Paloturvallisuuden tietosanakirja

Tee-se-itse käsimanipulaattori kotona. Edullinen robottikäsi, ohjelmoitava Arduinoon: tee-se-itse robottimanipulaattori. Teollisuuden robottimanipulaattorien valmistajat

MeArm-robottikäsivarsi on taskuversio teollisuuskäsivarresta. MeArm on helposti koottava ja ohjattava robotti, mekaaninen käsivarsi. Manipulaattorissa on neljä vapausastetta, mikä tekee siitä helppoa tarttua ja liikuttaa erilaisia ​​pieniä esineitä.

Tämä tuote esitetään kokoonpanosarjana. Sisältää seuraavat osat:

  • joukko läpinäkyviä akryyliosia mekaanisen manipulaattorin kokoamiseen;
  • 4 servoa;
  • ohjauskortti, jolla Arduino Pro -mikro-ohjain ja Nokia 5110 -graafinen näyttö sijaitsevat;
  • ohjaussauva, joka sisältää kaksi kaksiakselista analogista ohjaussauvaa;
  • USB-virtajohto.


Ennen mekaanisen manipulaattorin kokoamista on tarpeen kalibroida servot. Kalibrointiin käytämme Arduino-ohjainta. Yhdistämme servot Arduino-korttiin (tarvitaan ulkoinen 5-6V 2A virtalähde).

Servo keskimmäinen, vasen, oikea, kynsi ; // luo 4 servo-objektia

Virheellinen asetus ()
{
Serial.begin(9600);
middle.attach(11); // kiinnittää servon tappiin 11 pyörittääkseen alustaa
left.attach(10); // kiinnittää servon nastan 10 päälle vasen olkapää
right.attach(9); // kiinnittää servon oikean olakkeen tappiin 11
claw.attach(6); // kiinnittää servon tappiin 6 (kaappaus)
}

void loop()
{
// asettaa servon sijainnin magnitudin mukaan (asteina)
middle.write(90);
vasen.kirjoita(90);
oikea.kirjoita(90);
claw.write(25);
viive (300);
}
Tee viiva servomoottorin rungon ja karan läpi merkin avulla. Liitä sarjaan kuuluva muovinen vipu servoon alla olevan kuvan mukaisesti käyttämällä servon kiinnityssarjan mukana tulevaa pientä ruuvia. Käytämme niitä tässä asennossa MeArmin mekaanista osaa koottaessa. Varo siirtämästä karan asentoa.


Nyt voit koota mekaanisen manipulaattorin.
Ota pohja ja kiinnitä jalat sen kulmiin. Asenna sitten neljä 20 mm:n pulttia ja ruuvaa niihin mutterit (puolet kokonaispituudesta).

Nyt kiinnitämme keskiservon kahdella 8mm pultilla pieneen levyyn ja kiinnitämme tuloksena olevan rakenteen alustaan ​​20mm pulteilla.

Kokoamme rakenteen vasemman osan.

Kokoamme oikean osan rakenteesta.

Nyt sinun on yhdistettävä vasen ja oikea osa. Ensin menen sovitinlevyyn

Sitten oikein, ja saamme

Rakenteen yhdistäminen alustaan

Ja keräämme "kynnen"

Kiinnitetään "kynsi"

Kokoamiseen voit käyttää seuraavaa käsikirjaa (englanniksi) tai vastaavan manipulaattorin kokoamisopasta (venäjäksi).

Pinout-kaavio

Nyt voit aloittaa Arduino-koodin kirjoittamisen. Manipulaattorin ohjaamiseksi ja ohjauksen ohjaamiseksi joystickin avulla olisi mukavaa ohjata manipulaattori tiettyyn pisteeseen karteesisissa koordinaateissa (x, y, z). Siellä on vastaava kirjasto, joka voidaan ladata githubista - https://github.com/mimeindustries/MeArm/tree/master/Code/Arduino/BobStonesArduinoCode.
Koordinaatit mitataan millimetreinä kiertokeskipisteestä. Lähtöasento on pisteessä (0, 100, 50), eli 100 mm eteenpäin alustasta ja 50 mm maasta.
Esimerkki kirjaston käyttämisestä manipulaattorin asentamiseen tiettyyn pisteeseen karteesisissa koordinaateissa:

#include "meArm.h"
#sisältää

Void setup() (
arm.begin(11, 10, 9, 6);
arm.openGripper();
}

Void loop() (
// ylös ja vasemmalle
arm.gotoPoint(-80,100,140);
// napata
arm.closeGripper();
// alas, haittaa ja oikeaa
arm.gotoPoint(70;200;10);
// vapauta kahva
arm.openGripper();
// paluu lähtöpisteeseen
arm.gotoPoint(0,100,50);
}

meArm-luokan menetelmät:

mitätön alkaa(int pinBase, int pinSolder, int pinElbow, int pinGripper) - käynnistä meArm, määritä liitäntänastat keskimmäiselle, vasemmalle, oikealle, kynsiservoille. Se on kutsuttava setup();
mitätön openGripper() - avaa kahva;
mitätön closeGripper() - sieppaus;
mitätön gotoPoint(kellua x, kellua y, kellua z) - siirrä manipulaattori karteesisten koordinaattien (x, y, z) asentoon;
kellua hankiX() - nykyinen X-koordinaatti;
kellua getY() - nykyinen Y-koordinaatti;
kellua getZ() - nykyinen Z-koordinaatti.

Asennusopas (englanniksi)

Hei Giktimes!

uFactoryn uArm-projekti keräsi varoja Kickstarterissa yli kaksi vuotta sitten. He sanoivat alusta asti, että kyseessä olisi avoin projekti, mutta heti yrityksen päätyttyä heillä ei ollut kiirettä julkaista lähdekoodia. Halusin vain leikata pleksilasin heidän piirustuksensa mukaan ja siinä se, mutta koska lähdemateriaaleja ei ollut eikä siitä ollut merkkejä lähitulevaisuudessa, aloin toistaa mallia valokuvista.

Nyt robottikäteni näyttää tältä:

Hitaasti kahdessa vuodessa työskennellen onnistuin tekemään neljä versiota ja sain aika paljon kokemusta. Löydät projektin kuvauksen, historian ja kaikki projektitiedostot leikkauksen alta.

