- Controlador Arduino Uno;
- controlador de potencia (fabricado de forma independiente);
- fuente de alimentación de la computadora;
- computadora (necesaria para programar Arduino);
- cables, herramientas, etc.

Proceso de manufactura:

Paso uno. Montaje de la parte mecánica del robot.
La parte mecánica se monta de forma muy sencilla. Es necesario conectar dos piezas de acrílico mediante un servomotor. Los otros dos enlaces están conectados de forma similar. En cuanto al grip, lo mejor es comprarlo online. Todos los elementos se fijan con tornillos.

La longitud de la primera parte es de unos 19 cm y la segunda de aproximadamente 17,5 cm. El eslabón frontal tiene una longitud de 5,5 cm. En cuanto al resto de elementos, sus tamaños se eligen a criterio personal.

Ángulo de rotación en la base brazo mecanico debe ser de 180 grados, por lo que es necesario instalar un servomotor desde abajo. En nuestro caso, es necesario instalarlo en una bola de discoteca. El robot ya está instalado en el servomotor.

Para instalacion sensor ultrasónico Necesitarás un trozo de acrílico de 2 cm de espesor.

Para instalar el capturador necesitarás varios tornillos y un servomotor. Es necesario quitar el balancín del servomotor y acortarlo hasta que encaje en la pinza. Luego puedes apretar los dos tornillos pequeños. Después de la instalación, el servomotor debe girarse hasta la posición extrema izquierda y las mordazas de agarre deben cerrarse.

Ahora el servomotor está sujeto a 4 pernos, es importante asegurarse de que esté en la posición extrema izquierda y que los labios estén presionados entre sí.
Ahora puedes conectar el servo a la placa y comprobar si la pinza funciona.

Segundo paso. Iluminación de robots
Para hacer que el robot sea más interesante, puedes iluminarlo. Esto se hace mediante LED de varios colores.

Paso tres. Conexión de la parte electrónica
El controlador principal del robot es la placa Arduino. Se utiliza una unidad de computadora como fuente de energía; en sus salidas es necesario encontrar un voltaje de 5 voltios. Debería estar allí si mides el voltaje en los cables rojo y negro con un multímetro. Este voltaje es necesario para alimentar los servomotores y el sensor de distancia. Los cables amarillo y negro del bloque ya producen 12 voltios, son necesarios para que funcione el Arduino.

Para los servomotores necesitas hacer cinco conectores. Conectamos 5V a los positivos, y los negativos a tierra. El sensor de distancia se conecta del mismo modo.

La placa también tiene un indicador de alimentación LED. Para conectarlo se utiliza una resistencia de 100 Ohm entre +5V y tierra.

Las salidas de los servomotores están conectadas a las salidas PWM del Arduino. Estos pines en el tablero se indican con el símbolo "~". En cuanto al sensor de distancia ultrasónico, se puede conectar a los pines 6 y 7. El LED está conectado a tierra y al pin 13.

Ahora puedes empezar a programar. Antes de conectarse a través de USB, debe asegurarse de que la alimentación esté completamente apagada. Al probar el programa, también se debe apagar la alimentación del robot. Si no se hace esto, el controlador recibirá 5V del USB y 12V de la fuente de alimentación.

En el diagrama se puede ver que se han agregado potenciómetros para controlar los servomotores. No son un componente necesario del robot, pero sin ellos el código propuesto no funcionará. Los potenciómetros están conectados a los pines 0,1,2,3 y 4.

Hay una resistencia R1 en el diagrama; se puede reemplazar con un potenciómetro de 100 kOhm. Esto le permitirá ajustar el brillo manualmente. En cuanto a las resistencias R2, su valor nominal es de 118 ohmios.

Aquí hay una lista de los principales componentes que se utilizaron:
- 7 LED;
- R2 - resistencia de 118 ohmios;
- R1 - resistencia de 100 kOhmios;
- cambiar;
- fotorresistor;
-transistor bc547.

Paso cuatro. Programación y primer lanzamiento del robot.
Para controlar el robot se utilizaron 5 potenciómetros. Es muy posible reemplazar dicho circuito con un potenciómetro y dos joysticks. En el paso anterior se mostró cómo conectar un potenciómetro. Después de instalar el boceto, se puede probar el robot.

