Сделай сам Робототехника - Обучающий 6-осевой робот-манипулятор: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Образовательная ячейка DIY-Robotics представляет собой платформу, которая включает в себя 6-осевую роботизированную руку, электронную схему управления и программное обеспечение для программирования. Эта платформа - введение в мир промышленной робототехники. В рамках этого проекта DIY-Robotics хочет предложить доступное, но качественное решение для всех, кто хотел бы узнать больше об этой увлекательной области. Этот проект - отличная возможность развить различные знания и навыки в области механики, электрики, а также информатики. С образовательной ячейкой DIY-Robotics робототехника станет доступна каждому. В этом руководстве показаны различные этапы механической сборки, электрической сборки, а также установки и использования программного обеспечения DIY-Robotics Educational Cell V1.0. В сжатой папке вы найдете все файлы, связанные с разработкой обучающей роботизированной ячейки. Он включает в себя трехмерные чертежи робота, электрические схемы контроллера, код Arduino, исходные коды программного обеспечения, а также перечень необходимых материалов. Перед началом работы убедитесь, что у вас есть доступ к 3D-принтеру и вы покупаете все необходимые компоненты. Вы найдете список всех необходимых компонентов с указанием их цены и места их заказа в ведомости материалов (bill-of-materials.pdf). Если вы застряли или вам нужна помощь, обязательно посетите форум DIY-Robotics. Вы можете бесплатно создать учетную запись и задать свой вопрос нашему сообществу аккредитованных специалистов и энтузиастов робототехники. Давай начнем! (и получайте удовольствие!) Загрузите весь проект:

Шаг 1: Программирование Arduino

Загрузите программное обеспечение Arduino IDE прямо с веб-сайта Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Откройте файл DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino, который находится в сжатой папке DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Подключите Arduino Micro к компьютеру с помощью кабеля USB.

Выберите тип Arduino / Genuino Micro и правильный порт связи.

См. Изображение 1.

Запрограммируйте Arduino Micro, нажав кнопку Загрузить:

См. Изображение 2.

Шаг 2: Сборка электронного контроллера (печатной платы) робота

1. Обзор

Электронный контроллер роботизированной обучающей ячейки является мостом между программным обеспечением и роботом. Микроконтроллер, используемый на печатной плате, Arduino Micro, выполняет следующие задачи:

• Связь между электронным контроллером и программным обеспечением • Управление 6 двигателями роботов (серводвигатели 5 В) • Управление 3 цифровыми выходными сигналами (логические уровни 0-5 В) • Считывание 3 цифровых входных сигналов (логические уровни 0-5 В)

Обратитесь к изображению 1, чтобы увидеть описание печатной платы.

2. Заказ печатной платы (PCB)

Печатную плату (PCB) контроллера робота можно заказать у любого производителя PCB с файлами «GERBER», включенными в сжатую папку DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Мы предлагаем вам сделать заказ у производителя JLCPCB (jlcpcb.com), который предлагает быстрое и простое обслуживание по очень низкой цене. Чтобы заказать печатную плату, выполните следующие действия:

A) На домашней странице jlcpcb.com выберите ЦИТАТИРОВАТЬ СЕЙЧАС, затем добавьте свой файл gerber. Выберите файл Gerber.zip в сжатой папке DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Б) Выберите параметры по умолчанию.

C) Выберите «Сохранить в корзину» и продолжите оплату, чтобы завершить заказ.

3. Сборка печатной платы (PCB)

Как только плата контроллера робота окажется в руках, приступайте к ее сборке. Придется спаять все компоненты.

Идентифицирован каждый компонент печатной платы.

Список материалов bill-of-materials.pdf, включенный в сжатую папку DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip, поможет вам отсортировать компоненты.

См. Изображение 2.

Обратите особое внимание на полярность следующих компонентов:

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

Эти компоненты необходимо правильно припаять, иначе они сгорят. Например, обратите внимание, что светоизлучающие диоды (LED) и конденсаторы (C) имеют длинный и короткий контакт. Длинный штифт, анод, необходимо вставить и припаять к отверстию, обозначенному знаком «+».

Обратитесь к изображению 3, чтобы правильно припаять эти компоненты.

Наконец, в схему необходимо добавить 3 резистора по 10 кОм, чтобы обеспечить работу цифровых входных сигналов (Di). Эти резисторы описаны в списке материалов следующим образом:

RES 10 кОм 1 / 4W 5% ось

Обратитесь к изображению 4, чтобы увидеть, где припаять эти дополнительные резисторы.