Yritys ja erehdys

Kun aloin työstää piirustuksia, en halunnut vain toistaa uArmia, vaan parantaa sitä. Minusta tuntui, että minun olosuhteissani oli täysin mahdollista tehdä ilman laakereita. En myöskään pitänyt siitä, että elektroniikka pyöri koko manipulaattorin mukana ja halusin yksinkertaistaa saranan alaosan suunnittelua. Lisäksi aloin piirtämään häntä hieman pienemmäksi heti.

Näillä syöttöparametreilla piirsin ensimmäisen version. Valitettavasti minulla ei ole valokuvia manipulaattorin tuosta versiosta (joka on valmistettu vuonna keltainen väri). Sen virheet olivat yksinkertaisesti eeppisiä. Ensinnäkin kokoaminen oli lähes mahdotonta. Pääsääntöisesti mekaniikka, jonka piirsin ennen manipulaattoria, oli melko yksinkertaista, eikä minun tarvinnut ajatella kokoonpanoprosessia. Mutta silti, kokosin sen ja yritin käynnistää sen, eikä käteni juuri liikkunut! Kaikki osat pyörivät ruuvien ympärillä ja jos kiristin ne niin, että välystä jäisi vähemmän, hän ei voinut liikkua. Jos löysin sen, jotta se voisi liikkua, ilmestyi uskomaton leikki. Tämän seurauksena konsepti ei kestänyt edes kolmea päivää. Ja hän aloitti työskentelyn manipulaattorin toisen version parissa.

Punainen sopi jo hyvin töihin. Se koottiin normaalisti ja pystyi liikkumaan voitelulla. Sain testata sen ohjelmistoa, mutta silti laakerien puute ja suuria tappioita eri luonnoksilla he tekivät hänestä erittäin heikon.

Sitten keskeytin projektin työn joksikin aikaa, mutta päätin pian toteuttaa sen. Päätin käyttää tehokkaampia ja suositumpia servoja, kasvattaa kokoa ja lisätä laakereita. Lisäksi päätin, että en yritä tehdä kaikkea täydellisesti kerralla. Piirsin piirustukset päälle nopeat kädet, piirtämättä kauniita liitoksia ja tilattua leikkausta läpinäkyvästä pleksilasista. Tuloksena olevan manipulaattorin avulla pystyin korjaamaan kokoonpanoprosessin virheitä, tunnistamaan alueet, jotka vaativat lisävahvistusta, ja opin käyttämään laakereita.

Kun minulla oli hauskaa läpinäkyvän manipulaattorin kanssa, aloin piirtämään lopullista valkoista versiota. Joten nyt kaikki mekaniikka on täysin virheenkorjattu, ne sopivat minulle ja olen valmis sanomaan, että en halua muuttaa mitään muuta tässä mallissa:

Minua masentaa, etten pystynyt tuomaan mitään perustavanlaatuista uutta uArm-projektiin. Kun aloin piirtämään lopullista versiota, he olivat jo julkaisseet 3D-mallit GrabCadissa. Tämän seurauksena yksinkertaistin vain hieman kynsiä, valmistelin tiedostot kätevään muotoon ja käytin hyvin yksinkertaisia ​​​​ja vakiokomponentteja.

Manipulaattorin ominaisuudet

Ennen kuin uArm ilmestyi, työpöydän manipulaattorit tältä luokasta näytti aika surulliselta. Niissä joko ei ollut lainkaan elektroniikkaa tai niillä oli jonkinlainen ohjaus vastuksilla tai niillä oli oma ohjelmistonsa. Toiseksi niissä ei yleensä ollut rinnakkaisten saranoiden järjestelmää ja itse kahva muutti asentoaan käytön aikana. Jos keräät kaikki manipulaattorini edut, saat melko pitkän luettelon:
  1. Tankojärjestelmä, joka mahdollistaa voimakkaiden ja raskaiden moottoreiden sijoittamisen manipulaattorin pohjalle sekä tarraimen pitämisen samansuuntaisesti tai kohtisuorassa alustaan ​​nähden
  2. Yksinkertainen komponenttisarja, joka on helppo ostaa tai leikata pleksilasista
  3. Laakerit melkein kaikissa manipulaattorin osissa
  4. Helppo koota. Tämä osoittautui todella vaikeaksi tehtäväksi. Erityisen vaikeaa oli pohtia alustan kokoamisprosessia
  5. Kädensijaa voidaan muuttaa 90 astetta
  6. Avoin lähdekoodi ja dokumentaatio. Kaikki on valmistettu saavutettavissa olevissa muodoissa. Tarjoan latauslinkkejä 3D-malleihin, leikkaustiedostoihin, materiaaliluetteloon, elektroniikkaan ja ohjelmistoihin
  7. Arduino yhteensopiva. Arduinolla on monia halveksijia, mutta uskon, että tämä on mahdollisuus laajentaa yleisöä. Ammattilaiset voivat helposti kirjoittaa ohjelmistonsa C-kielellä - tämä on tavallinen Atmelin ohjain!

Mekaniikka

Kokoamista varten sinun on leikattava osia 5 mm paksusta pleksilasista:

He veloittivat minulta noin 10 dollaria kaikkien näiden osien leikkaamisesta.

Jalusta on asennettu suureen laakeriin:

Erityisen vaikeaa oli pohtia pohjaa kokoonpanoprosessin kannalta, mutta pidin uArmin insinöörejä silmällä. Keinukkeet istuvat tapilla, jonka halkaisija on 6 mm. On syytä huomata, että kyynärpäävetoni pidetään U-muotoisessa pidikkeessä, kun taas uFactoryn veto on L-muotoisessa. On vaikea selittää, mikä ero on, mutta mielestäni onnistuin paremmin.

Kädensija kootaan erikseen. Se voi pyöriä akselinsa ympäri. Itse kynsi on suoraan moottorin akselilla:

Artikkelin lopussa annan linkin erittäin yksityiskohtaisiin kokoamisohjeisiin valokuvissa. Voit vääntää sen luottavaisesti yhteen parissa tunnissa, jos sinulla on kaikki tarvitsemasi käsillä. Valmistelin myös 3D-mallin ilmainen ohjelma SketchUp. Voit ladata sen, pelata sitä ja nähdä mitä ja miten se on koottu.