Las primeras pruebas del robot mostraron que los servomotores instalados del tipo futuba s3003 resultaron ser débiles para el robot. Sólo pueden usarse para girar la mano o para agarrar. En su lugar, el autor instaló motores mg995. Opcion ideal Habrá motores como mg946.

Estamos creando un manipulador robótico utilizando un telémetro e implementando retroiluminación.

Cortaremos la base de acrílico. Utilizamos servoaccionamientos como motores.

Descripción general del proyecto del manipulador robótico.

El proyecto utiliza 6 servomotores. Para la parte mecánica se utilizó acrílico de 2 mm de espesor. La base de una bola de discoteca resultó útil como trípode (uno de los motores está montado en el interior). También se utilizan un sensor de distancia ultrasónico y un LED de 10 mm.

Se utiliza una placa de alimentación Arduino para controlar el robot. La fuente de energía en sí es la fuente de alimentación de la computadora.

El proyecto proporciona explicaciones completas para el desarrollo de un brazo robótico. Las cuestiones de suministro de energía del diseño desarrollado se consideran por separado.

Componentes principales para el proyecto del manipulador.

Comencemos el desarrollo. Necesitará:

• 6 servomotores (utilicé 2 modelos mg946, 2 mg995, 2 futuba s3003 (mg995/mg946 tienen mejores características que futuba s3003, pero estos últimos son mucho más baratos);
• acrílico de 2 milímetros de espesor (y un pequeño trozo de 4 mm de espesor);
• sensor de distancia ultrasónico hc-sr04;
• LED de 10 mm (color, a su discreción);
• trípode (usado como base);
• empuñadura de aluminio (cuesta entre 10 y 15 dólares).

Para conducir:

• Placa Arduino Uno (el proyecto utiliza una placa casera que es completamente similar a Arduino);
• placa de alimentación (tendrá que hacerlo usted mismo, volveremos a este tema más adelante, requiere atención especial);
• fuente de alimentación (en en este caso se utiliza fuente de alimentación de computadora);
• una computadora para programar su manipulador (si usa Arduino para programar, entonces el IDE de Arduino)

Por supuesto, necesitarás cables y algunas herramientas básicas como destornilladores y similares. Ahora podemos pasar al diseño.

Ensamble mecanico

Antes de comenzar a desarrollar la parte mecánica del manipulador, cabe señalar que no tengo dibujos. Todos los nudos se hicieron "en la rodilla". Pero el principio es muy simple. Tiene dos enlaces acrílicos, entre los cuales necesita instalar servomotores. Y los otros dos enlaces. También para instalar motores. Bueno, el agarre en sí. La forma más sencilla de comprar una empuñadura de este tipo es en Internet. Casi todo se instala con tornillos.

La longitud de la primera parte es de unos 19 cm; el segundo - alrededor de 17,5; La longitud del eslabón frontal es de aproximadamente 5,5 cm. Seleccione las dimensiones restantes de acuerdo con las dimensiones de su proyecto. En principio, el tamaño de los nodos restantes no es tan importante.

El brazo mecánico debe proporcionar un ángulo de rotación de 180 grados en la base. Entonces tenemos que instalar un servomotor en la parte inferior. En este caso, se instala en la misma bola de discoteca. En su caso, podría ser cualquier caja adecuada. El robot está montado sobre este servomotor. Puede, como se muestra en la figura, instalar un anillo de brida de metal adicional. Puedes prescindir de él.

Para instalar el sensor ultrasónico se utiliza acrílico de 2 mm de espesor. Puedes instalar un LED justo debajo.

Es difícil explicar en detalle exactamente cómo construir un manipulador de este tipo. Mucho depende de los componentes y piezas que tenga en stock o que compre. Por ejemplo, si las dimensiones de tus servos son diferentes, los eslabones de la armadura acrílica también cambiarán. Si las dimensiones cambian, la calibración del manipulador también será diferente.

Definitivamente tendrás que extender los cables del servomotor después de completar el desarrollo de la parte mecánica del manipulador. Para estos fines, este proyecto utilizó cables de un cable de Internet. Para que todo esto se vea así, no seas perezoso e instala adaptadores en los extremos libres de los cables extendidos: hembra o macho, dependiendo de las salidas de tu placa Arduino, blindaje o fuente de alimentación.

