Robotyka DIY - Edukacyjne 6-osiowe ramię robota: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Cela edukacyjna DIY-Robotics to platforma zawierająca 6-osiowe ramię robota, elektroniczny obwód sterujący i oprogramowanie do programowania. Platforma ta jest wprowadzeniem do świata robotyki przemysłowej. Dzięki temu projektowi DIY-Robotics chce zaoferować niedrogie, ale wysokiej jakości rozwiązanie wszystkim tym, którzy chcieliby dowiedzieć się więcej o tej fascynującej dziedzinie. Projekt ten jest doskonałą okazją do rozwijania różnorodnej wiedzy i umiejętności z zakresu mechaniki, elektryki oraz informatyki. Dzięki komórce edukacyjnej DIY-Robotics robotyka jest w zasięgu każdego. Niniejsza instrukcja przedstawia różne etapy montażu mechanicznego, elektrycznego oraz instalacji i użytkowania oprogramowania komórki edukacyjnej DIY-Robotics V1.0. W skompresowanym folderze znajdziesz wszystkie pliki związane z rozwojem edukacyjnej komórki robota. Zawiera rysunki 3D robota, schematy elektryczne kontrolera, kod Arduino, kody źródłowe oprogramowania oraz wymagany wykaz materiałów. Przed rozpoczęciem upewnij się, że masz dostęp do drukarki 3D i kupujesz wszystkie wymagane komponenty. Listę wszystkich wymaganych komponentów wraz z ich ceną i miejscem zamówienia znajdziesz w zestawieniu materiałów (bill-of-materials.pdf). Jeśli utkniesz lub potrzebujesz pomocy, odwiedź forum DIY-Robotics. Możesz bezpłatnie założyć konto i zadać pytanie naszej społeczności akredytowanych specjalistów i entuzjastów robotyki. Zaczynajmy! (i baw się dobrze!) Pobierz cały projekt:

Krok 1: Programowanie Arduino

Pobierz oprogramowanie Arduino IDE bezpośrednio ze strony Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Otwórz plik DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino znajdujący się w skompresowanym folderze DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Podłącz Arduino Micro do komputera za pomocą kabla USB.

Wybierz typ Arduino / Genuino Micro i poprawny port komunikacyjny.

Zobacz zdjęcie 1.

Zaprogramuj Arduino Micro, naciskając przycisk Prześlij:

Patrz rysunek 2.

Krok 2: Montaż elektronicznego kontrolera robota (PCB)

1. Przegląd

Elektroniczny sterownik zrobotyzowanej komórki edukacyjnej jest pomostem między oprogramowaniem do programowania a robotem. Zastosowany w obwodzie drukowanym mikrokontroler Arduino Micro wykonuje następujące zadania:

• Komunikacja między sterownikiem elektronicznym a oprogramowaniem do programowania • Sterowanie 6 silnikami robota (serwomotory 5 V) • Sterowanie 3 cyfrowymi sygnałami wyjściowymi (poziomy logiczne 0-5 V) • Odczyt 3 cyfrowych sygnałów wejściowych (poziomy logiczne 0-5 V)

Patrz rysunek 1, aby zobaczyć opis PCB.

2. Zamówienie płytki drukowanej (PCB)

Płytkę drukowaną (PCB) sterownika robota można zamówić u dowolnego producenta PCB z plikami „GERBER” zawartymi w skompresowanym folderze DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Sugerujemy zamówienie u producenta JLCPCB (jlcpcb.com), który oferuje szybką, prostą obsługę w bardzo niskiej cenie. Aby zamówić płytkę PCB, wykonaj następujące czynności:

A) Na stronie głównej jlcpcb.com wybierz opcję WYCENIAJ TERAZ, a następnie Dodaj plik gerber. Wybierz plik Gerber.zip w skompresowanym folderze DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Wybierz parametry domyślne.

C) Wybierz Zapisz do koszyka i kontynuuj płatność, aby sfinalizować zamówienie.

3. Montaż płytki drukowanej (PCB)

Mając płytkę sterownika robota w rękach, przystąp do jej montażu. Będziesz musiał przylutować wszystkie komponenty.

Każdy element PCB jest identyfikowany.

wykaz materiałów w pliku bill-of-materials.pdf zawarty w skompresowanym folderze DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip pomoże Ci posortować komponenty.

Patrz rysunek 2.

Zwróć szczególną uwagę na polaryzację następujących elementów:

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

Te elementy muszą być odpowiednio przylutowane, w przeciwnym razie spalą się. Na przykład zauważ, że diody elektroluminescencyjne (LED) i kondensatory (C) mają długi pin i krótki pin. Długi pin, anodę, należy włożyć i wlutować w otwór oznaczony znakiem +.

Patrz rysunek 3, aby przylutować te elementy we właściwy sposób.

Na koniec do obwodu należy dodać 3 rezystory 10 k Ohm, aby cyfrowe sygnały wejściowe (Di) działały. Rezystory te są opisane na liście materiałów w następujący sposób:

OZE 10K OHM 1/4W 5% OSIOWE

Zobacz rysunek 4, aby zobaczyć, gdzie przylutować te dodatkowe rezystory.