Elektroniikka

Saadaksesi kätesi toimimaan, sinun tarvitsee vain liittää viisi servoa Arduinoon ja syöttää niille virtaa hyvä lähde. uArm käyttää jonkinlaisia ​​takaisinkytkentämoottoreita. Asensin kolme tavallista MG995-moottoria ja kaksi pientä metallivaihdemoottoria ohjaamaan tarttujaa.

Tässä tarinani on tiiviisti kietoutunut aikaisempiin projekteihin. Jokin aika sitten aloin opettamaan Arduino-ohjelmointia ja valmistin jopa oman Arduino-yhteensopivan taulun näihin tarkoituksiin. Toisaalta, eräänä päivänä minulla oli mahdollisuus tehdä tauluja halvalla (josta myös kirjoitin). Lopulta kaikki päättyi siihen, että käytin omaa Arduino-yhteensopivaa korttiani ja erikoissuojaa ohjaamaan manipulaattoria.

Tämä suoja on itse asiassa hyvin yksinkertainen. Siinä on neljä säädettävää vastusta, kaksi painiketta, viisi servoliitintä ja virtaliitin. Tämä on erittäin kätevää virheenkorjauksen näkökulmasta. Voit ladata testiluonnoksen ja tallentaa makron ohjausta varten tai jotain vastaavaa. Annan artikkelin loppuun myös linkin levytiedoston lataamiseen, mutta se on valmistettu metalloiduilla rei'illä valmistukseen, joten kotituotannossa siitä on vähän hyötyä.

Ohjelmointi

Mielenkiintoisin asia on manipulaattorin ohjaaminen tietokoneelta. uArmissa on kätevä sovellus manipulaattorin ohjaamiseen ja protokolla sen kanssa työskentelemiseen. Tietokone lähettää 11 tavua COM-porttiin. Ensimmäinen on aina 0xFF, toinen on 0xAA ja osa jäljellä olevista on signaaleja servoille. Seuraavaksi nämä tiedot normalisoidaan ja lähetetään moottoreille käsittelyä varten. Servoni on kytketty digitaalisiin tuloihin/lähtöihin 9-12, mutta tämä on helposti vaihdettavissa.

uArmin pääteohjelma mahdollistaa viiden parametrin muuttamisen hiirtä ohjattaessa. Kun hiiri liikkuu pinnan poikki, manipulaattorin sijainti XY-tasossa muuttuu. Pyörän pyörittäminen muuttaa korkeutta. LMB/RMB - purista/purista kynsi. RMB + pyörä - kierrä kahvaa. Se on itse asiassa erittäin kätevä. Halutessasi voit kirjoittaa minkä tahansa pääteohjelmiston, joka kommunikoi manipulaattorin kanssa samaa protokollaa käyttäen.

En tarjoa luonnoksia täällä - voit ladata ne artikkelin lopusta.

Video työstä

Ja lopuksi video itse manipulaattorista. Se näyttää kuinka ohjataan hiirtä, vastuksia ja valmiiksi tallennettua ohjelmaa.

Linkit

Tiedostot pleksileikkaukseen, 3D-mallit, ostolista, taulupiirustukset ja ohjelmistot ovat ladattavissa minun lopussa.

Tämän robotin ominaisuuksista Arduino-alustalla voidaan huomata sen suunnittelun monimutkaisuus. Robottikäsivarsi koostuu useista vivuista, joiden avulla se voi liikkua kaikkia akseleita pitkin, tarttua ja siirtää erilaisia ​​asioita käyttämällä vain 4 servomoottoria. Kerättyään omilla käsilläni Tällaisella robotilla pystyt varmasti yllättämään ystäväsi ja rakkaasi tämän laitteen ominaisuuksilla ja miellyttävällä ulkonäöllä! Muista, että ohjelmointiin voit aina käyttää graafista ympäristöämme RobotON Studio!

Jos sinulla on kysyttävää tai kommentteja, olemme aina yhteydessä! Luo ja julkaise tulokset!

Ominaisuudet:

Robottikäsivarren kokoamiseen omin käsin tarvitset melkoisen määrän komponentteja. Suurin osa on 3D-tulostetuilla osilla, niitä on noin 18 (diaa ei tarvitse tulostaa). Jos latasit ja tulostit kaiken tarvitsemasi, tarvitset pultit, mutterit ja elektroniikka:

  • 5 kpl M4 20 mm pulttia, 1 x 40 mm ja yhteensopivat mutterit kiertymisenestolla
  • 6 M3 10mm pulttia, 1 x 20mm ja vastaavat mutterit
  • Leipälauta liitäntäjohdoilla tai suojalla
  • Arduino Nano
  • 4 servomoottoria SG 90

Kotelon asennuksen jälkeen on TÄRKEÄÄ varmistaa, että se pääsee liikkumaan vapaasti. Jos Roboarmin avainkomponentit liikkuvat vaikeasti, servomoottorit eivät ehkä kestä kuormaa. Elektroniikkaa koottaessa on muistettava, että piiri on parempi kytkeä virtaan, kun liitännät on tarkastettu perusteellisesti. Jotta SG 90 -servokäytöt eivät vaurioidu, sinun ei tarvitse kääntää itse moottoria käsin, ellei se ole välttämätöntä. Jos sinun on kehitettävä SG 90, sinun on liikutettava moottorin akselia tasaisesti eri suuntiin.

Ominaisuudet:
  • Yksinkertainen ohjelmointi johtuen pienestä määrästä samantyyppisiä moottoreita
  • Joissakin servoissa kuolleita alueita
  • Robotin laaja käyttömahdollisuus jokapäiväisessä elämässä
  • Mielenkiintoista insinöörityötä
  • Tarve käyttää 3D-tulostinta

Tämä projekti on monitasoinen modulaarinen tehtävä. Projektin ensimmäinen vaihe on osasarjana toimitettavan robottivarsimoduulin kokoonpano. Tehtävän toinen vaihe on IBM PC -liittymän kokoaminen, myös osista. Lopuksi tehtävän kolmas vaihe on ääniohjausmoduulin luominen.

Robottivartta voidaan ohjata manuaalisesti pakkauksen mukana tulevalla kädessä pidettävällä ohjauspaneelilla. Robotin käsivartta voidaan myös ohjata joko sarjaan kootun IBM PC -liitännän kautta tai ääniohjausmoduulin avulla. IBM PC -liitäntäsarjan avulla voit ohjata ja ohjelmoida robotin toimintoja IBM PC -työtietokoneen kautta. Ääniohjauslaitteen avulla voit ohjata robotin kättä äänikomennoilla.

