Progressive Automations pragnie zaprezentować kolejny imponujący projekt jednego z naszych innowacyjnych klientów!
Trent Peterson, absolwent California Polytechnic State University (Cal Poly), zaprojektował robota Platformy Stewarta do wykorzystania na jednych z zajęć z robotyki na Cal Poly. Celem tego projektu jest pokazanie, czego uczy się na części teoretycznej zajęć, dając studentom możliwość zastosowania wiedzy w praktyce i weryfikacji kinematyki odwrotnej poprzez analizę działania robota, jego zakresu ruchu oraz ograniczeń.
Konstrukcja mechaniczna
Aby rozpocząć projektowanie tego robota, należało stworzyć platformę, którą można łatwo zmontować i zdemontować w różne konfiguracje przy użyciu klucza imbusowego. Platforma Stewarta wymaga zastosowania siłowników liniowych zawierających formę sprzężenia zwrotnego położenia, aby użytkownik końcowy mógł konfigurować i kontrolować ruchy robota. Po rozważeniu siłowników liniowych hydraulicznych i pneumatycznych zdecydowano, że elektryczne siłowniki liniowe będą łatwiejsze do zintegrowania przy budowie tego robota.
Kluczowe cechy użytych elektrycznych siłowników liniowych
W projekcie wykorzystano sześć siłowników liniowych PA-14P-8-35 ze sprzężeniem zwrotnym. Jednostka ta ma skok 8 cali i maksymalną siłę 35 lbs. Przy braku obciążenia ten siłownik może poruszać się z prędkością 2 cale na sekundę, natomiast przy pełnym obciążeniu będzie poruszał się z prędkością 1,38 cala na sekundę. Siłownik posiada własne sprzężenie zwrotne położenia w postaci potencjometru, co było jednym z najważniejszych wymagań projektu tego robota. Inne elementy konstrukcji mechanicznej obejmowały magnetyczne przeguby kulowe, materiał na platformę, sprzęgła wału, konfigurację geometryczną oraz obudowę elektroniki.
Konstrukcja elektryczna
Arduino oferuje różne mikrokontrolery do sterowania projektami, takimi jak roboty. Do tego projektu wybrano Arduino Due ze względu na częstotliwość taktowania, rozmiar pamięci oraz SRAM, które można wykorzystać dla funkcjonalności i wydajności podczas sterowania Platformą Stewarta. Chociaż Due potrafi sterować silnikami przez swoje wyjścia PWM, nie ma sprzętu do ich zasilania. Dlatego w tym układzie użyto także nakładki HexaMoto Shield.
Projekt oprogramowania
Trent stworzył symulację kinematyczną Platformy Stewarta w MATLAB-ie – języku macierzowym pozwalającym w najbardziej naturalny sposób wyrażać obliczenia matematyczne.
1 Model konfiguracji 6-6 dla rozwiązania kinematyki odwrotnej
Włożono wiele pracy badawczej w konfigurację, inicjalizację, kalibrację oraz ustawianie pozycji bazowej (homing) robota Platformy Stewarta. Konfigurację platformy, jak i obliczenia położenia siłowników liniowych, ustawiano także poprzez graficzny interfejs użytkownika (GUI) stworzony w MATLAB-ie. Miało to zapewnić, że użytkownicy końcowi mogą łatwo połączyć się z samą platformą i nią sterować.
2 Robot Platformy Stewarta – Cal Poly SLO, autor: Trent Peterson
Po przetestowaniu robota Platformy Stewarta stwierdzono, że projekt, montaż i wdrożenie zakończyły się sukcesem. „Obejmuje on wiele aspektów robotów na poziomie wprowadzającym, w tym kinematykę odwrotną, symulację, montaż i demontaż oraz implementację ruchu”.
Gratulujemy Trentowi zaprojektowania i wdrożenia tego robota Platformy Stewarta dla laboratoriów kursu robotyki, sponsorowanego przez Progressive Automations!