Nu om dage kan næsten enhver robotentusiast bygge en automatiseret robotarm. Mens robotløsninger til fremstilling, medicin og videnskabeligt arbejde bedre overlades til professionelle, kan noget lille, der imponerer dine venner, konstrueres med tilgængelige midler. Vil du vide, hvordan du skaber en simpel robotarm baseret på ... Arduino mikrocontroller og servomotorer? Læs videre!
Teknologiens betydning
En robotarm er en automatiseret mekanisk enhed, der styres via speciel software installeret på en dedikeret mikrocontroller. Den kan enten være en selvstændig enhed eller et element i en menneskelignende robot. En sådan enheds arbejde afhænger af bevægelsen af leddene – hvert led kan have fra en til tre frihedsgrader. For eksempel kan separate led bevæge sig både i en lineær retning i forhold til en armbase og i rotation.
Årsager til automatisering
Robotarme kan skabes til at håndtere opgaver, som en menneskelig arm ville have svært ved at udføre på egen hånd. De kan holde og sammensætte separate detaljer, svejse, nå svært tilgængelige områder osv. Generelt set er hovedformålet med sådanne enheder inden for robotteknologi, som forskere og opfindere har opnået i en del år, at efterligne menneskelige armbevægelser så præcist som muligt.
Hvem får ydelser?
En automatiseret industrirobotarm kan blandt andet være meget nyttig til menneskeligt arbejde. De mest åbenlyse fordele, den medfører, er:
- Høj hastighed og præcise bevægelser;
- Lavt energiforbrug og høj pålidelighed;
- Evne til at præstere i længere perioder uden at stoppe;
- Evne til at udføre arbejde under farlige forhold med farlige materialer;
- Mindsket indflydelse fra den menneskelige faktor og skadesrate.
Sådan automatiserer du en robotarms guide
Vi vil nedenfor fortælle dig, hvordan du opretter og automatiserer en robotarm. Lad os til at begynde med definere den type enhed, vi skal arbejde på.
Typer af robotarmen
I øjeblikket findes der følgende klassificering af robotarme:
- Kartesisk: Denne type er baseret på bevægelsen af tre led i overensstemmelse med det kartesiske referencesystem. Den kan gribe og holde fast i detaljer og bruges mest i fremstilling og medicin til svejsning og skæring af genstande med mikroskopisk præcision;
- Cylindrisk: Arme af denne type anvendes til konstruktion af detaljer. De er baseret på det cylindriske koordinatsystem.
- Polær: Disse enheder, der er baseret på det polære koordinatsystem, bruges mest til svejsning.
- SCARA: Disse har to hængsler, der muliggør roterende bevægelser. De er mest effektive til opførelse af komplekse konstruktioner.
- Artikuleret: Disse anordninger har mindst tre led, der sættes i bevægelse af roterende hængselsled. De har en ret bred anvendelse, men vedrører primært fremstilling.
- Parallel: Parallelle robotarme kan udføre både roterende bevægelser og lineære bevægelser. I øjeblikket er det en af de mest avancerede typer automatiserede entreprenørmaskiner.
- Antropomorf: Den sidste, men mest spændende type automatiserede robotarme – den er næsten identisk i konstruktion og handling med en rigtig menneskearm.
Forberedelse af hardware og software
Lad os finde ud af, hvilke komponenter du skal bruge for personligt at konstruere og automatisere en robotarm. Vi foreslår især at bruge følgende komponenter:
- 4 Tower Pro 9g servomotorer;
- 3D-printede armdetaljer (tegningen er på billedet ovenfor);
- Skruer og bolte;
- Arduino Uno mikrocontroller;
- Sensorskjold V5 (til fastgørelse af servoer på detaljer).
Nu et par ord om forberedelsen til fremstilling af detaljer. Du kan tage almindelig plexiglas – det ville ikke skade enhedens slutkvalitet en smule. 3D-printning er dog ikke så dyrt nu om dage, og ærligt talt vil vi anbefale at skåne dine hænder for skader ved manuel skæring af detaljer. Detaljerne i vores eksempel blev modelleret via SketchUp.
Derefter blev filen eksporteret til [navn], stadig ved hjælp af en udvidelse, og sendt til print. Bemærk, at det under modelleringsprocessen er meget vigtigt at definere nøjagtige dimensioner og placeringer af åbninger til bolte, der holder mekanismen sammen. Ellers bliver du nødt til at lave yderligere åbninger og endda genudskrive nogle detaljer på ny. Med hensyn til software til styring af servodrev kan du bruge standard Servo-biblioteket. Vi vil gerne bemærke, at standard Servo-biblioteket har indstillede bevægelser, der er for "skarpe" og pludselige. Desuden bevæger hver motor sig som standard kun, når resten af de tre motorer står stille. Denne opdagelse har været en ret betydelig ulempe for mange ingeniører. Det er netop derfor, det er bedst at skrive brugerdefinerede funktioner til hver motor - heldigvis er det ikke så svært at gøre. Den generelle algoritme for motorbevægelser ser ud som følger: en placering af en servomotor skal læses pr. iteration i basic loop()-funktionen - en Servo.Read()-funktion tillader det; hvis placeringen ikke svarer til den indstillede vinkel, skal den tilnærmes den nødvendige vinkel med et punkt pr. iteration. Du skal også separat skrive funktioner, der definerer controllerinteraktionen. Nogle ingeniører foretrækker C#, selvom Processing er det hyppigst anbefalede udviklingsmiljø til at muliggøre interaktion mellem Arduino-controllere via en COM-port.
Opsæt udstyr
Detaljer forbindes let – se på denne ene opstartsprototype – projektet uArm, i hvis konstruktion u-servo us-d150 servodrev blev brugt.
Teknologiske trends i verden
Et par ord om robottendenser. Vidste du for eksempel, at de mest lovende professionelle områder for beskæftigelse inden for robotteknologi er medicin og fremstilling af rumteknologi? NASA arbejder aktivt på at skabe robotter, der er i stand til fuldt ud at efterligne menneskelignende manipulationer på afstand for at gøre rumforskning mere tilgængelig og effektiv. På den anden side har mange opfindere og videnskabsfolk i dette årti fokuseret på at gøre robotproduktion billigere. Således kan konstruktionen af en robotarm selv (f.eks. baseret på Arduino-controllere) ikke koste dig mere end $100. Et fantastisk fremskridt i modsætning til, hvad vi havde for bare omkring ti år siden.
Hvorfor progressive automatiseringer?
For at implementere alle robotarmsautomatiseringsprocesser skal du naturligvis bruge specialudstyr (servodrev, Arduino-mikrocontrollere osv.). Vi tilbyder kun velafprøvede dele og enheder i vores produktsortiment, som yderligere kan konfigureres af vores ekspertmedarbejdere i henhold til dine behov. Derudover er alle de produkter, der er tilgængelige i vores onlinebutik har 18 måneders garanti med muligheder for reparation og fuld udskiftning.
Konklusion
Som du kan se, er det ikke så svært at bygge en robotarm med minimale midler. Vi håber, at produkterne på vores hjemmeside også vil hjælpe dig med det.