Cách làm bàn tay robot aruidro

Cánh tay robot MeArm là một phiên bản bỏ túi của cánh tay công nghiệp. MeArm là một robot dễ lắp ráp và vận hành, cánh tay cơ khí... Tay cầm có bốn bậc tự do, giúp bạn dễ dàng cầm nắm và di chuyển các vật nhỏ khác nhau.

Sản phẩm này được trình bày dưới dạng một bộ lắp ráp. Bao gồm các phần sau:

• một bộ các bộ phận làm bằng acrylic trong suốt để lắp ráp một tay máy cơ khí;
• 4 servo;
• bảng điều khiển, nơi chứa vi điều khiển Arduino Pro và màn hình đồ họa Nokia 5110;
• bảng điều khiển chứa hai cần điều khiển tương tự trục x;
• Cáp nguồn USB.

Trước khi lắp ráp tay cơ, cần phải hiệu chỉnh các servo. Để hiệu chuẩn, chúng tôi sẽ sử dụng bộ điều khiển Arduino. Chúng tôi kết nối Servos với bảng Arduino (nguồn điện bên ngoài 5-6V 2A là bắt buộc).

Servo giữa, trái, phải, vuốt; // tạo 4 đối tượng Servo

Thiết lập hư không ()
{
Serial.begin (9600);
trung.attach (11); // kết nối servo với chân 11 để xoay nền
left.attach (10); // kết nối servo với chân 10 trên vai trái
ngay.attach (9); // gắn servo vào chân 11 trên vai phải
vuốt.attach (6); // gắn servo vào chân 6 vuốt
}

Vòng lặp rỗng ()
{
// đặt vị trí của servo theo độ lớn (tính bằng độ)
trung.write (90);
left.write (90);
ngay.write (90);
vuốt.write (25);
chậm trễ (300);
}
Sử dụng một điểm đánh dấu, vẽ một đường ngang qua vỏ động cơ servo và trục chính. Kết nối bộ điều chỉnh bằng nhựa đi kèm với servo như minh họa bên dưới bằng cách sử dụng vít nhỏ đi kèm với giá đỡ servo. Chúng tôi sẽ sử dụng chúng ở vị trí này khi lắp ráp phần cơ khí của MeArm. Hãy cẩn thận để không di chuyển vị trí của trục chính.

Bây giờ có thể lắp ráp cánh tay cơ khí.
Lấy đế và gắn các chân vào các góc của nó. Sau đó, lắp bốn bu lông 20mm và đai ốc vào chúng (một nửa tổng chiều dài).

Bây giờ gắn servo trung tâm bằng hai bu lông 8mm vào tấm nhỏ và gắn kết cấu thu được vào đế bằng bu lông 20mm.

Ghép phần bên trái của cấu trúc lại với nhau.

Kết hợp các phần bên phải của cấu trúc.

Bây giờ bạn cần kết nối phần bên trái và bên phải. Đầu tiên bên trái đến tấm bộ điều hợp

Sau đó, một trong những quyền, và chúng tôi nhận được

Chúng tôi kết nối cấu trúc với nền tảng

Và chúng tôi thu thập "móng vuốt"

Chúng tôi sửa chữa "móng vuốt"

Để lắp ráp, bạn có thể sử dụng sách hướng dẫn sau (bằng tiếng Anh) hoặc sách hướng dẫn lắp ráp cho người thao tác như vậy (bằng tiếng Nga).

Sơ đồ sơ đồ chân

Bây giờ bạn có thể bắt đầu viết mã Arduino. Để điều khiển người thao tác, cùng với khả năng điều khiển điều khiển cần điều khiển, sẽ rất tuyệt nếu hướng người thao tác đến một số điểm cụ thể trong tọa độ Descartes (x, y, z). Có một thư viện liên quan có thể được tải xuống từ github - https://github.com/mimeindustries/MeArm/tree/master/Code/Arduino/BobStonesArduinoCode.
Tọa độ được đo bằng mm tính từ tâm quay. Vị trí xuất phát là tại điểm (0, 100, 50), tức là cách chân đế 100 mm về phía trước và cách mặt đất 50 mm.
Một ví dụ về việc sử dụng thư viện để đặt bộ điều khiển tại một điểm cụ thể trong tọa độ Descartes:

#include "meArm.h"
#bao gồm

Thiết lập hư không () (
arm.begin (11, 10, 9, 6);
arm.openGripper ();
}

Vòng lặp hư không () (
// lên và trái
arm.gotoPoint (-80,100,140);
// vồ lấy
arm.closeGripper ();
// xuống, hại và phải
arm.gotoPoint (70,200,10);
// giải phóng chụp
arm.openGripper ();
// trả w về điểm bắt đầu
arm.gotoPoint (0,100,50);
}

Các phương thức của lớp meArm:

vô hiệu bắt đầu(NS pinBase, NS pinShoulder, NS pinElbow, NS pinGripper) - khởi động meArm, các chân kết nối cho servo giữa, trái, phải, vuốt được chỉ định. Phải được gọi trong setup ();
vô hiệu openGripper() - mở chụp;
vô hiệu closeGripper() - để nắm bắt;
vô hiệu gotoPoint(trôi nổi NS, trôi nổi y, trôi nổi z) - di chuyển bộ điều khiển đến vị trí của tọa độ Descartes (x, y, z);
trôi nổi getX() - tọa độ X hiện tại;
trôi nổi getY() - tọa độ Y hiện tại;
trôi nổi getZ() là tọa độ Z hiện tại.

Hướng dẫn lắp ráp

Xin chào giktimes!

Dự án UArm từ uFactory đã gây quỹ trên kickstarter hơn hai năm trước. Ngay từ đầu họ đã nói rằng đây sẽ là một dự án mã nguồn mở, nhưng ngay sau khi kết thúc công ty họ đã không vội tải mã nguồn lên. Tôi chỉ muốn cắt tấm kính theo bản vẽ của họ và thế là xong, nhưng vì không có mã nguồn và không thể đoán trước được trong tương lai gần nên tôi bắt đầu lặp lại thiết kế từ các bức ảnh.

Cánh tay robot của tôi bây giờ trông như thế này:

Làm việc chậm rãi trong suốt hai năm, tôi đã tạo được bốn phiên bản và thu được khá nhiều kinh nghiệm. Mô tả, lịch sử dự án và tất cả các tệp dự án có thể được tìm thấy dưới phần cắt.

Phep thử va lôi sai

Khi tôi bắt đầu làm việc với các bản vẽ, tôi không chỉ muốn lặp lại uArm mà còn muốn cải thiện nó. Đối với tôi, dường như trong điều kiện của tôi, điều đó hoàn toàn có thể làm được mà không cần ổ trục. Tôi cũng không thích thực tế là các thiết bị điện tử xoay với toàn bộ bộ điều khiển và tôi muốn đơn giản hóa thiết kế của phần dưới của bản lề. Thêm vào đó, tôi bắt đầu sơn nó nhỏ hơn một chút ngay lập tức.

Với những đầu vào này, tôi đã vẽ phiên bản đầu tiên. Thật không may, tôi đã không lưu giữ bất kỳ bức ảnh nào về phiên bản của trình điều khiển đó (được thực hiện trong màu vàng). Những sai lầm trong đó chỉ đơn giản là sử thi. Đầu tiên, hầu như không thể lắp ráp nó. Theo quy luật, cơ chế mà tôi vẽ ra trước khi người chế tác khá đơn giản, và tôi không phải suy nghĩ về quá trình lắp ráp. Nhưng tất cả đều giống nhau, tôi lắp ráp nó và cố gắng khởi động nó, Và bàn tay gần như không cử động! Tất cả các bộ phận đều quay xung quanh các ốc vít và nếu tôi siết chặt chúng để ít phản ứng dữ dội hơn, nó sẽ không thể di chuyển. Nếu tôi yếu đi để cô ấy có thể di chuyển, phản ứng dữ dội sẽ xuất hiện. Kết quả là, khái niệm đã không tồn tại thậm chí ba ngày. Và anh ấy bắt đầu làm việc trên phiên bản thứ hai của trình điều khiển.

Màu đỏ đã khá phù hợp cho công việc. Anh ta thu thập bình thường và có thể di chuyển với chất bôi trơn. Tôi đã có thể kiểm tra phần mềm trên nó, nhưng vẫn không có vòng bi và tổn thất cao trên các thanh khác nhau khiến nó rất yếu.

Sau đó, tôi đã từ bỏ công việc của dự án một thời gian, nhưng ngay sau đó tôi đã quyết định thực hiện nó trong tâm trí. Tôi quyết định sử dụng các loại servo mạnh mẽ và phổ biến hơn, tăng kích thước và thêm vòng bi. Và tôi quyết định rằng tôi sẽ không cố gắng làm mọi thứ hoàn hảo cùng một lúc. Tôi phác thảo bản vẽ một cách vội vàng, không vẽ được những người bạn tình đẹp đẽ, và đặt hàng cắt từ những tấm plexiglass trong suốt. Sử dụng trình điều khiển kết quả, tôi có thể gỡ lỗi quy trình lắp ráp, xác định những vị trí cần gia cố thêm và học cách sử dụng vòng bi.

