Bu proje çok seviyeli modüler bir görevdir. Projenin ilk aşaması, parça halinde tedarik edilen robot kol modülünün montajıdır. Görevin ikinci aşaması, IBM PC arayüzünü yine bir dizi parçadan bir araya getirmek olacak. Son olarak görevin üçüncü aşaması ses kontrol modülünün oluşturulmasıdır.

Robot kolu, kit içerisinde yer alan elde taşınır kontrol paneli kullanılarak manuel olarak kontrol edilebilir. Robotun kolu ayrıca kitle monte edilmiş bir IBM PC arabirimi aracılığıyla veya bir sesli kontrol modülü kullanılarak da kontrol edilebilir. IBM PC arabirim kiti, robotun eylemlerini bir IBM PC çalışma bilgisayarı aracılığıyla kontrol etmenize ve programlamanıza olanak tanır. Sesli kontrol cihazı, sesli komutları kullanarak robot kolunu kontrol etmenize olanak tanıyacak.

Tüm bu modüller bir araya gelerek işlevsel cihaz Bu, otomatik eylem dizilerini denemenize ve programlamanıza, hatta tamamen kabloyla kontrol edilen bir robot kolunu hayata geçirmenize olanak tanır.

PC arayüzü kullanmanıza olanak sağlar kişisel bilgisayar manipülatör kolunu bir otomatik eylemler zinciri için programlayın veya onu "canlandırın". Ayrıca, el kumandasını veya Windows 95/98 programını kullanarak eli etkileşimli olarak kontrol edebileceğiniz bir seçenek de bulunmaktadır. Elin "animasyonu", programlanmış otomatik eylemler zincirinin "eğlence" kısmıdır. Örneğin, bir çocuğun eldivenli kuklasını robotik bir kola takarsanız ve cihazı küçük bir gösteri yapacak şekilde programlarsanız, elektronik kuklayı canlanmaya programlamış olursunuz. Otomatik eylem programlama, endüstriyel ve eğlence endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Endüstride en yaygın kullanılan robot robot koludur. Robot kolu son derece esnek bir alettir, çünkü kolun manipülatörünün son kısmı belirli bir görev veya üretim için gereken uygun alet olabilir. Örneğin, mafsallı bir kaynak konumlayıcısı şu amaçlarla kullanılabilir: nokta kaynak püskürtme başlığı çeşitli parçaları ve düzenekleri boyamak için kullanılabilir ve tutucu, yalnızca birkaçını saymak gerekirse nesneleri kelepçelemek ve konumlandırmak için kullanılabilir.

Yani gördüğümüz gibi robotik kol birçok yararlı işlevi yerine getiriyor ve mükemmel araççeşitli süreçleri incelemek. Ancak sıfırdan robotik kol yaratmak zor bir iş. zor görev. Bir eli parçalardan monte etmek çok daha kolaydır hazır set. OWI yeterince satıyor iyi setler birçok distribütörden satın alınabilen manipülatör kolları elektronik aletler(Bu bölümün sonundaki parça listesine bakın). Arayüzü kullanarak, monte edilmiş robot kolunu çalışan bilgisayarınızın yazıcı portuna bağlayabilirsiniz. İş bilgisayarı olarak IBM PC serisi veya DOS veya Windows 95/98'i destekleyen uyumlu bir makine kullanabilirsiniz.

Robotik kol, bilgisayarın yazıcı bağlantı noktasına bağlandıktan sonra bilgisayardan etkileşimli veya programlı olarak kontrol edilebilir. İnteraktif modda el kontrolü çok basittir. Bunu yapmak için, robota belirli bir hareketi gerçekleştirmesi için komut göndermek üzere fonksiyon tuşlarından birine tıklamanız yeterlidir. İkinci tuşa basıldığında komut durdurulur.

Otomatik eylemler zincirinin programlanması aynı zamanda özel işçilik. Öncelikle program moduna girmek için Program tuşuna tıklayın. Bu modda el, yukarıda anlatıldığı gibi tamamen aynı şekilde çalışır, ancak buna ek olarak her işlev ve süresi bir komut dosyasına kaydedilir. Bir komut dosyası, duraklamalar dahil en fazla 99 farklı işlev içerebilir. Komut dosyasının kendisi 99 kez tekrar oynatılabilir. Çeşitli komut dosyası dosyalarını kaydetmek, bilgisayar kontrollü bir dizi otomatik eylemle denemeler yapmanıza ve eli "canlandırmanıza" olanak tanır. Windows 95/98 altında programla çalışmak aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Windows programı robotik kol arayüz kitine dahildir veya http://www.imagesco.com adresinden internetten ücretsiz olarak indirilebilir.

Ek olarak Windows programı kol BASIC veya QBASIC kullanılarak kontrol edilebilir. DOS düzeyindeki program, arayüz kitinde bulunan disketlerde bulunur. Bununla birlikte, DOS programı yalnızca klavyeyi kullanarak etkileşimli modda kontrole izin verir (disketlerden birindeki BASIC programının çıktısına bakın). DOS düzeyindeki program, komut dosyaları oluşturmanıza izin vermez. Bununla birlikte, BASIC'te programlama deneyiminiz varsa manipülatör kolunun hareket sırası, Windows altındaki bir programda kullanılan komut dosyasının çalışmasına benzer şekilde programlanabilir. Birçok "canlı" robotta yapıldığı gibi hareketlerin sırası tekrarlanabilir.

Robot kol

Manipülatör kolu (bkz. Şekil 15.1) üç derecelik hareket serbestliğine sahiptir. Dirsek eklemi yaklaşık 135°'lik bir yay çizerek dikey olarak yukarı ve aşağı hareket edebilir. Omuz "eklemi", tutacağı yaklaşık 120°'lik bir yay ile ileri geri hareket ettirir. Kol, tabanı üzerinde yaklaşık 350°'lik bir açıyla saat yönünde veya saat yönünün tersine dönebilmektedir. Robotun el tutucusu çapı 5 cm'ye kadar olan nesneleri kavrayıp tutabilir ve bilek eklemi etrafında yaklaşık 340° dönebilir.

Pirinç. 15.1. Robotik kolun hareketlerinin ve dönüşlerinin kinematik diyagramı

OWI Robotik Kol Eğiticisi, kolu hareket ettirmek için beş minyatür motor kullandı. doğru akım. Motorlar telleri kullanarak kolun kontrolünü sağlar. Bu "kablolu" kontrol, robotun hareketinin her fonksiyonunun (yani ilgili motorun çalışması) ayrı kablolar (voltaj kaynağı) tarafından kontrol edildiği anlamına gelir. Beş DC motorun her biri farklı bir kol hareketini kontrol eder. Kabloyla kontrol, elektrik sinyallerine doğrudan yanıt veren bir el kumanda ünitesi oluşturmanıza olanak tanır. Bu, yazıcı bağlantı noktasına bağlanan robot kol arayüzünün tasarımını basitleştirir.

El hafif plastikten yapılmıştır. Ana yükü taşıyan parçaların çoğu da plastikten yapılmıştır. Kol tasarımında kullanılan DC motorlar minyatür, yüksek hızlı, düşük torklu motorlardır. Torku arttırmak için her motor bir dişli kutusuna bağlanır. Motorlar dişli kutuları ile birlikte manipülatör kol yapısının içine monte edilir. Dişli kutusu torku artırsa da robotun kolu yeterince ağır nesneleri kaldıramaz veya taşıyamaz. Önerilen maksimum kaldırma ağırlığı 130 gramdır.

Robot kolu yapma kiti ve bileşenleri Şekil 15.2 ve 15.3'te gösterilmektedir.

Pirinç. 15.2. Robotik kol yapma kiti

Pirinç. 15.3. Montaj öncesi şanzıman

Motor kontrol prensibi

Kabloyla kontrolün nasıl çalıştığını anlamak için, dijital bir sinyalin tek bir DC motorun çalışmasını nasıl kontrol ettiğine bakalım. Motoru kontrol etmek için iki tamamlayıcı transistör gereklidir. Transistörlerden biri PNP tipi iletkenliğe, diğeri ise NPN tipi iletkenliğe sahiptir. Her transistör, DC motordan akan akımın hareketini kontrol eden bir elektronik anahtar görevi görür. Transistörlerin her biri tarafından kontrol edilen akım akış yönleri zıttır. Akımın yönü, motorun dönüş yönünü sırasıyla saat yönünde veya saat yönünün tersine belirler. İncirde. Şekil 15.4, arayüzü yapmadan önce kurabileceğiniz bir test devresini göstermektedir. Her iki transistör de kapalı olduğunda motorun kapalı olduğunu unutmayın. Herhangi bir zamanda yalnızca bir transistör açılmalıdır. Bir noktada her iki transistör de yanlışlıkla açılırsa, bu kısa devreye yol açacaktır. Her motor benzer şekilde çalışan iki arayüz transistörü tarafından kontrol edilir.

Pirinç. 15.4. Cihaz şemasını kontrol edin

PC arayüz tasarımı

PC arayüz şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 15.5. PC arayüz parçaları seti, parçaların konumu Şekil 2'de gösterilen bir baskılı devre kartı içerir. 15.6.