Kaikki nämä moduulit yhdessä muodostavat toimivan laitteen, jonka avulla voit kokeilla ja ohjelmoida automatisoituja toimintosarjoja tai jopa herättää henkiin täysin lankaohjatun robottikäsivarren.

PC-käyttöliittymän avulla voit ohjelmoida manipulaattorivarren automaattisten toimintojen ketjuun tai "elvyttää" henkilökohtaisen tietokoneen avulla. On myös vaihtoehto, jossa voit ohjata kättä interaktiivisesti joko käsiohjaimella tai Windows 95/98 -ohjelmalla. Käden "animaatio" on "viihde" osa ohjelmoitujen automatisoitujen toimien ketjua. Jos esimerkiksi asetat lapsen hansikasnuken robottikäsivarteen ja ohjelmoit laitteen esittämään pienen esityksen, ohjelmoit elektronisen nuken heräämään henkiin. Automatisoitua toimintaohjelmointia käytetään laajasti teollisuus- ja viihdeteollisuudessa.

Teollisuudessa yleisimmin käytetty robotti on robottikäsi. Robottikäsi on erittäin joustava työkalu, jo pelkästään siksi, että käsivarren manipulaattorin viimeinen segmentti voi olla sopiva työkalu tietty tehtävä tai tuotantoa. Esimerkiksi nivelhitsausasennoitinta voidaan käyttää pistehitsaus, ruiskusuuttimella voidaan maalata erilaisia ​​osia ja kokoonpanoja, ja tarttujalla esineitä voidaan kiinnittää ja sijoittaa, vain muutamia mainitakseni.

Joten kuten näemme, robottikäsi suorittaa monia hyödyllisiä toimintoja ja voi toimia ihanteellisena työkaluna erilaisten prosessien tutkimiseen. Robottikäsivarren luominen tyhjästä on kuitenkin vaikea tehtävä. On paljon helpompaa koota käsi valmiin sarjan osista. OWI myy melko hyviä robottikäsivarsisarjoja, joita voi ostaa monilta elektroniikan jälleenmyyjiltä (katso osaluettelo tämän luvun lopussa). Käyttöliittymän avulla voit liittää kootun robottivarren työtietokoneesi tulostinporttiin. Työtietokoneena voit käyttää IBM PC -sarjaa tai yhteensopivaa konetta, joka tukee DOS- tai Windows 95/98 -käyttöjärjestelmää.

Kun robottivartta on liitetty tietokoneen tulostinporttiin, sitä voidaan ohjata interaktiivisesti tai ohjelmallisesti tietokoneesta käsin. Käsiohjaus interaktiivisessa tilassa on hyvin yksinkertaista. Voit tehdä tämän napsauttamalla yhtä toimintonäppäimistä lähettääksesi robotille komennon suorittaa tietty liike. Toinen näppäimen painallus pysäyttää komennon.

Myöskään automaattisten toimien ketjun ohjelmointi ei ole vaikeaa. Napsauta ensin Ohjelmanäppäintä siirtyäksesi ohjelmatilaan. Tässä modissa käsi toimii täsmälleen samalla tavalla kuin edellä on kuvattu, mutta lisäksi jokainen toiminto ja sen kesto tallennetaan skriptitiedostoon. Skriptitiedosto voi sisältää jopa 99 erilaista toimintoa, mukaan lukien tauot. Itse käsikirjoitustiedosto voidaan toistaa 99 kertaa. Erilaisten skriptitiedostojen tallentaminen antaa sinun kokeilla tietokoneohjattua automatisoitujen toimintojen sarjaa ja "elvyttää" kättä. Työskentely ohjelman kanssa Windows 95/98 -käyttöjärjestelmässä on kuvattu yksityiskohtaisemmin alla. Windows-ohjelma sisältyy robottikäsikäyttöliittymäsarjaan tai sen voi ladata ilmaiseksi Internetistä osoitteesta http://www.imagesco.com.

Lisäksi Windows-ohjelma käsivartta voidaan ohjata käyttämällä BASIC tai QBASIC. DOS-tason ohjelma on liitäntäpakkauksen mukana olevilla levykkeillä. DOS-ohjelma sallii kuitenkin ohjauksen vain interaktiivisessa tilassa näppäimistön avulla (katso BASIC-ohjelman tuloste yhdeltä levykkeistä). DOS-tason ohjelma ei salli komentotiedostojen luomista. Jos sinulla on kuitenkin kokemusta BASIC-ohjelmoinnista, niin manipulaattorivarren liikesarja voidaan ohjelmoida samalla tavalla kuin Windows-ohjelmassa käytettävä komentosarjatiedosto. Liikkeiden sarja voidaan toistaa, kuten tehdään monissa "elävissä" roboteissa.

Robottivarsi

Manipulaattorin varressa (katso kuva 15.1) on kolme vapausastetta. Kyynärnivel voi liikkua pystysuunnassa ylös ja alas noin 135° kaaressa. Olkapään "nivel" liikuttaa otetta edestakaisin noin 120° kaaressa. Varsi voi pyöriä myötä- tai vastapäivään alustallaan noin 350° kulmassa. Robotin käsitarrain voi tarttua ja pitää halkaisijaltaan enintään 5 cm:n esineitä ja kiertää ranteen nivelen ympärillä noin 340°.

Riisi. 15.1. Kinemaattinen kaavio robottikäden liikkeet ja kierrokset


OWI Robotic Arm Trainer käytti viittä pienoismoottoria käden liikuttamiseen. tasavirta. Moottorit ohjaavat vartta johtojen avulla. Tämä "langallinen" ohjaus tarkoittaa, että jokaista robotin liikkeen toimintoa (eli vastaavan moottorin toimintaa) ohjataan erillisillä johdoilla (jännitesyöttö). Jokainen viidestä tasavirtamoottorista ohjaa eri varren liikettä. Langallisen ohjauksen avulla voit tehdä käsiohjainyksikön, joka reagoi suoraan sähköisiin signaaleihin. Tämä yksinkertaistaa tulostinporttiin yhdistettävän robottivarsiliittymän suunnittelua.

