Servolar üzerinde pleksiglastan yapılmış kendin yap masaüstü robot kolu. Robotik manipülatör mekanik kol Bu set sayesinde neler öğretilebilir?

İlk etkilenecek Genel Konular, Daha sonra özellikler sonuç, ayrıntılar ve son olarak montaj sürecinin kendisi.

Genel olarak ve genel olarak

Bu cihazı bir bütün olarak oluşturmak herhangi bir zorluğa neden olmamalıdır. Manipülasyon yapan kolun kendisine verilen görevleri yerine getirebilmesi için, fiziksel açıdan uygulanması oldukça zor olacak olasılıkları iyice düşünmek gerekecektir.

Sonucun teknik özellikleri

Uzunluk/yükseklik/genişlik parametreleri sırasıyla 228/380/160 milimetre olan bir numune dikkate alınacaktır. Bitmiş ürünün ağırlığı yaklaşık 1 kilogram olacaktır. Kontrol için kablolu uzaktan kumanda kullanılır. Tecrübeniz varsa tahmini montaj süresi 6-8 saattir. Eğer orada değilse, manipülatör kolunun bir araya getirilmesi günler, haftalar ve göz yummayla aylar sürebilir. Bu gibi durumlarda bunu yalnızca kendi çıkarlarınız için kendi ellerinizle yapmalısınız. Bileşenleri hareket ettirmek için komütatör motorlar kullanılır. Yeterli çabayla 360 derece dönecek bir cihaz yapabilirsiniz. Ayrıca, çalışma kolaylığı için havya ve lehim gibi standart aletlere ek olarak aşağıdakileri stoklamanız gerekir:

1. Uzun burun pensesi.
2. Yan kesiciler.
3. Yıldız tornavida.
4. 4 D tipi pil.

Uzaktan kumanda uzaktan kumanda düğmeler ve bir mikrodenetleyici kullanılarak uygulanabilir. İsterseniz uzaktan yapın Kablosuz kontrol Manipülatörün elinde de bir eylem kontrol elemanına ihtiyaç duyulacaktır. Ek olarak, yalnızca devrenin stabilize edilmesine ve gerekli büyüklükte bir akımın doğru zamanlarda iletilmesine olanak sağlayacak cihazlara (kapasitörler, dirençler, transistörler) ihtiyaç duyulacaktır.

Küçük parçalar

Devir sayısını düzenlemek için adaptör tekerleklerini kullanabilirsiniz. Manipülatörün elinin hareketini pürüzsüz hale getirecekler.

Ayrıca tellerin hareketlerini zorlaştırmamasını sağlamak da gereklidir. Bunları yapının içine yerleştirmek en uygunudur. Her şeyi dışarıdan yapabilirsiniz, bu yaklaşım zaman kazandıracak ancak potansiyel olarak taşınmada zorluklara yol açabilir. bireysel düğümler veya cihazın tamamı. Ve şimdi: manipülatör nasıl yapılır?

Genel olarak montaj

Şimdi doğrudan manipülatör kolunu oluşturmaya geçelim. Temelden başlayalım. Cihazın her yöne döndürülebilmesini sağlamak gerekir. İyi karar tek bir motorla dönmeye tahrik edilen bir disk platformu üzerine yerleştirilecektir. Her iki yönde de dönebilmesi için iki seçenek vardır:

1. İki motorun montajı. Her biri belirli bir yöne dönmekten sorumlu olacak. Biri çalışırken diğeri dinleniyor.
2. Bir motoru her iki yönde de dönmesini sağlayacak bir devreyle kurmak.

Önerilen seçeneklerden hangisini seçeceğiniz tamamen size bağlıdır. Daha sonra ana yapı yapılır. Rahat çalışma için iki "eklem" gereklidir. Platforma takıldığında eğilebilmelidir farklı taraflarÜssünde bulunan motorların yardımıyla çözüldü. Başka bir veya bir çift, tutacağın bir kısmının koordinat sisteminin yatay ve dikey çizgileri boyunca hareket ettirilebilmesi için dirsek kıvrımına yerleştirilmelidir. Ayrıca maksimum yetenek elde etmek istiyorsanız bileğe başka bir motor takabilirsiniz. Sonraki en gerekli olanıdır, onsuz manipüle edici bir el imkansızdır. Yakalama cihazını kendi ellerinizle yapmanız gerekecek. Burada birçok uygulama seçeneği var. En popüler iki tanesi hakkında ipucu verebilirsiniz:

1. Tutulacak nesneyi aynı anda sıkıştıran ve açan yalnızca iki parmak kullanılır. Bu en basit uygulamadır ancak genellikle önemli bir yük taşıma kapasitesine sahip olamaz.
2. İnsan elinin prototipi yaratıldı. Burada tüm parmaklar için tek bir motor kullanılabiliyor ve bu motor yardımıyla bükme/uzatma gerçekleştirilebiliyor. Ancak tasarım daha karmaşık hale getirilebilir. Böylece her parmağınıza bir motor bağlayıp ayrı ayrı kontrol edebilirsiniz.

Daha sonra, bireysel motorların ve çalışma hızlarının etkileneceği uzaktan kumandayı yapmaya devam ediyor. Ve kendi yaptığınız robotik manipülatörü kullanarak denemelere başlayabilirsiniz.

Sonucun olası şematik gösterimleri

Yaratıcı buluşlar için geniş fırsatlar sağlar. Bu nedenle kendi uygulamanızı oluşturmanıza temel oluşturabileceğiniz çeşitli uygulamaları dikkatinize sunuyoruz. kendi cihazı benzer amaç.

Sunulan herhangi bir manipülatör devresi geliştirilebilir.