Pirinç. 15.5. Şematik diyagram bilgisayar arayüzü

Pirinç. 15.6. PC arayüz parçalarının düzeni

Öncelikle baskılı devre kartının montaj tarafını belirlemeniz gerekiyor. Montaj tarafında dirençleri, transistörleri, diyotları, IC'leri ve DB25 konnektörünü belirtmek için çizilmiş beyaz çizgiler vardır. Tüm parçalar montaj tarafından panoya yerleştirilir.

Genel tavsiye: Parçayı baskılı devre kartının iletkenlerine lehimledikten sonra, aşırı uzun kabloları baskı tarafından çıkarmak gerekir. Parçaları takarken belirli bir sırayı takip etmek çok uygundur. Öncelikle R1-R10 etiketli 100 kOhm dirençleri (renk kodlu halkalar: kahverengi, siyah, sarı, altın veya gümüş) takın. Daha sonra, PCB'nin montaj tarafında işaretlenmiş beyaz çizgilerle gösterildiği gibi, diyotların üzerindeki siyah şeridin DB25 konektörünün karşısında olduğundan emin olarak 5 D1-D5 diyotunu monte edin. Daha sonra, R11 ve R13 etiketli 15k ohm dirençleri (renk kodlu kahverengi, yeşil, turuncu, altın veya gümüş) takın. R12 konumunda, karta kırmızı bir LED lehimleyin. LED anotu, R12'nin altındaki + işaretiyle gösterilen deliğe karşılık gelir. Daha sonra 14 ve 20 pinli soketleri U1 ve U2 IC'lerinin altına monte edin. DB25 açılı konnektörü monte edin ve lehimleyin. Konektör pinlerini karta doğru zorlamaya çalışmayın; bu çok yüksek hassasiyet gerektirir. Gerekirse pim bacaklarını bükmemeye dikkat ederek konektörü yavaşça sallayın. Sürgülü anahtarı ve 7805 voltaj regülatörünü takın.Dört parça teli gerekli uzunlukta kesin ve anahtarın üst kısmına lehimleyin. Resimde gösterildiği gibi kablo düzenini izleyin. TIP 120 ve TIP 125 transistörlerini takın ve lehimleyin. Son olarak sekiz pimli taban konnektörünü ve 75 mm bağlantı kablosunu lehimleyin. Taban, en uzun uçlar yukarı bakacak şekilde monte edilir. İki IC'yi (74LS373 ve 74LS164) ilgili yuvalara takın. IC kapağındaki IC anahtarının konumunun PCB üzerinde beyaz çizgilerle işaretlenmiş anahtarla eşleştiğinden emin olun. Tahtada boşluklar kaldığını fark etmiş olabilirsiniz. ek detaylar. Bu konum ağ bağdaştırıcısı içindir. İncirde. Şekil 15.7, bitmiş arayüzün kurulum tarafından çekilmiş bir fotoğrafını göstermektedir.

Pirinç. 15.7. PC arayüzü montajı. Yukarıdan bak

Arayüz nasıl çalışır?

Robotik kolda beş adet DC motor bulunmaktadır. Buna göre, dönüş yönü de dahil olmak üzere her motoru kontrol etmek için 10 giriş/çıkış veriyoluna ihtiyacımız olacak. IBM PC'nin ve uyumlu makinelerin paralel (yazıcı) bağlantı noktası yalnızca sekiz G/Ç veriyolu içerir. Kontrol veri yollarının sayısını artırmak için robot kolu arayüzü, seriden paralele (SIPO) dönüştürücü olan 74LS164 IC'yi kullanır. IC'ye seri kod gönderen yalnızca iki paralel port veriyolunu (D0 ve D1) kullanarak sekiz ek G/Ç veri yolu elde edebiliriz. Belirtildiği gibi sekiz I/O veri yolu oluşturulabilir ancak bu arayüz bunlardan beşini kullanır.

IC 74LS164'e bir seri kod girildiğinde, ilgili paralel kod IC çıkışında görünür. 74LS164 entegresinin çıkışları doğrudan kontrol transistörlerinin girişlerine bağlanırsa, manipülatör kolunun bireysel fonksiyonları seri kodun gönderilmesiyle zamanında açılıp kapatılacaktır. Açıkçası bu durum kabul edilemez. Bunu önlemek için, arayüz devresine kontrollü bir sekiz kanallı elektronik anahtar olan ikinci bir IC 74LS373 yerleştirildi.

IC 74LS373 sekiz kanallı anahtarın sekiz giriş ve sekiz çıkış veri yolu vardır. Giriş veriyollarında mevcut olan ikili bilgi, yalnızca etkinleştirme sinyalinin IC'ye uygulanması durumunda IC'nin ilgili çıkışlarına iletilir. Etkinleştirme sinyali kapatıldıktan sonra çıkış veriyollarının mevcut durumu kaydedilir (hatırlanır). Bu durumda, entegre girişindeki sinyallerin çıkış veriyollarının durumu üzerinde hiçbir etkisi yoktur.

IC 74LS164'e bir seri bilgi paketi iletildikten sonra, paralel portun D2 pininden IC 74LS373'e bir etkinleştirme sinyali gönderilir. Bu, zaten paralel kodda olan bilgileri IC 74LS174'ün girişinden çıkış veriyollarına aktarmanıza olanak tanır. Çıkış veriyollarının durumu, manipülatör kolunun fonksiyonlarını kontrol eden TIP 120 transistörleri tarafından uygun şekilde kontrol edilir. İşlem her seferinde tekrarlanır yeni takım manipülatörün elinde. Paralel port veri yolları D3-D7 doğrudan TIP 125 transistörlerini çalıştırır.

Arayüzün manipülatör koluna bağlanması

Robotik kol, yapının tabanında bulunan dört D hücresinden oluşan 6V'luk bir güç kaynağıyla çalıştırılıyor. PC arayüzü de bu 6 V kaynaktan güç almaktadır.Güç kaynağı bipolardır ve ±3 V üretir. Arayüze güç, paletin tabanına takılan sekiz pinli Molex konnektör aracılığıyla sağlanır.

Arayüzü 75 mm'lik sekiz iletkenli Molex kablo kullanarak kola bağlayın. Molex kablosu, küreğin tabanında bulunan konnektöre bağlanır (bkz. Şekil 15.8). Konektörün doğru ve güvenli bir şekilde takılıp takılmadığını kontrol edin. Arayüz kartını bilgisayara bağlamak için kitte bulunan 180 cm uzunluğunda DB25 kablosunu kullanın. Kablonun bir ucu yazıcı bağlantı noktasına bağlanır. Diğer uç ise arayüz kartındaki DB25 konektörüne bağlanır.

Pirinç. 15.8. PC arayüzünü robot koluna bağlama

Çoğu durumda, yazıcı bağlantı noktasına normal olarak bir yazıcı bağlanır. İşaretçiyi her kullanmak istediğinizde konnektörleri takıp çıkarma zahmetinden kaçınmak için, iki konumlu bir A/B yazıcı veri yolu anahtar bloğu (DB25) satın almanız faydalı olacaktır. İşaretçi arayüz konnektörünü A girişine ve yazıcıyı B girişine bağlayın. Artık bilgisayarı yazıcıya veya arayüze bağlamak için anahtarı kullanabilirsiniz.

Programın Windows 95 altında kurulması

"Disk 1" etiketli 3,5" disketi disket sürücüsüne yerleştirin ve kurulum programını (setup.exe) çalıştırın. Kurulum programı, sabit sürücünüzde "Images" adında bir dizin oluşturacak ve gerekli dosyaları bu dizine kopyalayacaktır. Başlat menüsünde Görüntüler simgesi görünecektir. Programı başlatmak için başlat menüsündeki Görüntüler simgesine tıklayın.

Windows 95 altında programla çalışma

Arayüzü 180 cm uzunluğunda DB 25 kablo kullanarak bilgisayarın yazıcı portuna bağlayın. Arayüzü robot kolunun tabanına bağlayın. Arayüzü belirli bir süreye kadar kapalı tutun. Arayüzü bu sırada açarsanız, yazıcı bağlantı noktasında depolanan bilgiler manipülatör kolunun hareket etmesine neden olabilir.

Programı başlatmak için başlat menüsündeki Görüntüler simgesine çift tıklayın. Program penceresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 15.9. Program çalışırken arayüz kartındaki kırmızı LED yanıp sönmelidir. Not: LED'in yanıp sönmeye başlaması için arayüzün açılmasına gerek yoktur. LED'in yanıp sönme hızı, bilgisayarınızın işlemcisinin hızına göre belirlenir. LED titremesi çok sönük görünebilir; Bunu fark etmek için odadaki ışığı kısmanız ve LED'i görmek için ellerinizi bir araya getirmeniz gerekebilir. LED yanıp sönmüyorsa program yanlış bağlantı noktası adresine (LPT bağlantı noktası) erişiyor olabilir. Arayüzü başka bir bağlantı noktası adresine (LPT bağlantı noktası) geçirmek için ekranın sağ üst köşesinde bulunan Yazıcı Bağlantı Noktası Seçenekleri kutusuna gidin. Başka bir seçenek seçin. Doğru kurulum port adresi LED'in yanıp sönmesine neden olacaktır.

Pirinç. 15.9. Windows için PC arayüz programının ekran görüntüsü

LED yanıp sönerken, Puuse simgesine tıklayın ve ancak bundan sonra arayüzü açın. İlgili fonksiyon tuşuna tıklamak, manipülatör kolunun tepki hareketine neden olacaktır. Tekrar tıklamak hareketi durduracaktır. Elinizi kontrol etmek için fonksiyon tuşlarını kullanmaya denir etkileşimli kontrol modu.