Sau khi chơi đủ trò với bộ điều khiển trong suốt, tôi ngồi xuống bản thiết kế cho phiên bản màu trắng cuối cùng. Vì vậy, bây giờ tất cả các cơ chế đã được gỡ lỗi hoàn toàn, nó phù hợp với tôi và tôi đã sẵn sàng tuyên bố rằng tôi không muốn thay đổi bất kỳ điều gì khác trong thiết kế này:

Tôi chán nản bởi thực tế là tôi không thể mang lại điều gì mới về cơ bản cho dự án uArm. Vào thời điểm tôi bắt đầu vẽ phiên bản cuối cùng, họ đã triển khai các mô hình 3D trên GrabCad. Kết quả là, tôi chỉ đơn giản hóa một chút vuốt, chuẩn bị các tệp ở định dạng thuận tiện và sử dụng các thành phần rất đơn giản và tiêu chuẩn.

Đặc điểm của trình điều khiển

Trước uArm, người thao tác trên máy tính để bàn của lớp này trông khá buồn tẻ. Họ hoặc không có thiết bị điện tử, hoặc họ có một số loại điều khiển bằng điện trở, hoặc họ có phần mềm độc quyền của riêng họ. Thứ hai, chúng thường không có hệ thống các khớp nối song song và bộ gắp tự thay đổi vị trí của nó trong quá trình hoạt động. Nếu bạn thu thập tất cả các lợi thế của người thao túng của tôi, bạn sẽ có một danh sách khá dài:

1. Hệ thống liên kết để chứa các động cơ mạnh và nặng trong bệ tay đòn và giữ cho bộ kẹp song song hoặc vuông góc với bệ
2. Một tập hợp các thành phần đơn giản dễ mua hoặc dễ cắt từ plexiglass
3. Vòng bi ở hầu hết tất cả các nút của bộ điều khiển
4. Dễ lắp ráp. Nó hóa ra là một nhiệm vụ thực sự khó khăn. Điều đặc biệt là khó khăn khi nghĩ đến quá trình lắp ráp phần đế.
5. Vị trí kẹp có thể thay đổi 90 độ
6. Nguồn mở và tài liệu. Mọi thứ đều được chuẩn bị ở các định dạng dễ tiếp cận. Tôi sẽ cung cấp liên kết tải xuống các mô hình 3D, tệp để cắt, danh sách vật liệu, điện tử và phần mềm
7. Khả năng tương thích với Arduino. Có rất nhiều đối thủ của Arduino, nhưng tôi tin rằng đây là cơ hội để mở rộng đối tượng. Các chuyên gia có thể dễ dàng viết phần mềm của họ bằng C - đây là bộ điều khiển thông thường của Atmel!

Cơ học

Để lắp ráp, cần phải cắt các bộ phận từ plexiglass có độ dày 5 mm:

Tôi đã bị tính phí khoảng 10 đô la cho việc cắt tất cả các bộ phận này.

Đế được gắn trên một ổ trục lớn:

Đặc biệt khó nghĩ về nền tảng trong quá trình xây dựng, nhưng tôi đang theo dõi các kỹ sư tại uArm. Các rocker ngồi trên một chốt có đường kính 6mm. Cần lưu ý rằng phần kéo khuỷu tay của tôi được giữ trên giá đỡ hình chữ U và đối với uFactory, trên giá đỡ hình chữ L. Thật khó để giải thích sự khác biệt là gì, nhưng tôi nghĩ mình đã làm tốt hơn.

Ảnh chụp được thu thập riêng. Nó có thể quay quanh trục của nó. Bản thân móng vuốt nằm trực tiếp trên trục động cơ:

Cuối bài mình sẽ đưa link hướng dẫn lắp ráp siêu chi tiết bằng ảnh. Trong một vài giờ, bạn có thể tự tin vặn vẹo tất cả, nếu mọi thứ bạn cần đều trong tầm tay. Tôi cũng đã chuẩn bị một mô hình 3D trong chương trình miễn phí SketchUp. Bạn có thể tải xuống, quay nó và xem nó được lắp ráp bằng gì và như thế nào.

Thiết bị điện tử

Để bàn tay của bạn hoạt động, tất cả những gì bạn cần làm là kết nối năm servo với Arduino và cung cấp năng lượng cho chúng từ một nguồn tốt. UArm có một số loại động cơ phản hồi. Tôi đã cung cấp ba động cơ MG995 thông thường và hai động cơ bánh răng kim loại nhỏ để điều khiển bộ kẹp.

Ở đây câu chuyện của tôi đan xen chặt chẽ với các dự án trước đây. Hiện tại, tôi đã bắt đầu dạy lập trình Arduino và vì mục đích này, tôi thậm chí đã chuẩn bị bảng tương thích với Arduino của mình. Mặt khác, tôi đã từng có cơ hội làm bảng giá rẻ (mà tôi cũng đã viết về). Cuối cùng, tất cả chỉ kết thúc bằng việc tôi đã sử dụng bảng mạch tương thích với Arduino của riêng mình và một chiếc khiên chuyên dụng để điều khiển tay máy.

Tấm chắn này thực sự rất đơn giản. Nó có bốn điện trở thay đổi, hai nút, năm đầu nối servo và một đầu nối nguồn. Điều này rất thuận tiện từ quan điểm gỡ lỗi. Bạn có thể tải lên bản phác thảo thử nghiệm và ghi lại một số loại macro điều khiển hoặc thứ gì đó tương tự. Tôi cũng sẽ cung cấp cho một liên kết để tải xuống tệp PCB ở cuối bài viết, nhưng nó được chuẩn bị để sản xuất với các lỗ kim loại hóa, vì vậy nó không phù hợp lắm cho sản xuất gia đình.

Lập trình

Điều thú vị nhất là sự điều khiển của người thao tác từ máy tính. UArm có một ứng dụng thuận tiện để điều khiển người thao tác và một giao thức để làm việc với nó. Máy tính gửi 11 byte đến cổng COM. Cái đầu tiên luôn là 0xFF, cái thứ hai là 0xAA và một số phần còn lại là tín hiệu cho servos. Hơn nữa, những dữ liệu này được chuẩn hóa và cung cấp cho các động cơ để thử nghiệm. Tôi có các Servos được kết nối với I / O kỹ thuật số 9-12, nhưng điều này có thể dễ dàng thay đổi.

Chương trình đầu cuối từ uArm cho phép bạn thay đổi năm tham số bằng điều khiển chuột. Di chuyển chuột trên bề mặt sẽ thay đổi vị trí của người thao tác trong mặt phẳng XY. Xoay bánh xe - thay đổi chiều cao. LMB / RMB - bóp / mở rộng móng vuốt. RMB + bánh xe - chuôi quay. Thực ra rất tiện lợi. Nếu muốn, bạn có thể viết bất kỳ phần mềm đầu cuối nào sẽ giao tiếp với trình điều khiển bằng cùng một giao thức.

Tôi sẽ không cung cấp bản phác thảo ở đây - bạn có thể tải xuống ở cuối bài viết.

Video công việc

Và cuối cùng là video về công việc của người chế tác. Nó cho thấy sự điều khiển của chuột, điện trở và một chương trình được ghi sẵn.

Liên kết

Các tệp để cắt plexiglass, mô hình 3D, danh sách mua hàng, bản vẽ bảng và phần mềm có thể được tải xuống ở cuối của tôi

Thành phố tổ chức do nhà nước tài trợ

giáo dục bổ sung "Trạm kỹ thuật viên trẻ"

thành phố Kamensk Shakhtinsky

Giai đoạn thành phố của cuộc thi khu vực

"Các nhà thiết kế trẻ của Don - đến thiên niên kỷ thứ ba"

Phần "Người máy"

« Cánh tay Arduino "

giáo viên giáo dục bổ sung

MBU DO "PHÙ HỢP"

Giới thiệu 3

Nghiên cứu và phân tích 4

Các giai đoạn của bộ phận sản xuất và lắp ráp bộ phận chế tác 6

1. Vật liệu và dụng cụ 6

   Cơ khí điền vào bộ điều khiển 7

   Điền điện tử của bộ điều khiển 9

Kết luận 11

Nguồn thông tin 12

Phụ lục 13

Giới thiệu

Người điều khiển robot là một cỗ máy ba chiều với ba chiều tương ứng với không gian của một sinh vật sống. Theo nghĩa rộng, kẻ thao túng có thể được định nghĩa là hệ thống kỹ thuật có khả năng thay thế một người hoặc giúp anh ta thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.