Çözüm

Robotikle ilgili önemli olan şey, işlevsel iyileştirmenin neredeyse hiçbir sınırının olmamasıdır. Bu nedenle dilerseniz gerçek bir sanat eseri yaratmak zor olmayacaktır. Hakkında konuşmak olası yollar Ek bir gelişme vinçtir. Böyle bir cihazı kendi ellerinizle yapmak zor değildir, aynı zamanda çocuklara alışmanızı da sağlayacaktır. yaratıcı iş, bilim ve tasarım. Ve bunun da gelecekteki yaşamları üzerinde olumlu bir etkisi olabilir. Kendi ellerinizle vinç yapmak zor olacak mı? Bu ilk bakışta göründüğü kadar sorunlu değil. Ek kullanılabilirliğe dikkat etmeye değer mi? küçük parçalarüzerinde döneceği bir kablo ve tekerlekler gibi.

– servo sürücülü, pleksiglastan yapılmış basit bir masaüstü manipülatör.

uFactory'nin uArm projesi iki yıldan fazla bir süre önce Kickstarter'da fon topladı. Başından beri böyle olacağını söylediler projeyi aç ancak kampanyanın bitiminden hemen sonra kaynak kodunu yayınlamak için aceleleri yoktu. Pleksiglas'ı sadece çizimlerine göre kesmek istedim ve bu kadar, ancak kaynak malzeme olmadığından ve yakın gelecekte buna dair bir işaret olmadığından tasarımı fotoğraflardan tekrarlamaya başladım.

Artık robot kolum şuna benziyor:

İki yıl içinde yavaş yavaş çalışarak dört versiyonunu yapmayı başardım ve oldukça fazla deneyim kazandım. Projenin açıklamasını, geçmişini ve tüm proje dosyalarını kesim altında bulabilirsiniz.

Deneme ve hata

Çizimler üzerinde çalışmaya başladığımda sadece uArm'ı tekrarlamak değil, onu geliştirmek istedim. Bana öyle geliyordu ki benim koşullarımda dayanaksız yapmak oldukça mümkündü. Ayrıca elektroniğin manipülatörün tamamıyla birlikte dönmesi hoşuma gitmedi ve menteşenin alt kısmının tasarımını basitleştirmek istedim. Ayrıca onu hemen biraz daha küçük çizmeye başladım.

Bu giriş parametreleriyle ilk versiyonu çizdim. Ne yazık ki, manipülatörün bu versiyonunun fotoğraflarına sahip değilim (ki bu, sarı renk). Buradaki hatalar epikti. İlk olarak, montajı neredeyse imkansızdı. Kural olarak manipülatörden önce çizdiğim mekanikler oldukça basitti ve montaj sürecini düşünmeme gerek kalmıyordu. Ama yine de onu monte ettim ve çalıştırmayı denedim ve elim neredeyse hiç hareket etmedi! Tüm parçalar vidaların etrafında dönüyordu ve daha az boşluk olacak şekilde onları sıktığımda hareket edemiyordu. Hareket edebilmesi için gevşetirsem inanılmaz bir oyun ortaya çıktı. Sonuç olarak konsept üç gün bile ayakta kalamadı. Ve manipülatörün ikinci versiyonu üzerinde çalışmaya başladı.

Kırmızı zaten iş için oldukça uygundu. Normal bir şekilde monte edildi ve yağlamayla hareket edebiliyordu. Üzerindeki yazılımı test edebildim ama yine de yatakların olmayışı ve farklı itme kuvvetlerinde büyük kayıplar onu çok zayıf kılıyordu.

Daha sonra proje üzerinde çalışmayı bir süreliğine bıraktım ama kısa süre sonra projeyi hayata geçirmeye karar verdim. Daha güçlü ve popüler servolar kullanmaya, boyutları büyütmeye ve rulmanlar eklemeye karar verdim. Üstelik her şeyi aynı anda mükemmel yapmaya çalışmayacağıma karar verdim. Çizimlerin eskizini çizdim hızlı eller, güzel bağlantılar çizmeden ve şeffaf pleksiglastan kesim siparişi vermeden. Ortaya çıkan manipülatörü kullanarak montaj sürecindeki hataları ayıklayabildim, ilave güçlendirme gerektiren alanları belirledim ve rulmanların nasıl kullanılacağını öğrendim.

Şeffaf manipülatörle çok eğlendikten sonra son beyaz versiyonu çizmeye başladım. Yani artık tüm mekaniklerin hataları tamamen ayıklandı, bana uyuyorlar ve bu tasarımda başka hiçbir şeyi değiştirmek istemediğimi söylemeye hazırım:

uArm projesine temelde yeni bir şey getirememek beni üzüyor. Son versiyonu çizmeye başladığımda, 3D modelleri zaten GrabCad'de kullanıma sunmuşlardı. Sonuç olarak pençeyi biraz basitleştirdim, dosyaları uygun formatta hazırladım ve çok basit ve standart bileşenler kullandım.

