Pogled na unutra?njost dlana humanoidnog robota RKP-RH101-3D. Dlan humanoidnog robota je stegnut za 50%. (vidi sliku 2).

U ovom slu?aju su mogu?i slo?eni pokreti ruke humanoidnog robota, ali programiranje postaje slo?enije, zanimljivije i uzbudljivije. Istovremeno, na svaki od prstiju ruke humanoidnog robota mogu?e je ugraditi dodatne razne senzore i senzore koji kontroliraju razli?ite procese.

Ovo je op?enito ure?aj manipulatora RKP-RH101-3D. ?to se ti?e slo?enosti zadataka koje mo?e rije?iti jedan ili drugi robot opremljen raznim manipulatorima koji mu zamjenjuju ruke, oni uvelike ovise o slo?enosti i savr?enstvu upravlja?kog ure?aja.
Uobi?ajeno je govoriti o tri generacije robota: industrijskim, adaptivnim i robotima s umjetnom inteligencijom. Ali bez obzira na to kakav je robot dizajniran, on ne mo?e bez ruku manipulatora za obavljanje raznih zadataka. Karike manipulatora su pomi?ne jedna u odnosu na drugu i mogu izvoditi rotacijske i translacijske pokrete. Ponekad, umjesto jednostavnog hvatanja predmeta od industrijskih robota, posljednja karika manipulatora (njegova ?etka) je neka vrsta radnog alata, na primjer, bu?ilica, klju?, raspr?iva? boje ili gorionik za zavarivanje. Humanoidni roboti tako?er mogu imati razne dodatne minijaturne ure?aje na dohvat ruke svojih manipulatora nalik ?etkici, na primjer, za bu?enje, graviranje ili crtanje.

Op?ti izgled humanoidnog borbenog robota na servo pogonima sa rukama RKP-RH101-3D (vidi sliku 3).

Veza:

Ako ste sastavili dijelove manipulatora u skladu s uputama, tada mo?ete po?eti sa sklapanjem elektroni?kog kola. Predla?emo povezivanje servosa manipulatora na Arduino UNO preko Trerma-Power Shield-a i kontrolu servosa pomo?u Trema-potenciometara.

• Okretanjem dugmeta na prvom Trema loncu ?e se osnova okretati.
• Okretanjem dugmeta drugog Trema potenciometra ?e se okrenuti levo rame.
• Okretanjem dugmeta na tre?em Trema potenciometru ?e se okrenuti desno rame.
• Okretanjem dugmeta na ?etvrtom Trema potenciometru ?e se pomeriti hvataljka.

Programski kod (skica) pru?a za?titu za servo, koja se sastoji u ?injenici da je njihov raspon rotacije ograni?en intervalom (dva kuta) slobodnog hoda. Minimalni i maksimalni kut rotacije specificirani su kao posljednja dva argumenta funkcije map() za svaki servo. A vrijednost ovih uglova odre?uje se tokom procesa kalibracije, koji se mora izvesti prije po?etka rada s manipulatorom.

Programski kod:

Ako uklju?ite napajanje prije kalibracije, manipulator bi mogao po?eti da se kre?e neadekvatno! Prvo izvr?ite sve korake kalibracije.

