UStepper Robot Arm 4: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Šī ir manas robotizētās rokas ceturtā iterācija, kuru esmu izstrādājis kā lietojumprogrammu mūsu uStepper stepper vadības panelim. Tā kā robotam ir 3 pakāpju motori un servo darbināšanai (tā pamata konfigurācijā), tas neaprobežojas tikai ar uStepper, bet to var izmantot ar jebkuru pakāpju vadītāja dēli.

Dizains ir balstīts uz rūpniecisko palešu robotu - un ir salīdzinoši vienkāršs. Ņemot to vērā, esmu pavadījis neskaitāmas stundas, izstrādājot dizainu un optimizējot to, lai atvieglotu montāžu, bet arī atvieglotu detaļu drukāšanu.

Es izstrādāju dizainu, ņemot vērā drukāšanas vieglumu un montāžas vienkāršību. Ne tas, ka nav nekādu iespēju uzlabot šos divus parametrus, bet es domāju, ka esmu gājis garu ceļu. Turklāt es vēlētos novirzīt rūpniecisko robotiku līdz līmenim, kurā hobijs var tai sekot, parādot, ka to var padarīt salīdzinoši vienkāršu - arī matemātiku, lai to kontrolētu!

Jūtieties brīvi atstāt komentāru ar konstruktīvām atsauksmēm gan par dizainu, gan galvenokārt par to, kā es daru, lai padarītu to pieejamu visiem (īpaši matemātikai).

1. darbība. Nepieciešamās detaļas, 3D drukāšana un montāža

Būtībā viss, kas jums jāzina, ir montāžas rokasgrāmatā. Ir detalizēts BOM ar iegādātajām un drukātajām detaļām un detalizētu montāžas instrukciju.

3D drukāšana tiek veikta ar saprātīgas kvalitātes 3D printeri (FDM) ar slāņa augstumu 0,2 mm un 30 % pildījumu. Jaunāko daļu un instrukciju atkārtojumu varat atrast šeit:

2. solis: kinemātika

Lai roka pārvietotos paredzamā veidā, jums ir jāmācās matemātiski: es daudzās vietās esmu meklējis salīdzinoši vienkāršu kinemātikas aprakstu, kas saistīts ar šāda veida robotu, bet es neesmu atradis tādu, kas, manuprāt, būtu ieslēgts līmenis, ko lielākā daļa cilvēku varēja saprast. Es esmu izveidojis savu kinemātikas versiju, kuras pamatā ir tikai trigonometrija, nevis matricas transformācijas, kas var šķist diezgan biedējošas, ja jūs nekad iepriekš neesat strādājis pie šīs lietas - tomēr tās ir diezgan vienkāršas šim konkrētajam robotam, jo tas ir tikai 3 DOF.

Tomēr es domāju, ka mana pieeja pievienotajā dokumentā ir uzrakstīta salīdzinoši viegli saprotamā veidā. Bet paskatieties un pārbaudiet, vai jums tas ir jēga!

3. darbība: kinemātikas kodēšana

Kinemātiku var būt grūti aptvert pat ar aprēķiniem, ko sniedzu iepriekšējā. Tātad šeit vispirms ir Octave ieviešana - Octave ir bezmaksas rīks ar daudzām tām pašām funkcijām, kas atrodamas Matlab.

L1o = 40; Zo = -70; L_2 = 73,0; Au = 188,0; Al = 182,0; Lo = 47,0; UPPERARMLEN = Au; LOWERARMLEN = Al; XOFFSET = Lo; ZOFFSET = L_2; AZOFFSET = Zo; AXOFFSET = L1o; disp ('Koda ieviešana') disp ('Ievades leņķi:') rot = deg2rad (30); pa labi = deg2rad (142,5); pa kreisi = deg2rad (50); rad2deg (puve) rad2deg (pa labi) rad2deg (pa kreisi) T1 = puve; #bāze T2 = pa labi;#plecs T3 = pa kreisi; #gaisa #FW kinemātika, lai iegūtu XYZ no leņķiem: disp ('Aprēķinātie X, Y, Z:') z = ZOFFSET + grēks (pa labi)*LOWERARMLEN - cos (pa kreisi - (pi/2 - pa labi))*UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = grēks (pa kreisi - (pi/2 - pa labi))*UPPERARMLEN + cos (pa labi)* LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET; x = cos (puve)*k1 y = sin (puve)*k1 ## apgrieztā kinemātika, lai iegūtu leņķus no XYZ: puvi = atan2 (y, x); x = x - cos (puve)*AXOFFSET; y = y - sin (puve)*AXOFFSET; z = z - AZOFFSET -ZOFFSET; L1 = sqrt (x*x + y*y) - XOFFSET; L2 = kv. ((L1)*(L1) + (z)*(z)); a = (z)/L2; b = (L2*L2 + LOWERARMLEN*LOWERARMLEN - UPPERARMLEN*UPPERARMLEN)/(2*L2*LOWERARMLEN); c = (LOWERARMLEN*LOWERARMLEN + UPPERARMLEN*UPPERARMLEN - L2*L2)/(2*LOWERARMLEN*UPPERARMLEN); pa labi = (atan2 (a, sqrt (1-a*a)) + atan2 (sqrt (1-b*b), b)); pa kreisi = atan2 (sqrt (1-c*c), c); ## izejas aprēķinātie leņķi disp ('Izejas leņķi:') rot = rad2deg (rot) pa labi = rad2deg (pa labi) pa kreisi = rad2deg (pa kreisi)

Izmantojot iepriekš minēto skriptu, jums būtībā ir ieviešanai gatavs kods uz priekšu un atpakaļ kinemātikai.

Pārsūtīt kinemātiku, ko izmantojat, lai aprēķinātu, kur nonāksit ar noteiktu motora leņķu kopu. Apgrieztā kinemātika pēc tam (darīs apgriezto) aprēķinās, kādi motora leņķi ir nepieciešami, lai nonāktu vēlamajā x, y, z pozīcijā. Tad jāievieto motora kustības ierobežojumi, piemēram, piem. rotācijas bāze var būt tikai no 0 līdz 359 grādiem. Tādā veidā jūs nodrošināsiet, ka nevēlaties doties pozīcijās, kuras nav iespējams.

4. solis: palaist lietu

Mēs vēl neesam tur ar kinemātikas bibliotēkas ieviešanu, tāpēc es vēl nevaru nodrošināt. Bet es varu jums parādīt video, kā tas darbojas. Tas ir diezgan stabils un gluds, jo tiek izmantoti gultņi un siksnas piedziņa, kā arī saprātīga piedziņas kvalitāte, kas šeit ir uStepper S dēļi.

5. solis: papildu gala efekti

Esmu izstrādājis 3 papildu gala efektorus. Viens ir gluži vienkārši horizontāls satvērējs, otrs - parastai Eiropas alus vai sodas bundžai, un visbeidzot ir vakuuma satvērēja sistēma, kas ļauj ievietot vakuuma krūzīti, sūkni un vārstu.

Viss būs vai būs pieejams šeit (3D STL faili un instrukcijas):