Hiện tại, sự phát triển của người máy không hề tiến triển, nhưng đang đi trước thời đại. Chỉ trong 10 năm đầu của thế kỷ XXI, hơn 1 triệu robot đã được phát minh và giới thiệu. Nhưng điều thú vị nhất là không chỉ đội ngũ của các tập đoàn lớn, các nhóm nhà khoa học và kỹ sư chuyên nghiệp, mà cả những học sinh bình thường trên khắp thế giới cũng có thể đối phó với những phát triển trong lĩnh vực này.

Một số khu phức hợp đã được phát triển để nghiên cứu người máy tại trường. Nổi tiếng nhất trong số đó là:

Robotis Bioloid;

LEGO Mindstorms;

• Arduino.

Các nhà thiết kế Arduino rất được các nhà chế tạo robot quan tâm. Bo mạch Arduino là bộ tạo sóng vô tuyến, rất đơn giản, nhưng đủ chức năng để lập trình rất nhanh bằng ngôn ngữ Wiering (thực ra là C ++) và đưa các ý tưởng kỹ thuật vào cuộc sống.

Nhưng thực tế cho thấy, công việc của các chuyên gia trẻ thuộc thế hệ mới ngày càng có tầm quan trọng thiết thực hơn.

Việc dạy trẻ em lập trình sẽ luôn luôn phù hợp, vì sự phát triển nhanh chóng của người máy liên quan chủ yếu đến sự phát triển của công nghệ thông tin và phương tiện giao tiếp.

Mục tiêu của dự án là tạo ra một công cụ xây dựng vô tuyến giáo dục dựa trên một bộ điều khiển bằng tay để dạy trẻ em cách lập trình trong môi trường Arduino một cách vui tươi. Để tạo cơ hội cho càng nhiều trẻ em càng tốt làm quen với các hoạt động thiết kế trong lĩnh vực người máy.

Mục tiêu dự án:

phát triển và xây dựng bộ phận dạy học - bộ phận chế tác với chi phí tối thiểu, không thua kém các đối tác nước ngoài;

sử dụng ổ đĩa servo làm cơ chế thao tác;

điều khiển các cơ chế của bộ điều khiển bằng cách sử dụng phương thức khởi tạo vô tuyến Arduino UNO R 3;

phát triển một chương trình trong môi trường lập trình Arduino để kiểm soát tỷ lệ các ổ đĩa servo.

Để hoàn thành mục tiêu và mục tiêu đã đặt ra của dự án của chúng tôi, cần phải nghiên cứu các loại trình thao tác hiện có, tài liệu kỹ thuật về chủ đề này và nền tảng phần cứng và máy tính Arduino.

Nghiên cứu và phân tích

Nghiên cứu.

Máy thao tác công nghiệp - được thiết kế để thực hiện các chức năng động cơ và điều khiển trong quá trình sản xuất, tức là thiết bị tự động bao gồm một người thao tác và một thiết bị điều khiển có thể lập trình lại, tạo ra các hành động điều khiển thiết lập các chuyển động cần thiết của các cơ quan điều hành người thao tác. Nó được sử dụng để di chuyển các hạng mục sản xuất và thực hiện các hoạt động công nghệ khác nhau.

O

butting constructor - trình thao tác được trang bị Cánh tay robot co lại và mở rộng. Với nó, bạn có thể chơi cờ vua bằng điều khiển từ xa. Bạn cũng có thể sử dụng bàn tay robot để phân phát danh thiếp. Chuyển động bao gồm: cổ tay 120 °, khuỷu tay 300 °, xoay cơ bản 270 °, chuyển động cơ bản 180 °. Đồ chơi này rất tốt và hữu ích, nhưng giá của nó là khoảng 17.200 rúp.

Nhờ dự án uArm, mọi người đều có thể lắp ráp robot mini để bàn của riêng mình. "UArm" là bộ thao tác 4 trục, phiên bản thu nhỏ của robot công nghiệp "ABB PalletPack IRB460" Bộ điều khiển được trang bị bộ vi xử lý Atmel và một bộ động cơ servo, tổng chi phí cho các bộ phận cần thiết là 12959 rúp. Dự án uArm yêu cầu ít nhất kỹ năng lập trình cơ bản và kinh nghiệm xây dựng lego. Robot mini có thể được lập trình cho nhiều chức năng: từ chơi nhạc cụ đến tải một số chương trình phức tạp. Hiện tại, việc phát triển các ứng dụng cho iOS và Android đang được tiến hành, điều này sẽ cho phép bạn điều khiển "uArm" từ điện thoại thông minh.

Người điều khiển "uArm"

Hầu hết các nhà thao tác hiện tại đều giả định vị trí của các động cơ trực tiếp trong các khớp. Nó đơn giản hơn về mặt cấu trúc, nhưng hóa ra là các động cơ không chỉ phải nâng tải trọng mà còn các động cơ khác.

Phân tích.

Họ lấy đó làm cơ sở mà kẻ thao túng đã trình bày trên trang Kickstarter, được gọi là "uArm". Ưu điểm của thiết kế này là bệ kẹp luôn song song với bề mặt làm việc. Các động cơ nặng được đặt ở chân đế, các lực được truyền qua các thanh truyền. Kết quả là, tay máy có ba servo (ba bậc tự do), cho phép nó di chuyển dao dọc theo cả ba trục một góc 90 độ.

Người ta quyết định lắp đặt các ổ trục trong các bộ phận chuyển động của bộ điều khiển. Thiết kế của bộ chế tác này có rất nhiều ưu điểm so với nhiều mẫu đang được bán hiện nay: Tổng cộng có 11 vòng bi được sử dụng trong bộ chế tác: 10 chiếc cho trục 3mm và một chiếc cho trục 30mm.

Tính năng của tay thao tác:

Chiều cao: 300mm.

Khu làm việc(cánh tay mở rộng hoàn toàn): 140mm đến 300mm xung quanh đế

Sức nâng tối đa của cánh tay duỗi ra: 200g

Dòng tiêu thụ, không hơn: 1A

Dễ lắp ráp. Chúng tôi đã chú ý rất nhiều đến việc đảm bảo rằng có một trình tự lắp ráp bộ thao tác như vậy, trong đó tất cả các bộ phận đều vô cùng thuận tiện để vặn vít. Điều này đặc biệt khó khăn đối với các cụm servo mạnh mẽ trong cơ sở.

Điều khiển được thực hiện bằng cách sử dụng các điện trở thay đổi, kiểm soát tỷ lệ... Bạn có thể thiết kế điều khiển kiểu pantograph, giống như các nhà khoa học hạt nhân và anh hùng trong robot lớn trong phim "Avatar", có thể được điều khiển bằng chuột và bạn có thể sử dụng các ví dụ mã để tạo thuật toán chuyển động của riêng mình.

Tính mở của dự án. Bất kỳ ai cũng có thể tự chế tạo công cụ (cốc hút hoặc kẹp bút chì) và tải chương trình (bản phác thảo) cần thiết để hoàn thành nhiệm vụ vào bộ điều khiển.

Các giai đoạn của đơn vị sản xuất và lắp ráp máy chế tác

Vật liệu và công cụ

Để sản xuất tay máy, một tấm composite dày 3mm và 5mm đã được sử dụng. Vật liệu này, bao gồm hai tấm nhôm dày 0,21 mm được nối với nhau bằng lớp xen kẽ polyme nhiệt dẻo, có độ cứng tốt, nhẹ và khả năng gia công tốt. Ảnh tải xuống của kẻ thao túng trên Internet đã được xử lý chương trình máy tính Inkscape (trình chỉnh sửa đồ họa vector). V Chương trình AutoCAD(hệ thống phác thảo và thiết kế hỗ trợ máy tính ba chiều) các bản vẽ của một cánh tay thao tác đã được vẽ.

Các bộ phận đã hoàn thiện cho người chế tác.

Các bộ phận đã hoàn thành của đế cánh tay.

Làm đầy cơ học của người thao tác

Servos MG-995 được sử dụng cho phần đế của bộ điều khiển. Đây là những servo kỹ thuật số với bánh răng kim loại và ổ bi, chúng cung cấp lực 4,8kg / cm, định vị chính xác và tốc độ chấp nhận được. Một servo nặng 55,0 gam với kích thước 40,7 x 19,7 x 42,9 mm, điện áp cung cấp từ 4,8 đến 7,2 volt.

Servos MG-90S được sử dụng để kẹp và xoay bàn tay. Đây cũng là những servo kỹ thuật số với bánh răng kim loại và một ổ bi trên trục đầu ra, chúng cung cấp lực 1,8 kg / cm và hoạt động chính xác ra khỏi vị trí. Một servo nặng 13,4 gram với kích thước 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, điện áp cung cấp từ 4,8 đến 6,0 volt.

Servo MG-995 Servo MG90S

Vòng bi 30x55x13 được sử dụng để tạo thuận lợi cho việc xoay bệ tay đòn - tay máy có tải trọng.

Lắp đặt ổ trục. Cụm thiết bị quay.

Cơ sở của cánh tay là bộ phận chế tác.

