Направи си сам роботика - Образователна ръка за 6 оси: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Образователната клетка DIY-Robotics е платформа, която включва 6-осно роботизирано рамо, електронна схема за управление и софтуер за програмиране. Тази платформа е въведение в света на индустриалната роботика. Чрез този проект DIY-Robotics иска да предложи достъпно, но качествено решение на всички онези, които биха искали да научат повече за тази завладяваща област. Този проект е отлична възможност за развитие на различни знания и умения в областта на механиката, електричеството, както и компютърните науки. С образователната клетка DIY-Robotics роботиката е достъпна за всеки. Това ръководство показва различните стъпки за механично сглобяване, електрическо сглобяване и инсталиране и използване на софтуера DIY-Robotics Educational Cell V1.0. В компресираната папка ще намерите всички файлове, свързани с развитието на образователната роботизирана клетка. Той включва 3D чертежите на робота, електрическите диаграми на контролера, кода на Arduino, изходните кодове на софтуера, както и необходимия материал. Преди да започнете, уверете се, че имате достъп до 3D принтер и да закупите всички необходими компоненти. Ще намерите списък на всички необходими компоненти, заедно с тяхната цена и къде да ги поръчате в материалната сметка (bill-of-materials.pdf). Ако се забиете или имате нужда от помощ, не забравяйте да проверите форума „Направи си сам-роботика“. Можете да създадете безплатен акаунт и да зададете въпроса си към нашата общност от акредитирани специалисти и ентусиасти по роботика. Нека да започнем! (и се забавлявайте!) Изтеглете целия проект:

Стъпка 1: Програмиране на Arduino

Изтеглете софтуера за IDE на Arduino директно от уеб сайта на Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Отворете файла DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino, включен в компресираната папка DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Свържете Arduino Micro към компютъра с USB кабела.

Изберете типа Arduino / Genuino Micro и правилния комуникационен порт.

Вижте изображение 1.

Програмирайте Arduino Micro, като натиснете бутона за качване:

Вижте изображение 2.

Стъпка 2: Монтаж на електронен контролер за роботи (PCB)

1. Общ преглед

Електронният контролер на роботизираната образователна клетка е мостът между софтуера за програмиране и робота. Микроконтролерът, използван на печатната верига, Arduino Micro, изпълнява следните задачи:

• Комуникация между електронния контролер и софтуера за програмиране • Управление на 6-те роботизирани двигателя (5V серво мотори) • Контрол на 3 цифрови изходни сигнала (0-5V логически нива) • Четене на 3 цифрови входни сигнала (0-5V логически нива)

Вижте изображение 1, за да видите описанието на печатната платка.

2. Поръчка на печатна платка (PCB)

Печатната платка (PCB) на контролера на робота може да бъде поръчана от всеки производител на печатни платки с файлове „GERBER“, включени в компресираната папка DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Предлагаме ви да поръчате от производителя JLCPCB (jlcpcb.com), който предлага бърза и проста услуга на много ниска цена. Следвайте следните стъпки, за да поръчате печатни платки:

А) На началната страница на jlcpcb.com изберете ЦИТУРА СЕГА, след което добавете вашия гербер файл. Изберете файла Gerber.zip в компресираната папка DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Б) Изберете параметрите по подразбиране.

В) Изберете Запазване в кошницата и продължете с плащането, за да завършите поръчката.

3. Монтаж на печатна платка (PCB)

След като платката на контролера на робота е в ръце, преминете към нейното сглобяване. Ще трябва да запоите всички компоненти.

Всеки компонент на печатната платка е идентифициран.

bill-of-materials.pdf списъкът с материали, включен в компресираната папка DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip, ще ви помогне да сортирате компонентите.

Вижте изображение 2.

Обърнете специално внимание на полярността на следните компоненти:

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

Тези компоненти трябва да бъдат запоени по правилния начин, в противен случай те ще изгорят. Например, обърнете внимание, че светодиодите (LED) и кондензаторите (C) имат дълъг и къс щифт. Дългият щифт, анодът, трябва да бъде поставен и запоен в отвора, обозначен с +.

Вижте изображение 3, за да запоите тези компоненти по правилния начин.

И накрая, 3 резистора от 10k Ohm трябва да бъдат добавени към веригата, за да се направят цифровите входни сигнали (Di) функционални. Тези резистори са описани както следва в списъка с материали:

RES 10K OHM 1/4W 5% Аксиален

Вижте изображение 4, за да видите къде да запоите тези допълнителни резистори.