Manipülatörün özellikleri

uArm'ın ortaya çıkışından önce, bu sınıfın masaüstü manipülatörleri oldukça sıkıcı görünüyordu. Ya hiç elektronikleri yoktu ya da dirençlerle bir tür kontrolleri vardı ya da kendi özel yazılımları vardı. İkincisi, genellikle paralel menteşelerden oluşan bir sisteme sahip değillerdi ve çalışma sırasında tutacağın kendisi konumunu değiştirdi. Manipülatörümün tüm avantajlarını toplarsanız oldukça uzun bir liste elde edersiniz:

1. Güçlü ve ağır motorların manipülatörün tabanına yerleştirilmesine ve tutucunun tabana paralel veya dik tutulmasına olanak tanıyan bir çubuk sistemi
2. Pleksiglastan satın alınması veya kesilmesi kolay basit bir bileşen seti
3. Manipülatörün neredeyse tüm bileşenlerindeki rulmanlar
4. Montajı kolaydır. Bunun gerçekten zor bir görev olduğu ortaya çıktı. Tabanın montajı sürecini düşünmek özellikle zordu
5. Kavrama konumu 90 derece değiştirilebilir
6. Açık kaynak ve belgeler. Her şey erişilebilir formatlarda hazırlanmıştır. 3D modeller, kesim dosyaları, malzeme listesi, elektronik ve yazılım için indirme bağlantıları sağlayacağım
7. Arduino uyumludur. Arduino'yu eleştiren birçok kişi var ama bunun kitleyi genişletmek için bir fırsat olduğuna inanıyorum. Profesyoneller yazılımlarını kolayca C dilinde yazabilirler - bu, Atmel'in sıradan bir denetleyicisidir!

Mekanik

Montaj için 5 mm kalınlığındaki pleksiglastan parçaları kesmeniz gerekir:

Bütün bu parçaları kesmem için benden yaklaşık 10 dolar ücret aldılar.

Taban büyük bir yatağın üzerine monte edilmiştir:

Montaj süreci açısından temel olarak düşünmek özellikle zordu, ancak uArm'daki mühendislere göz kulak oldum. Külbütörler 6 mm çapında bir pimin üzerine oturur. Dirsek çekişimin U şeklinde bir tutucu üzerinde tutulduğu, uFactory'nin ise L şeklinde bir tutucu üzerinde tutulduğu unutulmamalıdır. Farkın ne olduğunu açıklamak zor ama sanırım daha iyisini yaptım.

Kavrama ayrı olarak monte edilir. Kendi ekseni etrafında dönebilmektedir. Pençenin kendisi doğrudan motor miline oturur:

Makalenin sonunda fotoğraflarda süper ayrıntılı montaj talimatlarına bir bağlantı vereceğim. İhtiyacınız olan her şey elinizin altındaysa, birkaç saat içinde hepsini güvenle bir araya getirebilirsiniz. Ayrıca 3 boyutlu bir model hazırladım. ücretsiz program SketchUp. İndirebilir, oynayabilir ve neyin ve nasıl birleştirildiğini görebilirsiniz.

Elektronik

El işi yapmak için tek yapmanız gereken beş servoyu Arduino'ya bağlamak ve onlara iyi bir kaynaktan güç sağlamaktır. uArm bir çeşit motor kullanıyor geri bildirim. Tutucuyu kontrol etmek için üç normal MG995 motor ve iki küçük metal dişli motor kurdum.

Burada anlatımım önceki projelerle yakından iç içe geçmiş durumda. Bir süre önce Arduino programlamayı öğretmeye başladım ve hatta bu amaçlar için kendi Arduino uyumlu kartımı bile hazırladım. Öte yandan bir gün ucuza pano yapma fırsatı buldum (bunun hakkında da yazdım). Sonunda her şey benim kendi Arduino uyumlu kartımı ve manipülatörü kontrol etmek için özel bir kalkan kullanmamla sona erdi.

Bu kalkan aslında çok basittir. Dört değişken direnci, iki butonu, beş servo konnektörü ve bir güç konnektörü vardır. Bu, hata ayıklama açısından çok uygundur. Bir test taslağı yükleyebilir ve kontrol için bazı makrolar veya buna benzer şeyler kaydedebilirsiniz. Yazının sonunda board dosyasını indirmeniz için link de vereceğim fakat metalize delikli imalata uygun olduğundan ev üretimi için pek kullanışlı değildir.

Programlama

En ilginç şey manipülatörü bir bilgisayardan kontrol etmektir. uArm, manipülatörü kontrol etmek için kullanışlı bir uygulamaya ve onunla çalışmak için bir protokole sahiptir. Bilgisayar COM bağlantı noktasına 11 bayt gönderir. Birincisi her zaman 0xFF, ikincisi 0xAA ve geri kalanlardan bazıları servolara yönelik sinyallerdir. Daha sonra bu veriler normalleştirilir ve işlenmek üzere motorlara gönderilir. Servolarım 9-12 numaralı dijital giriş/çıkışlara bağlı, ancak bu kolayca değiştirilebilir.

uArm'ın terminal programı, fareyi kontrol ederken beş parametreyi değiştirmenize olanak sağlar. Fare yüzey boyunca hareket ettikçe manipülatörün XY düzlemindeki konumu değişir. Tekerleğin döndürülmesi yüksekliği değiştirir. LMB/RMB - pençeyi sıkıştırın/sıkıştırmayı açın. RMB + tekerlek - kolu döndürün. Aslında çok uygun. Dilerseniz manipülatör ile aynı protokolü kullanarak haberleşecek herhangi bir terminal yazılımını da yazabilirsiniz.

Burada eskizler sunacağım - bunları makalenin sonunda indirebilirsiniz.

Çalışma videosu

Ve son olarak manipülatörün videosu. Bir farenin, dirençlerin ve önceden kaydedilmiş bir programın nasıl kontrol edileceğini gösterir.

Bağlantılar

Pleksiglas kesim dosyaları, 3 boyutlu modeller, satın alma listesi, pano çizimleri ve yazılımlar ana makalemin sonunda indirilebilir.
(trafiğe dikkat edin).

İyi günler, beyin yıkama! Teknoloji çağı bize geliştirilebilecek ve geliştirilmesi gereken birçok ilginç cihaz verdi kendi ellerinleörneğin bunun gibi beyin liderliği Robotik bir kolun kablosuz kontrolü hakkında.