Komut dosyası oluşturma

Komut dosyaları, manipülatör kolunun hareketlerini ve otomatik eylem dizilerini programlamak için kullanılır. Komut dosyası, manipülatör kolunun hareketlerini kontrol eden geçici komutların bir listesini içerir. Bir komut dosyası oluşturmak çok basittir. Bir dosya oluşturmak için program yazılım tuşuna tıklayın. Bu işlem, bir betik dosyasını “programlama” tarzına girmenizi sağlayacaktır. Fonksiyon tuşlarına basarak daha önce yaptığımız gibi el hareketlerini kontrol edeceğiz ancak aynı zamanda komut bilgileri ekranın sol alt köşesinde bulunan sarı script tablosuna kaydedilecektir. Adım numarası birden başlayarak sol sütunda gösterilecek ve her yeni komut için bir artacaktır. Hareketin türü (fonksiyon) orta sütunda gösterilir. Fonksiyon tuşuna tekrar basıldığında hareketin yürütülmesi durur ve üçüncü sütunda hareketin başından sonuna kadar yürütülme süresinin değeri görünür. Hareketin uygulanma süresi saniyenin çeyreği kadar bir doğrulukla gösterilir. Bu şekilde devam ederek kullanıcı, zaman duraklamaları da dahil olmak üzere komut dosyasına 99'a kadar hareketi programlayabilir. Komut dosyası daha sonra kaydedilebilir ve daha sonra herhangi bir dizinden yüklenebilir. Komut dosyası komutlarının yürütülmesi döngüsel olarak 99 defaya kadar tekrarlanabilir; bunun için Tekrarla penceresine tekrar sayısını girmeniz ve Başlat'a tıklamanız gerekir. Komut dosyasına yazmayı bitirmek için Etkileşimli tuşuna basın. Bu komut bilgisayarı tekrar etkileşimli moda geçirecektir.

Nesnelerin "canlandırılması"

Komut dosyası dosyaları bilgisayar işlemlerini otomatikleştirmek veya nesnelere hayat vermek için kullanılabilir. Nesnelerin "animasyonu" durumunda, kontrollü robotik mekanik "iskelet" genellikle bir dış kabukla kaplanır ve kendisi görünmez. Bölümün başında anlatılan eldiven kuklasını hatırlıyor musunuz? Dış kabuk, bir insan (kısmen veya tamamen), bir uzaylı, bir hayvan, bir bitki, bir kaya veya başka bir şey şeklinde olabilir.

Uygulama sınırlamaları

Eğer ulaşmak istiyorsan profesyonel seviye otomatik eylemler gerçekleştirirken veya nesneleri "canlandırırken", tabiri caizse markayı korumak için, zamanın her anında hareketler gerçekleştirirken konumlandırma doğruluğu% 100'e yaklaşmalıdır.

Ancak, komut dosyasında kayıtlı eylem sırasını tekrarladığınızda, manipülatör elinin konumunun (hareket şekli) orijinalinden farklı olacağını fark edebilirsiniz. Bu birkaç nedenden dolayı olur. Kolun güç kaynağı pilleri tükendikçe, DC motorlara sağlanan gücün azalması, motorların torkunda ve dönüş hızında bir azalmaya neden olur. Bu nedenle, aynı süre içinde manipülatörün hareket uzunluğu ve kaldırılan yükün yüksekliği, ölü ve "taze" piller için farklı olacaktır. Ancak tek sebep bu değil. Stabilize edilmiş bir güç kaynağıyla bile motor hız kontrol cihazı olmadığından motor şaft hızı değişecektir. Her sabit zaman periyodu için devir sayısı her seferinde biraz farklı olacaktır. Bu durum, manipüle eden kolun pozisyonunun her seferinde farklı olmasına yol açacaktır. Hepsinden önemlisi, vites kutusunun dişlilerinde de hesaba katılmayan belirli bir miktar boşluk vardır. Burada ayrıntılı olarak tartıştığımız tüm bu faktörler nedeniyle, tekrarlanan komut dosyası komutları döngüsünü yürütürken, manipülatör elinin konumu her seferinde biraz farklı olacaktır.

Başlangıç ​​Konumunu Bulma

Bir devre ekleyerek cihazın çalışmasını iyileştirebilirsiniz. geri bildirim manipüle eden kolun konumunu izleyen. Bu bilgi bir bilgisayara girilerek manipülatörün mutlak konumunun belirlenmesine olanak sağlanır. Böyle bir konumsal geri bildirim sistemiyle, komut dosyasında yazılan her komut dizisinin yürütülmesinin başlangıcında manipülatör kolunun konumunu aynı noktaya ayarlamak mümkündür.

Bunun için birçok olasılık var. Ana yöntemlerden biri her noktada konum kontrolü sağlamaz. Bunun yerine, orijinal "başlatma" konumuna karşılık gelen bir dizi limit anahtarı kullanılır. Limit anahtarları tam olarak yalnızca bir konumu belirler - manipülatör "başlatma" konumuna ulaştığında. Bunu yapmak için, manipülatör bir yönde veya başka bir yönde aşırı konuma ulaştığında kapanacak şekilde bir dizi limit anahtarı (düğme) ayarlamak gerekir. Örneğin manipülatörün tabanına bir limit anahtarı monte edilebilir. Anahtar yalnızca manipülatör kolu saat yönünde dönerken en uç konuma ulaştığında çalışmalıdır. Omuz ve dirsek bağlantılarına başka limit anahtarları takılmalıdır. İlgili eklem tamamen uzatıldığında tetiklenmeleri gerekir. Elin üzerine başka bir anahtar takılıdır ve el saat yönünde sonuna kadar çevrildiğinde etkinleştirilir. Son limit anahtarı kıskacın üzerine takılıdır ve tamamen açıldığında kapanır. Manipülatörü başlangıç ​​pozisyonuna döndürmek için, manipülatörün olası her hareketi, bu anahtar kapanana kadar ilgili limit anahtarını kapatmak için gereken yönde gerçekleştirilir. Her hareketin başlangıç ​​pozisyonuna ulaşıldığında bilgisayar, robot kolunun gerçek pozisyonunu doğru bir şekilde "bilecektir".

Başlangıç ​​konumuna ulaştıktan sonra, her döngü sırasında konumlandırma hatasının, manipülatörün konumunda çok büyük sapmalara yol açmayacak kadar yavaş bir şekilde birikeceği varsayımına dayanarak, komut dosyasında yazılı programı yeniden çalıştırabiliriz. istenilen. Komut dosyası çalıştırıldıktan sonra el orijinal konumuna ayarlanır ve komut dosyasının döngüsü tekrarlanır.

Bazı sekanslarda, örneğin bir yumurtayı kabuğunu kırma riski olmadan kaldırırken, yalnızca başlangıç ​​konumunu bilmek yeterli değildir. Bu gibi durumlarda daha karmaşık ve doğru bir konum geri bildirim sistemine ihtiyaç duyulur. Sensörlerden gelen sinyaller bir ADC kullanılarak işlenebilir. Ortaya çıkan sinyaller, konum, basınç, hız ve tork gibi parametrelere ilişkin değerleri belirlemek için kullanılabilir. Bunu açıklamak için aşağıdaki basit örnek kullanılabilir. Tutucu düzeneğine küçük bir doğrusal değişken direnç taktığınızı hayal edin. Değişken direnç, sürgüsünün ileri geri hareketi tutucunun açılması ve kapanmasıyla ilişkilendirilecek şekilde monte edilir. Böylece tutucunun açılma derecesine bağlı olarak değişken direncin direnci değişir. Kalibrasyondan sonra değişken direncin akım direncini ölçerek tutucu kelepçelerin açılma açısını doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz.

Böyle bir geri bildirim sisteminin oluşturulması, cihaza başka bir karmaşıklık düzeyi getirir ve buna bağlı olarak maliyetin artmasına neden olur. Bu nedenle daha fazla basit seçenek sistemin tanıtımıdır Manuel kontrol bir komut dosyası programının yürütülmesi sırasında manipülatör elinin konumunu ve hareketlerini ayarlamak için.

Manuel arayüz kontrol sistemi

Arayüzün çalıştığından emin olduktan sonra doğru yolda 8 pinli düz konnektör kullanarak manuel kontrol ünitesini buna bağlayabilirsiniz. 8 pinli Molex konektörünün arayüz kartındaki konektörün kafasına bağlantı konumunu Şekil 2'de gösterildiği gibi kontrol edin. 15.10. Konektörü güvenli bir şekilde bağlanana kadar dikkatlice takın. Bundan sonra manipülatör kolu istenildiği zaman el uzaktan kumandasıyla kontrol edilebilir. Arayüzün bir bilgisayara bağlı olup olmaması önemli değildir.

Pirinç. 15.10. Manuel kontrol bağlantısı

DOS klavye kontrol programı

Manipülatör kolunun çalışmasını interaktif modda bilgisayar klavyesinden kontrol etmenizi sağlayan bir DOS programı bulunmaktadır. Belirli bir işlevin gerçekleştirilmesine karşılık gelen tuşların listesi tabloda verilmiştir.