Стъпка 3: Механичен монтаж на робота

1. Общ преглед

За да сглобите механично вашия робот, ще ви трябват следните компоненти и инструменти:

• 4 серводвигателя MG966R
• 2 9g микро серво мотора
• 8 3D отпечатани части за роботи
• 24 гайки M2
• 24 метрични болта M2
• 2 метрични болта M2.5
• 4 метрични болта M3
• 3D принтер
• Поялник
• Запалка
• Шестостенни ключове

Вижте списъка с материали DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf, включен в DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. 3D печат

Ще намерите 3D файловете на 8 -те части на робота в компресираната папка DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Отпечатайте частите с помощта на 3D принтер. Препоръчваме ви да използвате следните настройки:

• Най -горния слой 4 слоя
• Долен слой 4 слоя
• Стена 4 слоя

3. Подравнете сервомоторите

Преди да сглобите робота, е важно да се уверите, че всички серво мотори са в средната точка. За да подравните сервомоторите, уверете се, че предварително сте програмирали микроконтролера Arduino и сте сглобили контролера на робота. Следвайте инструкциите по -долу, за да подравните серво моторите:

Свържете 6 -те серво мотора към контролера на робота. Уверете се, че конекторите са включени по правилния начин.

• Кафяв проводник: 0V (-)
• Червен проводник: 5V (+)
• Оранжев проводник: ШИМ

Свържете 12V регулатора към вашия 120V AC стенен контакт. Свържете 12V регулатора към захранващия конектор на контролера на робота. Активирайте превключвателя за захранване SW1. серво мотори при 90 градуса. Можете да изключите захранването на контролера на робота и да изключите серво моторите.

Вижте изображение 2.

4. Поставете гайките

Преди да сглобите, поставете гайка M2 x 0,4 мм във всеки шестоъгълен отвор на 3D отпечатаните части, за да позволите сглобяването. Използвайте поялник, за да улесните поставянето.

Вижте изображение 3.

5. Хвърлете зъбните колела в съединителните отвори

Механичното съединение между серво моторите и частите на 3D отпечатания робот са директни: зъбното колело трябва да се постави директно в отвора. За да се осигури добро механично съединение, отворите са малко по -малки от зъбните колела след 3D печат. С по -лек, леко загрейте дупката, след това поставете зъбното колело на серво мотор (възможно най -прав). Разтопената пластмаса ще приеме формата на зъбно колело. Завършете вмъкването, като леко затегнете болт. Повторете тази стъпка за всяко кръстовище. Бъдете внимателни, прегряването на 3D отпечатани части може да ги деформира и да ги направи неизползваеми.

Вижте изображение 4.

6. Монтаж

Използвайте метрични болтове M3, за да прикрепите зъбните колела на серво мотора към частите на 3D отпечатани роботи. Използвайте метрични болтове M2, за да прикрепите корпусите на серво мотора към частите на 3D отпечатаните роботи. Използвайте метрични болтове M2, за да сглобите двете части на 3D отпечатани роботи от J2 до J4. Сглобете робота така, че всяко съединение да е в средната му точка (прав робот, както е илюстрирано по-долу).

Вижте изображения 1 и 5.

Стъпка 4: Настройка на софтуер за програмиране на роботи

1. Настройка на софтуера

Отворете инсталационния файл, включен в компресираната папка DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Следвайте инструкциите на инсталатора, за да завършите инсталацията.

Когато инсталацията приключи, стартирайте софтуера, като щракнете върху иконата DIY Robotics на вашия работен плот.

2. Придвижване в интерфейса

Вижте изображения 1 и 2 за описание на софтуерния панел.

3. Създаване на програма за роботи

Панелът за програмиране ви позволява да създадете програма за роботи с до 200 реда с инструкции. Ето описание на всеки тип инструкции:

Инструкция POINT

Запазва роботска точка (позиция).

Изпълнението на тази инструкция ще премести робота според запазената позиция и скорост.

За да запазите точка на робот в инструкция, ръчно преместете робота в желаната позиция и изберете желаната скорост на движение, като използвате бутоните на контролния панел. Натиснете бутона Point. След това в панела за програмиране се добавя ред с инструкции. Линията с инструкции показва стойността в градуси на всяко съединение, както и скоростта на движение.

Инструкция DO

Променя състоянието на изходния сигнал на Do.