#include // Povezivanje servo biblioteke za rad sa servo pogonima Servo servo1; // Deklarirati servo1 objekat za rad sa osnovnim servo Servo servo2; // Deklarirati servo2 objekat za rad sa servo lijevom rukom Servo servo3; // Deklarirati servo3 objekat za rad sa servoom desne ruke Servo servo4; // Deklari?emo servo4 objekat za rad sa servo hvatanjem int valR1, valR2, valR3, valR4; // Deklari?ite varijable za pohranjivanje vrijednosti potenciometra // Dodijelite pinove: const uint8_t pinR1 = A2; // Definirajte konstantu s izlaznim brojem kontrolnog potenciometra. baza konst uint8_t pinR2 = A3; // Definirajte konstantu s izlaznim brojem kontrolnog potenciometra. lijevo rame const uint8_t pinR3 = A4; // Definirajte konstantu s izlaznim brojem kontrolnog potenciometra. desno rame const uint8_t pinR4 = A5; // Definirajte konstantu s izlaznim brojem kontrolnog potenciometra. capture const uint8_t pinS1 = 10; // Definiraj konstantu sa osnovnim servo pinom # const uint8_t pinS2 = 9; // Definirajte konstantu s brojem izlaza servo lijeve ruke const uint8_t pinS3 = 8; // Definiraj konstantu sa servo pinom desne ruke # const uint8_t pinS4 = 7; // Definirajte konstantu s pin brojem servo hvatanja void setup()( // Funkcijski kod za postavljanje se izvr?ava jednom: Serial.begin(9600); // Inicira prijenos podataka na monitor serijskog porta servo1.attach(pinS1 ); // Dodijeli servo1 objektu za upravljanje servo 1 servo2.attach(pinS2); // Dodijeli servo2 objekt kontrole servo 2 servo3.attach(pinS3); // Dodijeli servo3 objekt kontrole servo 3 servo4.attach(pinS4); / / Dodijeli servo kontrole objekta servo4 ) void loop()( // Kod funkcije petlje se izvr?ava konstantno: valR1=map(analogRead(pinR1), 0, 1024, 10, 170); servo1.write(valR1); // Rotirajte bazu Uglovi navedeni u ovom redu: 10 i 170 mo?da ?e trebati promijeniti (kalibrirati) valR2=map(analogRead(pinR2), 0, 1024, 80, 170); servo2.write(valR2); // Kontrolirajte lijevo ramena Uglovi navedeni u ovom redu: 80 i 170 mo?da ?e biti potrebno promijeniti (kalibrirati) valR3=map(analogRead(pinR3), 0, 1024, 60, 170);servo3.write(valR3) ; // Kontrola desnog ramena Uglovi navedeni u ovom redu: 60 i 170 ?e mo?da trebati promijeniti (kalibrirati) valR4=map(analogRead(pinR4), 0, 1024, 40, 70); servo4.write(valR4); // Kontrolisanje snimanja Uglovi navedeni u ovom redu: 40 i 70 mo?da ?e biti potrebno promijeniti (kalibrirati) Serial.println((String) "A1 = "+valR1+",\t A2 = "+valR2+", \t A3 = "+valR3+ ", \t A4 = "+valR4); // Uglovi prikaza na monitoru )

kalibracija:

Prije nego po?nete raditi s manipulatorom, morate ga kalibrirati!

Kalibracija se sastoji u odre?ivanju ekstremnih vrijednosti ugla rotacije za svaki servo, tako da dijelovi ne ometaju njihovo kretanje.
• Isklju?ite sve servo iz Trema-Power Shield-a, u?itajte skicu i ponovo priklju?ite napajanje.
• Otvorite monitor serijskog porta.
• Monitor ?e prikazati uglove rotacije svakog servo (u stepenima).
• Pove?ite prvi servo (kontroliraju?i rotaciju baze) na pin D10.
• Okretanjem dugmeta prvog Trema potenciometra (pin A2) ?e se okrenuti prvi servo (pin D10), a vrednost trenutnog ugla ovog servo ure?aja ?e se promeniti na monitoru (vrednost: A1 = ...). Ekstremni polo?aji prvog servo ure?aja ?e biti u rasponu od 10 do 170 stepeni (kao ?to je napisano u prvom redu koda petlje). Ovaj raspon se mo?e promijeniti zamjenom vrijednosti posljednja dva argumenta funkcije map() u prvom redu koda petlje novim. Na primjer, promjena 170 u 180 pove?at ?e krajnju poziciju servo u tom smjeru. A zamjenom 10 sa 20, smanjit ?ete drugi krajnji polo?aj istog servo.
• Ako ste promijenili vrijednosti, onda morate ponovo u?itati skicu. Sada ?e se servo rotirati unutar novih granica koje ste postavili.
• Pove?ite drugi servo (kontroliraju?i rotaciju lijeve ruke) na pin D9.
• Okretanjem dugmeta drugog Trema potenciometra (pin A3) ?e se okrenuti drugi servo (pin D9), a trenutna vrednost ugla ovog servo ure?aja ?e se promeniti na monitoru (vrednost: A2 = ...). Ekstremni polo?aji drugog servo ure?aja ?e biti u rasponu od 80 do 170 stepeni (kao ?to je napisano u drugom redu koda petlje skice). Ovaj raspon se mijenja na isti na?in kao i za prvi servo.
• Ako ste promijenili vrijednosti, onda morate ponovo u?itati skicu.
• Spojite tre?i servo (kontroliraju?i rotaciju desne ruke) na pin D8. i kalibrirajte ga na isti na?in.
• Spojite ?etvrti servo (kontroliraju?i hvataljku) na pin D7. i kalibrirajte ga na isti na?in.

