Progressive Automations haluaa esitellä toisen vaikuttavan projektin eräältä innovatiiviselta asiakkaaltamme!
Kalifornian osavaltion polyteknisestä yliopistosta valmistunut Trent Peterson suunnitteli Stewart‑alustarobotin käytettäväksi eräällä Cal Polyn robotiikan kurssilla. Tämän suunnittelun tarkoitus on havainnollistaa oppituntien teoriaosuuden sisältöä ja antaa opiskelijoille mahdollisuus soveltaa tietoaan sekä varmentaa käänteistä kinematiikkaa tutkimalla robotin toimintaa, liikealuetta ja rajoitteita.
Mekaaninen suunnittelu
Robotin suunnittelu aloitettiin luomalla alusta, joka on helppo koota ja purkaa erilaisiin kokoonpanoihin kuusiokoloavaimella. Stewart‑alusta edellyttää lineaarisia toimilaitteita, joissa on jonkinlainen asentopalaute, jotta loppukäyttäjä voi määrittää ja hallita robotin liikkeitä. Hydraulisia ja pneumaattisia lineaarisia toimilaitteita harkittiin, mutta sähköiset lineaariset toimilaitteet päätettiin integroida tähän robottiin helpomman toteutuksen vuoksi.
Käytettyjen sähköisten lineaaritoimilaitteiden avainominaisuudet
Tässä projektissa käytettiin kuutta PA-14P-8-35 Feedback Linear Actuators ‑yksikköä. Tässä mallissa on 8 tuuman isku ja maksimivoimaluokitus 35 lbs. Ilman kuormaa toimilaite liikkuu nopeudella 2 inches sekunnissa, kun taas täydellä kuormalla se liikkuu 1.38 inches sekunnissa. Toimilaitteessa on oma asentopalaute potentiometrin muodossa, mikä oli yksi tämän robotin suunnittelun tärkeimmistä vaatimuksista. Muita tähän robottiin sisältyviä mekaanisia ratkaisuja olivat magneettiset pallonivelet, alustamateriaali, akselikytkimet, geometriakonfiguraatio ja elektroniikkakotelo.
Sähkösuunnittelu
Arduino tarjoaa useita mikrosuorittimia erilaisten projektien, kuten robotin, ohjaamiseen. Arduino Due valittiin tähän projektiin sen kellotaajuusominaisuuksien, muistin ja SRAMin vuoksi, joita hyödynnettiin Stewart‑alustan toiminnallisuudessa ja suorituskyvyssä. Vaikka Due kykenee ohjaamaan moottoreita PWM‑lähtöjensä kautta, siinä ei ole tarvittavaa tehonsyöttöä niille. Siksi kokoonpanossa käytettiin myös HexaMoto Shieldiä.
Ohjelmistosuunnittelu
Trent laati Stewart‑alustan kinematiikkasimulaation Matlabilla – matriisipohjaisella kielellä, joka mahdollistaa laskennallisen matematiikan luonnollisen ilmaisun.
1 6-6 ‑konfiguraatiomalli käänteisen kinematiikan ratkaisuun
Stewart‑alustarobotin käyttöönottoon, alustamiseen, kalibrointiin ja referenssiajoon panostettiin runsaasti tutkimusta. Alustan konfigurointi sekä lineaaristen toimilaitteiden asemalaskenta toteutettiin myös Matlabilla luodun graafisen käyttöliittymän (GUI) kautta. Näin varmistettiin, että loppukäyttäjät voivat helposti yhdistää alustaan ja käyttää sitä.
2 Stewart‑alustarobotti – Cal Poly SLO, Trent Peterson
Testauksen jälkeen Stewart‑alustarobotin todettiin olevan onnistunut suunnittelun, kokoonpanon ja toteutuksen osalta. ”Se kattaa monia robotiikan osa‑alueita johdantotasolla, mukaan lukien käänteinen kinematiikka, simulointi, kokoaminen ja purku sekä liikkeiden toteutus.”
Onnittelut Trentille Stewart‑alustarobotin suunnittelusta ja toteutuksesta robotiikan laboratoriokurssille – Progressive Automationsin sponsoroimana!