Käsi on valmistettu kevyestä muovista. Suurin osa pääkuorman kantavista osista on myös muovia. Varren suunnittelussa käytetyt DC-moottorit ovat pienikokoisia, suurinopeuksisia, pienivääntömoottoreita. Vääntömomentin lisäämiseksi jokainen moottori on kytketty vaihteistoon. Moottorit ja vaihdelaatikot on asennettu manipulaattorin varsirakenteen sisään. Vaikka vaihteisto lisää vääntöä, robotin käsivarsi ei pysty nostamaan tai kantamaan tarpeeksi raskaita esineitä. Suositeltu enimmäisnostopaino on 130 g.

Robottikäsivarren valmistussarja ja sen komponentit on esitetty kuvissa 15.2 ja 15.3.


Riisi. 15.2. Sarja robottikäden tekemiseen



Riisi. 15.3. Vaihteisto ennen asennusta

Moottorin ohjausperiaate

Ymmärtääksemme, kuinka johdolla ohjaus toimii, katsotaan kuinka digitaalinen signaali ohjaa yhden tasavirtamoottorin toimintaa. Moottorin ohjaamiseen tarvitaan kaksi toisiaan täydentävää transistoria. Toisella transistorilla on PNP-tyyppinen johtavuus, toisella NPN-tyyppinen johtavuus. Jokainen transistori toimii elektronisena kytkimenä, joka ohjaa tasavirtamoottorin läpi kulkevan virran liikettä. Jokaisen transistorin ohjaama virran suunta on vastakkainen. Virran suunta määrittää moottorin pyörimissuunnan, vastaavasti, myötä- tai vastapäivään. Kuvassa Kuva 15.4 näyttää testipiirin, jonka voit koota ennen liitännän tekemistä. Huomaa, että kun molemmat transistorit ovat pois päältä, moottori on pois päältä. Vain yksi transistori saa olla päällä kerrallaan. Jos molemmat transistorit käynnistyvät jossain vaiheessa vahingossa, tämä johtaa oikosulkuun. Jokaista moottoria ohjataan kahdella samalla tavalla toimivalla rajapintatransistorilla.


Riisi. 15.4. Tarkista laitekaavio

PC-käyttöliittymän suunnittelu

PC-liitäntäkaavio on esitetty kuvassa. 15.5. PC-liitäntäosien sarja sisältää piirilevyn, jonka osien sijainti on esitetty kuvassa. 15.6.


Riisi. 15.5. Kaaviokuva PC-liitäntä



Riisi. 15.6. PC-liitäntäosien asettelu


Ensinnäkin sinun on määritettävä painetun piirilevyn asennuspuoli. Asennuspuolelle on piirretty valkoiset viivat osoittamaan vastukset, transistorit, diodit, IC:t ja DB25-liitin. Kaikki osat työnnetään levyyn asennuspuolelta.

Yleisohje: Kun osa on juotettu piirilevyn johtimiin, on poistettava liian pitkät johdot painopuolelta. On erittäin kätevää noudattaa tiettyä järjestystä osien asennuksessa. Asenna ensin 100 kOhmin vastukset (värikoodatut renkaat: ruskea, musta, keltainen, kulta tai hopea), jotka on merkitty R1-R10. Asenna seuraavaksi 5 diodia D1-D5 ja varmista, että diodien musta raita on vastapäätä DB25-liitintä, kuten piirilevyn asennuspuolelle merkityt valkoiset viivat osoittavat. Asenna seuraavaksi 15 k ohmin vastukset (värikoodattu ruskea, vihreä, oranssi, kulta tai hopea), jotka on merkitty R11 ja R13. Asennossa R12 juota punainen LED levyyn. LED-anodi vastaa R12:n alla olevaa reikää, joka on merkitty +-merkillä. Asenna sitten 14- ja 20-nastaiset liitännät IC:iden U1 ja U2 alle. Asenna ja juota DB25-kulmaliitin. Älä yritä pakottaa liittimen nastaa korttiin; tämä vaatii äärimmäistä tarkkuutta. Heiluta liitintä tarvittaessa varovasti varoen taivuttamasta tappien jalkoja. Kiinnitä liukukytkin ja jännitteensäädin 7805. Leikkaa neljä johtoa tarvittavan pituisiksi ja juota kytkimen yläosaan. Noudata kuvan mukaista johtojen asettelua. Aseta ja juota transistorit TIP 120 ja TIP 125. Juota lopuksi kahdeksannapainen pohjaliitin ja 75 mm:n liitäntäkaapeli. Jalusta on asennettu niin, että pisimmät johdot osoittavat ylöspäin. Aseta kaksi IC:tä - 74LS373 ja 74LS164 - vastaaviin liitäntöihin. Varmista, että IC-avaimen sijainti IC-kannessa vastaa piirilevyllä valkoisilla viivoilla merkittyä avainta. Olet ehkä huomannut, että taululla on tilaa lisäosille. Tämä paikka on verkkosovittimelle. Kuvassa Kuvassa 15.7 on valokuva valmiista käyttöliittymästä asennuspuolelta.


Riisi. 15.7. PC-liitännän kokoonpano. Näkymä ylhäältä

Kuinka käyttöliittymä toimii

Robottivarressa on viisi tasavirtamoottoria. Vastaavasti tarvitsemme 10 tulo/lähtöväylää ohjaamaan jokaista moottoria, mukaan lukien pyörimissuunta. IBM PC:n ja yhteensopivien koneiden rinnakkaisportti (tulostin) sisältää vain kahdeksan I/O-väylää. Ohjausväylien määrän lisäämiseksi robottivarsiliitäntä käyttää 74LS164 IC:tä, joka on sarja-rinnakkaismuunnin (SIPO). Käyttämällä vain kahta rinnakkaisporttiväylää, D0 ja D1, jotka lähettävät sarjakoodin IC:lle, voimme saada kahdeksan I/O-väylää lisää. Kuten mainittiin, voidaan luoda kahdeksan I/O-väylää, mutta tämä käyttöliittymä käyttää niistä viittä.

Kun sarjakoodi syötetään IC 74LS164:ään, vastaava rinnakkaiskoodi näkyy IC:n lähdössä. Jos 74LS164 IC:n lähdöt kytkettäisiin suoraan ohjaustransistorien tuloihin, manipulaattorivarren yksittäiset toiminnot kytkeytyvät päälle ja pois ajoissa sarjakoodin lähettämisen yhteydessä. On selvää, että tätä tilannetta ei voida hyväksyä. Tämän välttämiseksi liitäntäpiiriin lisättiin toinen IC 74LS373 - ohjattu kahdeksan kanavainen elektroninen avain.