Endüstriyel bir robotik kolu kontrol etmek için çeşitli seçenekler vardır, ancak bu beyin ana sınıfı yaklaşımıyla farklılık göstermektedir. İşin özü kablosuz yapmaktır. ev yapımı Kontrolörlü bir eldiven kullanarak robotik bir eli hareketlerle manipüle etmek. Kulağa iddialı ve basit geliyor ama gerçekte ne?
Uygulamada zanaatöyle görünüyor:

Eldiven, LED'i ve 5 motoru kontrol etmek için sensörlerle donatılmıştır
Arduino vericisi sensör sinyallerini alır ve ardından bunları kablosuz olarak kontrol komutları şeklinde robotik kol denetleyicisinin alıcısına gönderir.
denetleyici alıcısı açık Arduino tabanlı Uno komutları alır ve robot kolunu buna göre kontrol eder

Özellikler:

5 serbestlik derecesinin (DOF) ve arka aydınlatmanın tamamını destekler
Arızaları ve hasarları önlemek için gerekirse robot kolunun tüm motorlarını kapatan bir acil durum kırmızı düğmesinin varlığı
taşınabilir modüler tasarım

Adım 1: Bileşenler

Eldiven için:

Adım 2: Ön montaj

Ana montajdan önce beyin oyunları Her bileşenin işlevselliğini test etmek için devre tahtası kullanarak bir prototip oluşturmanızı şiddetle tavsiye ederim ev yapımı ürünler.

Projenin kendisi iki tane içeriyor zor anlar: Birincisi, sorunsuz etkileşim için iki nRF24 alıcı-vericiyi birbiriyle yapılandırmaktır. Ne Nano'nun ne de Uno'nun modüllerin düzgün çalışması için kararlı 3,3V sağlamadığı ortaya çıktı. Bu sorun, her iki nRF24 modülünün güç pinlerine 47mF kapasitörler eklenerek çözülür. Prensip olarak, nRF24 modüllerini kullanmadan önce IRQ ve IRQ olmayan modlardaki çalışmalarına ve diğer nüanslara aşina olmanız tavsiye edilir. Aşağıdaki kaynaklar bu konuda size yardımcı olacaktır. nRF24. ve nRF24 kütüphanesi

İkincisi, Uno kontakları oldukça hızlı doluyor, ancak bu şaşırtıcı değil çünkü 5 motoru, arka aydınlatmayı, iki düğmeyi ve bir iletişim modülünü kontrol etmeniz gerekiyor. Bu nedenle kaydırma yazmacı kullanmak zorunda kaldık. NRF24 modüllerinin bir SPI arayüzü kullanması gerçeğine dayanarak, kaydırma yazmacını programlamak içinshiftout() işlevi yerine SPI'yi de kullanmaya karar verdim. Ve şaşırtıcı bir şekilde kod taslağı ilk seferde işe yaradı. Bunu pin atamalarına ve resimlere bakarak kontrol edebilirsiniz.

Bırak gitsin ekmek tahtası ve kazaklar senin olacak beyin arkadaşlar 🙂

Adım 3: Eldivenler

OWI Robo-hand'in 6 kontrol noktası vardır:

Tutucu üzerinde bulunan LED arka ışık
Esir almak
Bilek
Dirsek, manipülatörün Bileğe bağlanan kısmıdır
Omuz – Manipülatörün Tabana bağlı kısmı
Esas, baz, temel

Eldiven- zanaat tüm bu 6 noktayı yani manipülatörün arka ışığını ve hareketlerini 5 serbestlik derecesiyle kontrol eder. Bunu yapmak için, eldivenin üzerine, fotoğrafta gösterilen ve kontrolün yardımıyla bir sensör takılıdır:

Tutuş, orta parmak ve küçük parmaktaki düğmelerle kontrol edilir, yani işaret ve orta parmaklar bir araya getirildiğinde kavrama kapanır, küçük ve yüzük parmaklar bir araya getirildiğinde ise açılır.
Bilek, işaret parmağındaki esnek bir sensör tarafından kontrol edilir; parmağın yarıya kadar bükülmesi bileğin aşağı inmesine neden olur ve parmağın tamamen bükülmesi onu kaldırır.
Dirsek bir ivmeölçer tarafından kontrol edilir; avucun yukarı veya aşağı eğilmesi dirseğin buna göre yükselmesine veya alçalmasına neden olur.
Omuz aynı zamanda ivmeölçer tarafından da kontrol edilir; avuç içi sağa veya sola çevrildiğinde omuz sırasıyla yukarı veya aşağı hareket eder.
Taban aynı zamanda bir ivmeölçer tarafından da kontrol edilir - tüm avuç içi eğimi ( ön taraf yukarı) sağa veya sola doğru döndürülmesi tabanın sırasıyla sağa veya sola dönmesine neden olur.
Arka ışık, her iki kavrama kontrol düğmesine aynı anda basılarak açılır/kapatılır.
Bu durumda yanlışlıkla dokunulduğunda tepki vermemek için düğmeler 1/4 saniye basılı tutulduğunda etkinleştirilir.

Bileşenleri yerleştirirken ev yapımı ürünler eldiven üzerinde bir iplik ve bir iğne ile çalışmanız gerekecek, yani 2 düğme, esnek bir direnç, jiroskoplu ve ivmeölçerli bir modül ve yukarıdakilerin hepsinden fişe giden teller dikmeniz gerekecek beyin yuvası.

Kart üzerine fiş konnektörlü iki LED monte edilmiştir: yeşil bir güç göstergesidir ve sarı, manipülatör denetleyicisine veri aktarımının bir göstergesidir.

Adım 4: Verici Bloğu

Verici ünitesi bir Arduino Nano, bir nRF24 kablosuz modül, bir erkek şerit kablo konektörü ve üç dirençten oluşur: eldiven üzerindeki kavrama kontrol düğmeleri için iki adet 10k Ohm sonlandırma direnci ve kontrolden sorumlu esnek sensör için bir 20k Ohm voltaj bölücü. bilek.