Manipülatör kolunun ses kontrolünde, Bölüm'de açıklanan bir konuşma tanıma seti (SRR) kullanılır. 7. Bu bölümde URR'yi manipülatör koluna bağlayan bir arayüz yapacağız. Bu arayüz ayrıca Images SI, Inc. tarafından bir kit olarak sunulmaktadır.

URR'nin arayüz şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 15.11. Arayüz 16F84 mikrodenetleyici kullanıyor. Mikrodenetleyicinin programı şuna benzer:

'URR arayüz programı

Sembol Bağlantı NoktasıA = 5

Sembol TRISA = 133

Sembol Bağlantı NoktasıB = 6

Sembol TRISB = 134

Bit4 = 0 ise tetikleyici 'Tetikleyiciye yazmaya izin veriliyorsa şemayı okuyun

Tekrarlamayı başlat

duraklatma 500 ‘0,5 sn bekle

Peek PortB, B0 'BCD kodunu oku

Bit5 = 1 ise 'Çıkış kodunu' gönderin

başlangıca git ‘Tekrarla

Peek PortA, b0 'Bağlantı noktası A okunuyor

bit4 = 1 ise onbir ‘Sayı 11 mi?

PortB'yi dürt, b0 'Çıkış kodu

başlangıca git ‘Tekrarla

eğer bit0 = 0 ise on

başlangıca git ‘Tekrarla

başlangıca git ‘Tekrarla

Pirinç. 15.11. Robotik kol için URR kontrol cihazının şeması

16F84 program güncellemesi http://www.imagesco.com adresinden ücretsiz olarak indirilebilir.

URR arayüzünü programlama

URR arayüzünün programlanması, Bölüm'de açıklanan setten URR'nin programlanması prosedürüne benzer. 7. Robotik kolun düzgün çalışması için programlamanız gerekir. komut kelimeleri manipülatörün belirli bir hareketine karşılık gelen sayılara göre. Masada Şekil 15.1, manipülatör kolunun çalışmasını kontrol eden komut kelimelerinin örneklerini göstermektedir. Komut kelimelerini zevkinize göre seçebilirsiniz.

Tablo 15.1

PC Arayüzü Parça Listesi

(5) NPN transistörü TIP120

(5) PNP TIP 125 transistörü

(1) IC 74164 kod dönüştürücü

(1) IC 74LS373 sekiz tuş

(1) LED kırmızı

(5) Diyot 1N914

(1) 8 pinli Molex dişi

(1) Molex kablosu 8 çekirdekli 75 mm uzunluğunda

(1) DIP anahtarı

(1) DB25 açılı konnektör

(1) İki M tipi konnektörlü DB 25 1,8 m kablo.

(1) Baskılı devre kartı

(3) Direnç 15 kOhm, 0,25 W

Listelenen tüm parçalar sete dahildir.

Konuşma Arayüzü Parça Listesi

(5) Transistör NPN TIP 120

(5) PNP TIP 125 transistörü

(1) IC 4011 NOR kapısı

(1) IC 4049 – 6 tampon

(1) IC 741 işlemsel yükselteç

(1) Direnç 5,6 kOhm, 0,25 W

(1) Direnç 15 kOhm, 0,25 W

(1) Molex 8 pinli başlık

(1) Molex kablosu 8 damarlı, uzunluk 75 mm

(10) Direnç 100 kOhm, 0,25 W

(1) Direnç 4,7 kOhm, 0,25 W

(1) IC voltaj regülatörü 7805

(1) PIC 16F84 mikrodenetleyici entegresi

(1) 4,0 MHz kristal

Manipülatör kolu arayüz kiti

OWI'den manipülatör kolu yapma kiti

Robotik kol için konuşma tanıma arayüzü

Konuşma tanıma cihazı seti

Parçalar şu adresten sipariş edilebilir:

Görseller, SI, Inc.

Analardan biri itici güçler otomasyon modern üretim endüstriyel robotik manipülatörlerdir. Bunların geliştirilmesi ve uygulanması, işletmelerin yeni bir bilimsel ve teknik görev performansı düzeyine ulaşmalarına, teknoloji ile insanlar arasındaki sorumlulukları yeniden dağıtmalarına ve üretkenliği artırmalarına olanak tanıdı. Yazımızda robotik asistan türlerinden, işlevselliklerinden ve fiyatlarından bahsedeceğiz.

Asistan No. 1 – robotik manipülatör

Sanayi dünyadaki çoğu ekonominin temelidir. Sadece bireysel üretimin değil aynı zamanda devlet bütçesinin geliri de sunulan malların kalitesine, hacimlerine ve fiyatlarına bağlıdır.

Otomatik hatların aktif olarak tanıtılması ve yaygın kullanımı ışığında akıllı teknoloji Tedarik edilen ürünlere yönelik gereksinimler artıyor. Günümüzde otomatik hatlar veya endüstriyel robotik manipülatörler kullanılmadan rekabete dayanmak neredeyse imkansızdır.

Endüstriyel robot nasıl çalışır?

Robotik kol, elektrikli bir kontrol sistemi tarafından kontrol edilen devasa bir otomatik “kol”a benziyor. Cihazların tasarımında pnömatik veya hidrolik yoktur, her şey elektromekanik üzerine inşa edilmiştir. Bu, robotların maliyetini azalttı ve dayanıklılıklarını arttırdı.

Endüstriyel robotlar 4 eksenli (döşeme ve paketleme için kullanılır) ve 6 eksenli (diğer iş türleri için) olabilir. Ek olarak, robotlar serbestlik derecesine göre farklılık gösterir: 2'den 6'ya kadar. Ne kadar yüksek olursa, manipülatör insan elinin hareketini o kadar doğru bir şekilde yeniden oluşturur: döndürme, hareket, sıkıştırma/bırakma, eğme vb.
Cihazın çalışma prensibi ona bağlıdır. yazılım ve ekipman ve eğer gelişiminin başlangıcında asıl amaç, işçilerin ağır ve tehlikeli görünüşlü iş, bugün gerçekleştirilen görevlerin çeşitliliği önemli ölçüde arttı.

Robotik asistanların kullanımı, aynı anda birkaç görevle başa çıkmanıza olanak tanır:

• çalışma alanının azaltılması ve uzmanların serbest bırakılması (deneyim ve bilgileri başka bir alanda kullanılabilir);
• üretim hacimlerinde artış;
• ürün kalitesinin iyileştirilmesi;
• Prosesin sürekliliği sayesinde üretim döngüsü kısalır.

Japonya, Çin, ABD ve Almanya'da işletmeler, sorumluluğu yalnızca manipülatörlerin çalışmasını ve üretilen ürünlerin kalitesini kontrol etmek olan minimum sayıda çalışanı istihdam etmektedir. Endüstriyel robotik manipülatörün yalnızca makine mühendisliği veya kaynak alanında işlevsel bir yardımcı olmadığını belirtmekte fayda var. Otomatik cihazlar geniş bir yelpazede sunulmaktadır ve metalurji, hafif ve Gıda endüstrisi. İşletmenin ihtiyaçlarına bağlı olarak eşleşen bir manipülatör seçebilirsiniz. fonksiyonel sorumluluklar ve bütçe.

Endüstriyel robotik manipülatör türleri

Bugün yaklaşık 30 tür var robotik kollar: evrensel modellerden son derece uzmanlaşmış asistanlara kadar. Gerçekleştirilen işlevlere bağlı olarak manipülatörlerin mekanizmaları farklılık gösterebilir: örneğin kaynak işi malların kesilmesi, delinmesi, bükülmesi, tasnif edilmesi, istiflenmesi ve paketlenmesi.

Robot teknolojisinin yüksek maliyetine ilişkin mevcut klişenin aksine, herkes, hatta küçük bir işletme bile böyle bir mekanizmayı satın alabilecek. ABB ve FANUC'un küçük yük kapasitesine (5 kg'a kadar) sahip küçük evrensel robot manipülatörleri 2 ila 4 bin dolara mal olacak.
Cihazların kompaktlığına rağmen iş hızını ve ürün işleme kalitesini artırabiliyorlar. Her robot için, ünitenin çalışmasını tam olarak koordine eden benzersiz bir yazılım yazılacaktır.

Son derece uzmanlaşmış modeller

Robot kaynakçılar en büyük uygulamalarını makine mühendisliğinde buldular. Cihazların sadece düz parçaları kaynaklamakla kalmayıp aynı zamanda açılı kaynak işlerini de etkili bir şekilde gerçekleştirebilmesi nedeniyle, ulaşılması zor yerler tüm otomatik hatları kurun.

Her robotun belirli bir süre içerisinde işin üzerine düşen kısmını yaptığı bir konveyör sistemi başlatılır ve ardından hat bir sonraki aşamaya geçmeye başlar. Böyle bir sistemi insanlarla organize etmek oldukça zordur: İşçilerden hiçbirinin bir an bile ortalıkta olmaması gerekir, aksi takdirde tüm ekip üretim süreci veya bir evlilik ortaya çıkar.

Kaynakçılar
En yaygın seçenekler kaynak robotlarıdır. Performansları ve doğrulukları insanlardan 8 kat daha yüksektir. Bu tür modeller çeşitli kaynak türlerini gerçekleştirebilir: ark veya nokta (yazılıma bağlı olarak).