IC 74LS373 kahdeksankanavaisessa kytkimessä on kahdeksan tulo- ja kahdeksan lähtöväylää. Tuloväylillä oleva binääriinformaatio välitetään IC:n vastaaviin lähtöihin vain, jos aktivointisignaali syötetään IC:hen. Kun aktivointisignaali on sammutettu, lähtöväylän nykyinen tila tallennetaan (muistetaan). Tässä tilassa IC:n sisääntulossa olevilla signaaleilla ei ole vaikutusta lähtöväylän tilaan.

Kun sarjatietopaketti on lähetetty IC 74LS164:lle, aktivointisignaali lähetetään IC 74LS373:lle rinnakkaisportin nastasta D2. Näin voit siirtää tietoa jo rinnakkaiskoodissa IC 74LS174:n tulosta sen lähtöväylille. Lähtöväylän tilaa ohjataan vastaavasti TIP 120 -transistoreilla, jotka puolestaan ​​ohjaavat manipulaattorin varren toimintoja. Prosessi toistetaan jokaisella manipulaattorin varrelle annetulla uudella komennolla. Rinnakkaisporttiväylät D3-D7 ohjaavat suoraan TIP 125 -transistoreja.

Liitännän liittäminen manipulaattorin varteen

Robottikäsivarsi saa virtansa 6 V:n virtalähteestä, joka koostuu neljästä rakenteen pohjassa sijaitsevasta D-kennosta. Myös PC-liitäntä saa virtaa tästä 6 V. Virtalähde on kaksinapainen ja tuottaa ±3 V. Virta syötetään liitäntään 8-napaisen Molex-liittimen kautta, joka on kiinnitetty melan pohjaan.

Liitä liitäntä varteen 75 mm:n kahdeksanjohtimisella Molex-kaapelilla. Molex-kaapeli kiinnittyy päitsimen pohjassa olevaan liittimeen (katso kuva 15.8). Tarkista, että liitin on asennettu oikein ja tukevasti. Liitä liitäntäkortti tietokoneeseen DB25-kaapelilla, jonka pituus on 180 cm, joka sisältyy pakkaukseen. Kaapelin toinen pää liitetään tulostinporttiin. Toinen pää liitetään liitäntäkortin DB25-liittimeen.


Riisi. 15.8. PC-liitännän liittäminen robottivarteen


Useimmissa tapauksissa tulostin on normaalisti kytketty tulostinporttiin. Jotta vältetään liittimien kytkeminen ja irrottaminen joka kerta, kun haluat käyttää osoitinta, on hyödyllistä ostaa kaksiasentoinen A/B-tulostinväylän kytkinlohko (DB25). Liitä osoittimen liitin tuloon A ja tulostin tuloon B. Voit nyt käyttää kytkimiä kytkeäksesi tietokoneen joko tulostimeen tai liitäntään.

Ohjelman asennus Windows 95:een

Aseta 3,5" levyke "Disc 1" levykeasemaan ja suorita asennusohjelma (setup.exe). Asennusohjelma luo kiintolevyllesi hakemiston nimeltä "Images" ja kopioi tarvittavat tiedostot tähän hakemistoon. Käynnistä-valikossa Kuvat-kuvake ilmestyy valikkoon. Käynnistä ohjelma napsauttamalla Käynnistä-valikon Kuvat-kuvaketta.

Työskentely ohjelman kanssa Windows 95:ssä

Liitä liitäntä tietokoneen tulostinporttiin 180 cm pitkällä DB 25 -kaapelilla. Kytke liitäntä robottivarren pohjaan. Pidä käyttöliittymä pois päältä tiettyyn aikaan asti. Jos kytket käyttöliittymän päälle tällä hetkellä, tulostinporttiin tallennetut tiedot voivat aiheuttaa manipulaattorin varren liikkeitä.

Käynnistä ohjelma kaksoisnapsauttamalla Käynnistä-valikon Kuvat-kuvaketta. Ohjelmaikkuna näkyy kuvassa. 15.9. Kun ohjelma on käynnissä, liitäntäkortin punaisen LED-valon pitäisi vilkkua. Huomautus: Käyttöliittymää ei tarvitse kytkeä päälle, jotta LED-valo alkaa vilkkua. Nopeus, jolla LED-valo vilkkuu, määräytyy tietokoneesi prosessorin nopeuden mukaan. LED-välkkyntä voi näyttää hyvin himmeältä; Huomataksesi tämän, saatat joutua himmentämään huoneen valoa ja pitämään käsiäsi nähdäksesi LED-valon. Jos merkkivalo ei vilku, ohjelma saattaa käyttää väärää porttiosoitetta (LPT-portti). Jos haluat vaihtaa liittymän toiseen porttiosoitteeseen (LPT-portti), siirry Printer Port Options -ruutuun, joka sijaitsee näytön oikeassa yläkulmassa. Valitse toinen vaihtoehto. Oikea asennus portin osoite saa LEDin vilkkumaan.


Riisi. 15.9. Kuvakaappaus Windows-tietokoneen käyttöliittymäohjelmasta


Kun LED-valo vilkkuu, napsauta Puuse-kuvaketta ja käynnistä käyttöliittymä vasta sitten. Vastaavan toimintonäppäimen napsauttaminen aiheuttaa manipulaattorin varren vasteliikkeen. Napsauttaminen uudelleen pysäyttää liikkeen. Toimintonäppäinten käyttäminen käden ohjaamiseen kutsutaan interaktiivinen ohjaustila.