Krok 3: Montaż mechaniczny robota

1. Przegląd

Do mechanicznego złożenia robota potrzebne będą następujące elementy i narzędzia:

• 4 serwosilniki MG966R
• 2 mikro serwomotory 9g
• 8 części robota wydrukowanych w 3D
• 24 metryczne nakrętki M2
• 24 śruby metryczne M2
• 2 śruby metryczne M2,5
• 4 śruby metryczne M3
• drukarka 3d
• Lutownica
• Zapalniczka
• Klucze sześciokątne

Patrz lista materiałów DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf zawarta w pliku DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. Druk 3D

Pliki 3D 8 części robota znajdziesz w skompresowanym folderze DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Wydrukuj części za pomocą drukarki 3D. Zalecamy korzystanie z następujących ustawień:

• Górna warstwa 4 warstwy
• Dolna warstwa 4 warstwy
• Ściana 4 warstwy

3. Wyrównaj serwa

Przed złożeniem robota ważne jest, aby upewnić się, że wszystkie serwomotory znajdują się w punkcie środkowym. W celu wyrównania serw upewnij się, że wcześniej zaprogramowałeś mikrokontroler Arduino i zmontowałeś kontroler robota. Postępuj zgodnie z poniższymi instrukcjami, aby wyrównać serwomotory:

Podłącz 6 serwosilników do kontrolera robota. Upewnij się, że złącza są podłączone we właściwy sposób.

• Przewód brązowy: 0V (-)
• Czerwony przewód: 5 V (+)
• Pomarańczowy przewód: PWM

Podłącz regulator 12 V do gniazdka ściennego 120 V AC. Podłącz regulator 12 V do złącza zasilania kontrolera robota. Aktywuj przełącznik zasilania SW1. Dioda LED1 powinna się zapalić, a dioda LED2 powinna migać. Robot powinien ustawić wszystkie swoje serwosilniki pod kątem 90 stopni. Możesz wyłączyć zasilanie kontrolera robota i odłączyć serwosilniki.

Patrz rysunek 2.

4. Włóż nakrętki

Przed montażem włóż nakrętkę M2 x 0,4 mm do każdego sześciokątnego otworu części drukowanej 3D, aby umożliwić montaż. Użyj lutownicy, aby ułatwić wkładanie.

Patrz rysunek 3.

5. Zarzuć koła zębate w otworach połączeniowych

Mechaniczne połączenie między serwosilnikami a wydrukowanymi w 3D częściami robota jest bezpośrednie: koło zębate należy włożyć bezpośrednio do otworu. Aby zapewnić dobre połączenie mechaniczne, otwory są nieco mniejsze niż koła zębate po drukowaniu 3D. Z lżejszym, nieco podgrzej otwór, a następnie włóż koło zębate serwomotoru (tak prosto, jak to możliwe). Stopiony plastik przyjmie postać koła zębatego. Zakończ wkładanie, delikatnie dokręcając śrubę. Powtórz ten krok dla każdego złącza. Bądź ostrożny, przegrzanie wydrukowanych części 3D może je zdeformować i sprawić, że nie będą nadawały się do użytku.

Patrz rysunek 4.

6. Montaż

Użyj śrub metrycznych M3, aby przymocować przekładnie serwosilnika do wydrukowanych w 3D części robota. Użyj śrub metrycznych M2, aby przymocować obudowy serwomotorów do wydrukowanych w 3D części robota. Użyj śrub metrycznych M2, aby złożyć dwie wydrukowane w 3D części robota od J2 do J4. Zmontuj robota tak, aby każdy przegub znajdował się w jego punkcie środkowym (robot prosty, jak pokazano poniżej).

Zobacz zdjęcia 1 i 5.

Krok 4: Konfiguracja oprogramowania do programowania robotów

1. Konfiguracja oprogramowania

Otwórz plik instalacyjny znajdujący się w skompresowanym folderze DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Postępuj zgodnie z instrukcjami instalatora, aby zakończyć instalację.

Po zakończeniu instalacji uruchom oprogramowanie, klikając ikonę DIY Robotics na pulpicie.

2. Poruszanie się po interfejsie

Opisy paneli oprogramowania znajdują się na rysunkach 1 i 2.

3. Stworzenie programu robota

Panel programowania umożliwia stworzenie programu robota z maksymalnie 200 wierszami instrukcji. Oto opis każdego rodzaju instrukcji:

Instrukcja PUNKT

Zapisuje punkt robota (pozycję).

Wykonanie tej instrukcji spowoduje przesunięcie robota zgodnie z zapisaną pozycją i prędkością.

Aby zapisać punkt robota w instrukcji, ręcznie przesuń robota do żądanej pozycji i wybierz żądaną prędkość ruchu za pomocą przycisków na panelu sterowania. Naciśnij przycisk Punkt. Następnie w panelu programowania dodawana jest linia instrukcji. Linia instrukcji pokazuje wartość w stopniach każdego stawu oraz prędkość ruchu.

ZRÓB instrukcję

Zmienia stan sygnału wyjściowego Do.