Después de montar la parte mecánica, podemos pasar al “cerebro” de nuestro manipulador.

Agarre del manipulador

Para instalar la empuñadura necesitarás un servomotor y algunos tornillos.

Entonces, ¿qué es exactamente lo que hay que hacer?

Tome el balancín del servo y acórtelo hasta que se ajuste a su agarre. Después de esto, apriete los dos tornillos pequeños.

Después de instalar el servo, gírelo hacia la posición extrema izquierda y apriete las mordazas de agarre.

Ahora puedes instalar el servo con 4 tornillos. Al mismo tiempo, asegúrese de que el motor todavía esté en la posición extrema izquierda y que las mordazas estén cerradas.

Puede conectar el servodrive a la placa Arduino y comprobar el funcionamiento de la pinza.

Tenga en cuenta que puede haber problemas con el funcionamiento de la pinza si los pernos/tornillos están demasiado apretados.

Agregar iluminación al dispositivo señalador

Puede alegrar su proyecto agregándole iluminación. Para ello se utilizaron LED. Es fácil de hacer y luce muy impresionante en la oscuridad.

Los lugares para instalar LED dependen de su creatividad e imaginación.

Diagrama eléctrico

Puede utilizar un potenciómetro de 100 kOhm en lugar de la resistencia R1 para ajustar manualmente el brillo. Se utilizaron resistencias de 118 ohmios como resistencia R2.

Lista de componentes principales que se utilizaron:

• R1 - resistencia de 100 kOhmios
• R2 - resistencia de 118 ohmios
• transistores bc547
• fotorresistor
• 7 LED
• Cambiar
• Conexión a la placa Arduino

Se utilizó una placa Arduino como microcontrolador. Como fuente de alimentación se utilizó la fuente de alimentación de una computadora personal. Al conectar el multímetro a los cables rojo y negro, verá 5 voltios (que se utilizan para los servomotores y el sensor de distancia ultrasónico). El amarillo y el negro te darán 12 voltios (para Arduino). Hacemos 5 conectores para los servomotores, en paralelo conectamos los positivos a 5 V y los negativos a tierra. Lo mismo con el sensor de distancia.

Tras esto conectamos los conectores restantes (uno de cada servo y dos del telémetro) a la placa que soldamos y al Arduino. Al mismo tiempo, no olvides indicar correctamente los pines que utilizaste en el programa en el futuro.

Además, se instaló un indicador LED de alimentación en la placa de alimentación. Esto es fácil de implementar. Además, se utilizó una resistencia de 100 ohmios entre 5 V y tierra.

El LED de 10 mm del robot también está conectado al Arduino. Una resistencia de 100 ohmios va desde el pin 13 hasta el extremo positivo del LED. Negativo - al suelo. Puedes desactivarlo en el programa.

Para 6 servomotores, se utilizan 6 conectores, ya que los 2 servomotores siguientes utilizan la misma señal de control. Los conductores correspondientes están conectados y conectados a un pin.

Repito que como fuente de alimentación se utiliza la fuente de alimentación de una computadora personal. O, por supuesto, puedes comprar una fuente de alimentación por separado. Pero teniendo en cuenta que tenemos 6 unidades, cada una de las cuales puede consumir unos 2 A, una fuente de alimentación tan potente no será barata.

Tenga en cuenta que los conectores de los servos están conectados a las salidas PWM del Arduino. Cerca de cada uno de estos pines en el tablero hay símbolo~. Se puede conectar un sensor de distancia ultrasónico a los pines 6, 7. Se puede conectar un LED al pin 13 y a tierra. Estos son todos los pines que necesitamos.

Ahora podemos pasar a la programación de Arduino.

Antes de conectar la placa vía USB a su computadora, asegúrese de apagarla. Cuando pruebe el programa, apague también la alimentación de su brazo robótico. Si no se apaga la alimentación, el Arduino recibirá 5 voltios del USB y 12 voltios de la fuente de alimentación. En consecuencia, la energía del USB se transferirá a la fuente de alimentación y se “hundirá” un poco.

El diagrama de cableado muestra que se han agregado potenciómetros para controlar los servos. Los potenciómetros son opcionales, pero el código anterior no funcionará sin ellos. Los potenciómetros se pueden conectar a los pines 0,1,2,3 y 4.

Programación y primer lanzamiento.

