Manapság szinte bármelyik robotikarajongó építhet automatizált robotkart. Míg a gyártásban, az orvostudományban és a tudományos munkában használt robotikai megoldásokat jobb szakemberekre bízni, a barátok lenyűgözésére szolgáló apróságokat a rendelkezésre álló eszközökkel is meg lehet építeni. Szeretnéd megtudni, hogyan készíthetsz egy egyszerű robotkart a ... alapján? Arduino mikrovezérlő és szervomotorok? Olvass tovább!
A technológia jelentése
A robotkar egy automatizált mechanikus eszköz, amelyet egy erre a célra szolgáló mikrovezérlőre telepített speciális szoftver vezérel. Lehet önálló eszköz vagy egy emberszerű robot eleme. Egy ilyen eszköz munkája az ízületek mozgásától függ – mindegyiknek egy-három szabadságfoka lehet. Például az egyes ízületek mozoghatnak mind lineáris irányban a kar alapjához képest, mind foroghatnak.
Az automatizálás okai
A robotkarok olyan feladatok elvégzésére is alkalmasak, amelyeket egy emberi kar önmagában nehezen tudna elvégezni. Képesek különálló alkatrészeket tartani és összeilleszteni, hegeszteni, nehezen hozzáférhető helyeket elérni stb. Általánosságban elmondható, hogy a robotikában használt ilyen eszközök fő célja, amelyet a tudósok és a feltalálók már évek óta elérnek, az emberi kar mozgásának lehető legpontosabb utánzása.
Kik részesülnek juttatásokban?
Egy automatizált ipari robotkar nagyon hasznos lehet többek között az emberi munkavégzésben. A legnyilvánvalóbb előnyei a következők:
- Nagy sebességű és precíz mozgások;
- Alacsony energiafogyasztás és magas megbízhatóság;
- Képesség hosszabb ideig megállás nélkül teljesíteni;
- Képesség veszélyes körülmények között, veszélyes anyagokkal végzett munkavégzésre;
- Csökkent az emberi tényező befolyása és a sérülések aránya.
Hogyan automatizálható egy robotkar-vezető?
Az alábbiakban elmondjuk, hogyan hozhat létre és automatizálhat egy robotkart. Először is határozzuk meg az eszköz típusát, amelyen dolgozni fogunk.
A robotkar típusai
Jelenleg a robotkarok következő osztályozása létezik:
- Kartéziánus: Ez a típus három ízület mozgásán alapul a derékszögű koordináta-rendszer szerint. Részletek megfogására és megtartására alkalmas, és főként a következőkben használatos: gyártás és gyógyszer mikroszkopikus pontosságú tárgyak hegesztéséhez és vágásához;
- Hengeres: Az ilyen típusú karokat részletek készítéséhez használják. Hengeres koordinátarendszeren alapulnak.
- Poláris: Ezeket a polárkoordináta-rendszeren alapuló eszközöket többnyire hegesztésre használják.
- SCARA: Ezek két csuklós csatlakozással rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik a forgó mozgásokat. Összetett szerkezetek építésénél a leghatékonyabbak.
- Csuklós: Ezeknek az eszközöknek legalább három ízületük van, amelyeket forgó csuklópántok hoznak mozgásba. Meglehetősen széles körben alkalmazhatók, de főként a gyártásban.
- Párhuzamos: A párhuzamos robotkarok forgó és lineáris mozgásokat is képesek végezni. Jelenleg ez az egyik legfejlettebb automatizált építőipari eszköztípus.
- Ember alakú: Az automatizált robotkarok utolsó, de legizgalmasabb típusa – felépítésében és működésében szinte teljesen megegyezik egy valódi emberi karral.
Hardver és szoftver előkészítése
Nézzük meg, milyen alkatrészekre lesz szükséged egy robotkar személyes megépítéséhez és automatizálásához. Különösen a következő alkatrészek használatát javasoljuk:
- 4 Tower Pro 9g szervomotor;
- 3D nyomtatott kar részletei (a tervrajz a fenti képen látható);
- Csavarok és csavarok;
- Arduino Uno mikrovezérlő;
- Érzékelőpajzs V5 (szervók részletekhez rögzítéséhez).