Шаг 3: Механическая сборка робота

1. Обзор

Для механической сборки вашего робота вам потребуются следующие компоненты и инструменты:

• 4 серводвигателя MG966R
• 2 серводвигателя 9g Micro
• 8 деталей робота, напечатанных на 3D-принтере
• 24 метрических гайки M2
• 24 метрических болта M2
• 2 метрических болта M2,5
• 4 метрических болта M3
• 3д принтер
• Паяльник
• Легче
• Шестигранные ключи

См. Список материалов DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf, включенный в DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. 3D-печать

Вы найдете 3D-файлы 8 частей робота в сжатой папке DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Распечатайте детали на 3D-принтере. Мы рекомендуем вам использовать следующие настройки:

• Верхний слой 4 слоя
• Нижний слой 4 слоя
• Стена 4 слоя

3. Выровняйте сервоприводы

Перед сборкой робота важно убедиться, что все серводвигатели находятся в средней точке. Чтобы выровнять сервоприводы, убедитесь, что вы предварительно запрограммировали микроконтроллер Arduino и собрали контроллер робота. Следуйте приведенным ниже инструкциям, чтобы выровнять серводвигатели:

Подключите 6 серводвигателей к контроллеру робота. Убедитесь, что разъемы вставлены правильно.

• Коричневый провод: 0 В (-)
• Красный провод: 5 В (+)
• Оранжевый провод: ШИМ

Подключите регулятор 12 В к розетке переменного тока 120 В. Подключите регулятор 12 В к разъему питания контроллера робота. Включите выключатель питания SW1. Индикатор LED1 должен загореться, а индикатор LED2 должен мигать. Робот должен расположить все свои серводвигатели под углом 90 градусов. Вы можете выключить питание на контроллере робота и отсоединить серводвигатели.

См. Изображение 2.

4. Вставьте гайки

Перед сборкой вставьте гайку M2 x 0,4 мм в каждое шестиугольное отверстие деталей, напечатанных на 3D-принтере, чтобы обеспечить сборку. Используйте паяльник для облегчения вставки.

См. Изображение 3.

5. Залить шестерни в соединительные отверстия

Механическое соединение между серводвигателями и деталями робота, напечатанными на 3D-принтере, прямое: шестерня должна быть вставлена прямо в отверстие. Чтобы обеспечить хорошее механическое соединение, отверстия немного меньше, чем шестерни после 3D-печати. нагрейте отверстие, затем вставьте шестерню серводвигателя (как можно прямее). Расплавленный пластик примет форму шестеренки. Завершите установку, осторожно затянув болт. Повторите этот шаг для каждого соединения. Будьте осторожны, поскольку перегрев 3D-печатных деталей может деформировать их и сделать непригодными для использования.

См. Изображение 4.

6. Сборка

Используйте метрические болты M3, чтобы прикрепить шестерни серводвигателя к деталям робота, напечатанным на 3D-принтере. Используйте метрические болты M2, чтобы прикрепить корпуса серводвигателей к деталям робота, напечатанным на 3D-принтере.. Соберите робота так, чтобы каждое сочленение находилось в средней точке (прямой робот, как показано ниже).

См. Изображения 1 и 5.

Шаг 4: Установка программного обеспечения для программирования роботов

1. Настройка программного обеспечения

Откройте установочный файл, находящийся в сжатой папке DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Следуйте инструкциям установщика, чтобы завершить установку.

По завершении установки запустите программное обеспечение, щелкнув значок DIY Robotics на рабочем столе.

2. Навигация по интерфейсу

См. Изображения 1 и 2 для описания панели программного обеспечения.

3. Создание программы-робота

Панель программирования позволяет создавать программу робота, содержащую до 200 строк команд. Вот описание каждого типа инструкций:

POINT инструкция

Сохраняет точку (положение) робота.

Выполнение этой инструкции переместит робота в соответствии с сохраненными положением и скоростью.

Чтобы сохранить точку робота в инструкции, вручную переместите робота в желаемое положение и выберите желаемую скорость движения с помощью кнопок на панели управления. Нажмите кнопку Point. Затем на панель программирования добавляется строка с инструкциями. Строка с инструкциями показывает значение в градусах каждого сустава, а также скорость движения.

DO инструкция

Изменяет состояние выходного сигнала Do.