Các bộ phận để lắp ráp bộ kẹp. Chụp lắp ráp.

Điền điện tử của người thao tác

Có một dự án mã nguồn mở được gọi là Arduino. Cơ sở của dự án này là một mô-đun phần cứng cơ bản và một chương trình trong đó bạn có thể viết mã cho bộ điều khiển bằng ngôn ngữ chuyên dụng và cho phép mô-đun này được kết nối và lập trình.

Để làm việc với trình điều khiển, chúng tôi đã sử dụng bảng Arduino UNO R 3 và bảng mở rộng tương thích để kết nối các servo. Nó có bộ ổn định 5 volt để cấp nguồn cho các servo, các tiếp điểm PLS để kết nối các servo và một đầu nối để kết nối các điện trở thay đổi được. Nguồn được cung cấp từ thiết bị 9V, 3A.

Bảng điều khiển Arduino UNO R 3.

Sơ đồ mở rộng cho bảng điều khiển Arduino UNO R 3 được phát triển có tính đến các nhiệm vụ được giao.

Sơ đồ của một bảng mở rộng bộ điều khiển.

Bo mạch mở rộng cho bộ điều khiển.

Chúng tôi kết nối bo mạch Arduino UNO R 3 bằng cáp USB A-B với máy tính, đặt các cài đặt cần thiết trong môi trường lập trình, vẽ chương trình (phác thảo) cho các ổ đĩa servo bằng cách sử dụng các thư viện Arduino. Chúng tôi biên dịch (kiểm tra) bản phác thảo, sau đó tải nó vào bộ điều khiển. VỚI thông tin chi tiết về cách làm việc trong môi trường Arduino có thể tìm thấy trên trang web http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino cho người mới bắt đầu. Bài học).

Cửa sổ chương trình với một bản phác thảo.

Phần kết luận

Mô hình của bộ chế tác này khác ở chi phí thấp, chẳng hạn như một bộ xây dựng đơn giản "Utkorobot" thực hiện 2 chuyển động và có giá 1102 rúp, hoặc bộ xây dựng Lego "Trạm cảnh sát" trị giá 8429 rúp. Nhà xây dựng của chúng tôi thực hiện 5 chuyển động và chi phí 2384 rúp.

	Các thành phần và vật liệu	Số lượng
	Servo MG-995
	Servo MG90S
	Vòng bi 30x55x13
	Vòng bi 3x8x3
	М3х27 mẹ đồng đứng
	Đầu vít M3x10 dưới h / w
	Bảng tổng hợp 0,6m 2
	Bảng điều khiển Arduino UNO R 3
	Biến trở 100kΩ.

Chi phí thấp đã góp phần vào sự phát triển của một bộ xây dựng kỹ thuật cho bộ phận thao tác, nó thể hiện rõ ràng nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển, việc thực hiện các nhiệm vụ một cách vui tươi.

Nguyên lý hoạt động trong môi trường lập trình Arduino đã tự chứng tỏ mình rất xuất sắc trong các bài kiểm tra. Cách quản lý và dạy lập trình một cách vui tươi này không chỉ khả thi mà còn hiệu quả.

Tệp phác thảo ban đầu được lấy từ trang web chính thức của Arduino và được gỡ lỗi trong môi trường lập trình đảm bảo thao tác chính xác và đáng tin cậy.

Trong tương lai, tôi muốn từ bỏ các loại servo đắt tiền và sử dụng động cơ bước, do đó, nó sẽ di chuyển khá chính xác và trơn tru.

Điều khiển người điều khiển bằng cách sử dụng một bảng vẽ thông qua kênh radio Bluetooth.

Nguồn thông tin

Gololobov N.V. Giới thiệu về dự án Arduino dành cho học sinh. Matxcova. 2011.

Kurt E. D. Giới thiệu về vi điều khiển với bản dịch sang tiếng Nga của T. Volkova. 2012.

Belov A. V. Hướng dẫn tự hướng dẫn dành cho nhà phát triển thiết bị dựa trên vi điều khiển AVR. Khoa học và công nghệ, St.Petersburg, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ trình điều khiển gắn trên trình thu thập thông tin.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html Trình điều khiển Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html liên kết đến bài viết và video.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino cho người mới bắt đầu.

Ứng dụng

Bản vẽ cơ sở thao tác

Bản vẽ về sự bùng nổ và vật lộn của người thao túng.

Dự án này là một nhiệm vụ mô-đun đa cấp. Giai đoạn đầu tiên của dự án là lắp ráp mô-đun điều khiển cánh tay robot được cung cấp dưới dạng một bộ các bộ phận. Giai đoạn thứ hai của nhiệm vụ sẽ là lắp ráp giao diện IBM PC cũng từ một tập hợp các bộ phận. Cuối cùng, giai đoạn thứ ba của nhiệm vụ là tạo mô-đun điều khiển bằng giọng nói.

Cánh tay rô bốt có thể được vận hành bằng tay bằng điều khiển từ xa cầm tay được cung cấp kèm theo bộ sản phẩm. Cánh tay robot cũng có thể được điều khiển thông qua giao diện IBM PC được lắp ráp sẵn hoặc sử dụng mô-đun điều khiển bằng giọng nói. Bộ giao diện IBM PC cho phép bạn điều khiển và lập trình các hoạt động của robot thông qua máy tính làm việc IBM PC. Thiết bị điều khiển bằng giọng nói cho phép bạn điều khiển cánh tay robot bằng lệnh thoại.

Tất cả các mô-đun này cùng nhau tạo thành một thiết bị chức năng cho phép bạn thử nghiệm và lập trình các chuỗi hành động tự động hoặc thậm chí “tạo hình ảnh động” cho một cánh tay “dẫn hướng bằng dây” hoàn toàn.

Giao diện PC sẽ cho phép bạn, sử dụng máy tính cá nhân, lập trình cánh tay thao tác cho một chuỗi các hành động tự động hoặc "tạo hình ảnh động" cho nó. Ngoài ra còn có một tùy chọn mà bạn có thể điều khiển bàn tay của mình một cách tương tác bằng bộ điều khiển tay hoặc chương trình Windows 95/98. “Hoạt ảnh” của bàn tay là phần “giải trí” của chuỗi các hành động tự động được lập trình. Ví dụ, nếu bạn đặt một con búp bê bằng găng tay trẻ em trên cánh tay của người điều khiển và lập trình thiết bị để chiếu một chương trình nhỏ, bạn sẽ lập trình cho con búp bê điện tử "hoạt hình". Lập trình hành động tự động được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và giải trí.

Robot được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp là cánh tay robot. Cánh tay robot là một công cụ cực kỳ linh hoạt, nếu chỉ vì đoạn cuối của bộ điều khiển cánh tay có thể là công cụ thích hợp cần thiết cho nhiệm vụ cụ thể hoặc sản xuất. Ví dụ, một bộ định vị hàn có khớp nối có thể được sử dụng để hàn điểm, một vòi phun có thể được sử dụng để sơn các bộ phận và cụm lắp ráp khác nhau, và một bộ kẹp có thể được sử dụng để kẹp và đặt các đối tượng, chỉ là một vài ví dụ.

Vì vậy, như chúng ta có thể thấy, cánh tay robot thực hiện nhiều chức năng hữu ích và có thể dùng như một công cụ lý tưởng để nghiên cứu các quy trình khác nhau. Tuy nhiên, việc chế tạo một cánh tay robot từ đầu là một thách thức. Việc lắp ráp một bàn tay từ các bộ phận của một bộ làm sẵn sẽ dễ dàng hơn nhiều. OWI bán các bộ dụng cụ tay máy khá tốt có sẵn từ nhiều nhà phân phối điện tử (xem danh sách các bộ phận ở cuối chương này). Sử dụng giao diện này, bạn có thể kết nối tay máy đã lắp ráp với cổng máy in của máy tính làm việc. Là một máy tính làm việc, bạn có thể sử dụng dòng PC IBM hoặc máy tương thích hỗ trợ DOS hoặc Windows 95/98.

Sau khi kết nối với cổng máy in của máy tính, tay thao tác có thể được vận hành tương tác hoặc theo chương trình từ máy tính. Điều khiển tay tương tác rất đơn giản. Để thực hiện việc này, chỉ cần nhấp vào một trong các phím chức năng để gửi lệnh cho rô-bốt thực hiện một chuyển động cụ thể. Một lần nhấn phím thứ hai sẽ dừng lệnh.

Lập trình một chuỗi các hành động tự động cũng dễ dàng. Đầu tiên nhấp vào phím Chương trình để chuyển đến chế độ chương trình. Trong mod này, các chức năng của bàn tay theo cách giống hệt như mô tả ở trên, nhưng ngoài ra, mỗi chức năng và thời lượng của nó được ghi lại trong một tệp script. Một tệp kịch bản có thể chứa tới 99 chức năng khác nhau, bao gồm cả các chức năng tạm dừng. Bản thân tệp script có thể được phát lại 99 lần. Viết các tệp kịch bản khác nhau cho phép bạn thử nghiệm với một chuỗi hành động tự động do máy tính điều khiển và "hồi sinh" bàn tay của bạn. Làm việc với chương trình trong Windows 95/98 được mô tả chi tiết hơn bên dưới. Chương trình Windows được bao gồm trong bộ giao diện cánh tay robot hoặc có thể tải xuống miễn phí từ Internet tại http://www.imagesco.com.