Изпълнението на тази инструкция ще промени състоянието на един от изходните сигнали Do (ON/OFF).

За да създадете DO инструкция, натиснете бутона Do. Показва се панел с параметри. Изберете номера на изходния сигнал Do (1, 2 или 3), както и желаното състояние (ON или OFF). Натиснете бутона Добавяне на инструкция, за да добавите инструкцията.

След това в панела за програмиране се добавя ред с инструкции. Линията с инструкции показва номера на сигнала Do и промяната на състоянието.

LABEL инструкция

Добавя етикет в програмата за роботи.

Изпълнението на тази инструкция няма да има ефект. Този ред е етикет, който ще позволи на инструкцията JUMP да премине към този ред с инструкции LABEL.

За да създадете инструкция LABEL, натиснете бутона Jump Label. Показва се панел с параметри. Изберете опцията Етикет и номера на желания етикет (от 1 до 5). Натиснете бутона Добавяне на инструкция, за да добавите инструкцията.

След това в панела за програмиране се добавя ред с инструкции. Редът с инструкции показва номера на етикета.

Инструкция JUMP

Преминава към програмния ред, който съдържа съответния етикет.

Изпълнението на тази инструкция ще доведе до скок в програмата до реда, който съдържа съответния етикет.

За да създадете инструкция JUMP, натиснете бутона Jump Label. Показва се панел с параметри. Изберете опцията Jump и номера на желания етикет (от 1 до 5). Натиснете бутона Добавяне на инструкция, за да добавите инструкцията.

След това в панела за програмиране се добавя ред с инструкции. Редът с инструкции показва номера на целевия етикет.

Ако няколко етикета имат един и същ номер, инструкцията JUMP ще премине към първия съответния етикет от горната част на програмата.

Ако няма етикет, съответстващ на номера на инструкцията JUMP, програмата ще премине към последния ред на програмата.

Инструкция WAITDI

Изчаква специфично състояние на Di входен сигнал.

Изпълнението на тази инструкция ще постави контролера на робота в режим на задържане, докато състоянието на входния сигнал Di е различно от очакваното състояние.

За да създадете инструкция WAITDI, натиснете бутона Wait Di. Показва се панел с параметри. Изберете номера на входния сигнал Di (1, 2 или 3), както и желаното състояние (ON или OFF). Натиснете бутона Добавяне на инструкция, за да добавите инструкцията.

След това в панела за програмиране се добавя ред с инструкции. Редът с инструкции показва номера на входния сигнал Di и очакваното състояние.

Стъпка 5: Свържете робот + печатна платка + софтуер

1. Електрически връзки

Свържете 6 -те серво мотора на робота към контролера на робота. Уверете се, че конекторите са включени по правилния начин.

Кафяв проводник: 0V (-) Червен проводник: 5V (+) Оранжев проводник: ШИМ

Свържете 12V регулатора към вашия 120V AC стенен контакт. Свържете 12V регулатора към конектора за захранване на контролера на робота. Активирайте превключвателя за захранване SW1. серво мотори на 90 градуса.

Свържете USB кабела от контролера на робота към компютъра.

Вижте изображение 1.

2. Стартирайте софтуера

Стартирайте софтуера DIY Robotics Educative Cell V1.0, като щракнете върху иконата DIY Robotics на вашия работен плот. Софтуерът се отваря на панела за свързване.

Вижте изображение 2.

3. Задайте серийна комуникация с компютърния робот

Натиснете бутона Сканиране на серийни портове.

Изберете правилния комуникационен порт от падащия списък.

Натиснете бутона Connect.

Вижте изображение 3.

4. Нека създаването започне

Управлявайте робота от контролния панел.

Създайте вашата програма за роботи от панела за програмиране.

Забавлявай се!

Стъпка 6: Заключение

Искате ли да отидете по -далеч?

Хареса ли ви да научите за света на индустриалната роботика? Готови ли сте да свалите новата си роботизирана ръка? Присъединете се към форума DIY-Robotics сега! Форумът DIY-Robotics е място за обсъждане на програмиране, споделяне на идеи и решения и съвместна работа за изграждане на готини неща в подкрепяща, интелигентна общност. Нужда от помощ? Общността DIY-Robotics е там, за да ви помогне, ако имате нужда от подкрепа, докато изграждате образователна клетка DIY-Robotics. Абонирайте се за форума DIY-Robotics и задайте въпроса си на общността.