Numera kan nästan alla robotentusiaster bygga en automatiserad robotarm. Medan robotlösningar för tillverkning, medicin och vetenskapligt arbete bäst överlåts till proffs, kan något litet för att imponera på dina vänner konstrueras med tillgängliga medel. Vill du veta hur man skapar en enkel robotarm baserad på Arduino mikrokontroller och servomotorer? Läs vidare!
Teknologins betydelse
En robotarm är en automatiserad mekanisk enhet som styrs via speciell programvara installerad på en dedikerad mikrokontroller. Den kan vara antingen en fristående enhet eller en del av en människoliknande robot. En sådan enhets arbete beror på ledernas rörelse – var och en kan ha från en till tre frihetsgrader. Till exempel kan separata leder röra sig både linjärt i förhållande till en armbas och i rotation.
Skäl för automatisering
Robotarmar kan skapas för att hantera uppgifter som en mänsklig arm skulle ha svårt att utföra på egen hand. De kan hålla och sätta ihop separata detaljer, svetsa, nå svåråtkomliga områden etc. Generellt sett är huvudmålet med sådana anordningar inom robotik, vilket forskare och uppfinnare har uppnått i flera år, att imitera mänskliga armrörelser så exakt som möjligt.
Vem får förmåner?
En automatiserad industrirobotarm kan vara mycket användbar för mänskligt arbete bland annat. De mest uppenbara fördelarna den medför är:
- Hög hastighet och precisa rörelser;
- Låg energiförbrukning och hög tillförlitlighet;
- Förmåga att prestera under längre perioder utan att stanna;
- Förmåga att arbeta under farliga förhållanden, med farliga material;
- Minskad mänsklig faktorpåverkan och skadefrekvens.
Hur man automatiserar en robotarmsguide
Vi kommer att berätta hur du skapar och automatiserar en robotarm nedan. Till att börja med, låt oss definiera vilken typ av enhet vi ska arbeta med.
Typer av robotarm
För närvarande finns följande klassificering för robotarmar:
- Kartesisk: Denna typ är baserad på rörelsen hos tre leder i enlighet med det kartesiska referenssystemet. Den kan gripa och hålla fast detaljer och används mestadels i tillverkning och medicin för svetsning och skärning av föremål med mikroskopisk precision;.
- Cylindrisk: Armar av denna typ används för konstruktion av detaljer. De är baserade på det cylindriska koordinatsystemet.
- Polär: Dessa apparater baserade på polarkoordinatsystemet används mestadels för svetsning.
- SCARA: Dessa har två gångjärnsleder som möjliggör rotationsrörelser. De är mest effektiva vid byggande av komplexa konstruktioner.
- Ledad: Dessa anordningar har minst tre leder som sätts i rörelse genom roterande gångjärnsleder. De har ett ganska brett användningsområde, men rör sig främst inom tillverkning.
- Parallell: Parallella robotarmar kan utföra både rotationsrörelser och linjära rörelser. För närvarande är det en av de mest avancerade typerna av automatiserade bygganordningar.
- Antropomorf: Den sista men mest spännande typen av automatiserade robotarmar – den är nästan identisk i konstruktion och funktion med en riktig mänsklig arm.
Förbereda hårdvara och programvara
Låt oss ta reda på vilka komponenter du behöver för att personligen konstruera och automatisera en robotarm. Vi föreslår särskilt att du använder följande komponenter:
- 4 Tower Pro 9g servomotorer;
- 3D-utskrivna armdetaljer (ritningen finns på bilden ovan);
- Skruvar och bultar;
- Arduino Uno mikrokontroller;
- Sensorsköld V5 (för att fästa servon på detaljer).
Nu ett par ord om förberedelserna inför skapandet av detaljerna. Du kan ta vanligt plexiglas – det skulle inte skada enhetens slutkvalitet det minsta. 3D-utskrift är dock inte så dyrt nuförtiden och, ärligt talat, rekommenderar vi att du skyddar dina händer från skadorna från att skära detaljer manuellt. Detaljerna i vårt exempel modellerades via SketchUp.
Sedan exporterades filen till . Fortfarande med hjälp av en filändelse och skickades för utskrift. Observera att det under modelleringsprocessen är mycket viktigt att definiera exakta mått och placeringar av öppningar för bultar som skulle hålla ihop mekanismen. Annars måste du göra ytterligare öppningar och till och med skriva ut vissa detaljer på nytt. När det gäller programvara för att styra servodrivare kan du använda standard Servo-biblioteket. Vi vill notera att standard Servo-biblioteket har inställda rörelser som är för "skarpa" och plötsliga. Dessutom rör sig varje motor som standard, bara när resten av de tre motorerna står stilla. Denna upptäckt har varit en ganska betydande nackdel för många ingenjörer. Det är just därför det är bäst att skriva anpassade funktioner för varje motor – lyckligtvis är det inte så svårt att göra. Den allmänna algoritmen för motorrörelser ser ut enligt följande: en plats för en servomotor måste läsas per iteration i basic loop()-funktionen – en Servo.Read()-funktion tillåter det; om platsen inte motsvarar den inställda vinkeln måste den approximeras till den önskade vinkeln med en punkt per iteration. Du måste också skriva separata funktioner som definierar interaktionen mellan styrenheterna. Vissa ingenjörer föredrar C# trots att Processing är den mest rekommenderade utvecklingsmiljön för att tillhandahålla interaktion mellan Arduino-styrenheter via en COM-port.
Ställ in utrustning
Detaljer är lätta att koppla ihop – ta en titt på den här startup-prototypen – projektet uArm, i vars konstruktion u-servo us-d150 servodrivare användes.
Tekniktrender i världen
Några ord om robottrender. Visste du till exempel att de mest lovande yrkesområdena för robotarbetstillfällen är medicin och tillverkning av rymdteknik? NASA arbetar aktivt med att skapa robotar som kan imitera människoliknande manipulationer på distans för att göra rymdutforskning mer tillgänglig och effektiv. Å andra sidan har många uppfinnare och forskare under detta decennium fokuserat på att göra robottillverkningen billigare. Således kan konstruktionen av en robotarm på egen hand (t.ex. baserad på Arduino-kontroller) inte kosta dig mer än 100 dollar. Ett fantastiskt framsteg jämfört med vad vi hade för bara cirka tio år sedan.
Varför progressiva automatiseringar?
För att implementera alla automatiseringsprocesser för robotarmar behöver du givetvis specialutrustning (servodrivare, Arduino-mikrokontroller etc.). Vi erbjuder endast väl beprövade delar och enheter i vårt produktsortiment, vilka ytterligare kan konfigureras av våra experter enligt dina behov. Dessutom finns alla produkter som finns tillgängliga i vårt webbutik har 18 månaders garanti med reparation och fullständiga utbytesalternativ.
Slutsats
Som du kan se är det inte så svårt att bygga en robotarm med minimala resurser. Vi hoppas att produkterna som finns tillgängliga på vår webbplats också kommer att hjälpa dig med det.