Progressive Automations presenteert graag opnieuw een indrukwekkend project van een van onze innovatieve klanten!
Trent Peterson, afgestudeerd aan de California Polytechnic State University, ontwierp een Stewart‑platformrobot voor gebruik in een van Cal Poly’s robotica‑cursussen. Het doel van dit ontwerp is te laten zien wat er in het theoretische deel van de les wordt geleerd, zodat studenten hun kennis kunnen toepassen en inverse kinematica kunnen verifiëren door de werking, het bewegingsbereik en de beperkingen van de robot te bestuderen.
Mechanisch ontwerp
Om met het ontwerp van deze robot te beginnen, moest een platform worden gecreëerd dat eenvoudig met een inbussleutel in verschillende configuraties te monteren en te demonteren is. Een Stewart‑platform moet lineaire actuatoren hebben die een vorm van positie‑terugkoppeling bevatten, zodat de eindgebruiker de bewegingen van de robot kan configureren en regelen. Na overweging van hydraulische en pneumatische lineaire actuatoren is besloten dat elektrische lineaire actuatoren eenvoudiger in de bouw van deze robot te integreren zijn.
Belangrijkste kenmerken van de gebruikte elektrische lineaire actuatoren
Voor dit project zijn zes van de PA-14P-8-35 feedback-lineaire actuatoren gebruikt. Deze unit heeft een slaglengte van 8 inch met een maximale kracht van 35 lbs. Zonder belasting kan deze actuator zich verplaatsen met een snelheid van 2 in inch per seconde, terwijl hij bij volledige belasting beweegt met 1.38 in inch per seconde. Deze actuator heeft zijn eigen positie‑terugkoppeling in de vorm van een potentiometer, wat een van de belangrijkste eisen is voor het ontwerp van deze robot. Andere mechanische constructies die bij de bouw van deze robot zijn gebruikt, waren magnetische kogelgewrichten, platformmateriaal, askoppelingen, geometrische configuratie en een elektronicabehuizing.
Elektrisch ontwerp
Arduino biedt een verscheidenheid aan microprocessors voor de besturing van elk project, zoals een robot. De Arduino Due werd voor dit project geselecteerd vanwege zijn klokmogelijkheden, geheugengrootte en SRAM, die kunnen worden gebruikt voor de functionaliteit en prestaties bij het bedienen van het Stewart‑platform. Hoewel de Due motoren via zijn PWM‑uitgangen kan regelen, heeft hij niet de hardware om ze van stroom te voorzien. Daarom werd in deze assemblage ook een HexaMoto Shield gebruikt.
Softwareontwerp
Trent maakte een kinematische simulatie van het Stewart‑platform met Matlab – een matrixgebaseerde taal die de meest natuurlijke uitdrukking van computationele wiskunde mogelijk maakt.
1 6-6-configuratiemodel voor oplossing van inverse kinematica
Er is veel onderzoek gedaan naar het opzetten, initialiseren, kalibreren en refereren (homing) van de prestaties van de Stewart‑platformrobot. De configuratie van het platform, evenals de positieberekening van de lineaire actuatoren, werd ook ingesteld via een grafische gebruikersinterface (GUI) die met Matlab is gemaakt. Dit moest waarborgen dat eindgebruikers eenvoudig met het platform zelf kunnen verbinden en het kunnen bedienen.
2 Stewart-platformrobot - Cal Poly SLO door Trent Peterson
Na het testen van de Stewart‑platformrobot werd geconcludeerd dat hij succesvol was in zijn ontwerp, montage en implementatie. “Hij bestrijkt op inleidend niveau veel facetten van robots, waaronder inverse kinematica, simulatie, montage en demontage, en bewegingsimplementatie.”
Onze felicitaties aan Trent voor het ontwerpen en implementeren van deze Stewart‑platformrobot voor een laboratorium in een robotica‑cursus, gesponsord door Progressive Automations!