Ngoài Chương trình Windows bàn tay có thể được vận hành bằng cách sử dụng BASIC hoặc QBASIC. Chương trình cấp DOS được chứa trên các đĩa mềm đi kèm với bộ giao diện. Tuy nhiên, chương trình DOS chỉ cho phép điều khiển trong chế độ tương tác bằng bàn phím (xem bản in của chương trình BASIC trên một trong các đĩa mềm). Chương trình cấp DOS không cho phép tạo các tệp kịch bản. Tuy nhiên, nếu bạn có kinh nghiệm lập trình trong BASIC, thì trình tự chuyển động của cánh tay thao tác có thể được lập trình tương tự như hoạt động của tệp kịch bản được sử dụng trong chương trình dưới Windows. Chuỗi các chuyển động có thể được lặp lại, như được thực hiện trong nhiều robot "hoạt hình".

Cánh tay robot

Tay thao tác (xem Hình 15.1) có ba bậc tự do chuyển động. Khớp khuỷu tay có thể di chuyển thẳng đứng lên xuống theo hình vòng cung khoảng 135 °. Khớp vai di chuyển tay nắm về phía trước và phía sau theo hình vòng cung khoảng 120 °. Có thể xoay cánh tay trên đế theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ qua một góc khoảng 350 °. Bộ kẹp cánh tay robot có thể gắp và giữ các vật có đường kính lên đến 5 cm và xoay xung quanh khớp cổ tay khoảng 340 °.

Lúa gạo. 15.1. Sơ đồ động học các chuyển động và chuyển động quay của cánh tay rô bốt

OWI Robotic Arm Trainer sử dụng năm động cơ DC thu nhỏ để đẩy cánh tay. Động cơ cung cấp khả năng điều khiển bằng tay bằng dây. Điều khiển "có dây" này có nghĩa là mỗi chức năng chuyển động của robot (tức là hoạt động của động cơ tương ứng) được điều khiển bởi các dây riêng biệt (cung cấp điện áp). Mỗi động cơ trong số năm động cơ DC điều khiển một chuyển động của cánh tay thao tác khác nhau. Điều khiển bằng dây cho phép bộ điều khiển tay phản ứng trực tiếp với các tín hiệu điện. Điều này đơn giản hóa sơ đồ giao diện của cánh tay robot kết nối với cổng máy in.

Cánh tay được làm bằng nhựa nhẹ. Hầu hết các bộ phận chịu tải chính cũng được làm bằng nhựa. Động cơ DC được sử dụng trong thiết kế cánh tay là động cơ nhỏ, tốc độ cao, mô-men xoắn thấp. Để tăng mô-men xoắn, mỗi động cơ được kết nối với một hộp số. Các động cơ, cùng với hộp giảm tốc, được lắp đặt bên trong cấu trúc của tay máy. Mặc dù hộp số tăng mô-men xoắn, nhưng cánh tay robot không thể nâng hoặc mang vật đủ nặng. Trọng lượng nâng tối đa cho phép được khuyến nghị là 130g.

Bộ dụng cụ để chế tạo cánh tay rô bốt và các thành phần của nó được thể hiện trên Hình 15.2 và 15.3.

Lúa gạo. 15.2. Bộ chế tạo cánh tay robot

Lúa gạo. 15.3. Hộp số trước khi lắp ráp

Nguyên lý điều khiển động cơ

Để hiểu cách hoạt động của Điều khiển có dây, hãy xem cách tín hiệu kỹ thuật số điều khiển một động cơ DC. Hai bóng bán dẫn bổ sung được yêu cầu để điều khiển động cơ. Một bóng bán dẫn có độ dẫn điện loại PNP, bóng bán dẫn còn lại - độ dẫn điện loại NPN, tương ứng. Mỗi bóng bán dẫn hoạt động giống như một công tắc điện tử, điều khiển chuyển động của dòng điện chạy qua động cơ DC. Các hướng của chuyển động hiện tại được điều khiển bởi mỗi bóng bán dẫn là ngược nhau. Chiều của dòng điện xác định chiều quay của động cơ, tương ứng, theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Trong bộ lễ phục. 15.4 là một mạch thử nghiệm mà bạn có thể xây dựng trước khi tạo giao diện. Lưu ý rằng khi cả hai bóng bán dẫn đều bật, động cơ sẽ tắt. Mỗi lần chỉ nên bật một bóng bán dẫn. Nếu một lúc nào đó, cả hai bóng bán dẫn vô tình bị hở, thì điều này sẽ dẫn đến đoản mạch. Mỗi động cơ được điều khiển bởi hai bóng bán dẫn giao diện hoạt động theo cách tương tự.

Lúa gạo. 15.4. Sơ đồ kiểm tra

Thiết kế giao diện PC

Sơ đồ giao diện PC được hiển thị trong Hình. 15,5. Bộ các bộ phận giao diện PC bao gồm một bảng mạch in, vị trí của các bộ phận trên đó được thể hiện trong Hình. 15,6.

Lúa gạo. 15,5. Sơ đồ giao diện PC

Lúa gạo. 15,6. Sơ đồ bố trí các bộ phận giao diện PC

Trước hết, bạn cần xác định phía gắn PCB. Trên mặt lắp đặt, các đường màu trắng được vẽ cho điện trở, bóng bán dẫn, điốt, IC và đầu nối DB25. Tất cả các bộ phận được lắp vào bảng từ phía lắp.

Lưu ý chung: Sau khi hàn bộ phận này với các dây dẫn PCB, các dây dẫn dài không cần thiết phải được tháo ra khỏi mặt in. Rất thuận tiện để tuân theo một trình tự nhất định khi lắp ráp các bộ phận. Đầu tiên, lắp các điện trở 100 kΩ (các vòng có mã màu: nâu, đen, vàng, vàng hoặc bạc) có nhãn R1-R10. Sau đó, gắn 5 điốt D1-D5, đảm bảo rằng sọc đen trên các điốt đối diện với đầu nối DB25 như thể hiện bằng các đường trắng in trên mặt lắp PCB. Sau đó, lắp các điện trở 15K (mã màu, nâu, xanh lá cây, cam, vàng hoặc bạc) có nhãn R11 và R13. Ở vị trí R12, hàn đèn LED màu đỏ vào bảng. Cực dương của đèn LED tương ứng với lỗ dưới R12, được biểu thị bằng dấu +. Sau đó, lắp các ổ cắm 14 và 20 chân dưới IC U1 và U2. Gắn và hàn đầu nối khuỷu tay DB25. Không cố gắng quá mạnh để lắp các chân kết nối vào bảng; cần phải cực kỳ chính xác. Nếu cần, hãy lắc nhẹ đầu nối, cẩn thận để không làm cong các chốt. Gắn công tắc trượt và bộ điều chỉnh điện áp Loại 7805. Cắt bốn đoạn dây và hàn vào đầu công tắc. Quan sát sự sắp xếp của các dây như trong hình vẽ. Chèn và hàn các bóng bán dẫn TIP 120 và TIP 125. Cuối cùng, hàn đầu nối đế / ổ cắm tám chân và cáp kết nối 75mm. Gắn panh với các dây dẫn dài nhất hướng lên trên. Chèn hai IC - 74LS373 và 74LS164 - vào các ổ cắm tương ứng của chúng. Đảm bảo rằng vị trí của phím IC trên nắp của nó khớp với phím được đánh dấu bằng các vạch trắng trên PCB. Bạn có thể nhận thấy rằng vẫn còn không gian trên bảng cho các bộ phận bổ sung. Nơi này dành cho bộ điều hợp mạng. Trong bộ lễ phục. 15.7 hiển thị một bức ảnh của giao diện hoàn thiện từ phía gắn kết.

Lúa gạo. 15,7. Giao diện PC lắp ráp. Nhìn từ trên cao

Cách thức hoạt động của giao diện

Cánh tay thao tác có năm động cơ DC. Theo đó, chúng ta cần 10 bus I / O để điều khiển từng động cơ, bao gồm cả chiều quay. Cổng song song (máy in) của PC IBM và các máy tương thích chỉ chứa tám bus I / O. Để tăng số lượng bus điều khiển, giao diện cánh tay robot sử dụng vi mạch 74LS164, là một bộ chuyển đổi nối tiếp sang song song (SIPO). Chỉ với hai bus song song, D0 và D1, gửi mã nối tiếp đến IC, chúng ta có thể có thêm tám bus I / O. Như đã đề cập, bạn có thể tạo 8 bus I / O, nhưng giao diện này sử dụng 5 bus trong số đó.