Skriptitiedoston luominen

Skriptitiedostoja käytetään ohjelmoimaan manipulaattorivarren liikkeitä ja automaattisia toimintosarjoja. Skriptitiedosto sisältää luettelon väliaikaisista komennoista, jotka ohjaavat manipulaattorin varren liikkeitä. Skriptitiedoston luominen on hyvin yksinkertaista. Luo tiedosto napsauttamalla ohjelman toimintopainiketta. Tämän toiminnon avulla voit syöttää skriptitiedoston "ohjelmoinnin" tyyliin. Toimintonäppäimiä painamalla ohjaamme käden liikkeitä, kuten olemme jo tehneet, mutta samalla käskytiedot tallennetaan näytön vasemmassa alakulmassa olevaan keltaiseen komentosarjataulukkoon. Askelnumero, alkaen yhdestä, näkyy vasemmassa sarakkeessa, ja jokaisen uuden komennon kohdalla se kasvaa yhdellä. Liikkeen tyyppi (toiminto) on ilmoitettu keskimmäisessä sarakkeessa. Kun toimintonäppäintä on napsautettu uudelleen, liikkeen suoritus pysähtyy ja kolmanteen sarakkeeseen ilmestyy liikkeen suoritusajan arvo sen alusta loppuun. Liikkeen suoritusaika ilmoitetaan neljänneksen sekunnin tarkkuudella. Jatkamalla tällä tavalla, käyttäjä voi ohjelmoida jopa 99 liikettä skriptitiedostoon, mukaan lukien tauot. Skriptitiedosto voidaan sitten tallentaa ja ladata myöhemmin mistä tahansa hakemistosta. Skriptitiedostokomentojen suorittaminen voidaan toistaa syklisesti jopa 99 kertaa, jolloin sinun on syötettävä toistojen määrä Toista-ikkunaan ja napsauta Käynnistä. Lopeta kirjoitustiedostoon kirjoittaminen painamalla interaktiivista näppäintä. Tämä komento palauttaa tietokoneen interaktiiviseen tilaan.

Esineiden "elvytys".

Skriptitiedostoja voidaan käyttää automatisoimaan tietokoneen toimintoja tai herättämään esineitä henkiin. Esineiden "animaatiossa" ohjattu robottimekaaninen "luuranko" on yleensä peitetty ulkokuorella, eikä se ole itse näkyvissä. Muistatko luvun alussa kuvatun hanskatukon? Ulkokuori voi olla henkilön (osittain tai kokonaan), ulkomaalaisen, eläimen, kasvin, kiven tai minkä tahansa muun muodossa.

Sovelluksen rajoitukset

Jos haluat saavuttaa ammattitason automatisoitujen toimien suorittamisessa tai kohteiden "elvyttämisessä", niin niin sanotusti säilyttääkseen tuotemerkin, paikannustarkkuuden tulee milloin tahansa liikkeitä suoritettaessa lähestyä 100%.

Saatat kuitenkin huomata, että kun toistat käsikirjoitustiedostoon tallennettua toimintosarjaa, manipulaattorikäden asento (liikekuvio) poikkeaa alkuperäisestä. Tämä tapahtuu useista syistä. Kun käsivarren virtalähteen akut tyhjenevät, tasavirtamoottoreille syötetyn tehon väheneminen johtaa moottoreiden vääntömomentin ja pyörimisnopeuden alenemiseen. Siten manipulaattorin liikkeen pituus ja nostetun kuorman korkeus samana ajanjaksona eroavat kuolleista ja "tuoreista" akuista. Mutta tämä ei ole ainoa syy. Jopa stabiloidulla virtalähteellä moottorin akselin nopeus vaihtelee, koska moottorin nopeuden säädintä ei ole. Jokaisella kiinteällä ajanjaksolla kierrosten määrä on joka kerta hieman erilainen. Tämä johtaa siihen, että manipuloivan varren asento on joka kerta erilainen. Kaiken huipuksi vaihteiston vaihteissa on tietty välys, jota ei myöskään oteta huomioon. Kaikista näistä tekijöistä johtuen, joita olemme käsitelleet täällä yksityiskohtaisesti, suoritettaessa toistuvien skriptitiedostokomentojen jaksoa manipulaattorikäden sijainti on joka kerta hieman erilainen.

Kotiasennon löytäminen

Voit parantaa laitteen toimintaa lisäämällä siihen piirin palautetta, joka seuraa käsivarren asentoa. Nämä tiedot voidaan syöttää tietokoneeseen, jolloin manipulaattorin absoluuttinen sijainti voidaan määrittää. Tällaisella paikkapalautejärjestelmällä on mahdollista asettaa manipulaattorin varren sijainti samaan kohtaan jokaisen komentosarjatiedostoon kirjoitetun komentosarjan suorittamisen alussa.

Tähän on monia mahdollisuuksia. Yksi päämenetelmistä ei tarjoa sijaintiohjausta jokaisessa pisteessä. Sen sijaan käytetään sarjaa rajakytkimiä, jotka vastaavat alkuperäistä "käynnistys"-asentoa. Rajakytkimet määrittävät tarkalleen vain yhden asennon - kun manipulaattori saavuttaa "aloitus"-asennon. Tätä varten on tarpeen asettaa sarja rajakytkimiä (painikkeita), jotta ne sulkeutuvat, kun manipulaattori saavuttaa ääriasennon yhteen tai toiseen suuntaan. Esimerkiksi yksi rajakytkin voidaan asentaa manipulaattorin pohjaan. Kytkimen tulee toimia vain, kun manipulaattorin varsi saavuttaa ääriasennon myötäpäivään pyörittäessä. Muut rajakytkimet on asennettava olka- ja kyynärniveliin. Ne tulee laukaista, kun vastaava liitos on täysin ojennettuna. Toinen kytkin on asennettu käteen ja aktivoituu, kun kättä käännetään myötäpäivään. Viimeinen rajakytkin on asennettu tarraimeen ja sulkeutuu, kun se avataan kokonaan. Manipulaattorin palauttamiseksi alkuperäiseen asentoonsa jokainen manipulaattorin mahdollinen liike suoritetaan suuntaan, joka on tarpeen vastaavan rajakytkimen sulkemiseksi, kunnes tämä kytkin sulkeutuu. Kun jokaisen liikkeen aloitusasento on saavutettu, tietokone "tietää" tarkasti robottikäden todellisen asennon.

Alkuaseman saavuttamisen jälkeen voimme ajaa skriptitiedostoon kirjoitetun ohjelman uudelleen olettaen, että kunkin jakson aikana tapahtuva paikannusvirhe kerääntyy tarpeeksi hitaasti, jotta se ei johda liian suuriin poikkeamiin manipulaattorin asennosta. haluttu. Skriptitiedoston suorittamisen jälkeen käsi asetetaan alkuperäiseen asentoonsa ja komentosarjatiedoston sykli toistetaan.

