Robotică DIY - Braț robot educativ cu 6 axe: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Celula educativă DIY-Robotics este o platformă care include un braț robotizat pe 6 axe, un circuit electronic de control și un software de programare. Această platformă este o introducere în lumea roboticii industriale. Prin acest proiect, DIY-Robotics dorește să ofere o soluție accesibilă dar de calitate tuturor celor care ar dori să afle mai multe despre acest domeniu fascinant. Acest proiect este o oportunitate excelentă de a dezvolta diverse cunoștințe și abilități în domeniile mecanică, electrică, precum și informatică. Cu celula educativă DIY-Robotics, robotica este la îndemâna tuturor. Acest manual prezintă diferiți pași pentru asamblarea mecanică, asamblarea electrică și instalarea și utilizarea software-ului DIY-Robotics Educational Cell V1.0. Veți găsi toate fișierele legate de dezvoltarea celulei robotice educaționale în folderul comprimat. Acesta include desenele 3D ale robotului, diagramele electrice ale controlerului, codul Arduino, codurile sursă ale software-ului, precum și factura materialelor necesare. Înainte de a începe, asigurați-vă că aveți acces la o imprimantă 3D și că cumpărați toate componentele necesare. Veți găsi o listă a tuturor componentelor necesare împreună cu prețul acestora și unde să le comandați în lista de materiale (factura-materialelor.pdf). Dacă rămâneți blocat sau aveți nevoie de ajutor, asigurați-vă că verificați forumul DIY-Robotics. Puteți crea un cont gratuit și puteți adresa întrebarea dvs. comunității noastre de specialiști acreditați și pasionați de robotică. Sa incepem! (și distrează-te!) Descarcă întregul proiect:

Pasul 1: Programare Arduino

Descărcați software-ul Arduino IDE direct de pe site-ul web Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Deschideți fișierul DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino inclus în folderul comprimat DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Conectați Arduino Micro la computer cu ajutorul cablului USB.

Selectați tipul Arduino / Genuino Micro și portul de comunicație corect.

Consultați imaginea 1.

Programați Arduino Micro apăsând butonul Încărcare:

Consultați imaginea 2.

Pasul 2: Ansamblu controler electronic robot (PCB)

1. Prezentare generală

Controlerul electronic al celulei educative robotizate este puntea dintre software-ul de programare și robot. Microcontrolerul utilizat pe circuitul tipărit, Arduino Micro, îndeplinește următoarele sarcini:

• Comunicare între controlerul electronic și software-ul de programare • Controlul celor 6 motoare robot (servo motoare de 5V) • Controlul a 3 semnale digitale de ieșire (niveluri logice 0-5V) • Citirea a 3 semnale digitale de intrare (niveluri logice 0-5V)

Consultați imaginea 1 pentru a vedea descrierea PCB-ului.

2. Comanda plăcii de circuite imprimate (PCB)

Placa cu circuite imprimate (PCB) a controlerului robotului poate fi comandată de la orice producător de PCB cu fișierele „GERBER” incluse în folderul comprimat DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Vă sugerăm să comandați de la producătorul JLCPCB (jlcpcb.com), care oferă un serviciu rapid și simplu la un preț foarte mic. Urmați pașii următori pentru a comanda PCB-ul:

A) Pe pagina de pornire jlcpcb.com, selectați CITAȚI ACUM, apoi Adăugați fișierul gerber. Selectați fișierul Gerber.zip din folderul comprimat DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Selectați parametrii impliciți.

C) Selectați Salvare în coș și continuați plata pentru a finaliza comanda.

3. Ansamblu placă de circuite imprimate (PCB)

Odată ce PCB-ul controlerului robotului este în mâini, continuați cu asamblarea acestuia. Va trebui să lipiți toate componentele.

Fiecare componentă a PCB este identificată.

lista de materiale factură-materiale.pdf inclusă în folderul comprimat DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip vă va ajuta să sortați componentele.

Consultați imaginea 2.

Acordați o atenție deosebită polarității următoarelor componente:

LED1, LED2, U1, U3, C1, C2, D1, D2, D3, D4, D5, D6, Q1, Q2, Q3

Aceste componente trebuie lipite în mod corect, altfel se vor arde. De exemplu, observați că diodele emițătoare de lumină (LED-uri) și condensatoarele (C) au un pin lung și un pin scurt. Știftul lung, anodul, trebuie introdus și lipit în gaura identificată cu un +.

Consultați imaginea 3 pentru a lipi aceste componente în mod corect.

În cele din urmă, 3 rezistențe de 10k Ohm trebuie adăugate la circuit pentru a face funcționale semnalele de intrare digitale (Di). Aceste rezistențe sunt descrise după cum urmează în lista de materiale:

RES 10K OHM 1 / 4W 5% AXIAL

Consultați imaginea 4 pentru a vedea unde să lipiți aceste rezistențe suplimentare.