Tüm elektronik bileşenler devre kartına lehimlenmiştir ve nRF24 modülünün Nano'nun üzerinde nasıl "asılı durduğuna" dikkat edin. Ne olduğunu düşündüm beyin pozisyonu girişime neden olur, ancak hayır, her şey yolunda gidiyor.

9V pil bileziği hantal hale getiriyor, ancak "dalga geçmek" istemedim lityum pil, belki sonra.

Dikkat!! Lehimlemeden önce pin çıkışına alışın!

Adım 5: Denetleyiciyi Kullanın

Robotik kol kontrolörünün temeli Arduino Uno nRF24 kablosuz iletişim modülleri aracılığıyla eldivenden sinyal alan ve bunlara dayanarak 3 L293D mikro devre kullanarak OWI manipülatörünü kontrol eder.

Neredeyse tüm Uno kontakları kullanıldığından, o zaman beyin kanalı, onlara gidenler kontrol ünitesi muhafazasına zar zor sığıyor!

Konsepte göre beyin oyunları, başlangıçta kontrol cihazı kapalı durumdadır (sanki acil durum kırmızı düğmesine basılmış gibi), bu size eldiven giyme ve kontrole hazırlanma fırsatı verir. Operatör hazır olduğunda yeşil düğmeye basılır ve eldiven ile manipülatör kumandası arasında bağlantı kurulur (eldiven üzerindeki sarı LED ve kumanda üzerindeki kırmızı LED yanmaya başlar).

OWI bağlantısı

Robotik kol ve kontrol cihazı 14 uçlu şerit kabloyla bağlanır, bkz. şekil.

LED'ler 220 Ohm'luk bir direnç aracılığıyla Arduino'nun toprak (-) ve pin a0'ına lehimlenmiştir.
Motorlardan gelen tüm kablolar L293D yongasına 3/6 veya 11/14 (sırasıyla +/-) pinleriyle bağlanır. Her L293D iki motoru, dolayısıyla iki çift kontağı destekler.
OWI güç kabloları, arka sarı kapaktaki 7 pimli fişin (en soldaki +6V ve en sağdaki GND) kenarları boyunca bulunur, fotoğrafa bakın. Bu çift, üç L293D IC'nin tümünde pin 8 (+) ve pin 4,5,12,13 (GND)'ye bağlanır.

Dikkat!! Bir sonraki adımda pin çıkışlarını kontrol ettiğinizden emin olun!

Adım 6: Pin ataması (pin çıkışı)

İvmeölçer kartı, düğmeler ve esnek sensör için 5V - 5V
a0 – esnek sensör girişi
a1 – sarı LED
a4 – SDA'dan ivme ölçere
a5 – SCL'den ivme ölçere
d02 – nRF24L01 modülünün kesme kontağı (pim 8)
d03 – kıskaç açma düğmesinin girişi
d04 – kavrama sıkıştırma düğmesi girişi
d09 - SPI CSN'den NRF24L01 modülüne (pim 4)
d10 - SPI CS'den NRF24L01 modülüne (pim 3)
d11 - SPI MOSI'den NRF24L01 modülüne (pim 6)

d13 - SPI SCK'den NRF24L01 modülüne (pim 5)
Vin – “+9V”
GND – toprak, toprak

NRF24L01 modülü için 3,3V - 3,3V (pim 2)
Düğmelere 5V - 5V
Vin – “+9V”
GND – toprak, toprak
a0 – Bilekte “+” LED
a1 - Bir kaydırma yazmacı seçmek için SPI SS pini - kaydırma yazmacındaki pin 12'ye
a2 – kırmızı tuş girişi
a3 – yeşil tuş girişi
a4 - sağa doğru taban hareketi - L293D'deki pin 15
a5 – LED
d02 - nRF24L01 modülünün IRQ girişi (pim 8)
d03 - ana motoru açın - L293D'deki pin 1 veya 9
d04 - sola taban hareketi - karşılık gelen L293D'deki pin 10
d05 – motoru etkinleştirme – L293D'deki pin 1 veya 9
d06 - dirsek motoru aktivasyonu - L293D'deki pin 1 veya 9
D07 - SPI CSN'den NRF24L01 modülüne (pim 4)
d08 - SPI CS'den NRF24L01 modülüne (pim 3)
d09 - bilek motorunu etkinleştirme - L293D'deki pin 1 veya 9
d10 – yakalama motorunu etkinleştirin – L293D'deki pin 1 veya 9
d11 - SPI MOSI'den NRF24L01 modülüne (pim 6) ve kaydırma yazmacındaki pin 14'e
d12 - SPI MISO'dan NRF24L01 modülüne (pim 7)
d13 - SPI SCK'den NRF24L01 modülüne (pim 5) ve kaydırma yazmacındaki pin 11'e

Adım 7: İletişim

Eldiven ev yapımı ürünler Manipülatör denetleyiciye saniyede 10 kez veya sensörlerden birinden sinyal alındığında 2 baytlık veri gönderir. Bu 2 bayt 6 kontrol noktası için yeterlidir çünkü şunları göndermeniz yeterlidir:

Arka ışığı aç/kapat (1 bit) - Aslında motorlarla birlikte 2 bit kullanıyorum, ancak bir tanesi yeterli.
5 motorun tümü için kapalı/sağ/sol – her biri 2 bit, yani toplamda 10 bit

11 veya 12 bitin yeterli olduğu ortaya çıktı.

