כיום, כמעט כל חובב רובוטיקה יכול לבנות זרוע רובוטית אוטומטית. בעוד שפתרונות רובוטיים לייצור, רפואה ועבודה מדעית עדיף להשאיר לאנשי מקצוע, ניתן לבנות משהו קטן שירשים את חבריכם באמצעים זמינים. רוצים לגלות כיצד ליצור זרוע רובוטית פשוטה המבוססת על... מיקרו-בקר ארדואינו ומנועי סרבו? המשיכו לקרוא!
משמעות הטכנולוגיה
זרוע רובוטית היא מכשיר מכני אוטומטי הנשלט באמצעות תוכנה מיוחדת המותקנת על מיקרו-בקר ייעודי. היא יכולה להיות מכשיר עצמאי או אלמנט של רובוט דמוי אדם. עבודתו של מכשיר כזה תלויה בתנועת המפרקים - לכל אחד יכולות להיות דרגת חופש אחת עד שלוש. לדוגמה, מפרקים נפרדים יכולים לנוע הן בכיוון ליניארי ביחס לבסיס הזרוע והן בסיבוב.
סיבות לאוטומציה
ניתן ליצור זרועות רובוטיות לטיפול במשימות שזרוע אנושית תתקשה לבצע בעצמה. הן יכולות להחזיק ולהרכיב חלקים בודדים, לרתך, להגיע לאזורים שקשה להגיע אליהם וכו'. באופן כללי, המטרה העיקרית של מכשירים כאלה ברובוטיקה, אותה מדענים וממציאים משיגים כבר שנים רבות, היא לחקות את תנועת הזרוע האנושית בצורה מדויקת ככל האפשר.
מי מקבל הטבות?
זרוע רובוטית תעשייתית אוטומטית יכולה להיות שימושית מאוד בעבודה אנושית, בין היתר. היתרונות הברורים ביותר שהיא מביאה הם:
- מהירות גבוהה ותנועות מדויקות;
- צריכת אנרגיה נמוכה ואמינות גבוהה;
- יכולת לבצע פעילות גופנית למשך פרקי זמן ממושכים ללא הפסקה;
- יכולת ביצועים בתנאים מסוכנים, עם חומרים מסוכנים;
- הפחתה של השפעת גורם אנושי ושיעור פציעות.
כיצד להפוך מדריך זרוע רובוטית לאוטומטי
נסביר לכם כיצד ליצור ולאוטומט זרוע רובוטית בהמשך. ראשית, נגדיר את סוג המכשיר עליו נעבוד.
סוגי זרועות הרובוט
נכון לעכשיו, קיים הסיווג הבא עבור זרועות רובוטיות:
- קרטזיאני: סוג זה מבוסס על תנועת שלושה מפרקים בהתאם למערכת הייחוס הקרטזית. הוא יכול לאחוז ולהחזיק פרטים ומשמש בעיקר ב ייצור ו תרופה לריתוך וחיתוך עצמים בדיוק מיקרוסקופי;
- גְלִילִי: זרועות מסוג זה משמשות לבניית פרטים. הן מבוססות על מערכת קואורדינטות גלילית.
- קוֹטבִי: מכשירים אלה המבוססים על מערכת הקואורדינטות הקוטביות משמשים בעיקר לריתוך.
- סקארה: אלה כוללים שני מפרקי ציר המאפשרים תנועות סיבוביות. הם יעילים ביותר בבניית מבנים מורכבים.
- מְבוּטָא: למכשירים אלה יש לפחות שלושה מפרקים המופעלים על ידי ציר מסתובב. יש להם מגוון שימושים רחב למדי, אך בעיקר נוגעים לייצור.
- מַקְבִּיל: זרועות רובוט מקבילות יכולות לבצע תנועות סיבוביות ותנועות ליניאריות. נכון לעכשיו, זהו אחד מסוגי מכשירי הבנייה האוטומטיים המתקדמים ביותר.
- אַנתרוֹפּוֹמוֹרפִי: הסוג האחרון אך המרגש ביותר של זרועות רובוטיות אוטומטיות - הוא כמעט זהה במבנה ובפעולה לזרוע אנושית אמיתית.
הכנת חומרה ותוכנה
בואו נגלה אילו רכיבים תצטרכו כדי לבנות ולאוטומט את זרוע הרובוט באופן אישי. בפרט, אנו ממליצים להשתמש ברכיבים הבאים:
- 4 מנועי סרוו Tower Pro 9g;
- פרטי זרוע מודפסים בתלת מימד (התוכנית נמצאת בתמונה למעלה);
- ברגים וברגים;
- ארדואינו אונו מיקרו-בקר;
- מגן חיישן V5 (לחיבור סרוו לפרטים).