Se utilizan 5 potenciómetros para el control (puedes reemplazarlos completamente con 1 potenciómetro y dos joysticks). El diagrama de conexión con potenciómetros se muestra en la parte anterior. El boceto de Arduino está aquí.

A continuación se muestran varios vídeos del brazo robótico en acción. Espero que disfrutes.

El vídeo de arriba muestra las últimas modificaciones del armamento. Tuve que cambiar un poco el diseño y reemplazar algunas piezas. Resultó que los servos del futuba s3003 eran bastante débiles. Resultó que se utilizaban únicamente para agarrar o girar la mano. Entonces instalaron mg995. Bueno, mg946 generalmente será una excelente opción.

Programa de control y explicaciones del mismo.

// los accionamientos se controlan mediante resistencias variables: potenciómetros.

int potpin = 0; // pin analógico para conectar un potenciómetro

valor int; // variable para leer datos del pin analógico

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

pinMode(led, SALIDA);

( //servo 1 pin analógico 0

val = analogRead(potpin); // lee el valor del potenciómetro (valor entre 0 y 1023)

// escala el valor resultante para usarlo con servos (obteniendo un valor en el rango de 0 a 180)

myservo1.write(val); // lleva el servo a una posición de acuerdo con el valor calculado

retraso(15); // espera a que el servomotor alcance la posición especificada

val = analogRead(potpin1); // servo 2 en el pin analógico 1

valor = mapa(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo2.write(val);

val = analogRead(potpin2); // servo 3 en el pin analógico 2

valor = mapa(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo3.write(val);

val = analogRead(potpin3); // servo 4 en el pin analógico 3

valor = mapa(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo4.write(val);

val = analogRead(potpin4); //serva 5 en el pin analógico 4

valor = mapa(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo5.write(val);

Bosquejo usando un sensor de distancia ultrasónico

Esta es probablemente una de las partes más impresionantes del proyecto. Se instala un sensor de distancia en el manipulador, que reacciona a los obstáculos circundantes.

Las explicaciones básicas del código se presentan a continuación.

#definir pin trigonométrico 7

El siguiente fragmento de código:

Asignamos nombres a las 5 señales (para 6 unidades) (puede ser cualquier cosa)

Siguiente:

Serie.begin(9600);

pinMode(trigPin, SALIDA);

pinMode(echoPin, ENTRADA);

pinMode(led, SALIDA);

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

Le indicamos a la placa Arduino a qué pines están conectados los LED, los servomotores y el sensor de distancia. No hay necesidad de cambiar nada aquí.

posición vacía1())(

escritura digital (led, ALTA);

myservo2.writeMicrosegundos(1300);

myservo4.writeMicrosegundos(800);

myservo5.writeMicrosegundos(1000);

Hay algunas cosas que puedes cambiar aquí. Establecí una posición y la llamé posición1. Se utilizará en el programa futuro. Si desea proporcionar un movimiento diferente, cambie los valores entre paréntesis de 0 a 3000.

Después:

posición vacía2())(

escritura digital (led, BAJO);

myservo2.writeMicrosegundos(1200);

myservo3.writeMicrosegundos(1300);

myservo4.writeMicrosegundos(1400);

myservo5.writeMicrosegundos(2200);

Similar a la pieza anterior, solo que en este caso es la posición2. Usando el mismo principio, puedes agregar nuevas posiciones para el movimiento.

larga duración, distancia;

escritura digital (trigPin, BAJO);

retrasoMicrosegundos(2);

escritura digital (trigPin, ALTA);

retrasoMicrosegundos(10);

escritura digital (trigPin, BAJO);

duración = pulseIn(echoPin, ALTA);

distancia = (duración/2) / 29,1;

Ahora el código principal del programa comienza a funcionar. No deberías cambiarlo. La tarea principal de las líneas anteriores es configurar el sensor de distancia.

Después:

si (distancia<= 30) {

si (distancia< 10) {

myservo5.writeMicrosegundos(2200); //abrir capturador

myservo5.writeMicrosegundos(1000); //cerrar el capturador

Ahora puedes agregar nuevos movimientos según la distancia medida por el sensor ultrasónico.

si (distancia<=30){ // данная строка обеспечивает переход в position1, если расстояние меньше 30 см.

posición1(); //básicamente el brazo resolverá lo que usted especifique entre corchetes ( )

else( // si la distancia es mayor a 30 cm, vamos a la posición2

posición()2 // similar a la línea anterior

Puedes cambiar la distancia en el código y hacer lo que quieras.