Yol tarifi kodlaması:
Kapalı: 00
Sağ: 01
Sol: 10

Kontrol sinyali yavaş yavaş şöyle görünür:

Bayt 1, 1'den 4'e kadar olan motorların sağ/sol kontrolü olduğundan, doğrudan kaydırma yazmacına rahatlıkla yönlendirilebilir.

2 saniyelik bir gecikmeyle bağlantı kesilir ve ardından motorlar sanki kırmızı düğmeye basılmış gibi durur.

Adım 8: Kod

Eldiven kodu aşağıdaki kitaplıklardan bölümler içerir:

Eldivenin açısal konumuyla orantılı 5 bitlik bir değerle (0..31) belirlenen Bilek, Dirsek, Omuz ve Taban motorlarının istenen hızını göndermek için iletişim yapısına iki bayt daha eklendi. Manipülatör kontrolörü alınan değeri (0..31) her biri için sırasıyla PWM değerlerine dağıtır. beyin motoru. Bu, tutarlı operatör hızı kontrolü ve daha hassas robotik kol manipülasyonu sağlar.

Yeni hareket seti el sanatları:

• Arka ışık: Orta parmaktaki düğme – Açık, küçük parmaktaki düğme – Kapalı.
• Esnek sensör, Kavramayı kontrol eder - yarı bükülmüş parmak - Açık, tamamen bükülmüş parmak - Kapat.
• Bilek, harekete göre avuç içi yataya göre yukarı ve aşağı doğru döndürülerek kontrol edilir ve sapma ne kadar büyük olursa hız da o kadar büyük olur.
• Dirsek, avuç içi yataya göre sırasıyla Sağa ve Sola sapması ile kontrol edilir. Sapma ne kadar büyük olursa hız da o kadar büyük olur.
• Omuz, avuç içi yukarıya bakacak şekilde uzatılmış avuç içi ile ilgili olarak Sağa ve Sola döndürülerek kontrol edilir. Avucun dirsek eksenine göre dönmesi robot kolunun sallanmasına neden olur.
• Taban, Omuz ile aynı şekilde kontrol edilir, ancak avuç içi aşağı bakacak şekildedir.

Adım 9: Başka neler geliştirilebilir?

Pek çok benzer sistem gibi bu da beyin numarası işlevselliğini artırmak için yeniden programlanabilir. Üstelik tasarım ev yapımı ürünler standart bir kontrol panelinde bulunmayan kontrol seçenekleri aralığını genişletir:

Kademeli hız artışı: Her motor hareketi minimum bir hızda başlar ve bu hız, gereken maksimuma ulaşana kadar her saniye kademeli olarak artar. Bu, her motorun, özellikle de Kavrama ve Bilek motorlarının daha hassas kontrol edilmesine olanak sağlayacaktır.
Daha hızlı frenleme: Kontrol ünitesinden bir durdurma komutu alındığında motor yaklaşık 50 ms boyunca konumunu değiştirmeye devam eder, dolayısıyla hareketin "kırılması" daha hassas kontrol sağlayacaktır.
Ve başka?

Belki gelecekte kontrol için daha karmaşık hareketler, hatta aynı anda birkaç hareket kullanılabilir.

Ama bu gelecekte, ama şimdilik işinizde iyi şanslar ve umarım benimki de beyin fırtınası senin için faydalı oldu!

Merhaba Giktimes!

uFactory'nin uArm projesi iki yıldan fazla bir süre önce Kickstarter'da fon topladı. En başından beri bunun açık bir proje olacağını söylediler ancak şirketin bitiminden hemen sonra kaynak kodunu yayınlamak için acele etmediler. Pleksiglas'ı sadece çizimlerine göre kesmek istedim ve bu kadar, ancak kaynak malzeme olmadığından ve yakın gelecekte buna dair bir işaret olmadığından tasarımı fotoğraflardan tekrarlamaya başladım.

Artık robot kolum şuna benziyor:

İki yıl içinde yavaş yavaş çalışarak dört versiyonunu yapmayı başardım ve oldukça fazla deneyim kazandım. Projenin açıklamasını, geçmişini ve tüm proje dosyalarını kesim altında bulabilirsiniz.

Deneme ve hata

Bu giriş parametreleriyle ilk versiyonu çizdim. Maalesef manipülatörün (sarı renkte yapılmış) bu versiyonunun fotoğrafı yok. Buradaki hatalar epikti. İlk olarak, montajı neredeyse imkansızdı. Kural olarak manipülatörden önce çizdiğim mekanikler oldukça basitti ve montaj sürecini düşünmeme gerek kalmıyordu. Ama yine de onu monte ettim ve çalıştırmayı denedim ve elim neredeyse hiç hareket etmedi! Tüm parçalar vidaların etrafında dönüyordu ve daha az boşluk olacak şekilde onları sıktığımda hareket edemiyordu. Hareket edebilmesi için gevşetirsem inanılmaz bir oyun ortaya çıktı. Sonuç olarak konsept üç gün bile ayakta kalamadı. Ve manipülatörün ikinci versiyonu üzerinde çalışmaya başladı.

Kırmızı zaten iş için oldukça uygundu. Normal bir şekilde monte edildi ve yağlamayla hareket edebiliyordu. Üzerindeki yazılımı test edebildim ama yine de yatakların olmayışı ve farklı itme kuvvetlerinde büyük kayıplar onu çok zayıf kılıyordu.

Daha sonra proje üzerinde çalışmayı bir süreliğine bıraktım ama kısa süre sonra projeyi hayata geçirmeye karar verdim. Daha güçlü ve popüler servolar kullanmaya, boyutları büyütmeye ve rulmanlar eklemeye karar verdim. Üstelik her şeyi aynı anda mükemmel yapmaya çalışmayacağıma karar verdim. Çizimlerin taslağını güzel bağlantılar çizmeden aceleyle çizdim ve şeffaf pleksiglastan kesme emri verdim. Ortaya çıkan manipülatörü kullanarak montaj sürecindeki hataları ayıklayabildim, ilave güçlendirme gerektiren alanları belirledim ve rulmanların nasıl kullanılacağını öğrendim.