Joissakin sarjoissa pelkän alkuasennon tunteminen ei riitä, esimerkiksi nostettaessa munaa ilman kuoren murskaamisen riskiä. Tällaisissa tapauksissa tarvitaan monimutkaisempi ja tarkempi paikkapalautejärjestelmä. Antureiden signaaleja voidaan käsitellä ADC:n avulla. Tuloksena olevia signaaleja voidaan käyttää parametrien, kuten asennon, paineen, nopeuden ja vääntömomentin, arvojen määrittämiseen. Seuraavaa yksinkertaista esimerkkiä voidaan käyttää havainnollistamaan tätä. Kuvittele, että kiinnitit pienen lineaarisen säädettävän vastuksen tarttujakokoonpanoon. Säädettävä vastus asennetaan siten, että sen liukupyörän liike edestakaisin liittyy tarttujan avaamiseen ja sulkemiseen. Siten tarttujan avautumisasteesta riippuen muuttuvan vastuksen vastus muuttuu. Kalibroinnin jälkeen, mittaamalla säädettävän vastuksen virtavastus, voit määrittää tarkasti tarttujakiinnikkeiden avautumiskulman.

Tällaisen palautejärjestelmän luominen tuo laitteeseen toisen monimutkaisuuden tason ja johtaa vastaavasti sen kustannusten nousuun. Siksi enemmän yksinkertainen vaihtoehto on manuaalisen ohjausjärjestelmän käyttöönotto manipulaattorin varren asennon ja liikkeiden säätämiseksi komentosarjaohjelman suorittamisen aikana.

Manuaalinen käyttöliittymän ohjausjärjestelmä

Kun olet varma, että käyttöliittymä toimii oikealla tavalla, voit liittää siihen manuaalisen ohjausyksikön 8-napaisella litteällä liittimellä. Tarkista 8-nastaisen Molex-liittimen liitäntäasento liitäntäkortin liittimen päähän kuvan 1 mukaisesti. 15.10. Työnnä liitintä varovasti, kunnes se on kunnolla kiinni. Tämän jälkeen manipulaattorin vartta voidaan ohjata kädessä pidettävästä kaukosäätimestä milloin tahansa. Sillä ei ole väliä, onko liitäntä kytketty tietokoneeseen vai ei.


Riisi. 15.10. Manuaalinen ohjausliitäntä

DOS-näppäimistön ohjausohjelma

Siellä on DOS-ohjelma, jonka avulla voit ohjata manipulaattorin varren toimintaa tietokoneen näppäimistöltä interaktiivisessa tilassa. Luettelo näppäimistä, jotka vastaavat tietyn toiminnon suorittamista, on annettu taulukossa.

B ääniohjaus Manipulaattorikäsi käyttää puheentunnistussarjaa (SRS), joka on kuvattu luvussa. 7. Tässä luvussa teemme rajapinnan, joka yhdistää URR:n manipulaattorin varteen. Tämän käyttöliittymän tarjoaa myös Images SI, Inc.

URR:n liitäntäkaavio on esitetty kuvassa. 15.11. Käyttöliittymä käyttää 16F84-mikrokontrolleria. Mikro-ohjaimen ohjelma näyttää tältä:


"URR-liitäntäohjelma

Symboli PortA = 5

Symboli TRISA = 133

Symboli PorttiB = 6

Symboli TRISB = 134

Jos bit4 = 0, liipaisu 'Jos kirjoittaminen triggeriin on sallittu, lue skeema

Aloita toisto

tauko 500 'Odota 0,5 s

Kurkista porttiB, B0 'Lue BCD-koodi

Jos bit5 = 1, lähetä 'Tuloskoodi

täytyy aloittaa 'Toista

kurkista PortA, b0 'Lukuportti A

jos bit4 = 1, niin yksitoista 'Onko luku 11?

poke PortB, b0 'Tuloskoodi

täytyy aloittaa 'Toista

jos bit0 = 0 niin kymmenen

täytyy aloittaa 'Toista

täytyy aloittaa 'Toista



Riisi. 15.11. URR-ohjaimen kaavio robottikäsivarrelle


Ohjelmapäivityksen 16F84:lle voi ladata ilmaiseksi osoitteesta http://www.imagesco.com

URR-liitännän ohjelmointi

URR-liitännän ohjelmointi tapahtuu samalla tavalla kuin URR:n ohjelmointi luvussa kuvatusta sarjasta. 7. Sillä oikea toiminta manipulaattorin varsi, sinun on ohjelmoitava komentosanat manipulaattorin tiettyä liikettä vastaavien numeroiden mukaan. Taulukossa 15.1 näyttää esimerkkejä komentosanoista, jotka ohjaavat manipulaattorin varren toimintaa. Voit valita käskysanat makusi mukaan.

Taulukko 15.1

PC-liitännän osaluettelo

(5) NPN-transistori TIP120

(5) PNP TIP 125 -transistori

(1) IC 74164 -koodimuunnin

(1) IC 74LS373 kahdeksan avainta

(1) LED punainen

(5) Diodi 1N914

(1) 8-nastainen Molex-naaras

(1) Molex-kaapeli 8-napainen, 75 mm pitkä

(1) DIP-kytkin

(1) DB25-kulmaliitin

(1) Kaapeli DB 25 1,8 m kahdella M-tyypin liittimellä.

(1) Painettu piirilevy

(3) Vastus 15 kOhm, 0,25 W


Kaikki luetellut osat sisältyvät pakkaukseen.

Puheliittymän osaluettelo

(5) Transistori NPN TIP 120

(5) PNP TIP 125 -transistori

(1) IC 4011 NOR -portti

(1) IC 4049 – 6 puskuria

(1) IC 741 -operaatiovahvistin

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

(1) Vastus 15 kOhm, 0,25 W

(1) Molex 8 pin header

(1) Molex-kaapeli 8 johtimista, pituus 75 mm

(10) Vastus 100 kOhm, 0,25 W

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

(1) IC-jännitteensäädin 7805

(1) PIC 16F84 mikrokontrolleri IC

(1) 4,0 MHz kide

Manipulaattorivarren liitäntäsarja

Sarja OWI:n manipulaattorivarren valmistukseen

Puheentunnistusliittymä robottikäsivarrelle

Puheentunnistuslaitesarja


Osia voi tilata osoitteesta:

Images, SI, Inc.

Aiheeseen liittyvät julkaisut