Khi mã nối tiếp được đưa vào IC 74LS164, mã song song tương ứng xuất hiện ở đầu ra của IC. Nếu các đầu ra của 74LS164 được kết nối trực tiếp với đầu vào của bóng bán dẫn điều khiển, thì các chức năng riêng lẻ của bộ điều khiển sẽ được bật và tắt cùng lúc với việc gửi mã nối tiếp. Rõ ràng, một tình huống như vậy là không thể chấp nhận được. Để tránh điều này, IC thứ hai 74LS373, một phím điện tử tám kênh có điều khiển, đã được đưa vào mạch giao diện.

Công tắc tám kênh 74LS373 có tám bus đầu vào và tám bus đầu ra. Thông tin nhị phân có trên các bus đầu vào chỉ được truyền đến các đầu ra tương ứng của IC nếu tín hiệu cho phép được đưa vào IC. Sau khi tắt tín hiệu cho phép, trạng thái hiện tại của các bus đầu ra được giữ lại (ghi nhớ). Ở trạng thái này, các tín hiệu ở đầu vào của IC không ảnh hưởng đến trạng thái của các bus đầu ra.

Sau khi gói dữ liệu nối tiếp đã được truyền đến IC 74LS164, một tín hiệu cho phép được gửi đến IC 74LS373 từ chân D2 của cổng song song. Điều này làm cho nó có thể chuyển thông tin đã có trong mã song song từ đầu vào của vi mạch 74LS174 đến các bus đầu ra của nó. Trạng thái của các dòng đầu ra tương ứng được điều khiển bởi các bóng bán dẫn TIP 120, lần lượt, các bóng bán dẫn này sẽ điều khiển các chức năng của tay máy điều khiển. Quá trình này được lặp lại với mỗi lệnh mới cho cánh tay thao tác. Các bus song song D3-D7 truyền động trực tiếp các bóng bán dẫn TIP 125.

Kết nối giao diện với tay máy

Cánh tay rô bốt được cung cấp năng lượng bởi nguồn điện 6 V, bao gồm bốn phần tử D nằm ở chân của cấu trúc. Giao diện PC cũng được cấp nguồn từ nguồn 6V này. Nguồn điện là lưỡng cực và cung cấp ± 3V. Giao diện được cấp nguồn qua đầu nối Molex tám chân gắn vào đế của thiết bị trỏ.

Kết nối giao diện với tay thao tác bằng cáp Molex 75 mm 8 dây. Cáp Molex kết nối với một đầu nối nằm ở chân của bộ điều khiển (xem Hình 15.8). Kiểm tra xem đầu nối đã được lắp đúng cách và an toàn chưa. Để kết nối bo mạch giao diện với máy tính, hãy sử dụng cáp loại DB25 dài 180 cm được cung cấp trong bộ. Một đầu của cáp kết nối với cổng máy in. Đầu kia kết nối với đầu nối DB25 trên bảng giao diện.

Lúa gạo. 15,8. Kết nối giao diện PC với cánh tay robot

Trong hầu hết các trường hợp, máy in thường được kết nối với cổng máy in. Để tránh rắc rối khi cắm và rút các đầu nối mỗi khi bạn muốn sử dụng thiết bị trỏ, bạn nên mua Hộp chuyển Bus Máy in Hai Vị trí A / B (DB25). Kết nối đầu nối giao diện bàn phím với Đầu vào A và máy in với Đầu vào B. Bây giờ bạn có thể sử dụng công tắc để kết nối máy tính với máy in hoặc giao diện.

Cài đặt chương trình trong Windows 95

Chèn một đĩa mềm 3,5 "có nhãn" Đĩa 1 "vào ổ đĩa mềm của bạn và chạy chương trình thiết lập (setup.exe). Chương trình thiết lập sẽ tạo một thư mục có tên" Hình ảnh "trên đĩa cứng của bạn và sao chép các tệp cần thiết vào thư mục này Trong menu, biểu tượng Hình ảnh sẽ xuất hiện, để khởi động chương trình, nhấp vào biểu tượng Hình ảnh trong menu bắt đầu.

Làm việc với chương trình trên Windows 95

Kết nối giao diện với cổng máy in trên máy tính bằng cáp DB 25 dài 180. Kết nối giao diện với đế của tay máy thao tác. Giữ giao diện tắt cho đến một thời điểm nhất định. Nếu giao diện được bật vào lúc này, thông tin được lưu trữ trong cổng máy in có thể gây ra chuyển động của tay người thao tác.

Bằng cách nhấp đúp vào biểu tượng Hình ảnh trong menu bắt đầu, hãy khởi động chương trình. Cửa sổ chương trình được hiển thị trong Hình. 15,9. Khi chương trình đang chạy, đèn LED màu đỏ trên bảng giao diện sẽ nhấp nháy. Ghi chú: giao diện không cần được cấp nguồn để đèn LED bắt đầu nhấp nháy. Tốc độ nhấp nháy của đèn LED được xác định bởi tốc độ của bộ xử lý máy tính của bạn. Đèn LED nhấp nháy có thể rất mờ; Để nhận thấy điều này, bạn có thể phải giảm ánh sáng trong phòng và gập lòng bàn tay lại để quan sát đèn LED. Nếu đèn LED không nhấp nháy, thì chương trình có thể đang truy cập sai địa chỉ cổng (cổng LPT). Để chuyển giao diện sang một địa chỉ cổng khác (cổng LPT), hãy chuyển đến hộp Tùy chọn Cổng Máy in nằm ở góc trên bên phải của màn hình. Xin hãy chọn lựa chọn khác. Đặt đúng địa chỉ cổng sẽ làm cho đèn LED nhấp nháy.

Lúa gạo. 15,9. Ảnh chụp màn hình chương trình giao diện PC dành cho Windows

Khi đèn LED nhấp nháy, nhấp vào biểu tượng Puuse và chỉ sau đó bật giao diện. Nhấp vào phím chức năng tương ứng sẽ kích hoạt chuyển động qua lại của cánh tay thao tác. Nhấp một lần nữa sẽ dừng chuyển động. Sử dụng các phím chức năng để điều khiển tay của bạn được gọi là quản lý thời trang tương tác.

Tạo tệp script

Các tệp kịch bản được sử dụng để lập trình các chuyển động và chuỗi tự động của các hành động của cánh tay thao tác. Tệp script chứa danh sách các lệnh tạm thời điều khiển chuyển động của cánh tay thao tác. Nó rất dễ dàng để tạo một tập tin script. Để tạo tệp, hãy nhấp vào phím chức năng của chương trình. Thao tác này sẽ cho phép bạn nhập vào kiểu "lập trình" tệp kịch bản. Bằng cách nhấn các phím chức năng, chúng ta sẽ điều khiển các chuyển động của tay, như chúng ta đã thực hiện trước đó, nhưng thông tin lệnh sẽ được ghi vào bảng script màu vàng nằm ở góc dưới bên trái màn hình. Số bước, bắt đầu bằng một, sẽ được chỉ ra ở cột bên trái và đối với mỗi lệnh mới, nó sẽ được tăng lên một. Loại chuyển động (chức năng) được chỉ định trong cột giữa. Sau khi nhấp lại vào phím chức năng, quá trình thực hiện chuyển động sẽ kết thúc và giá trị thời gian thực hiện chuyển động từ đầu đến cuối xuất hiện trong cột thứ ba. Thời gian chuyển động được biểu thị với độ chính xác một phần tư giây. Tiếp tục theo cách tương tự, người dùng có thể lập trình tới 99 chuyển động vào một tệp kịch bản, bao gồm cả các lần tạm dừng đúng lúc. Sau đó, tệp kịch bản có thể được lưu và tải sau đó từ bất kỳ thư mục nào. Việc thực thi các lệnh tệp script có thể được lặp lại theo chu kỳ lên đến 99 lần, vì vậy cần nhập số lần lặp lại trong cửa sổ Lặp lại và nhấn Bắt đầu. Nhấn phím Tương tác để kết thúc ghi vào tệp kịch bản. Lệnh này sẽ đưa máy tính trực tuyến trở lại.

"Hoạt ảnh" của các đối tượng

Các tệp kịch bản có thể được sử dụng để tự động hóa các hành động trên máy tính hoặc cho các đối tượng "tạo hoạt ảnh". Trong trường hợp các đối tượng "hoạt hình", "bộ xương" cơ khí robot được điều khiển thường được bao phủ bởi một lớp vỏ bên ngoài và không thể nhìn thấy chính nó. Bạn có nhớ con búp bê găng tay ở đầu chương không? Lớp vỏ bên ngoài có thể ở dạng người (một phần hoặc toàn bộ), người ngoài hành tinh, động vật, thực vật, đá và bất cứ thứ gì khác.

Giới hạn của phạm vi

Nói cách khác, nếu bạn muốn đạt được mức độ chuyên nghiệp khi thực hiện các hành động tự động hoặc các đối tượng "hoạt hình", để duy trì thương hiệu, độ chính xác của vị trí khi thực hiện các chuyển động tại mỗi thời điểm phải đạt gần 100%.