Wykonanie tej instrukcji zmieni stan jednego z sygnałów wyjściowych Do (ON/OFF).

Aby utworzyć instrukcję DO, naciśnij przycisk Do. Wyświetlany jest panel parametrów. Wybierz numer sygnału wyjściowego Do (1, 2 lub 3) oraz żądany stan (ON lub OFF). Naciśnij przycisk Dodaj instrukcję, aby dodać instrukcję.

Następnie w panelu programowania dodawana jest linia instrukcji. Linia instrukcji pokazuje numer sygnału Do i zmianę stanu.

Instrukcja ETYKIETY

Dodaje etykietę w programie robota.

Wykonanie tej instrukcji nie przyniesie żadnego efektu. Ta linia jest etykietą, która pozwoli instrukcji JUMP na przeskok do tej linii instrukcji LABEL.

Aby utworzyć instrukcję LABEL, naciśnij przycisk Jump Label. Wyświetlany jest panel parametrów. Wybierz opcję Etykieta i numer żądanej etykiety (od 1 do 5). Naciśnij przycisk Dodaj instrukcję, aby dodać instrukcję.

Następnie w panelu programowania dodawana jest linia instrukcji. Linia instrukcji pokazuje numer etykiety.

Instrukcja SKOK

Przeskakuje do wiersza programu, który zawiera odpowiednią etykietę.

Wykonanie tej instrukcji spowoduje przeskok w programie do wiersza, który zawiera odpowiednią etykietę.

Aby utworzyć instrukcję JUMP, naciśnij przycisk Jump Label. Wyświetlany jest panel parametrów. Wybierz opcję Skok i numer żądanej etykiety (od 1 do 5). Naciśnij przycisk Dodaj instrukcję, aby dodać instrukcję.

Następnie w panelu programowania dodawana jest linia instrukcji. Linia instrukcji wskazuje numer etykiety docelowej.

Jeśli kilka etykiet ma ten sam numer, instrukcja JUMP przeskoczy do pierwszej odpowiadającej etykiety od góry programu.

Jeśli nie ma etykiety odpowiadającej numerowi instrukcji JUMP, program przeskoczy do ostatniego wiersza programu.

Instrukcja WAITDI

Czeka na określony stan sygnału wejściowego Di.

Wykonanie tej instrukcji spowoduje wstrzymanie kontrolera robota, dopóki stan sygnału wejściowego Di różni się od stanu oczekiwanego.

Aby utworzyć instrukcję WAITDI, naciśnij przycisk Wait Di. Wyświetlany jest panel parametrów. Wybierz numer sygnału wejściowego Di (1, 2 lub 3) oraz żądany stan (ON lub OFF). Naciśnij przycisk Dodaj instrukcję, aby dodać instrukcję.

Następnie w panelu programowania dodawana jest linia instrukcji. Linia instrukcji wskazuje numer sygnału wejściowego Di i oczekiwany stan.

Krok 5: Podłącz robota + PCB + oprogramowanie

1. Połączenia elektryczne

Podłącz 6 serwosilników robota do kontrolera robota. Upewnij się, że złącza są podłączone we właściwy sposób.

Brązowy przewód: 0 V (-) Czerwony przewód: 5 V (+) Pomarańczowy przewód: PWM

Podłącz regulator 12 V do gniazdka ściennego 120 V AC. Podłącz regulator 12 V do złącza zasilania kontrolera robota. Aktywuj przełącznik zasilania SW1. Dioda LED1 powinna się zapalić, a dioda LED2 powinna migać. Robot powinien ustawić wszystkie swoje serwosilniki pod kątem 90 stopni.

Podłącz kabel USB ze sterownika robota do komputera.

Zobacz zdjęcie 1.

2. Uruchom oprogramowanie

Uruchom oprogramowanie DIY Robotics Educative Cell V1.0, klikając ikonę DIY Robotics na pulpicie. Oprogramowanie otwiera się na panelu połączeń.

Patrz rysunek 2.

3. Ustaw komunikację szeregową PC Robot

Naciśnij przycisk Skanuj porty szeregowe.

Wybierz właściwy port komunikacyjny z listy rozwijanej.

Naciśnij przycisk Połącz.

Patrz rysunek 3.

4. Niech rozpocznie się tworzenie

Steruj robotem z panelu sterowania.

Stwórz swój program robota z panelu programowania.

Baw się dobrze!

Krok 6: Wniosek

Chcesz iść dalej?

Lubiłeś poznawać świat robotyki przemysłowej? Jesteś gotowy, aby odpicować swoje nowe ramię robota? Dołącz do forum DIY-Robotics już teraz! Forum DIY-Robotics to miejsce, w którym można rozmawiać o programowaniu, dzielić się pomysłami i rozwiązaniami oraz współpracować, aby tworzyć fajne rzeczy w wspierającej, inteligentnej społeczności. Potrzebuję pomocy? Społeczność DIY-Robotics służy pomocą, jeśli potrzebujesz wsparcia podczas budowania komórki edukacyjnej DIY-Robotics. Subskrybuj forum DIY-Robotics i zadaj swoje pytanie społeczności.https://diy-robotics.com/