Últimas líneas de código

si (distancia > 30 || distancia<= 0){

Serial.println("Fuera de rango"); //enviamos un mensaje en el monitor serie indicando que hemos superado el rango especificado

Serial.print(distancia);

Serial.println("cm"); //distancia en centímetros

retraso(500); //retraso 0,5 segundos

Por supuesto, aquí puedes convertir todo a milímetros, metros, cambiar el mensaje mostrado, etc. Puedes jugar un poco con el retraso.

Eso es todo. ¡Disfruta, mejora tus propios manipuladores, comparte ideas y resultados!

Institución presupuestaria municipal

educación adicional "Estación para Jóvenes Técnicos"

ciudad de Kamensk Shakhtinsky

Etapa municipal del concurso regional

“Jóvenes diseñadores del Don para el tercer milenio”

Sección "Robótica"

« Brazo manipulador Arduino"

profesor de educación adicional

MBU DO "SYUT"

Introducción 3

Investigación y análisis 4

Etapas de fabricación de unidades y montaje del manipulador 6.

1. Materiales y herramientas 6

   Componentes mecánicos del manipulador 7.

   Llenado electrónico del manipulador 9.

Conclusión 11

Fuentes de información 12

Apéndice 13

Introducción

Un manipulador robótico es una máquina tridimensional que tiene tres dimensiones correspondientes al espacio de un ser vivo. En un sentido amplio, un manipulador puede definirse como un sistema técnico que puede reemplazar a una persona o ayudarla a realizar diversas tareas.

Actualmente, el desarrollo de la robótica no avanza, sino que avanza, antes de tiempo. Sólo en los primeros 10 años del siglo XXI, se inventaron e implementaron más de 1 millón de robots. Pero lo más interesante es que los avances en este ámbito pueden ser llevados a cabo no sólo por equipos de grandes corporaciones, grupos de científicos e ingenieros profesionales, sino también por escolares comunes de todo el mundo.

Se han desarrollado varios complejos para estudiar robótica en la escuela. Los más famosos de ellos son:

Bioloide Robotis;

Tormentas mentales de LEGO;

• Arduino.

Los constructores de Arduino son de gran interés para los constructores de robots. Las placas Arduino son un kit de diseño de radio, muy simple, pero lo suficientemente funcional como para programar muy rápidamente en el lenguaje Viring (en realidad C++) y dar vida a ideas técnicas.

Pero como muestra la práctica, es el trabajo de los jóvenes especialistas de la nueva generación el que adquiere cada vez más importancia práctica.

Enseñar programación a los niños siempre será relevante, ya que el rápido desarrollo de la robótica está asociado, en primer lugar, al desarrollo de las tecnologías de la información y los medios de comunicación.

El objetivo del proyecto es crear un radioconstructor educativo basado en un brazo manipulador, para enseñar a los niños a programar en entorno Arduino de forma lúdica. Brindar una oportunidad para que el mayor número posible de niños se familiaricen con las actividades de diseño en robótica.

Objetivos del proyecto:

desarrollar y construir un brazo didáctico: un manipulador de coste mínimo que no es inferior a sus homólogos extranjeros;

utilizar servos como mecanismos manipuladores;

controlar los mecanismos del manipulador mediante el kit de radio Arduino UNO R 3;

Desarrollar un programa en el entorno de programación Arduino para control proporcional de servos.

Para lograr la meta y los objetivos marcados de nuestro proyecto, es necesario estudiar los tipos de manipuladores existentes, la literatura técnica sobre este tema y el hardware y la plataforma informática Arduino.

Investigación y análisis

Estudiar.

Manipulador industrial: diseñado para realizar funciones motoras y de control en el proceso de producción, es decir, un dispositivo automático que consta de un manipulador y un dispositivo de control reprogramable que genera acciones de control que establecen los movimientos requeridos de los órganos ejecutivos del manipulador. Se utiliza para mover artículos de producción y realizar diversas operaciones tecnológicas.

