Progressive Automations presenteert graag weer een indrukwekkend project van een van onze innovatieve klanten!
Trent Peterson, een afgestudeerde van California Polytechnic State University, heeft een Stewart Platform-robot ontworpen die gebruikt zal worden in een van Cal Poly’s robotica-cursussen. Het doel van dit ontwerp is te laten zien wat er wordt geleerd in het theoretische deel van de cursus, 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 er een platform worden gemaakt dat eenvoudig in verschillende configuraties te monteren en demonteren is met een inbussleutel. Een Stewart Platform moet lineaire actuatoren hebben die enige vorm van positionele feedback bevatten, zodat de eindgebruiker de bewegingen van de robot kan configureren en controleren. Na het overwegen van hydraulische en pneumatische lineaire actuatoren werd besloten dat elektrische lineaire actuatoren gemakkelijker te integreren zouden zijn bij het bouwen van deze robot.
Belangrijkste kenmerken van de gebruikte elektrische lineaire actuatoren
Zes van de PA-14P-8-35 Feedback Linear Actuators werden in dit project gebruikt. Deze unit heeft een slag van 8-inch met een maximale kracht van 35 lb. Bij geen belasting kan deze actuator zich verplaatsen met een snelheid van 2 inch per seconde, terwijl bij volle belasting de snelheid 1,38 inch per seconde is. Deze actuator heeft zijn eigen positionele feedback in de vorm van een potentiometer, wat een van de belangrijkste eisen is voor het ontwerp van deze robot. Andere mechanische constructies die bij het maken van deze robot werden toegepast, waren magnetische bolgewrichten, platformmateriaal, askoppelingen, geometrische configuratie en een behuizing voor elektronica.
Elektrisch ontwerp
Arduino biedt een verscheidenheid aan microprocessors voor de besturing van elk project, zoals een robot. De Arduino Due werd voor gebruik in dit project geselecteerd vanwege zijn klokmogelijkheden, geheugengrootte en SRAM die gebruikt kan worden voor de functionaliteit en prestaties bij het bedienen van de Stewart Platform. Hoewel de Due in staat is om motoren te regelen via zijn PWM-uitgangen, heeft hij niet de hardware om deze van stroom te voorzien. Daarom werd in deze samenstelling ook een HexaMoto Shield gebruikt.
Softwareontwerp
Trent maakte een kinematische simulatie van de Stewart Platform met Matlab – een matrixgebaseerde taal waarmee computationele wiskunde het meest natuurlijk tot uiting kan komen.
1 6-6 configuratiemodel voor de oplossing van inverse kinematica
Er is veel onderzoek gedaan naar het opzetten, initialiseren, kalibreren en het bepalen van de thuispositie (homing) van de prestaties van de Stewart Platform-robot. Platformconfiguratie, evenals de positionele berekening van de lineaire actuatoren, werden ook ingesteld via een grafische gebruikersinterface (GUI) die met Matlab is gemaakt. Dit was om ervoor te zorgen dat eindgebruikers eenvoudig verbinding kunnen maken met het platform zelf en het kunnen bedienen.
2 Stewart Platform Robot - Cal Poly SLO door Trent Peterson
Na het testen van de Stewart Platform robot werd geconcludeerd dat het succesvol was in ontwerp, montage en implementatie. “Het bestrijkt vele facetten van robots op een inleidend niveau, waaronder inverse kinematica, simulatie, montage en demontage, en bewegingsimplementatie.”
Gefeliciteerd, Trent, met het ontwerpen en implementeren van deze Stewart Platform Robot voor het laboratorium van een robotica-cursus, gesponsord door Progressive Automations!