Tuy nhiên, bạn có thể nhận thấy rằng khi lặp lại chuỗi hành động được ghi trong tệp script, vị trí của tay thao tác (chuyển động mẫu) sẽ khác với vị trí ban đầu. Điều này xảy ra vì một số lý do. Khi pin của bộ nguồn tay máy bị phóng điện, việc giảm công suất cung cấp cho động cơ điện một chiều dẫn đến giảm mô-men xoắn và tốc độ quay của động cơ. Do đó, độ dài chuyển động của người thao tác và chiều cao của tải được nâng lên trong cùng một khoảng thời gian sẽ khác nhau đối với pin chết và pin "tươi". Nhưng đây không phải là lý do duy nhất. Ngay cả khi có nguồn điện ổn định, tốc độ động cơ sẽ thay đổi vì không có bộ điều tốc động cơ. Đối với mỗi khoảng thời gian cố định, số vòng quay mỗi lần sẽ khác nhau một chút. Điều này sẽ dẫn đến việc mỗi thời điểm vị trí của tay người thao tác sẽ khác nhau. Trên hết, có một số lượng chơi trong các bánh răng của hộp số, cũng không được tính đến. Dưới ảnh hưởng của tất cả các yếu tố này, mà chúng ta đã xem xét chi tiết ở đây, khi thực hiện một vòng lặp các lệnh lặp đi lặp lại trong tệp script, vị trí của tay thao tác sẽ khác nhau một chút mỗi lần.

Tìm kiếm vị trí nhà

Bạn có thể cải thiện hiệu suất của thiết bị bằng cách thêm mạch phản hồi giám sát vị trí của cánh tay trỏ. Thông tin này có thể được nhập vào máy tính để xác định vị trí tuyệt đối của người thao tác. Với hệ thống phản hồi vị trí như vậy, có thể thiết lập vị trí của tay thao tác tại cùng một điểm khi bắt đầu thực hiện từng chuỗi lệnh được ghi trong tệp kịch bản.

Có nhiều khả năng cho điều này. Trong một trong các phương pháp chính, điều khiển vị trí tại mỗi điểm không được cung cấp. Thay vào đó, một bộ công tắc hành trình được sử dụng tương ứng với vị trí "bắt đầu" ban đầu. Các công tắc hành trình chỉ xác định chính xác một vị trí - khi người điều khiển đạt đến vị trí "bắt đầu". Để làm được điều này, cần thiết lập trình tự của các công tắc hành trình (nút) để chúng đóng lại khi người điều khiển đến vị trí cuối theo hướng này hay hướng khác. Ví dụ, một công tắc hành trình có thể được lắp đặt trên đế của bộ điều khiển. Công tắc chỉ hoạt động khi tay thao tác đạt đến vị trí cuối khi quay theo chiều kim đồng hồ. Các công tắc hành trình khác phải được lắp đặt ở khớp vai và khớp khuỷu tay. Chúng sẽ hoạt động khi khớp tương ứng được mở rộng hoàn toàn. Một công tắc khác được lắp trên tay và được kích hoạt khi quay tay hoàn toàn theo chiều kim đồng hồ. Công tắc hành trình cuối cùng được lắp trên bộ kẹp và đóng khi nó được mở hoàn toàn. Để đưa người thao tác về vị trí ban đầu, mọi chuyển động có thể có của người thao tác được thực hiện theo hướng cần thiết để đóng công tắc hành trình tương ứng cho đến khi công tắc này đóng lại. Khi đã đạt được vị trí bắt đầu cho mỗi động tác, máy tính sẽ "biết" chính xác vị trí thực của cánh tay người thao tác.

Sau khi đạt đến vị trí ban đầu, chúng ta có thể khởi động lại chương trình được viết trong tệp script, với giả định rằng lỗi định vị trong quá trình thực hiện mỗi chu kỳ sẽ tích lũy khá chậm nên sẽ không dẫn đến sai lệch quá lớn về vị trí của người thao tác. một trong những mong muốn. Sau khi thực thi tệp kịch bản, bàn tay được đặt về vị trí ban đầu và chu kỳ của tệp kịch bản được lặp lại.

Trong một số trình tự, kiến ​​thức chỉ về vị trí bắt đầu là không đủ, chẳng hạn như khi nâng một quả trứng mà không có nguy cơ làm vỡ vỏ của nó. Trong những trường hợp như vậy, một hệ thống phản hồi vị trí chính xác và tinh vi hơn là cần thiết. Các tín hiệu từ các cảm biến có thể được xử lý bằng ADC. Các tín hiệu nhận được có thể được sử dụng để xác định giá trị của các thông số như vị trí, áp suất, tốc độ và mô-men xoắn. Ví dụ đơn giản sau đây có thể được sử dụng như một minh họa. Hãy tưởng tượng rằng bạn đã gắn một biến trở tuyến tính nhỏ vào cụm chụp. Biến trở được lắp đặt theo cách mà việc di chuyển thanh trượt của nó qua lại có liên quan đến việc đóng và mở bộ kẹp. Như vậy, tùy theo mức độ mở của gắp mà điện trở của biến trở thay đổi. Sau khi hiệu chuẩn, bằng cách đo điện trở hiện tại của biến trở, bạn có thể đặt chính xác góc mở của kẹp gắp.

Việc tạo ra một hệ thống phản hồi như vậy dẫn đến một mức độ phức tạp khác vào thiết bị và do đó, dẫn đến việc tăng giá của nó. Do đó, hơn tùy chọn đơn giản là sự ra đời của một hệ thống điều khiển bằng tay để điều chỉnh vị trí và chuyển động của cánh tay thao tác trong quá trình thực hiện chương trình kịch bản.

Hệ thống điều khiển giao diện thủ công

Khi bạn đã xác minh rằng giao diện hoạt động bình thường, bạn có thể sử dụng đầu nối phẳng 8 chân để kết nối thiết bị đầu cuối cầm tay với thiết bị đầu cuối đó. Kiểm tra vị trí của đầu nối Molex 8 chân với đầu của đầu nối trên bảng giao diện như trong hình. Ngày 15,10. Chèn đầu nối một cách cẩn thận cho đến khi nó được cố định chắc chắn. Sau đó, tay thao tác có thể được vận hành từ điều khiển từ xa cầm tay bất cứ lúc nào. Không quan trọng nếu giao diện được kết nối với máy tính hay không.

Lúa gạo. Ngày 15,10. Kết nối điều khiển thủ công

Chương trình điều khiển bàn phím DOS

Có một chương trình DOS cho phép bạn điều khiển tương tác công việc của tay người thao tác từ bàn phím máy tính. Danh sách các phím tương ứng với hiệu suất của một chức năng cụ thể được đưa ra trong bảng.

Trong điều khiển bằng giọng nói của tay thao tác, một bộ nhận dạng giọng nói (URR) được sử dụng, được mô tả trong Ch. 7. Trong chương này, chúng ta sẽ tạo một giao diện kết nối URR với tay máy thao tác. Giao diện này cũng được cung cấp dưới dạng một bộ công cụ của Images SI, Inc.

Sơ đồ giao diện cho URR được hiển thị trong Hình. 15.11. Giao diện sử dụng vi điều khiển 16F84. Chương trình vi điều khiển có dạng như sau:

Chương trình giao diện ‘URR

Cổng ký hiệuA = 5

Ký hiệu TRISA = 133

Cổng ký hiệuB = 6

Ký hiệu TRISB = 134

If bit4 = 0 then trigger 'Nếu ghi vào trình kích hoạt được bật, hãy đọc

Goto start ‘Lặp lại

tạm dừng 500 'Chờ 0,5 giây

Peek PortB, B0 'Đọc mã BCD

Nếu bit5 = 1 thì gửi ‘Mã đầu ra

goto start ‘Lặp lại

peek PortA, b0 'Đọc cổng A

if bit4 = 1 then eleven 'Có 11 không?

poke PortB, b0 'Mã đầu ra

goto start ‘Lặp lại

nếu bit0 = 0 thì mười

goto start ‘Lặp lại

goto start ‘Lặp lại

Lúa gạo. 15.11. Mạch điều khiển URR cho cánh tay robot

Bản cập nhật phần mềm cho 16F84 có thể được tải xuống miễn phí từ http://www.imagesco.com

Lập trình giao diện URR

Việc lập trình giao diện URR tương tự như quy trình lập trình của URR từ tập được mô tả trong Ch. 7. Đối với công việc chính xácđối với tay thao tác, bạn phải lập trình các từ lệnh theo các con số tương ứng với một chuyển động của người thao tác cụ thể. Bàn 15.1 trình bày các ví dụ về các từ lệnh điều khiển hoạt động của cánh tay thao tác. Bạn có thể chọn các từ lệnh theo ý thích của bạn.