Kuka endüstriyel robotik manipülatörleri bu alanda lider olarak kabul edilmektedir. Maliyeti 5 ila 300 bin dolar (yük kapasitesine ve işlevlere bağlı olarak).

Toplayıcılar, taşıyıcılar ve paketleyiciler
Ağır ve zararlı insan vücudu emek, bu sektörde otomatik asistanların ortaya çıkmasına yol açtı. Paketleme robotları ürünleri birkaç dakika içinde sevkiyata hazırlar. Bu tür robotların maliyeti 4 bin dolara kadar çıkıyor.

ABB, KUKA ve Epson üreticileri, 1 tonun üzerindeki ağır yükleri kaldırmak ve bunları depodan yükleme alanına taşımak için cihazların kullanımını sunuyor.

Endüstriyel robot manipülatör üreticileri

Japonya ve Almanya bu sektörde tartışmasız liderler olarak kabul ediliyor. Tüm robot teknolojisinin %50'sinden fazlasını oluşturuyorlar. Ancak devlerle rekabet etmek kolay değil ve BDT ülkelerinde yavaş yavaş kendi üreticileri ve girişimleri ortaya çıkıyor.

KNN Sistemleri. Ukraynalı şirket Alman Kuka'nın ortağıdır ve kaynak, frezeleme, robotizasyon için projeler geliştirmektedir. plazma kesme ve paletleme. Yazılımları sayesinde endüstriyel bir robot yeniden yapılandırılabilir. yeni tür görevleri yalnızca bir günde tamamlayabilirsiniz.

Rozum Robotics (Beyaz Rusya). Şirketin uzmanları, hafifliği ve kullanım kolaylığıyla öne çıkan PULSE endüstriyel robot manipülatörünü geliştirdi. Cihaz, parçaların montajı, paketlenmesi, yapıştırılması ve yeniden düzenlenmesi için uygundur. Robotun fiyatı 500 dolar civarında.

"ARKODIM-Pro" (Rusya). Plastik enjeksiyon kalıplamada kullanılan lineer robotik manipülatörlerin (doğrusal eksenler boyunca hareket eden) üretimi ile uğraşmaktadır. Ayrıca ARKODIM robotları bir konveyör sisteminin parçası olarak çalışabilir ve kaynakçı veya paketleyicinin işlevlerini yerine getirebilir.

Arka aydınlatmaya sahiptir. Robot toplamda 6 adet servo motor üzerinde çalışmaktadır. Mekanik kısmı oluşturmak için iki milimetre kalınlığında akrilik kullanıldı. Tripodun yapımı için taban bir disko topundan alındı ​​ve doğrudan içine bir motor yerleştirildi.

Robot Arduino kartı üzerinde çalışıyor. Güç kaynağı olarak bilgisayar ünitesi kullanılır.

Malzemeler ve araçlar:
- 6 servo motor;
- 2 mm kalınlığında akrilik (ve 4 mm kalınlığında başka bir küçük parça);
- tripod (bir taban oluşturmak için);
- hc-sr04 tipi ultrasonik mesafe sensörü;
- Arduino Uno denetleyicisi;
- güç kontrolörü (bağımsız olarak üretilmiştir);
- bilgisayardan güç kaynağı;
- bilgisayar (Arduino'yu programlamak için gereklidir);
- teller, aletler vb.

Üretim süreci:

Adım bir. Robotun mekanik kısmının montajı
Mekanik parça çok basit bir şekilde monte edilir. İki parça akriliğin bir servo motor kullanılarak bağlanması gerekir. Diğer iki bağlantı da benzer şekilde bağlanır. Kavrama gelince, onu çevrimiçi satın almak en iyisidir. Tüm elemanlar vidalarla sabitlenmiştir.

İlk parçanın uzunluğu yaklaşık 19 cm, ikincisi ise yaklaşık 17,5 cm'dir, ön bağlantının uzunluğu 5,5 cm'dir, geri kalan elemanlara gelince, boyutları kişisel takdire göre seçilir.

Tabanda dönme açısı mekanik kol 180 derece olması gerekiyor yani alttan servo motor takmanız gerekiyor. Bizim durumumuzda disko topuna kurulması gerekiyor. Robot zaten servo motora monte edilmiştir.

Kurulum için ultrasonik sensör 2 cm kalınlığında bir akrilik parçasına ihtiyacınız olacak.

Kavrayıcıyı monte etmek için birkaç vidaya ve bir servo motora ihtiyacınız olacaktır. Külbütörü servo motordan alıp tutucuya oturuncaya kadar kısaltmanız gerekiyor. Daha sonra iki küçük vidayı sıkabilirsiniz. Kurulumdan sonra servo motor en sol konuma çevrilmeli ve kavrama çeneleri kapatılmalıdır.

Artık servo motor 4 cıvataya takılmıştır, en sol konumda olduğundan ve dudakların birbirine bastırıldığından emin olmak önemlidir.
Artık servoyu karta bağlayabilir ve tutucunun çalışıp çalışmadığını kontrol edebilirsiniz.

İkinci adım. Robotlu aydınlatma
Robotu daha ilginç hale getirmek için onu arkadan aydınlatabilirsiniz. Bu, çeşitli renkteki LED'ler kullanılarak yapılır.

Adım üç. Elektronik parçanın bağlanması
Robotun ana denetleyicisi Arduino kartıdır. Güç kaynağı olarak bir bilgisayar ünitesi kullanılır, çıkışlarında 5 Volt'luk bir voltaj bulmanız gerekir. Kırmızı ve siyah kablolardaki voltajı bir multimetre ile ölçerseniz orada olmalıdır. Bu voltaj servo motorlara ve mesafe sensörüne güç sağlamak için gereklidir. Bloğun sarı ve siyah kabloları zaten 12 Volt üretiyor, Arduino'nun çalışması için bunlara ihtiyaç var.

Servo motorlar için beş konektör yapmanız gerekir. 5V'yi pozitif olanlara, negatif olanları ise toprağa bağlarız. Mesafe sensörü de aynı şekilde bağlanır.

Kartta ayrıca bir LED güç göstergesi bulunur. Bağlamak için +5V ile toprak arasında 100 Ohm'luk bir direnç kullanılır.

Servo motorların çıkışları Arduino üzerindeki PWM çıkışlarına bağlanır. Karttaki bu tür pinler “~” simgesiyle gösterilir. Ultrasonik mesafe sensörü ise 6 ve 7 numaralı pinlere bağlanabilir. LED ise toprak ve 13’üncü pine bağlanır.

Artık programlamaya başlayabilirsiniz. USB ile bağlanmadan önce gücün tamamen kapatıldığından emin olmanız gerekir. Programı test ederken robotun gücü de kapatılmalıdır. Bu yapılmazsa kontrol cihazı USB'den 5V, güç kaynağından ise 12V alacaktır.

Diyagramda servo motorları kontrol etmek için potansiyometrelerin eklendiğini görebilirsiniz. Bunlar robotun gerekli bir bileşeni değildir, ancak onlar olmadan önerilen kod çalışmayacaktır. Potansiyometreler 0,1,2,3 ve 4 numaralı pinlere bağlanır.

Diyagramda bir R1 direnci var, 100 kOhm'luk bir potansiyometre ile değiştirilebilir. Bu, parlaklığı manuel olarak ayarlamanıza olanak tanır. R2 dirençlerine gelince, nominal değerleri 118 Ohm'dur.

Burada kullanılan ana bileşenlerin bir listesi verilmiştir:
- 7 LED;
- R2 - 118 Ohm direnç;
- R1 - 100 kOhm direnç;
- anahtar;
- fotodirenç;
- transistör bc547.

Adım dört. Robotun programlanması ve ilk başlatılması
Robotu kontrol etmek için 5 adet potansiyometre kullanıldı. Böyle bir devreyi bir potansiyometre ve iki joystick ile değiştirmek oldukça mümkündür. Potansiyometrenin nasıl bağlanacağı önceki adımda gösterilmiştir. Çizimi kurduktan sonra robot test edilebilir.

Robotun ilk testleri, kurulu futuba s3003 tipi servo motorların robot için zayıf olduğunu gösterdi. Sadece eli çevirmek veya kavramak için kullanılabilirler. Bunun yerine yazar mg995 motorlarını kurdu. İdeal seçenek mg946 gibi motorlar olacak.

Uzaklık ölçer kullanarak ve arkadan aydınlatma uygulayan robotik bir manipülatör yaratıyoruz.

Tabanı akrilikten keseceğiz. Motor olarak servo sürücüleri kullanıyoruz.

Robotik manipülatör projesinin genel açıklaması

Projede 6 adet servo motor kullanılıyor. Mekanik kısım için 2 mm kalınlığında akrilik kullanılmıştır. Disko topunun tabanı bir tripod olarak kullanışlı oldu (motorlardan biri içeriye monte edilmiştir). Ultrasonik mesafe sensörü ve 10 mm LED de kullanılmaktadır.

Robotu kontrol etmek için Arduino güç kartı kullanıldı. Güç kaynağının kendisi bilgisayarın güç kaynağıdır.

Proje, robotik bir kolun geliştirilmesine yönelik kapsamlı açıklamalar sunuyor. Geliştirilen tasarımın güç kaynağı konuları ayrı ayrı ele alınmaktadır.

