Danes lahko skoraj vsak navdušenec nad robotiko zgradi avtomatizirano robotsko roko. Medtem ko je robotske rešitve za proizvodnjo, medicino in znanstveno delo bolje prepustiti strokovnjakom, lahko za vtis med prijatelji sestavite kaj manjšega z dosegljivimi sredstvi. Želite izvedeti, kako ustvariti preprosto robotsko roko na osnovi mikrokrmilnika Arduino in servomotorjev? Berite dalje!
Pomen tehnologije
Robotska roka je avtomatizirana mehanska naprava, ki jo upravlja posebna programska oprema, nameščena na namenskem mikrokrmilniku. Lahko je samostojna naprava ali del humanoidnega robota. Delovanje takšne naprave je odvisno od gibanja sklepov – vsak ima lahko od ene do treh stopenj prostosti. Na primer, posamezni sklepi se lahko gibajo tako linearno glede na osnovo roke kot tudi rotacijsko.
Razlogi za avtomatizacijo
Robotske roke lahko ustvarimo za naloge, s katerimi ima človeška roka sama težave. Lahko drži in sestavlja posamezne dele, vari, doseže težko dostopna mesta itd. Na splošno je glavni cilj takšnih naprav v robotiki, ki ga znanstveniki in izumitelji dosegajo že vrsto let, kar najnatančneje posnemati gibanje človeške roke.
Kdo ima koristi?
Avtomatizirana industrijska robotska roka je lahko med drugim zelo uporabna pri človeškem delu. Najbolj očitne prednosti so:
- Visoka hitrost in natančna gibanja;
- Nizka poraba energije in visoka zanesljivost;
- Zmožnost neprekinjenega delovanja dalj časa;
- Zmožnost delovanja v nevarnih razmerah, z nevarnimi materiali;
- Manjši vpliv človeškega faktorja in manj poškodb.
Kako avtomatizirati robotsko roko – vodič
V nadaljevanju bomo razložili, kako izdelati in avtomatizirati robotsko roko. Najprej določimo, s katero vrsto naprave bomo delali.
Vrste robotskih rok
Trenutno za robotske roke uporabljamo naslednjo klasifikacijo:
- Kartezijski: Ta tip temelji na gibanju treh sklepov v skladu s kartezijskim referenčnim sistemom. Lahko prijema in drži dele, najpogosteje pa se uporablja v proizvodnji in medicini za varjenje in rezanje objektov z mikroskopsko natančnostjo.
- Cilindrični: Roke tega tipa se uporabljajo za izdelavo delov. Temeljijo na sistemu cilindričnih koordinat.
- Polarni: Te naprave, ki temeljijo na sistemu polarnih koordinat, se večinoma uporabljajo za varjenje.
- SCARA: Imajo dva tečajna sklepa, ki omogočata rotacijska gibanja. Najbolj učinkovite so pri gradnji kompleksnih konstrukcij.
- Členjeni: Te naprave imajo najmanj tri sklepe, ki jih poganjajo vrtljivi tečaji. Imajo precej širok spekter uporabe, pretežno v proizvodnji.
- Paralelni: Paralelne robotske roke lahko izvajajo tako rotacijska kot linearna gibanja. Trenutno so med najbolj naprednimi vrstami avtomatiziranih naprav za sestavljanje.
- Antropomorfni: Zadnja, a zelo zanimiva vrsta avtomatiziranih robotskih rok – po zgradbi in delovanju je skoraj identična pravi človeški roki.
Priprava strojne in programske opreme
Poglejmo, katere komponente boste potrebovali za osebno izdelavo in avtomatizacijo robotske roke. Zlasti predlagamo uporabo naslednjih komponent:
- 4 servomotorji Tower Pro 9g;
- 3D-natisnjeni deli roke (načrt je na zgornji sliki);
- Vijaki in sorniki;
- Arduino Uno mikrokrmilnik;
- Sensor Shield V5 (za priklop servomotorjev na dele).
Zdaj pa nekaj besed o pripravi izdelave delov. Uporabite lahko navadno pleksi steklo – končne kakovosti naprave to ne bo poslabšalo. A 3D-tisk danes ni tako drag in, iskreno povedano, priporočamo, da svoje roke prihranite pred poškodbami zaradi ročnega rezanja delov. Deli v našem primeru so bili modelirani v SketchUpu.
Nato je bila datoteka izvožena s pomočjo razširitve in poslana v tisk. Upoštevajte, da je med modeliranjem zelo pomembno natančno določiti dimenzije in položaje odprtin za vijake/sornike, ki bodo držali mehanizem skupaj. V nasprotnem primeru boste morali izdelati dodatne odprtine in celo nekatere dele ponovno natisniti. Kar zadeva programsko opremo za krmiljenje servopogonov – uporabite lahko standardno knjižnico Servo. Opozarjamo, da privzete funkcije knjižnice Servo določajo gibanja, ki so preveč »ostra« in sunkovita. Poleg tega se vsak motor privzeto premika le, ko so preostali trije mirujoči. To je bil za mnoge inženirje precejšen minus. Zato je najbolje za vsak motor napisati prilagojene funkcije – na srečo to ni tako težko. Splošni algoritem gibanja motorjev je naslednji: položaj servomotorja je treba prebrati v vsaki iteraciji osnovne funkcije loop() – funkcija Servo.Read () to omogoča; če položaj ne ustreza nastavljenemu kotu, ga je treba v vsaki iteraciji približati zahtevanemu kotu za eno enoto. Ločeno boste morali napisati tudi funkcije, ki določajo interakcijo krmilnika. Nekateri inženirji raje uporabljajo C#, čeprav je Processing najpogosteje priporočeno razvojno okolje za zagotavljanje interakcije med Arduino krmilniki prek vrat COM.
Nastavitev opreme
Deli se enostavno povežejo – poglejte ta prototip zagonskega projekta – uArm, pri katerem so bili uporabljeni servopogoni u-servo us-d150.
Tehnološki trendi v svetu
Nekaj besed o trendih v robotiki. Ste vedeli, da sta med najobetavnejšimi področji zaposlovanja v robotiki medicina in proizvodnja vesoljskih tehnologij? NASA aktivno razvija robote, ki lahko na daljavo v celoti posnemajo človeške manipulacije, da bi raziskovanje vesolja postalo dostopnejše in učinkovitejše. Na drugi strani pa se mnogi izumitelji in znanstveniki tega desetletja osredotočajo na pocenitev proizvodnje robotike. Tako lahko izdelava robotske roke (npr. na osnovi Arduino krmilnikov) stane največ 100 $. Izjemen napredek v primerjavi s tem, kar smo imeli še pred desetimi leti.
Zakaj Progressive Automations?
Za izvedbo vseh procesov avtomatizacije robotske roke boste potrebovali posebno opremo (servopogone, mikrokrmilnike Arduino itd.). V našem asortimanu ponujamo le dobro preizkušene dele in naprave, ki jih lahko naši strokovnjaki dodatno konfigurirajo glede na vaše zahteve. Poleg tega imajo vsi izdelki, ki so na voljo v naši spletni trgovini 18-mesečno garancijo z možnostjo popravila in popolne zamenjave.
Zaključek
Kot vidite, ni tako težko z minimalnimi sredstvi izdelati robotske roke. Upamo, da vam bodo pri tem pomagali tudi izdelki, ki so na voljo na naši spletni strani.