Nå til dags kan nesten alle robotentusiaster bygge en automatisert robotarm. Selv om robotløsninger for produksjon, medisin og vitenskapelig arbeid bedre overlates til fagfolk, kan noe lite for å imponere vennene dine konstrueres med tilgjengelige midler. Vil du finne ut hvordan du lager en enkel robotarm basert på ... Arduino mikrokontroller og servomotorer? Les videre!
Teknologiens betydning
En robotarm er en automatisert mekanisk enhet som styres via spesiell programvare installert på en dedikert mikrokontroller. Den kan enten være en frittstående enhet eller et element i en menneskelignende robot. Arbeidet til en slik enhet avhenger av bevegelsen til leddene – hvert ledd kan ha fra én til tre frihetsgrader. For eksempel kan separate ledd bevege seg både i lineær retning i forhold til en armbase og i rotasjon.
Årsaker til automatisering
Robotarmer kan lages for å håndtere oppgaver som en menneskelig arm ville ha problemer med å gjøre på egenhånd. De kan holde og sette sammen separate detaljer, sveise, nå vanskelig tilgjengelige områder osv. Generelt sett er hovedmålet med slike enheter innen robotikk, som forskere og oppfinnere har oppnådd i ganske mange år, å imitere menneskelige armbevegelser så presist som mulig.
Hvem får ytelser?
En automatisert industrirobotarm kan blant annet være svært nyttig for menneskelig arbeid. De mest åpenbare fordelene den gir er:
- Høy hastighet og presise bevegelser;
- Lavt energiforbruk og høy pålitelighet;
- Evne til å prestere over lengre tid uten å stoppe;
- Evne til å utføre arbeid under farlige forhold, med farlige materialer;
- Redusert påvirkning av menneskelige faktorer og skaderate.
Slik automatiserer du en robotarmguide
Nedenfor forteller vi deg hvordan du lager og automatiserer en robotarm. La oss først definere hvilken type enhet vi skal jobbe med.
Typer av robotarmen
For tiden finnes det følgende klassifisering for robotarmer:
- Kartesisk: Denne typen er basert på bevegelsen til tre ledd i samsvar med det kartesiske referansesystemet. Den kan gripe og holde detaljer og brukes mest i produksjon og medisin for sveising og skjæring av gjenstander med mikroskopisk presisjon;.
- Sylindrisk: Armer av denne typen brukes til konstruksjon av detaljer. De er basert på det sylindriske koordinatsystemet.
- Polar: Disse enhetene som er basert på polarkoordinatsystemet brukes hovedsakelig til sveising.
- SCARA: Disse har to hengslede ledd som muliggjør rotasjonsbevegelser. De er mest effektive ved bygging av komplekse konstruksjoner.
- Artikulert: Disse enhetene har minst tre ledd som settes i bevegelse av roterende hengselledd. De har et ganske bredt bruksområde, men gjelder hovedsakelig produksjon.
- Parallell: Parallelle robotarmer kan utføre både rotasjonsbevegelser og lineære bevegelser. For tiden er det en av de mest avanserte typene automatiserte byggeutstyr.
- Antropomorf: Den siste, men mest spennende typen automatiserte robotarmer – den er nesten identisk i konstruksjon og handling med en ekte menneskearm.
Klargjøring av maskinvare og programvare
La oss finne ut hvilke komponenter du trenger for å konstruere og automatisere en robotarm selv. Vi foreslår spesielt å bruke følgende komponenter:
- 4 Tower Pro 9g servomotorer;
- 3D-printede armdetaljer (blåkopien er på bildet ovenfor);
- Skruer og bolter;
- Arduino Uno mikrokontroller;
- Sensorskjold V5 (for å feste servoer til detaljer).
Nå et par ord om forberedelsene til å lage detaljer. Du kan bruke vanlig pleksiglass – det vil ikke skade sluttkvaliteten på enheten i det hele tatt. 3D-printing er imidlertid ikke så dyrt i dag, og ærlig talt anbefaler vi at du sparer hendene dine for skadene ved å skjære detaljer manuelt. Detaljene i vårt eksempel ble modellert via SketchUp.
Deretter ble filen eksportert til [servernummer/serveradresse]. Fortsatt ved hjelp av en utvidelse og sendt til utskrift. Legg merke til at det under modelleringsprosessen er svært viktig å definere nøyaktige dimensjoner og plasseringer av åpninger for bolter som holder mekanismen sammen. Ellers må du lage flere åpninger og til og med skrive ut noen detaljer på nytt. Når det gjelder programvare for å kontrollere servostasjoner, kan du bruke standard Servo-biblioteket. Vi vil gjerne legge merke til at standard Servo-biblioteket har angitte bevegelser som er for "skarpe" og plutselige. Dessuten beveger hver motor seg som standard, bare når resten av de tre motorene står stille. Denne oppdagelsen har vært en ganske betydelig ulempe for mange ingeniører. Det er nettopp derfor det er best å skrive tilpassede funksjoner for hver motor – heldigvis er det ikke så vanskelig å gjøre. Den generelle algoritmen for motorbevegelser ser slik ut: en plassering av en servomotor må leses per iterasjon i basic loop()-funksjonen – en Servo.Read()-funksjon tillater det; hvis plasseringen ikke samsvarer med den angitte vinkelen, må den tilnærmes den nødvendige vinkelen med ett punkt per iterasjon. Du må også skrive separate funksjoner som definerer kontrollerinteraksjonen. Noen ingeniører foretrekker C# til tross for at Processing er det mest anbefalte utviklingsmiljøet for å gi interaksjon mellom Arduino-kontrollere via en COM-port.
Sett opp utstyr
Detaljer er enkle å koble sammen – ta en titt på denne ene oppstartsprototypen – prosjektet uArm, i konstruksjonen av hvilken u-servo us-d150 servodrivere ble brukt.
Teknologitrender i verden
Noen ord om robottrender. Visste du for eksempel at de mest lovende fagområdene for robotarbeid er medisin og produksjon av romteknologi? NASA jobber aktivt med å lage roboter som kan imitere menneskelignende manipulasjoner eksternt for å gjøre romutforskning mer tilgjengelig og effektiv. På den andre siden av saken har mange oppfinnere og forskere i dette tiåret fokusert på å gjøre robotproduksjon billigere. Dermed kan byggingen av en robotarm på egenhånd (f.eks. basert på Arduino-kontrollere) ikke koste deg mer enn 100 dollar. En utrolig fremgang i motsetning til hva vi hadde for bare rundt ti år siden.
Hvorfor progressive automatiseringer?
For å implementere alle automatiseringsprosesser for robotarmene trenger du selvsagt spesialutstyr (servodrivere, Arduino-mikrokontrollere osv.). Vi tilbyr kun velprøvde deler og enheter i vårt produktsortiment, som i tillegg kan konfigureres av våre ekspertansatte i henhold til dine behov. Dessuten er alle produktene som er tilgjengelige i vårt nettbutikk har 18 måneders garanti med reparasjon og full erstatning.
Konklusjon
Som du kan se, er det ikke så vanskelig å bygge en robotarm med minimale midler. Vi håper at produktene som er tilgjengelige på nettstedet vårt også vil hjelpe deg med det.