Manipülatör projesinin ana bileşenleri

Geliştirmeye başlayalım. İhtiyacın olacak:

• 6 servo motor (2 model mg946, 2 mg995, 2 futuba s3003 kullandım (mg995/mg946, futuba s3003'ten daha iyi özelliklere sahiptir, ancak ikincisi çok daha ucuzdur);
• 2 milimetre kalınlığında akrilik (ve 4 mm kalınlığında küçük bir parça);
• ultrasonik mesafe sensörü hc-sr04;
• LED'ler 10 mm (renk - sizin takdirinize bağlı olarak);
• tripod (taban olarak kullanılır);
• alüminyum kavrama (yaklaşık 10-15 dolara mal olur).

Sürüş için:

• Arduino Uno kartı (proje, Arduino'ya tamamen benzeyen ev yapımı bir kart kullanıyor);
• elektrik panosu (bunu kendiniz yapmanız gerekecek, bu konuya daha sonra döneceğiz, özel dikkat gerektirir);
• güç kaynağı (içinde bu durumda bilgisayar güç kaynağı kullanıldığında);
• manipülatörünüzü programlamak için bir bilgisayar (programlama için Arduino kullanıyorsanız, ardından Arduino IDE)

Elbette kablolara ve tornavida ve benzeri bazı temel aletlere ihtiyacınız olacak. Artık tasarıma geçebiliriz.

Mekanik montaj

Manipülatörün mekanik kısmını geliştirmeye başlamadan önce çizimlerimin olmadığını belirtmekte fayda var. Tüm düğümler “diz üzerinde” yapıldı. Ancak prensip çok basittir. Aralarına servo motor takmanız gereken iki akrilik bağlantınız var. Ve diğer iki bağlantı. Ayrıca motorların kurulumu için. Peki, kapmanın kendisi. Böyle bir kavrama satın almanın en kolay yolu internettir. Hemen hemen her şey vidalar kullanılarak kurulur.

İlk kısmın uzunluğu yaklaşık 19 cm'dir; ikincisi - yaklaşık 17,5; Ön bağlantı uzunluğu yaklaşık 5,5 cm'dir, kalan ölçüleri projenizin ölçülerine göre seçiniz. Prensip olarak geri kalan düğümlerin boyutları o kadar önemli değildir.

Mekanik kol tabanda 180 derecelik bir dönüş açısı sağlamalıdır. Bu yüzden alt tarafa bir servo motor takmamız gerekiyor. Bu durumda aynı disko topuna kurulur. Sizin durumunuzda bu herhangi bir uygun kutu olabilir. Robot bu servo motor üzerine monte edilmiştir. Şekilde gösterildiği gibi ek bir metal flanş halkası takabilirsiniz. Onsuz da yapabilirsin.

Ultrasonik sensörün montajı için 2 mm kalınlığında akrilik kullanılmıştır. Hemen altına bir LED takabilirsiniz.

Böyle bir manipülatörün nasıl inşa edileceğini tam olarak ayrıntılı olarak açıklamak zordur. Çoğu, stokta bulunan veya satın aldığınız bileşenlere ve parçalara bağlıdır. Örneğin servolarınızın boyutları farklı ise akrilik armatür bağlantıları da değişecektir. Boyutlar değişirse manipülatörün kalibrasyonu da farklı olacaktır.

Manipülatörün mekanik kısmının geliştirilmesini tamamladıktan sonra mutlaka servo motor kablolarını uzatmanız gerekecektir. Bu amaçlar için, bu proje bir İnternet kablosundan gelen kabloları kullandı. Tüm bunların böyle görünmesi için tembel olmayın ve Arduino kartınızın, blendajınızın veya güç kaynağınızın çıkışlarına bağlı olarak uzatılmış kabloların (dişi veya erkek) serbest uçlarına adaptörler takın.

Mekanik kısmı monte ettikten sonra manipülatörümüzün “beynine” geçebiliriz.

Manipülatör kavraması

Tutamağı takmak için bir servo motora ve bazı vidalara ihtiyacınız olacaktır.

Peki tam olarak ne yapılması gerekiyor.

Külbütörü servodan alın ve kavramanıza uyacak şekilde kısaltın. Bundan sonra iki küçük vidayı sıkın.

Servoyu taktıktan sonra en sol konuma çevirin ve tutucu çeneleri sıkın.

Artık servoyu 4 cıvatayla monte edebilirsiniz. Aynı zamanda motorun hala en sol konumda olduğundan ve tutucu çenelerin kapalı olduğundan emin olun.

Servo sürücüyü Arduino kartına bağlayabilir ve tutucunun işlevselliğini kontrol edebilirsiniz.

Cıvataların/vidaların aşırı sıkılması durumunda tutucu çalışma sorunlarının oluşabileceğini lütfen unutmayın.

İşaretçiye aydınlatma ekleme

Projenize aydınlatma ekleyerek aydınlatabilirsiniz. Bunun için LED'ler kullanıldı. Yapması kolay ve karanlıkta çok etkileyici görünüyor.

LED'lerin takılacağı yerler yaratıcılığınıza ve hayal gücünüze bağlıdır.

Elektrik şeması

Parlaklığı manuel olarak ayarlamak için R1 direnci yerine 100 kOhm'luk bir potansiyometre kullanabilirsiniz. R2 direnci olarak 118 Ohm dirençler kullanıldı.

Kullanılan ana bileşenlerin listesi:

• R1 - 100 kOhm direnç
• R2 - 118 Ohm direnç
• Transistör bc547
• Fotodirenç
• 7 LED
• Anahtar
• Arduino kartına bağlantı

Mikrodenetleyici olarak Arduino kartı kullanıldı. Güç kaynağı olarak kişisel bilgisayardaki güç kaynağı kullanıldı. Multimetreyi kırmızı ve siyah kablolara bağladığınızda 5 volt göreceksiniz (bu da servo motorlar ve ultrasonik mesafe sensörü için kullanılır). Sarı ve siyah size 12 volt verecektir (Arduino için). Servo motorlar için 5 adet konnektör yapıyoruz, paralel olarak pozitif olanları 5 V'a, negatif olanları ise toprağa bağlıyoruz. Mesafe sensörüyle aynı.

Bundan sonra kalan konnektörleri (her servodan bir tane ve telemetreden iki tane) lehimlediğimiz karta ve Arduino'ya bağlayın. Aynı zamanda ileride programda kullandığınız pinleri doğru bir şekilde belirtmeyi unutmayın.

Ayrıca güç kartına bir güç LED göstergesi takıldı. Bunun uygulanması kolaydır. Ayrıca 5V ile toprak arasında 100 ohm'luk bir direnç kullanıldı.

Robotun üzerindeki 10mm LED de Arduino’ya bağlanıyor. 100 ohm'luk bir direnç pin 13'ten LED'in pozitif bacağına gider. Negatif - yere. Programdan devre dışı bırakabilirsiniz.

Aşağıdaki 2 servo motor aynı kontrol sinyalini kullandığından 6 servo motor için 6 konnektör kullanılır. İlgili iletkenler bir pime bağlanır ve bağlanır.

Kişisel bilgisayardaki güç kaynağının güç kaynağı olarak kullanıldığını tekrar ediyorum. Veya elbette ayrı bir güç kaynağı satın alabilirsiniz. Ancak her biri yaklaşık 2 A tüketebilen 6 sürücümüz olduğu göz önüne alındığında, bu kadar güçlü bir güç kaynağı ucuz olmayacaktır.

Servolardan gelen konektörlerin Arduino'nun PWM çıkışlarına bağlı olduğunu lütfen unutmayın. Tahtadaki bu tür pinlerin her birinin yanında sembol~. 6, 7 numaralı pinlere ultrasonik mesafe sensörü bağlanabilir. 13 numaralı pin ve toprağa bir LED bağlanabilir. İhtiyacımız olan tüm pinler bunlar.

Artık Arduino programlamaya geçebiliriz.

Kartı USB yoluyla bilgisayarınıza bağlamadan önce gücü kapattığınızdan emin olun. Programı test ederken robot kolunuza giden gücü de kapatın. Eğer güç kapatılmazsa Arduino usb'den 5 volt, güç kaynağından ise 12 volt alacaktır. Buna göre usb'den gelen güç, güç kaynağına aktarılacak ve bir miktar "sarkacaktır".

Bağlantı şeması servoları kontrol etmek için potansiyometrelerin eklendiğini göstermektedir. Potansiyometreler isteğe bağlıdır ancak yukarıdaki kod onlar olmadan çalışmayacaktır. Potansiyometreler 0,1,2,3 ve 4 numaralı pinlere bağlanabilir.

Programlama ve ilk başlatma

Kontrol için 5 potansiyometre kullanılır (bunu tamamen 1 potansiyometre ve iki joystick ile değiştirebilirsiniz). Potansiyometrelerle bağlantı şeması önceki bölümde gösterilmiştir. Arduino taslağı burada.

Aşağıda robotik kolun çalışmasını gösteren birkaç video bulunmaktadır. Umarım eğlenirsiniz.

Yukarıdaki video silahlanmadaki en son değişiklikleri göstermektedir. Tasarımı biraz değiştirmek ve birkaç parçayı değiştirmek zorunda kaldım. Futuba s3003 servolarının oldukça zayıf olduğu ortaya çıktı. Yalnızca eli kavramak veya döndürmek için kullanıldıkları ortaya çıktı. Böylece mg995'i kurdular. Peki, mg946 genellikle mükemmel bir seçenek olacaktır.