Bảng 15.1

Danh sách bộ phận giao diện PC

(5) Bóng bán dẫn NPN TIP120

(5) Bóng bán dẫn PNP TIP 125

(1) Bộ chuyển đổi mã IC 74164

(1) IC 74LS373 tám phím

(1) LED đỏ

(5) Diode 1N914

(1) Đầu nối Molex 8 chân cái

(1) Cáp Molex, 8 ruột, dài 75 mm

(1) Công tắc DIP

(1) Đầu nối góc DB25

(1) Cáp DB 25 dài 1,8m với hai đầu nối loại M.

(1) Bảng mạch in

(3) Điện trở 15 kΩ, 0,25 W

Tất cả các bộ phận được liệt kê đều có trong bộ.

Danh sách bộ phận cho giao diện nhận dạng giọng nói

(5) TIP 120 bóng bán dẫn NPN

(5) Bóng bán dẫn PNP TIP 125

(1) Cổng NOR IC 4011

(1) IC 4049 - 6 bộ đệm

(1) Bộ khuếch đại hoạt động IC 741

(1) Điện trở 5,6 kOhm, 0,25 W

(1) Điện trở 15 kΩ, 0,25 W

(1) Đầu kết nối Molex 8 chân

(1) Cáp Molex, 8 lõi, dài 75 mm

(10) Điện trở 100 kΩ, 0,25 W

(1) Điện trở 4,7 kOhm, 0,25 W

(1) IC điều chỉnh điện áp 7805

(1) Vi điều khiển PIC IC 16F84

(1) Bộ cộng hưởng tinh thể 4,0 MHz

Bộ giao diện cánh tay

OWI Manipulator Arm Kit

Giao diện nhận dạng giọng nói cho cánh tay thao tác

Bộ thiết bị nhận dạng giọng nói

Các bộ phận có thể được đặt hàng từ:

Hình ảnh, SI, Inc.

Các vấn đề chung sẽ được thảo luận trước, sau đó thông số kỹ thuật kết quả, chi tiết, và cuối cùng là chính quá trình lắp ráp.

Nói chung và nói chung

Việc tạo ra toàn bộ thiết bị này sẽ không gây ra bất kỳ khó khăn nào. Sẽ cần phải suy nghĩ một cách định tính về các khả năng của các chuyển động cơ học, điều này sẽ khá khó thực hiện từ quan điểm vật lý, để người thao tác hoàn thành các nhiệm vụ được giao.

Đặc tính kỹ thuật của kết quả

Một mẫu có các thông số chiều dài / chiều cao / chiều rộng tương ứng là 228/380/160 milimét sẽ được xem xét. Trọng lượng của một tay máy tự chế tạo sẽ vào khoảng 1 kg. Được sử dụng để điều khiển có dây Xa xôi... Thời gian lắp ráp dự kiến ​​với kinh nghiệm khoảng 6 - 8 tiếng. Nếu nó không có ở đó, thì có thể mất nhiều ngày, vài tuần, và với sự liên quan và hàng tháng, để lắp ráp cánh tay của người chế tác. Với bàn tay của chính bạn và một mình trong những trường hợp như vậy, điều đáng làm chỉ vì lợi ích của riêng bạn. Động cơ thu được sử dụng để di chuyển các thành phần. Với đủ nỗ lực, bạn có thể tạo ra một thiết bị có thể xoay 360 độ. Ngoài ra, để thuận tiện cho công việc, ngoài các dụng cụ tiêu chuẩn như mỏ hàn và dụng cụ hàn, bạn cần dự trữ:

1. Kìm dài thêm.
2. Máy cắt bên.
3. Tua vít Phillips.
4. 4 x D pin.

Điều khiển từ xa có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các nút và bộ vi điều khiển. Nếu bạn muốn tạo điều khiển không dây từ xa, một phần tử điều khiển hành động cũng sẽ cần thiết trong tay người điều khiển. Ngoài ra, chỉ cần các thiết bị (tụ điện, điện trở, bóng bán dẫn) để ổn định mạch và truyền dòng điện có cường độ cần thiết qua nó vào đúng thời điểm.

Bộ phận nhỏ

Để điều chỉnh số vòng quay, bạn có thể sử dụng các bánh xe chuyển tiếp. Chúng sẽ giúp chuyển động của cánh tay người thao tác trở nên trơn tru.

Bạn cũng cần đảm bảo rằng dây không làm phức tạp chuyển động của cô ấy. Nó sẽ là tối ưu để đặt chúng bên trong cấu trúc. Bạn có thể làm mọi thứ từ bên ngoài, cách làm này sẽ tiết kiệm thời gian, nhưng có thể dẫn đến khó khăn trong việc di chuyển các nút riêng lẻ hoặc toàn bộ thiết bị. Và bây giờ: làm thế nào để tạo ra một người thao túng?

Hội nói chung

Bây giờ chúng ta tiến hành trực tiếp đến việc tạo cánh tay thao tác. Chúng tôi bắt đầu từ phía dưới. Nó phải có thể xoay thiết bị theo mọi hướng. Một giải pháp tốt là đặt nó trên một nền tảng đĩa, được quay bằng một động cơ duy nhất. Để nó có thể xoay theo cả hai hướng, có hai tùy chọn:

1. Lắp đặt hai động cơ. Mỗi người trong số họ sẽ chịu trách nhiệm rẽ theo một hướng cụ thể. Khi một người làm việc, người kia nghỉ ngơi.
2. Lắp đặt một động cơ với một mạch có thể làm cho nó quay theo cả hai hướng.

Lựa chọn được đề xuất nào hoàn toàn phụ thuộc vào bạn. Tiếp theo, phần xây dựng cơ bản được thực hiện. Để tạo sự thoải mái cho công việc, cần phải có hai "khớp nối". Được gắn với nền tảng phải có thể dựa vào các mặt khác nhau, điều này được giải quyết với sự trợ giúp của các động cơ được đặt trong đế của nó. Một hoặc một cặp khác nên được đặt ở chỗ uốn cong của khuỷu tay để một phần của chuôi có thể di chuyển dọc theo các đường ngang và dọc của hệ tọa độ. Hơn nữa, nếu bạn muốn có được khả năng tối đa, bạn cũng có thể lắp động cơ ở vị trí của cổ tay. Hơn nữa, điều cần thiết nhất, mà không có cánh tay thao túng không thể tưởng tượng được. Với đôi tay của chính mình, bạn phải tự chế tạo thiết bị kẹp. Có nhiều lựa chọn để thực hiện. Bạn có thể đưa ra một mẹo về hai trong số những cách phổ biến nhất:

1. Chỉ có hai ngón tay được sử dụng, đồng thời bóp và mở vật đang nắm. Đây là cách triển khai đơn giản nhất, tuy nhiên, thường không thể tự hào về khả năng chịu tải đáng kể.
2. Nguyên mẫu của bàn tay con người đang được tạo ra. Ở đây, một động cơ có thể được sử dụng cho tất cả các ngón tay, với sự trợ giúp của động cơ này sẽ được thực hiện. Nhưng bạn có thể làm cho thiết kế phức tạp hơn. Vì vậy, bạn có thể kết nối một động cơ với từng ngón tay và điều khiển chúng một cách riêng biệt.

Tiếp theo, nó vẫn là tạo ra một điều khiển từ xa, với sự trợ giúp của các động cơ riêng lẻ và tốc độ làm việc của chúng sẽ bị ảnh hưởng. Và bạn có thể bắt đầu thử nghiệm bằng cách sử dụng cánh tay robot do chính tay bạn làm.

Các biểu diễn sơ đồ có thể có của kết quả

Bàn tay thao tác do-it-yourself tạo ra nhiều cơ hội cho các phát minh sáng tạo. Do đó, một số triển khai được trình bày để bạn chú ý, có thể được coi là cơ sở để tạo ra thiết bị của riêng bạn cho mục đích như vậy.

Bất kỳ chương trình thao tác nào được trình bày đều có thể được cải thiện.

Phần kết luận

Điều quan trọng trong chế tạo người máy là có rất ít hoặc không có giới hạn nào đối với việc cải tiến chức năng. Vì vậy, nếu bạn muốn, sẽ không khó để tạo ra một tác phẩm nghệ thuật thực sự. Nói về những cách khả thi cải tiến hơn nữa, một cần trục tải cần được lưu ý. Sẽ không khó để làm một thiết bị như vậy bằng tay của chính bạn, đồng thời nó sẽ cho phép bạn làm quen với trẻ em trong công việc sáng tạo, khoa học và thiết kế. Và điều này, đến lượt nó, có thể có ảnh hưởng tích cực đến cuộc sống tương lai của họ. Có khó để làm một chiếc cần cẩu bằng tay của chính bạn không? Đây không phải là vấn đề như thoạt nhìn có vẻ như. Trừ khi cần quan tâm đến sự hiện diện của các bộ phận nhỏ bổ sung như dây cáp và bánh xe mà nó sẽ quay.