ACERCA DE
el constructor en auge: el manipulador está equipado con un brazo robótico que comprime y afloja. Con su ayuda podrás jugar al ajedrez controlándolo de forma remota. También puedes utilizar una mano robótica para repartir tarjetas de visita. Los movimientos incluyen: muñeca 120°, codo 300°, rotación básica 270°, movimiento básico 180°. El juguete es muy bueno y útil, pero cuesta unos 17.200 rublos.

Gracias al proyecto “uArm”, cualquiera puede montar su propio minirobot de escritorio. "uArm" es un manipulador de 4 ejes, una versión en miniatura del robot industrial "ABB PalletPack IRB460". El manipulador está equipado con un microprocesador Atmel y un conjunto de servomotores, el costo total de las piezas necesarias es de 12 959 rublos. El proyecto uArm requiere al menos habilidades básicas de programación y experiencia en la construcción de Legos. El minirobot se puede programar para muchas funciones: desde tocar un instrumento musical hasta cargar algún programa complejo. Actualmente, se están desarrollando aplicaciones para iOS y Android que permitirán controlar “uArm” desde un teléfono inteligente.

Manipuladores "uArm"

La mayoría de los manipuladores existentes implican la colocación de motores directamente en las articulaciones. Este tiene un diseño más simple, pero resulta que los motores deben levantar no solo la carga útil, sino también otros motores.

Análisis.

Tomamos como base el manipulador presentado en el sitio web de Kickstarter, llamado "uArm". La ventaja de este diseño es que la plataforma para colocar la pinza siempre está paralela a la superficie de trabajo. Los motores pesados ​​​​están ubicados en la base y las fuerzas se transmiten a través de varillas. Como resultado, el manipulador tiene tres servos (tres grados de libertad), que le permiten mover la herramienta a lo largo de los tres ejes 90 grados.

Decidieron instalar cojinetes en las partes móviles del manipulador. Este diseño del manipulador tiene muchas ventajas sobre muchos modelos que están actualmente a la venta: en total, el manipulador utiliza 11 rodamientos: 10 piezas para un eje de 3 mm y una para un eje de 30 mm.

Características del brazo manipulador:

Alto: 300 mm.

Área de trabajo (con el brazo completamente extendido): de 140 mm a 300 mm alrededor de la base

Capacidad de carga máxima con el brazo extendido: 200 g

Consumo actual, no más: 1A

Fácil de montar. Se prestó mucha atención para garantizar que existiera una secuencia de montaje del manipulador en la que fuera extremadamente conveniente atornillar todas las piezas. Esto fue especialmente difícil para las potentes unidades de servoaccionamiento de la base.

El control se implementa mediante resistencias variables, control proporcional. Puedes diseñar un control tipo pantógrafo, como el de los científicos nucleares y el héroe del gran robot de la película “Avatar”, también se puede controlar con un ratón, y usando ejemplos de código puedes crear tus propios algoritmos de movimiento;

Apertura del proyecto. Cualquiera puede fabricar sus propias herramientas (ventosa o clip para lápiz) y cargar el programa (boceto) necesario para completar la tarea en el controlador.

Etapas de fabricación de componentes y montaje del manipulador.

Materiales y herramientas

Para realizar el brazo manipulador se utilizó un panel compuesto con un espesor de 3 mm y 5 mm. Se trata de un material que consta de dos láminas de aluminio de 0,21 mm de espesor, unidas por una capa de polímero termoplástico, tiene buena rigidez, es liviano y fácil de procesar. Las fotografías descargadas del manipulador en Internet fueron procesadas por el programa informático Inkscape (editor de gráficos vectoriales). Los dibujos del brazo manipulador se realizaron en el programa AutoCAD (un sistema de dibujo y diseño asistido por ordenador tridimensional).

Piezas confeccionadas para el manipulador.

Piezas terminadas de la base del manipulador.

Contenido mecánico del manipulador.

Se utilizaron servos MG-995 para la base del manipulador. Se trata de servos digitales con engranajes metálicos y rodamientos de bolas; proporcionan una fuerza de 4,8 kg/cm, posicionamiento preciso y velocidad aceptable. Un servoaccionamiento pesa 55,0 gramos con unas dimensiones de 40,7 x 19,7 x 42,9 mm y una tensión de alimentación de 4,8 a 7,2 voltios.