Şeffaf manipülatörle çok eğlendikten sonra son beyaz versiyonu çizmeye başladım. Yani artık tüm mekaniklerin hataları tamamen ayıklandı, bana uyuyorlar ve bu tasarımda başka hiçbir şeyi değiştirmek istemediğimi söylemeye hazırım:

uArm projesine temelde yeni bir şey getirememek beni üzüyor. Son versiyonu çizmeye başladığımda, 3D modelleri zaten GrabCad'de kullanıma sunmuşlardı. Sonuç olarak pençeyi biraz basitleştirdim, dosyaları uygun formatta hazırladım ve çok basit ve standart bileşenler kullandım.

Manipülatörün özellikleri

1. Güçlü ve ağır motorların manipülatörün tabanına yerleştirilmesine ve tutucunun tabana paralel veya dik tutulmasına olanak tanıyan bir çubuk sistemi
2. Pleksiglastan satın alınması veya kesilmesi kolay basit bir bileşen seti
3. Manipülatörün neredeyse tüm bileşenlerindeki rulmanlar
4. Montajı kolaydır. Bunun gerçekten zor bir görev olduğu ortaya çıktı. Tabanın montajı sürecini düşünmek özellikle zordu
5. Kavrama konumu 90 derece değiştirilebilir
6. Açık kaynak ve belgeler. Her şey erişilebilir formatlarda hazırlanmıştır. 3D modeller, kesim dosyaları, malzeme listesi, elektronik ve yazılım için indirme bağlantıları sağlayacağım
7. Arduino uyumludur. Arduino'yu eleştiren birçok kişi var ama bunun kitleyi genişletmek için bir fırsat olduğuna inanıyorum. Profesyoneller yazılımlarını kolayca C dilinde yazabilirler - bu, Atmel'in sıradan bir denetleyicisidir!

Mekanik

Bütün bu parçaları kesmem için benden yaklaşık 10 dolar ücret aldılar.

Taban büyük bir yatağın üzerine monte edilmiştir:

Montaj süreci açısından temel olarak düşünmek özellikle zordu, ancak uArm'daki mühendislere göz kulak oldum. Külbütörler 6 mm çapında bir pimin üzerine oturur. Dirsek çekişimin U şeklinde bir tutucu üzerinde tutulduğu, uFactory'nin ise L şeklinde bir tutucu üzerinde tutulduğu unutulmamalıdır. Farkın ne olduğunu açıklamak zor ama sanırım daha iyisini yaptım.

Kavrama ayrı olarak monte edilir. Kendi ekseni etrafında dönebilmektedir. Pençenin kendisi doğrudan motor miline oturur:

Makalenin sonunda fotoğraflarda süper ayrıntılı montaj talimatlarına bir bağlantı vereceğim. İhtiyacınız olan her şey elinizin altındaysa, birkaç saat içinde hepsini güvenle bir araya getirebilirsiniz. Ayrıca ücretsiz SketchUp programında 3 boyutlu model hazırladım. İndirebilir, oynayabilir ve neyin ve nasıl birleştirildiğini görebilirsiniz.

Elektronik

Burada anlatımım önceki projelerle yakından iç içe geçmiş durumda. Bir süre önce başladım ve hatta bu amaçlar için kendi Arduino uyumlu kartımı bile hazırladım. Öte yandan bir gün ucuza pano yapma fırsatı buldum (ben de bundan bahsediyorum). Sonunda her şey benim kendi Arduino uyumlu kartımı ve manipülatörü kontrol etmek için özel bir kalkan kullanmamla sona erdi.

Bu kalkan aslında çok basittir. Dört değişken direnci, iki butonu, beş servo konnektörü ve bir güç konnektörü vardır. Bu, hata ayıklama açısından çok uygundur. Bir test taslağı yükleyebilir ve kontrol için bazı makrolar veya buna benzer şeyler kaydedebilirsiniz. Yazının sonunda board dosyasını indirmeniz için link de vereceğim fakat metalize delikli imalata uygun olduğundan ev üretimi için pek kullanışlı değildir.

Programlama

uArm'ın terminal programı, fareyi kontrol ederken beş parametreyi değiştirmenize olanak sağlar. Fare yüzey boyunca hareket ettikçe manipülatörün XY düzlemindeki konumu değişir. Tekerleğin döndürülmesi yüksekliği değiştirir. LMB/RMB - pençeyi sıkıştırın/sıkıştırmayı açın. RMB + tekerlek - kolu döndürün. Aslında çok uygun. Dilerseniz manipülatör ile aynı protokolü kullanarak haberleşecek herhangi bir terminal yazılımını da yazabilirsiniz.

Burada eskizler vermeyeceğim - bunları makalenin sonunda indirebilirsiniz.

Çalışma videosu

Bağlantılar

Öncelikle genel konular tartışılacak, ardından sonucun teknik özellikleri, ayrıntılar ve son olarak montaj sürecinin kendisi tartışılacak.

Genel olarak ve genel olarak

Bu cihazı bir bütün olarak oluşturmak herhangi bir zorluğa neden olmamalıdır. Manipülasyon yapan kolun kendisine verilen görevleri yerine getirebilmesi için, fiziksel açıdan uygulanması oldukça zor olacak olasılıkları iyice düşünmek gerekecektir.

