В днешно време почти всеки ентусиаст по роботика може да построи автоматизирана роботизирана ръка. Докато роботизираните решения за производство, медицина и научна работа са по-добре оставени на професионалисти, нещо малко, с което да впечатлите приятелите си, може да бъде конструирано с налични средства. Искате да разберете как да създадете проста роботизирана ръка, базирана на... Микроконтролер Arduino и сервомотори? Продължете да четете!
Значение на технологията
Роботизираното рамо е автоматизирано механично устройство, управлявано чрез специален софтуер, инсталиран на специализирания микроконтролер. То може да бъде както самостоятелно устройство, така и елемент от човекоподобен робот. Работата на такова устройство зависи от движението на ставите – всяка може да има от една до три степени на свобода. Например, отделни стави могат да се движат както линейно спрямо основата на рамото, така и ротационно.
Причини за автоматизиране
Роботизирани ръце могат да бъдат създадени за обработка на задачи, които човешката ръка би се затруднила да изпълни сама. Те могат да държат и сглобяват отделни детайли, да заваряват, да достигат до труднодостъпни места и др. Най-общо казано, основната цел на подобни устройства в роботиката, която учените и изобретателите постигат от доста години, е да имитират движението на човешката ръка възможно най-точно.
Кой получава обезщетения?
Автоматизираната индустриална роботизирана ръка може да бъде много полезна, наред с други неща, при човешкия труд. Най-очевидните предимства, които тя носи, са:
- Висока скорост и прецизни движения;
- Ниска консумация на енергия и висока надеждност;
- Способност за продължителна работа без прекъсване;
- Способност за работа в опасни условия, с опасни материали;
- Намалено влияние на човешкия фактор и процент на наранявания.
Как да автоматизирате направляваща роботизирана ръка
По-долу ще ви покажем как да създадете и автоматизирате роботизирана ръка. Като начало, нека определим типа на устройството, с което ще работим.
Видове ръка на робот
В момента съществува следната класификация на роботизираните ръце:
- Декартов: Този тип се основава на движението на три стави в съответствие с Декартовата отправна система. Той може да захваща и държи детайли и се използва най-вече в производство и лекарство за заваряване и рязане на обекти с микроскопична прецизност;.
- Цилиндричен: Рамена от този тип се използват за конструиране на детайли. Те са базирани на цилиндричната координатна система.
- Полярна: Тези устройства, базирани на полярната координатна система, се използват най-вече за заваряване.
- СКАРА: Те имат две шарнирни съединения, които позволяват въртеливи движения. Те са най-ефективни при изграждането на сложни конструкции.
- Съчленен: Тези устройства имат поне три шарнира, задвижвани от въртящи се шарнирни съединения. Те имат доста широк спектър на приложение, но се отнасят най-вече до производството.
- Паралелно: Паралелните роботизирани рамена могат да извършват както въртални, така и линейни движения. В момента това е един от най-модерните типове автоматизирани строителни устройства.
- Антропоморфен: Последният, но най-вълнуващ вид автоматизирани роботизирани ръце – той е почти идентичен по конструкция и действие с истинска човешка ръка.
Подготовка на хардуер и софтуер
Нека разберем кои компоненти ще ви трябват, за да конструирате и автоматизирате сами роботизирана ръка. По-специално, предлагаме да използвате следните компоненти:
- 4 сервомотора Tower Pro 9g;
- 3D отпечатани детайли на ръката (чертежът е на снимката по-горе);
- Винтове и болтове;
- Ардуино Уно микроконтролер;
- Сензорен щит V5 (за закрепване на сервомотори към детайли).
Сега, няколко думи за подготовката за създаването на детайлите. Можете да вземете обикновен плексиглас – това няма да навреди малко на крайното качество на устройството. 3D печатът обаче не е толкова скъп в днешно време и, честно казано, бихме препоръчали да си предпазите ръцете от повредите при ръчното изрязване на детайли. Детайлите в нашия пример бяха моделирани чрез SketchUp.
След това файлът беше експортиран в . Все още с помощта на разширение и изпратен за печат. Обърнете внимание, че по време на процеса на моделиране е много важно да се дефинират точните размери и местоположението на отворите за болтовете, които биха държали механизма заедно. В противен случай ще трябва да направите допълнителни отвори и дори да препечатате някои детайли наново. Що се отнася до софтуера за управление на серво задвижвания - можете да използвате стандартната Servo библиотека. Бихме искали да отбележим, че функциите на Servo библиотеката по подразбиране задават движения, които са твърде „остри“ и внезапни. Освен това, всеки двигател се движи по подразбиране, само когато останалите три двигателя са неподвижни. Това откритие се оказа доста съществен недостатък за много инженери. Точно затова е най-добре да се пишат персонализирани функции за всеки двигател - за щастие, това не е толкова трудно да се направи. Общият алгоритъм на движенията на двигателя изглежда по следния начин: местоположението на серводвигателя трябва да се чете за всяка една итерация в основната функция loop() - функцията Servo.Read() позволява това; ако местоположението не съответства на зададения ъгъл, то трябва да се апроксимира до необходимия ъгъл с една точка на итерация. Ще трябва да напишете отделно и функции, които дефинират взаимодействието на контролера. Някои инженери предпочитат C#, въпреки че Processing е най-често препоръчваната среда за разработка за осигуряване на взаимодействие между контролери на Arduino чрез COM порт.
Настройте оборудването
Детайлите се свързват лесно – разгледайте този прототип на стартираща компания – проект uArm, в чието изграждане са използвани серво задвижвания u-servo us-d150.
Технологичните тенденции в света
Няколко думи за тенденциите в роботиката. Знаете ли например, че най-обещаващите професионални области за работа в областта на роботиката са медицината и производството на космически технологии? НАСА работи активно върху създаването на роботи, способни да имитират напълно човешки манипулации дистанционно, за да направят космическите изследвания по-достъпни и ефективни. От друга страна, много изобретатели и учени през това десетилетие се фокусират върху това да направят производството на роботика по-евтино. По този начин, изграждането на роботизирана ръка самостоятелно (например на базата на контролери Arduino) може да ви струва не повече от 100 долара. Удивителен напредък в сравнение с това, което имахме само преди десет години.
Защо прогресивна автоматизация?
Очевидно е, че за да се реализират всички процеси за автоматизация на роботизирано рамо, ще ви е необходимо специално оборудване (серво задвижвания, микроконтролери Arduino и др.). В нашата гама продукти предлагаме само изпитани части и устройства, които могат да бъдат допълнително конфигурирани от нашите експертни служители според вашите изисквания. Освен това, всички продукти, налични в нашата... онлайн магазин имат 18-месечна гаранция с опции за ремонт и пълна подмяна.
Заключение
Както виждате, не е толкова трудно да се изгради роботизирана ръка с минимални средства. Надяваме се, че продуктите, предлагани на нашия уебсайт, също ще ви помогнат с това.