Kontrol programı ve bununla ilgili açıklamalar

// sürücüler değişken dirençler - potansiyometreler kullanılarak kontrol edilir.

int potpin = 0; // potansiyometreyi bağlamak için analog pin

int değer; // analog pinden veri okumaya yarayan değişken

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

pinMode(led, ÇIKIŞ);

( //servo 1 analog pin 0

val = analogRead(potpin); // potansiyometre değerini okur (0 ile 1023 arasındaki değer)

// elde edilen değeri servolarla kullanmak üzere ölçeklendirir (0 ila 180 aralığında bir değer alır)

myservo1.write(val); //servoyu hesaplanan değere uygun pozisyona getiriyoruz

gecikme(15); // servo motorun belirtilen konuma ulaşmasını bekler

val = analogRead(potpin1); // analog pin 1'de servo 2

val = harita(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo2.write(val);

val = analogRead(potpin2); // analog pin 2'de servo 3

val = harita(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo3.write(val);

val = analogRead(potpin3); // analog pin 3'te servo 4

val = harita(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo4.write(val);

val = analogRead(potpin4); //analog pin 4'te servo 5

val = harita(val, 0, 1023, 0, 179);

myservo5.write(val);

Ultrasonik mesafe sensörü kullanarak çizim yapın

Bu muhtemelen projenin en etkileyici kısımlarından biri. Manipülatöre, etrafındaki engellere tepki veren bir mesafe sensörü takılmıştır.

Kodun temel açıklamaları aşağıda sunulmuştur

#define trigPin 7

Aşağıdaki kod parçası:

5 sinyalin tamamına adlar atadık (6 sürücü için) (herhangi bir şey olabilir)

Takip etme:

Seri.begin(9600);

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

pinMode(led, ÇIKIŞ);

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

Arduino kartına LED'lerin, servo motorların ve mesafe sensörünün hangi pinlere bağlı olduğunu söylüyoruz. Burada hiçbir şeyi değiştirmeye gerek yok.

geçersiz konum1())(

digitalWrite(led, YÜKSEK);

myservo2.writeMicroseconds(1300);

myservo4.writeMicroseconds(800);

myservo5.writeMicroseconds(1000);

Burada değiştirebileceğiniz bazı şeyler var. Bir pozisyon belirledim ve buna pozisyon1 adını verdim. Gelecek programda kullanılacaktır. Farklı hareket sağlamak istiyorsanız parantez içindeki değerleri 0'dan 3000'e değiştirin.

Daha sonrasında:

geçersiz konum2())(

digitalWrite(led, DÜŞÜK);

myservo2.writeMicroseconds(1200);

myservo3.writeMicroseconds(1300);

myservo4.writeMicroseconds(1400);

myservo5.writeMicroseconds(2200);

Önceki parçaya benzer şekilde, yalnızca bu durumda konum2'dir. Aynı prensibi kullanarak hareket için yeni konumlar ekleyebilirsiniz.

uzun süre, mesafe;

digitalWrite(trigPin, DÜŞÜK);

gecikmeMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, YÜKSEK);

gecikmeMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, DÜŞÜK);

süre = darbeIn(echoPin, YÜKSEK);

mesafe = (süre/2) / 29,1;

Artık programın ana kodu çalışmaya başlıyor. Değiştirmemelisin. Yukarıdaki satırların asıl görevi mesafe sensörünü yapılandırmaktır.

Daha sonrasında:

eğer (mesafe<= 30) {

eğer (mesafe< 10) {

myservo5.writeMicroseconds(2200); //tutucuyu aç

myservo5.writeMicroseconds(1000); //tutucuyu kapat

Artık ultrasonik sensörün ölçtüğü mesafeye göre yeni hareketler ekleyebilirsiniz.

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

konum1(); //aslında kol, parantezlerin ( ) arasında belirttiğiniz her şeyi yerine getirecektir.

else( // mesafe 30 cm'den büyükse konum2'ye gidin

konum()2 // önceki satıra benzer

Koddaki mesafeyi değiştirip dilediğinizi yapabilirsiniz.

Kodun son satırları

if (mesafe > 30 || mesafe<= 0){

Serial.println("Aralık dışında"); //seri monitöre belirtilen aralığın dışına çıktığımızı belirten bir mesaj çıktısı veriyoruz

Seri.print(mesafe);

Seri.println("cm"); //santimetre cinsinden mesafe

gecikme(500); //0,5 saniye gecikme

Elbette buradaki her şeyi milimetreye, metreye dönüştürebilir, görüntülenen mesajı vb. değiştirebilirsiniz. Gecikmeyle biraz oynayabilirsiniz.

Bu kadar. Keyfini çıkarın, kendi manipülatörlerinizi yükseltin, fikirlerinizi ve sonuçlarınızı paylaşın!

Belediye bütçe kurumu

ek eğitim "Genç Teknisyenler İstasyonu"

Kamensk Shakhtinsky şehri

Bölgesel yarışmanın belediye aşaması

“Üçüncü binyılda Don'un genç tasarımcıları”

Bölüm "Robotik"

« Arduino manipülatör kolu"

ek eğitim öğretmeni

MBU "SYUT" yapın

Giriş 3

Araştırma ve analiz 4

Ünitelerin imalat aşamaları ve manipülatörün montajı 6

1. Malzemeler ve araçlar 6

   Manipülatörün mekanik bileşenleri 7

   Manipülatörün elektronik doldurulması 9

Sonuç 11

Bilgi kaynakları 12

Ek 13

giriiş

Robotik manipülatör, bir canlının alanına karşılık gelen üç boyuta sahip üç boyutlu bir makinedir. Geniş anlamda manipülatör, bir kişinin yerini alabilen veya ona çeşitli görevleri yerine getirmesine yardımcı olabilen teknik bir sistem olarak tanımlanabilir.

Şu anda robot teknolojisinin gelişimi ilerlemiyor, aksine ilerliyor. Yalnızca 21. yüzyılın ilk 10 yılında 1 milyondan fazla robot icat edildi ve hayata geçirildi. Ancak en ilginç olanı, bu alandaki gelişmelerin yalnızca büyük şirketlerden oluşan ekipler, bilim insanı ve profesyonel mühendislerden oluşan ekipler tarafından değil, aynı zamanda dünya çapındaki sıradan okul çocukları tarafından da gerçekleştirilebilmesidir.

Okulda robot bilimi eğitimi almak için çeşitli kompleksler geliştirildi. Bunlardan en ünlüleri:

Robotis Bioloid;

LEGO Akıl Fırtınaları;

• Arduino.

Arduino yapıcıları robot yapıcılarının büyük ilgisini çekiyor. Arduino kartları, çok basit ancak Viring dilinde (aslında C++) çok hızlı programlama yapmak ve teknik fikirleri hayata geçirmek için yeterince işlevsel olan bir radyo tasarım kitidir.

Ancak uygulamanın gösterdiği gibi, giderek artan pratik önem kazanan, yeni neslin genç uzmanlarının çalışmalarıdır.

Robotik biliminin hızlı gelişimi her şeyden önce bilgi teknolojilerinin ve iletişim araçlarının gelişmesiyle bağlantılı olduğundan çocuklara programlamayı öğretmek her zaman alakalı olacaktır.

Projenin amacı, çocuklara Arduino ortamında programlamayı eğlenceli bir şekilde öğretmek için manipülatör koluna dayalı eğitici bir radyo yapıcı oluşturmaktır. Mümkün olduğu kadar çok çocuğun robotik alanındaki tasarım etkinlikleriyle tanışmasına fırsat sağlamak.

Proje hedefleri:

bir öğretim kolu geliştirmek ve inşa etmek - yabancı analoglardan daha düşük olmayan, minimum maliyetli bir manipülatör;

servoları manipülatör mekanizmalar olarak kullanmak;

Arduino UNO R 3 radyo kitini kullanarak manipülatör mekanizmalarını kontrol edin;

Servoların oransal kontrolü için Arduino programlama ortamında bir program geliştirin.

Projemizin belirlenen amaç ve hedeflerine ulaşmak için mevcut manipülatör türlerini, bu konudaki teknik literatürü ve Arduino donanım ve bilgi işlem platformunu incelemek gerekir.

Araştırma ve analiz

Çalışmak.

Endüstriyel manipülatör - üretim sürecinde motor ve kontrol işlevlerini gerçekleştirmek için tasarlanmıştır; yani, bir manipülatör ve manipülatörün yürütme organlarının gerekli hareketlerini ayarlayan kontrol eylemleri üreten yeniden programlanabilir bir kontrol cihazından oluşan otomatik bir cihaz. Üretim öğelerini taşımak ve çeşitli teknolojik işlemleri gerçekleştirmek için kullanılır.

HAKKINDA
gürleyen inşaatçı - manipülatör, sıkıştıran ve açan bir robotik kolla donatılmıştır. Onun yardımıyla uzaktan kontrol ederek satranç oynayabilirsiniz. Kartvizitleri dağıtmak için robotik bir el de kullanabilirsiniz. Hareketler şunları içerir: 120° bilek, 300° dirsek, 270° temel dönüş, 180° temel hareket. Oyuncak çok iyi ve kullanışlı ama maliyeti yaklaşık 17.200 ruble.