Sonucun teknik özellikleri

Uzunluk/yükseklik/genişlik parametreleri sırasıyla 228/380/160 milimetre olan bir numune dikkate alınacaktır. Bitmiş ürünün ağırlığı yaklaşık 1 kilogram olacaktır. Kontrol için kablolu uzaktan kumanda kullanılır. Tecrübeniz varsa tahmini montaj süresi 6-8 saattir. Eğer orada değilse, manipülatör kolunun bir araya getirilmesi günler, haftalar ve göz yummayla aylar sürebilir. Bu gibi durumlarda bunu yalnızca kendi çıkarlarınız için kendi ellerinizle yapmalısınız. Bileşenleri hareket ettirmek için komütatör motorlar kullanılır. Yeterli çabayla 360 derece dönecek bir cihaz yapabilirsiniz. Ayrıca, çalışma kolaylığı için havya ve lehim gibi standart aletlere ek olarak aşağıdakileri stoklamanız gerekir:

1. Uzun burun pensesi.
2. Yan kesiciler.
3. Yıldız tornavida.
4. 4 D tipi pil.

Uzaktan kumanda, düğmeler ve bir mikro denetleyici kullanılarak uygulanabilir. Uzaktan kablosuz kontrol yapmak istiyorsanız manipülatör elinde bir aksiyon kontrol elemanına da ihtiyacınız olacaktır. Ek olarak, yalnızca devrenin stabilize edilmesine ve gerekli büyüklükte bir akımın doğru zamanlarda iletilmesine olanak sağlayacak cihazlara (kapasitörler, dirençler, transistörler) ihtiyaç duyulacaktır.

Küçük parçalar

Devir sayısını düzenlemek için adaptör tekerleklerini kullanabilirsiniz. Manipülatörün elinin hareketini pürüzsüz hale getirecekler.

Ayrıca tellerin hareketlerini zorlaştırmamasını sağlamak da gereklidir. Bunları yapının içine yerleştirmek en uygunudur. Her şeyi dışarıdan yapabilirsiniz; bu yaklaşım zamandan tasarruf etmenizi sağlar ancak tek tek bileşenlerin veya cihazın tamamının taşınmasında zorluklara yol açabilir. Ve şimdi: manipülatör nasıl yapılır?

Genel olarak montaj

Şimdi doğrudan manipülatör kolunu oluşturmaya geçelim. Temelden başlayalım. Cihazın her yöne döndürülebilmesini sağlamak gerekir. Tek bir motorla çalıştırılan bir disk platformuna yerleştirmek iyi bir çözüm olacaktır. Her iki yönde de dönebilmesi için iki seçenek vardır:

1. İki motorun montajı. Her biri belirli bir yöne dönmekten sorumlu olacak. Biri çalışırken diğeri dinleniyor.
2. Bir motoru her iki yönde de dönmesini sağlayacak bir devreyle kurmak.

Önerilen seçeneklerden hangisini seçeceğiniz tamamen size bağlıdır. Daha sonra ana yapı yapılır. Rahat çalışma için iki "eklem" gereklidir. Platforma bağlandığında, tabanında bulunan motorların yardımıyla farklı yönlere eğilebilmelidir. Başka bir veya bir çift, tutacağın bir kısmının koordinat sisteminin yatay ve dikey çizgileri boyunca hareket ettirilebilmesi için dirsek kıvrımına yerleştirilmelidir. Ayrıca maksimum yetenek elde etmek istiyorsanız bileğe başka bir motor takabilirsiniz. Sonraki en gerekli olanıdır, onsuz manipüle edici bir el imkansızdır. Yakalama cihazını kendi ellerinizle yapmanız gerekecek. Burada birçok uygulama seçeneği var. En popüler iki tanesi hakkında ipucu verebilirsiniz:

Video: Bir manipülatör nasıl yapılır

1. Tutulacak nesneyi aynı anda sıkıştıran ve açan yalnızca iki parmak kullanılır. Bu en basit uygulamadır ancak genellikle önemli bir yük taşıma kapasitesine sahip olamaz.
2. İnsan elinin prototipi yaratıldı. Burada tüm parmaklar için tek bir motor kullanılabiliyor ve bu motor yardımıyla bükme/uzatma gerçekleştirilebiliyor. Ancak tasarım daha karmaşık hale getirilebilir. Böylece her parmağınıza bir motor bağlayıp ayrı ayrı kontrol edebilirsiniz.

Daha sonra, bireysel motorların ve çalışma hızlarının etkileneceği uzaktan kumandayı yapmaya devam ediyor. Ve kendi yaptığınız robotik manipülatörü kullanarak denemelere başlayabilirsiniz.

Sonucun olası şematik gösterimleri

DIY manipülatif el, yaratıcılık için geniş fırsatlar sağlar. Bu nedenle benzer bir amaç için kendi cihazınızı oluştururken temel alabileceğiniz çeşitli uygulamaları dikkatinize sunuyoruz.

Video: DIY manipülatör.mpg

Sunulan herhangi bir manipülatör devresi geliştirilebilir.

Çözüm

Robotikle ilgili önemli olan şey, işlevsel iyileştirmenin neredeyse hiçbir sınırının olmamasıdır. Bu nedenle dilerseniz gerçek bir sanat eseri yaratmak zor olmayacaktır. Daha fazla iyileştirmenin olası yollarından bahsetmişken, vinçten bahsetmeye değer. Böyle bir cihazı kendi elinizle yapmak zor olmayacak, aynı zamanda çocuklara yaratıcı çalışmayı, bilimi ve tasarımı öğretecek. Ve bunun da gelecekteki yaşamları üzerinde olumlu bir etkisi olabilir. Kendi ellerinizle vinç yapmak zor olacak mı? Bu ilk bakışta göründüğü kadar sorunlu değil. Üzerinde döneceği kablo ve tekerlekler gibi ek küçük parçaların varlığına dikkat etmeye değmediği sürece.