עכשיו, כמה מילים על ההכנה ליצירת הפרטים. אפשר לקחת פרספקס רגיל - זה לא יפגע בכלל באיכות הסופית של המכשיר. עם זאת, הדפסה תלת מימדית אינה יקרה כל כך בימינו, ולמען האמת, אנו ממליצים לחסוך בידיים שלכם את הנזק מחיתוך ידני של הפרטים. הפרטים בדוגמה שלנו עוצבו באמצעות SketchUp.
לאחר מכן, הקובץ יוצא אל . עדיין בעזרת סיומת ונשלח להדפסה. שימו לב שבמהלך תהליך המידול, חשוב מאוד להגדיר מידות מדויקות ומיקומים של פתחים עבור ברגים שיחברו את המנגנון יחד. אחרת, תצטרכו ליצור פתחים נוספים ואף להדפיס מחדש כמה פרטים. באשר לתוכנה לשליטה על מנועי סרוו - ניתן להשתמש בספריית סרוו הסטנדרטית. ברצוננו לשים לב שספריית סרוו המוגדרת כברירת מחדל קובעת תנועות "חדות" ופתאומיות מדי. יתר על כן, כל מנוע נע כברירת מחדל, רק כאשר שאר שלושת המנועים דוממים. תגלית זו הייתה חיסרון משמעותי למדי עבור מהנדסים רבים. זו בדיוק הסיבה שעדיף לכתוב מאפיינים מותאמים אישית עבור כל מנוע - למרבה המזל, זה לא כל כך קשה לעשות. האלגוריתם הכללי של תנועות מנוע נראה כך: יש לקרוא את מיקום מנוע הסרוו בכל איטרציה בתכונת loop() הבסיסית - תכונת Servo.Read() מאפשרת לעשות זאת; אם המיקום אינו תואם את הזווית שנקבעה, יש לקרב אותו לזווית הנדרשת בנקודה אחת לכל איטרציה. תצטרכו גם לכתוב בנפרד תכונות המגדירות את האינטראקציה בין הבקר. חלק מהמהנדסים מעדיפים C# למרות ש-Processing היא סביבת הפיתוח המומלצת ביותר לאספקת אינטראקציה בין בקרי Arduino דרך יציאת COM.
התקנת ציוד
פרטים קלים לחיבור - תסתכלו על אב טיפוס של סטארט-אפ אחד - פרויקט uArm, שבבנייתו נעשה שימוש במנועי סרוו u-servo us-d150.
מגמות טכנולוגיות בעולם
כמה מילים על מגמות רובוטיקה. האם ידעתם, למשל, שהתחומים המקצועיים המבטיחים ביותר לתעסוקה ברובוטיקה הם רפואה וייצור טכנולוגיות חלל? נאס"א עובדת באופן פעיל על יצירת רובוטים המסוגלים לחקות באופן מלא מניפולציות אנושיות מרחוק כדי להפוך את חקר החלל לנגיש ויעיל יותר. מצד שני, ממציאים ומדענים רבים בעשור זה התמקדו בהוזלת ייצור הרובוטיקה. לפיכך, בניית זרוע רובוטית בעצמכם (למשל, המבוססת על בקרי ארדואינו) יכולה לעלות לכם לא יותר מ-100 דולר. התקדמות מדהימה לעומת מה שהיה לנו רק לפני כעשר שנים.
למה אוטומציות מתקדמות?
ברור שכדי ליישם את כל תהליכי האוטומציה של זרועות הרובוט, תזדקקו לציוד מיוחד (מנועי סרוו, מיקרו-בקרים של ארדואינו וכו'). אנו מציעים רק חלקים ומכשירים שנבדקו היטב במגוון המוצרים שלנו, אשר ניתנים להגדרה נוספת על ידי הצוות המומחים שלנו בהתאם לדרישותיכם. יתר על כן, כל המוצרים הזמינים אצלנו... חנות מקוונת יש אחריות ל-18 חודשים עם אפשרויות תיקון והחלפה מלאה.
מַסְקָנָה
כפי שאתם רואים, לא כל כך קשה לבנות זרוע רובוטית במינימום אמצעים. אנו מקווים שהמוצרים הזמינים באתר שלנו יעזרו לכם גם בכך.