“uArm” projesi sayesinde herkes kendi masaüstü mini robotunu oluşturabilecek. “uArm”, 4 eksenli bir manipülatördür, endüstriyel robot “ABB PalletPack IRB460”ın minyatür bir versiyonudur.Manipülatör bir Atmel mikroişlemci ve bir dizi servomotorla donatılmıştır, gerekli parçaların toplam maliyeti 12.959 ruble. uArm projesi en azından temel programlama becerileri ve Lego oluşturma deneyimi gerektirir. Mini robot, bir müzik enstrümanını çalmaktan bazı karmaşık programları yüklemeye kadar pek çok işlev için programlanabilir. Şu anda iOS ve Android için “uArm”ı bir akıllı telefondan kontrol etmenizi sağlayacak uygulamalar geliştirilmektedir.

Manipülatörler "uArm"

Mevcut manipülatörlerin çoğu, motorların doğrudan bağlantı noktalarına yerleştirilmesini içerir. Bu, tasarım açısından daha basittir, ancak motorların yalnızca faydalı yükü değil aynı zamanda diğer motorları da kaldırması gerektiği ortaya çıktı.

Analiz.

Kickstarter web sitesinde sunulan “uArm” adı verilen manipülatörü temel aldık. Bu tasarımın avantajı, kıskacı yerleştirme platformunun her zaman çalışma yüzeyine paralel olmasıdır. Ağır motorlar tabanda bulunur, kuvvetler çubuklar aracılığıyla iletilir. Sonuç olarak manipülatörün, aleti üç eksen boyunca 90 derece hareket ettirmesine olanak tanıyan üç servosu (üç serbestlik derecesi) vardır.

Manipülatörün hareketli parçalarına rulman takmaya karar verdiler. Manipülatörün bu tasarımı, şu anda satışta olan birçok modele göre birçok avantaja sahiptir: Manipülatör toplamda 11 rulman kullanır: 3 mm'lik bir şaft için 10 adet ve 30 mm'lik bir şaft için bir adet.

Manipülatör kolunun özellikleri:

Yükseklik: 300 mm.

Çalışma alanı (kol tamamen uzatılmış halde): taban çevresinde 140 mm'den 300 mm'ye kadar

Kol uzunluğunda maksimum yük kapasitesi: 200g

Akım tüketimi, artık yok: 1A

Montajı kolaydır. Manipülatörün tüm parçaları vidalamanın son derece uygun olacağı bir montaj sırasının olmasını sağlamaya çok dikkat edildi. Bu özellikle tabandaki güçlü servo tahrik üniteleri için zordu.

Kontrol, değişken dirençler, oransal kontrol kullanılarak gerçekleştirilir. Nükleer bilim adamlarının ve Avatar filmindeki büyük robotun kahramanınınki gibi pantograf tipi bir kontrol tasarlayabilirsiniz, fare ile de kontrol edilebilir, kod örneklerini kullanarak kendi hareket algoritmalarınızı oluşturabilirsiniz.

Projenin açıklığı. Herkes kendi aletlerini (vantuz veya kalem klipsi) yapabilir ve görevi tamamlamak için gerekli programı (çizim) kontrol cihazına yükleyebilir.

Bileşenlerin imalat aşamaları ve manipülatörün montajı

Malzemeler ve araçlar

Manipülatör kolunu yapmak için 3mm ve 5mm kalınlığında kompozit panel kullanıldı. Bu, termoplastik bir polimer tabaka ile birbirine bağlanan 0,21 mm kalınlığında iki alüminyum levhadan oluşan, iyi sertliğe sahip, hafif ve işlenmesi kolay bir malzemedir. Manipülatörün internete indirilen fotoğrafları Inkscape bilgisayar programı (vektör grafik editörü) tarafından işlendi. Manipülatör kolunun çizimleri AutoCAD (üç boyutlu bilgisayar destekli tasarım ve çizim sistemi) programında çizilmiştir.

Manipülatör için hazır parçalar.

Manipülatör tabanının bitmiş parçaları.

Manipülatörün mekanik içeriği

Manipülatörün tabanında MG-995 servolar kullanıldı. Bunlar metal dişli ve bilyalı rulmanlara sahip dijital servolardır; 4,8 kg/cm kuvvet, hassas konumlandırma ve kabul edilebilir hız sağlarlar. Bir servo sürücü 55,0 gram ağırlığında, 40,7 x 19,7 x 42,9 mm boyutlarında, besleme voltajı 4,8 ila 7,2 volt arasında.

Eli kavramak ve döndürmek için MG-90S servoları kullanıldı. Bunlar da metal dişli ve çıkış milinde bilyalı rulman bulunan dijital servolardır; 1,8 kg/cm kuvvet ve hassas konum kontrolü sağlarlar. Bir servo sürücü 13,4 gram ağırlığında, 22,8 x 12,2 x 28,5 mm boyutlarında, besleme voltajı 4,8 ila 6,0 volt arasında.

Servo sürücü MG-995 Servo sürücü MG90S

Yüklü bir manipülatör olan kol tabanının dönüşünü kolaylaştırmak için 30x55x13 ölçülerinde bir yatak kullanılır.

Rulman kurulumu. Dönen cihaz tertibatı.

Kolun tabanı manipülatör düzeneğidir.

Tutucunun montajı için parçalar. Tutucu montajı.

Manipülatörün elektronik doldurulması

Arduino adında açık kaynaklı bir proje var. Bu projenin temeli, temel bir donanım modülü ve kontrolör için özel bir dilde kod yazabileceğiniz ve bu modülü bağlayıp programlamanıza olanak tanıyan bir programdır.

Manipülatörle çalışmak için Arduino UNO R 3 kartı ve servoları bağlamak için uyumlu bir genişletme kartı kullandık. Servolara güç sağlamak için 5 voltluk bir stabilizatöre, servoları bağlamak için PLS kontaklarına ve değişken dirençleri bağlamak için bir konnektöre sahiptir. Güç 9V, 3A bloktan sağlanır.

Arduino denetleyici kartı UNO R3.

Arduino kontrol kartı genişletmesinin şematik diyagramı UNO R3 Verilen görevler dikkate alınarak geliştirilmiştir.

Denetleyici için genişletme kartının şematik diyagramı.

Denetleyici için genişletme kartı.

Arduino UNO R 3 kartını USB A-B kablo kullanarak bilgisayara bağlayıp, programlama ortamında gerekli ayarları yapıp, Arduino kütüphanelerini kullanarak servoların çalışması için bir program (taslak) oluşturuyoruz. Taslağı derliyoruz (kontrol ediyoruz), ardından denetleyiciye yüklüyoruz. Arduino ortamında çalışmaya ilişkin ayrıntılı bilgiyi http://edurobots.ru/category/uroki/ (Yeni başlayanlar için Arduino. Dersler) web sitesinde bulabilirsiniz.

Çizim içeren program penceresi.

Çözüm

Manipülatörün bu modeli, 2 hareket gerçekleştiren ve 1.102 rubleye mal olan basit "Duckrobot" inşaat setine veya 8.429 rubleye mal olan Lego "Polis Karakolu" inşaat setine kıyasla düşük maliyetiyle öne çıkıyor. İnşaatçımız 5 hareket gerçekleştiriyor ve maliyeti 2384 ruble.

	Bileşenler ve malzeme	Miktar
	Servo sürücü MG-995
	Servo sürücü MG90S
	Rulman 30x55x13
	Rulman 3x8x3
	M3x27 pirinç dişi-dişi sehpa
	M3x10 hedefli vida. h/w altında
	Kompozit panel boyutu 0,6m2
	Arduino UNO R 3 kontrol kartı
	Değişken dirençler 100 kom.

Düşük maliyet, bir manipülatör kolu için teknik bir yapıcının geliştirilmesine katkıda bulundu; bunun bir örneği, manipülatörün çalışma prensibini ve verilen görevlerin eğlenceli bir şekilde uygulanmasını açıkça gösterdi.

Arduino programlama ortamındaki çalışma prensibi testlerde kendini kanıtlamıştır. Programlamayı eğlenceli bir şekilde yönetmenin ve öğretmenin bu yolu sadece mümkün değil, aynı zamanda etkilidir.

Resmi Arduino web sitesinden alınan ve programlama ortamında hata ayıklaması yapılan eskiz içeren ilk dosya, manipülatörün doğru ve güvenilir çalışmasını sağlar.

Gelecekte pahalı servoları bırakıp step motorlar kullanmak istiyorum, böylece oldukça doğru ve sorunsuz hareket edecek.

Manipülatör, Bluetooth radyo kanalı aracılığıyla bir pantograf kullanılarak kontrol edilir.

Bilgi kaynakları

Gololobov N.V. Okul çocukları için Arduino projesi hakkında. Moskova. 2011.

Kurt E. D. T. Volkov'un Rusçaya Çevirisi ile Mikrodenetleyicilere Giriş. 2012.

Belov A.V. AVR mikrokontrolörleri üzerindeki cihaz geliştiricileri için kendi kendine kullanım kılavuzu. Bilim ve Teknoloji, St. Petersburg, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ paletli monteli manipülatör.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipülatör Bluetooth aracılığıyla.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html makale ve videoya bağlantı.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Yeni başlayanlar için Arduino.

Başvuru

Manipülatör tabanı çizimi

Bom ve manipülatör kabzasının çizimi.