Se utilizaron servos MG-90S para agarrar y girar la mano. También son servos digitales con engranajes metálicos y un rodamiento de bolas en el eje de salida; proporcionan una fuerza de 1,8 kg/cm y un control de posición preciso. Un servoaccionamiento pesa 13,4 gramos con unas dimensiones de 22,8 x 12,2 x 28,5 mm y una tensión de alimentación de 4,8 a 6,0 voltios.

Servoaccionamiento MG-995 Servoaccionamiento MG90S

Se utiliza un rodamiento de 30x55x13 para facilitar la rotación de la base del brazo, un manipulador con carga.

Instalación de rodamientos. Conjunto de dispositivo giratorio.

La base del brazo - conjunto manipulador.

Piezas para el montaje de la pinza. Conjunto de pinzas.

Llenado electrónico del manipulador.

Existe un proyecto de código abierto llamado Arduino. La base de este proyecto es un módulo de hardware básico y un programa en el que se puede escribir código para el controlador en un lenguaje especializado y que permite conectar y programar este módulo.

Para trabajar con el manipulador utilizamos una placa Arduino UNO R 3 y una placa de expansión compatible para conectar servos. Tiene instalado un estabilizador de 5 voltios para alimentar los servos, contactos PLS para conectar servos y un conector para conectar resistencias variables. La energía se suministra desde un bloque de 9V, 3A.

placa controladora arduino ONU R 3.

Diagrama esquemático de la expansión para la placa controladora Arduino. ONU-R 3 Se desarrolló teniendo en cuenta las tareas asignadas.

Diagrama esquemático de la placa de expansión del controlador.

Placa de expansión para el controlador.

Conectamos la placa Arduino UNO R 3 mediante un cable USB A-B a la computadora, configuramos los ajustes necesarios en el entorno de programación y creamos un programa (boceto) para el funcionamiento de los servos utilizando las bibliotecas de Arduino. Compilamos (verificamos) el boceto y luego lo cargamos en el controlador. Puede encontrar información detallada sobre cómo trabajar en el entorno Arduino en el sitio web http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino para principiantes. Lecciones).

Ventana del programa con un boceto.

Conclusión

Este modelo de manipulador se distingue por su bajo costo en comparación con el simple juego de construcción "Duckrobot", que realiza 2 movimientos y cuesta 1.102 rublos, o el juego de construcción Lego "Police Station", que cuesta 8.429 rublos. Nuestro constructor realiza 5 movimientos y cuesta 2384 rublos.

	Componentes y material	Cantidad
	Servoaccionamiento MG-995
	Servoaccionamiento MG90S
	Rodamiento 30x55x13
	Rodamiento 3x8x3
	Soporte hembra-hembra de latón M3x27
	Tornillo M3x10 con portería. bajo h/w
	Tamaño del panel compuesto 0,6m2
	Placa controladora Arduino UNO R 3
	Resistencias variables 100 kom.

El bajo coste contribuyó al desarrollo de un constructor técnico para el brazo manipulador, cuyo ejemplo demostró claramente el principio de funcionamiento del manipulador y la ejecución de las tareas asignadas de forma lúdica.

El principio de funcionamiento en el entorno de programación Arduino ha demostrado su eficacia en las pruebas. Esta forma de gestionar y enseñar programación de forma lúdica no sólo es posible, sino también eficaz.

El archivo inicial con un boceto, extraído del sitio web oficial de Arduino y depurado en el entorno de programación, garantiza un funcionamiento correcto y fiable del manipulador.

En el futuro, quiero abandonar los costosos servos y utilizar motores paso a paso, para que se mueva con bastante precisión y suavidad.

El manipulador se controla mediante un pantógrafo a través de un canal de radio Bluetooth.

Fuentes de información

Gololobov N.V. Sobre el proyecto Arduino para escolares. Moscú. 2011.

Kurt E. D. Introducción a los microcontroladores con traducción al ruso por T. Volkov. 2012.

Belov A.V. Manual de autoinstrucción para desarrolladores de dispositivos en microcontroladores AVR. Ciencia y Tecnología, San Petersburgo, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ manipulador montado sobre orugas.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipulador a través de Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html enlace al artículo y al vídeo.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino para principiantes.

Solicitud

Dibujo base del manipulador

Dibujo de la pluma y la empuñadura del manipulador.