Pasul 3: Asamblarea mecanică a robotului

1. Prezentare generală

Pentru a vă asambla mecanic robotul, veți avea nevoie de următoarele componente și instrumente:

• 4 servomotoare MG966R
• 2 servo-motoare 9g
• 8 piese robot imprimate 3D
• 24 piulițe M2 metrice
• 24 șuruburi metrice M2
• 2 șuruburi metrice M2.5
• 4 șuruburi metrice M3
• imprimantă 3d
• Ciocan de lipit
• Mai usoara
• Taste hexagonale

Consultați lista de materiale DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf inclusă în DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. Imprimare 3D

Veți găsi fișierele 3D ale celor 8 părți ale robotului în folderul comprimat DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Imprimați piesele utilizând o imprimantă 3D. Vă recomandăm să utilizați următoarele setări:

• Stratul superior 4 straturi
• Stratul inferior 4 straturi
• Perete 4 straturi

3. Aliniați servo-urile

Înainte de asamblarea robotului, este important să vă asigurați că toate servomotorele sunt la punctul mediu. Pentru a alinia servo-urile, asigurați-vă că ați programat anterior microcontrolerul Arduino și ați asamblat controlerul robotului. Urmați instrucțiunile de mai jos pentru a alinia servo-motoarele:

Conectați cele 6 servomotoare la controlerul robotului. Asigurați-vă că conectorii sunt conectați corect.

• Sârmă maro: 0V (-)
• Sârmă roșie: 5V (+)
• Sârmă portocalie: PWM

Conectați regulatorul de 12V la priza de perete de 120V AC. Conectați regulatorul de 12V la conectorul de alimentare al controlerului robotului. Activați comutatorul de alimentare SW1. Lumina LED1 ar trebui să se aprindă și lumina LED2 ar trebui să clipească. Robotul ar trebui să poziționeze toate servo motoare la 90 de grade. Puteți opri alimentarea controlerului robotului și deconectați servo motoarele.

Consultați imaginea 2.

4. Introduceți piulițele

Înainte de asamblare, introduceți o piuliță M2 x 0,4 mm în fiecare gaură hexagonală a pieselor imprimate 3D pentru a permite asamblarea. Utilizați un fier de lipit pentru a facilita inserarea.

Consultați imaginea 3.

5. Aruncați roțile dințate în orificiile de joncțiune

Joncțiunea mecanică dintre servo-motoare și părțile robotului imprimate 3D sunt directe: angrenajul trebuie introdus direct în gaură. Pentru a asigura o joncțiune mecanică bună, găurile sunt puțin mai mici decât angrenajele după imprimarea 3D. Cu o brichetă, ușor încălziți orificiul, apoi introduceți angrenajul unui servomotor (cât mai drept posibil). Plasticul topit va lua forma unui angrenaj. Finalizați inserția strângând ușor un șurub. Repetați acest pas pentru fiecare joncțiune. Aveți grijă, supraîncălzirea pieselor imprimate 3D ar putea să le deformeze și să le facă inutilizabile.

Consultați imaginea 4.

6. Asamblare

Utilizați șuruburi metrice M3 pentru a atașa roțile dințate ale servomotorului la piesele robotului imprimate 3D. Utilizați șuruburile metrice M2 pentru a atașa carcasele servomotorului la piesele robotului imprimate 3D. Utilizați șuruburile metrice M2 pentru a asambla cele două părți ale robotului imprimate 3D de la J2 la J4. Asamblați robotul astfel încât fiecare articulație să fie la punctul său mediu (robot drept, așa cum se ilustrează mai jos).

Consultați imaginile 1 și 5.

Pasul 4: Configurarea software-ului de programare a robotului

1. Configurare software

Deschideți fișierul de configurare inclus în folderul comprimat DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Urmați instrucțiunile instalatorului pentru a finaliza instalarea.

Când instalarea este finalizată, rulați software-ul făcând clic pe pictograma DIY Robotics de pe desktop.

2. Navigarea în interfață

Consultați imaginile 1 și 2 pentru descrierea panoului software.

3. Crearea unui program robot

Panoul de programare vă permite să creați un program robot cu până la 200 de linii de instrucțiuni. Iată o descriere a fiecărui tip de instrucțiune:

Instrucțiunea POINT

Salvează un punct robot (poziție).

Executarea acestei instrucțiuni va muta robotul în funcție de poziția și viteza salvate.

Pentru a salva un punct robot într-o instrucțiune, mutați manual robotul în poziția dorită și selectați viteza de mișcare dorită folosind butoanele din panoul de control. Apăsați butonul Punct. O linie de instrucțiuni este apoi adăugată în panoul de programare. Linia de instrucțiuni arată valoarea în grade a fiecărei articulații, precum și viteza de mișcare.

Instrucțiuni DO

Schimbă starea unui semnal de ieșire Do.

Executarea acestei instrucțiuni va schimba starea unuia dintre semnalele de ieșire Do (ON / OFF).