Most pedig néhány szó a részletek elkészítésének előkészítéséről. Használhatsz sima plexit – az egy cseppet sem rontaná a készülék végeredményét. A 3D nyomtatás azonban manapság nem olyan drága, és őszintén szólva azt javasoljuk, hogy kíméld meg a kezed a kézi vágás okozta károktól. A mintánkban szereplő részleteket a SketchUp segítségével modelleztük.
Ezután a fájlt exportálták a következőbe: . Továbbra is egy kiterjesztés segítségével, és nyomtatásra küldték. Figyeljük meg, hogy a modellezési folyamat során nagyon fontos meghatározni a mechanizmust összetartó csavarok nyílásainak pontos méreteit és helyét. Ellenkező esetben további nyílásokat kell készíteni, sőt egyes részleteket újra kell nyomtatni. Ami a szervohajtások vezérlésére szolgáló szoftvereket illeti, használhatja a standard Servo könyvtárat. Szeretnénk megjegyezni, hogy az alapértelmezett Servo könyvtár túl „éles” és hirtelen beállított mozgásokat tartalmaz. Ezenkívül minden motor alapértelmezés szerint csak akkor mozog, ha a többi három motor áll. Ez a felfedezés sok mérnök számára jelentős hátrányt jelentett. Pontosan ezért a legjobb, ha minden motorhoz egyedi jellemzőket írunk – szerencsére ez nem olyan nehéz. A motormozgások általános algoritmusa a következőképpen néz ki: a szervomotor helyét minden iterációnként be kell olvasni az alap loop() funkcióban – ezt lehetővé teszi a Servo.Read() funkció; ha a hely nem felel meg a beállított szögnek, akkor iterációnként egy ponttal kell közelíteni a szükséges szöghöz. Külön kell majd írnod azokat a funkciókat is, amelyek meghatározzák a vezérlő interakcióját. Egyes mérnökök a C#-ot részesítik előnyben annak ellenére, hogy a Processing a leggyakrabban ajánlott fejlesztői környezet az Arduino vezérlők közötti COM porton keresztüli interakció biztosításához.
Berendezések beállítása
A részletek könnyen összekapcsolhatók – nézzük meg ezt az induló prototípust – az uArm projektet, amelynek építéséhez u-servo us-d150 szervohajtásokat használtak.
Tech trendek a világban
Néhány szó a robotikai trendekről. Tudta például, hogy a robotika alkalmazásának legígéretesebb szakmai területei az orvostudomány és az űrtechnológiák gyártása? A NASA aktívan dolgozik olyan robotok létrehozásán, amelyek képesek távolról teljes mértékben utánozni az emberszerű manipulációkat, hogy az űrkutatást könnyebben és hatékonyabban végezzék. Másrészt az évtized számos feltalálója és tudósa arra összpontosított, hogy olcsóbbá tegye a robotika gyártását. Így egy robotkar saját kezűleg történő megépítése (például Arduino vezérlők alapján) nem kerülhet többe 100 dollárnál. Ez elképesztő előrelépés ahhoz képest, ami csak néhány tíz évvel ezelőtt volt.
Miért a progresszív automatizálás?
Természetesen a robotkarok automatizálási folyamatainak megvalósításához speciális berendezésekre (szervohajtások, Arduino mikrovezérlők stb.) lesz szükség. Termékkínálatunkban csak jól bevált és tesztelt alkatrészeket és eszközöket kínálunk, amelyeket szakértő munkatársaink az Ön igényei szerint konfigurálhatnak. Ezenkívül az összes nálunk elérhető termék... online áruház 18 hónapos garanciával rendelkezik javítási és teljes cserelehetőségekkel.
Következtetés
Amint láthatja, nem is olyan nehéz minimális eszközökkel robotkart építeni. Reméljük, hogy a weboldalunkon elérhető termékek is segítenek ebben.