Выполнение этой инструкции изменит состояние одного из выходных сигналов Do (ВКЛ / ВЫКЛ).

Чтобы создать инструкцию DO, нажмите кнопку Do. Отображается панель параметров. Выберите номер выходного сигнала Do (1, 2 или 3), а также желаемое состояние (ВКЛ или ВЫКЛ). Нажмите кнопку «Добавить инструкцию», чтобы добавить инструкцию.

Затем на панель программирования добавляется строка с инструкциями. Строка команд показывает номер сигнала Do и изменение состояния.

LABEL инструкция

Добавляет метку в программу робота.

Выполнение этой инструкции не даст никакого эффекта. Эта строка является меткой, которая позволит инструкции JUMP перейти к этой строке инструкции LABEL.

Чтобы создать инструкцию LABEL, нажмите кнопку Jump Label. Отображается панель параметров. Выберите вариант «Метка» и номер нужной метки (от 1 до 5). Нажмите кнопку «Добавить инструкцию», чтобы добавить инструкцию.

Затем на панель программирования добавляется строка с инструкциями. Строка с инструкциями показывает номер метки.

Инструкция JUMP

Переход к строке программы, содержащей соответствующую метку.

Выполнение этой инструкции приведет к переходу программы к строке, содержащей соответствующую метку.

Чтобы создать инструкцию JUMP, нажмите кнопку Jump Label. Отображается панель параметров. Выберите вариант перехода и номер нужной метки (от 1 до 5). Нажмите кнопку «Добавить инструкцию», чтобы добавить инструкцию.

Затем на панель программирования добавляется строка с инструкциями. Строка инструкций указывает номер целевой метки.

Если несколько меток имеют одинаковый номер, инструкция JUMP перейдет к первой соответствующей метке сверху программы.

Если метка, соответствующая номеру инструкции JUMP, отсутствует, программа перейдет к последней строке программы.

Инструкция WAITDI

Ожидает определенного состояния входного сигнала Di.

Выполнение этой инструкции приостановит работу контроллера робота до тех пор, пока состояние входного сигнала Di отличается от ожидаемого состояния.

Чтобы создать инструкцию WAITDI, нажмите кнопку Wait Di. Отображается панель параметров. Выберите номер входного сигнала Di (1, 2 или 3), а также желаемое состояние (ВКЛ или ВЫКЛ). Нажмите кнопку «Добавить инструкцию», чтобы добавить инструкцию.

Затем на панель программирования добавляется строка с инструкциями. В строке команд указывается номер входного сигнала Di и ожидаемое состояние.

Шаг 5: Подключите робот + печатная плата + программное обеспечение

1. Электрические соединения

Подключите 6 серводвигателей робота к контроллеру робота. Убедитесь, что разъемы вставлены правильно.

Коричневый провод: 0 В (-) Красный провод: 5 В (+) Оранжевый провод: ШИМ

Подключите регулятор 12 В к розетке переменного тока 120 В. Подключите регулятор 12 В к разъему питания контроллера робота. Включите выключатель питания SW1. Индикатор LED1 должен загореться, а индикатор LED2 должен мигать. Робот должен расположить все свои серводвигатели на 90 градусов.

Подключите USB-кабель от контроллера робота к компьютеру.

См. Изображение 1.

2. Запустите программу

Запустите программу DIY Robotics Educative Cell V1.0, щелкнув значок DIY Robotics на рабочем столе. Программа откроется на панели подключения.

См. Изображение 2.

3. Установите последовательную связь с ПК-роботом.

Нажмите кнопку Сканировать последовательные порты.

Выберите правильный порт связи из раскрывающегося списка.

Нажмите кнопку Connect.

См. Изображение 3.

4. Пусть начнется творчество

Управляйте роботом с панели управления.

Создайте свою программу робота из панели программирования.

Повеселись!

Шаг 6: Заключение

Хотите пойти дальше?

Вам понравилось узнавать о мире промышленной робототехники? Вы готовы прокачать свою новую роботизированную руку? Присоединяйтесь к форуму DIY-Robotics прямо сейчас! Форум DIY-Robotics - это место, где можно обсудить программирование, поделиться идеями и решениями и вместе работать над созданием крутых вещей в поддерживающем и умном сообществе. Нужна помощь? Сообщество DIY-Robotics готово помочь, если вам понадобится поддержка в создании образовательной ячейки DIY-Robotics. Подпишитесь на форум DIY-Robotics и задайте свой вопрос сообществу.