Pentru a crea o instrucțiune DO, apăsați butonul Do. Este afișat un panou de parametri. Alegeți numărul semnalului de ieșire Do (1, 2 sau 3), precum și starea dorită (ON sau OFF). Apăsați butonul Adăugați instrucțiuni pentru a adăuga instrucțiunea.

Apoi se adaugă o linie de instrucțiuni în panoul de programare. Linia de instrucțiuni arată numărul semnalului Do și schimbarea stării.

Instrucțiuni ETICHETĂ

Adaugă o etichetă în programul robot.

Executarea acestei instrucțiuni nu va avea niciun efect. Această linie este o etichetă care va permite instrucțiunii JUMP să sară la această linie de instrucțiuni LABEL.

Pentru a crea o instrucțiune LABEL, apăsați butonul Salt etichetă. Este afișat un panou de parametri. Alegeți opțiunea Etichetă și numărul etichetei dorite (de la 1 la 5). Apăsați butonul Adăugați instrucțiuni pentru a adăuga instrucțiunea.

O linie de instrucțiuni este apoi adăugată în panoul de programare. Linia de instrucțiuni arată numărul etichetei.

Instrucțiuni SĂRTĂ

Salt la linia de program care conține eticheta corespunzătoare.

Executarea acestei instrucțiuni va provoca un salt în program către linia care conține eticheta corespunzătoare.

Pentru a crea o instrucțiune JUMP, apăsați butonul Salt etichetă. Este afișat un panou de parametri. Alegeți opțiunea Salt și numărul etichetei dorite (de la 1 la 5). Apăsați butonul Adăugați instrucțiuni pentru a adăuga instrucțiunea.

O linie de instrucțiuni este apoi adăugată în panoul de programare. Linia de instrucțiuni indică numărul etichetei țintă.

Dacă mai multe etichete au același număr, instrucțiunea JUMP va sări la prima etichetă corespunzătoare din partea de sus a programului.

Dacă nu există nicio etichetă corespunzătoare numărului de instrucțiuni JUMP, programul va trece la ultima linie a programului.

Instrucțiune WAITDI

Așteaptă o stare specifică a unui semnal de intrare Di.

Executarea acestei instrucțiuni va pune controlerul robotului în așteptare atâta timp cât starea semnalului de intrare Di este diferită de starea așteptată.

Pentru a crea o instrucțiune WAITDI, apăsați butonul Wait Di. Este afișat un panou de parametri. Alegeți numărul semnalului de intrare Di (1, 2 sau 3), precum și starea dorită (PORNIT sau OPRIT). Apăsați butonul Adăugați instrucțiuni pentru a adăuga instrucțiunea.

Apoi se adaugă o linie de instrucțiuni în panoul de programare. Linia de instrucțiuni indică numărul semnalului de intrare Di și starea așteptată.

Pasul 5: Conectați Robot + PCB + Software

1. Conexiuni electrice

Conectați cele 6 servo-motoare ale robotului la controlerul robotului. Asigurați-vă că conectorii sunt conectați corect.

Sârmă maro: 0V (-) Sârmă roșie: 5V (+) Sârmă portocalie: PWM

Conectați regulatorul de 12V la priza de perete de 120V AC. Conectați regulatorul de 12V la conectorul de alimentare al controlerului robotului. Activați comutatorul de alimentare SW1. Lumina LED1 ar trebui să se aprindă și lumina LED2 ar trebui să clipească. Robotul ar trebui să poziționeze toate servo motoare la 90 de grade.

Conectați cablul USB de la controlerul robotului la computer.

Consultați imaginea 1.

2. Rulați software-ul

Rulați software-ul DIY Robotics Educative Cell V1.0 făcând clic pe pictograma DIY Robotics de pe desktop. Software-ul se deschide pe panoul de conexiune.

Consultați imaginea 2.

3. Setați comunicația serială a robotului PC

Apăsați butonul Scanează porturile seriale.

Selectați portul de comunicare corect din lista derulantă.

Apăsați butonul Conectare.

Consultați imaginea 3.

4. Să înceapă creația

Controlați robotul de la panoul de control.

Creați-vă programul robot din panoul de programare.

A se distra!

Pasul 6: Concluzie

Vrei să mergi mai departe?

Ți-a plăcut să afli despre lumea roboticii industriale? Ești gata să-ți proxenezi noul braț robotizat? Alătură-te acum Forumului DIY-Robotics! Forumul DIY-Robotics este un loc pentru a vorbi despre programare, pentru a împărtăși idei și soluții și pentru a lucra împreună pentru a construi lucruri interesante într-o comunitate de susținere și inteligentă. Nevoie de ajutor? Comunitatea DIY-Robotics este acolo pentru a vă ajuta dacă aveți nevoie de sprijin în timp ce construiți celula educativă DIY-Robotics. Abonați-vă la forumul DIY-Robotics și adresați-vă întrebarea comunității.https://diy-robotics.com/