Kalibracija je dovoljna da se izvr?i 1 put, nakon sastavljanja manipulatora. Promjene koje ste napravili (vrijednosti grani?nih uglova) bi?e sa?uvane u datoteci skice.

Hey Geektimes!

Projekat uArm iz uFactory prikupio je sredstva na kickstarteru prije vi?e od dvije godine. Od samog po?etka su govorili da ?e to biti otvoren projekat, ali odmah po zavr?etku kompanije nisu se ?urili s postavljanjem izvornog koda. Hteo sam samo da ise?em pleksiglas po njihovim crte?ima i to je to, ali po?to nije bilo izvornih kodova i nije bilo predvi?eno u dogledno vreme, po?eo sam da ponavljam dizajn sa fotografija.

Sada moja robo ruka izgleda ovako:

Rade?i polako za dvije godine, uspio sam napraviti ?etiri verzije i stekao veliko iskustvo. Opis, istorija projekta i svi projektni fajlovi koje mo?ete prona?i ispod reza.

poku?aja i gre?ke

Kada sam po?eo da radim na nacrtima, ?eleo sam ne samo da ponovim uArm, ve? da ga pobolj?am. ?inilo mi se da je u mojim uslovima sasvim mogu?e bez le?ajeva. Tako?er mi se nije svidjela ?injenica da se elektronika okre?e cijelom rukom i htjela sam pojednostaviti dizajn donjeg dijela ?arke. Plus, po?eo sam da ga crtam odmah malo manje.

Sa ovim inputima sam nacrtao prvu verziju. Na?alost, nisam imao nijednu fotografiju te verzije manipulatora (koja je ra?ena u ?utoj boji). Gre?ke u njemu bile su samo epske. Prvo, bilo je gotovo nemogu?e sastaviti. U pravilu, mehanika koju sam nacrtao prije manipulatora bila je prili?no jednostavna i nisam morao razmi?ljati o procesu sklapanja. Ali ipak, sakupio sam ga i poku?ao da ga pokrenem, a ruka se jedva pomerila! Svi dijelovi su se vrtjeli oko ?rafova i ako sam ih zategnuo tako da je bilo manje zra?nosti, nije se mogla pomaknuti. Kad bih ga olabavio da se mo?e pomjeriti, pojavio se nevjerovatan povratni udar. Kao rezultat toga, koncept nije po?ivio ni tri dana. I po?eo sam raditi na drugoj verziji manipulatora.

Crvena je ve? bila sasvim sposobna za posao. Obi?no se sklapao i mogao se kretati uz podmazivanje. Uspio sam testirati softver na njemu, ali ipak nedostatak le?ajeva i veliki gubici na razli?itim ?ipkama u?inili su ga vrlo slabim.

Tada sam na neko vrijeme odustao od projekta, ali sam ubrzo odlu?io da ga sjetim. Odlu?io sam koristiti mo?nije i popularnije servo, pove?ati veli?inu i dodati le?ajeve. I odlu?io sam da ne?u poku?avati da sve bude savr?eno odjednom. Crte?e sam skicirao na brzinu, ne crtaju?i lijepe drugarice, i naru?io rezanje od prozirnog pleksiglasa. Na rezultiraju?em manipulatoru uspio sam otkloniti gre?ke u procesu monta?e, identificirao mjesta kojima je bilo potrebno dodatno poja?anje i nau?io kako koristiti le?ajeve.

Nakon ?to sam se do mile volje poigrao prozirnim manipulatorom, sjeo sam da nacrtam kona?nu bijelu verziju. Dakle, sada je sva mehanika u potpunosti otklonjena, odgovara mi i spremna je da izjavim da ne ?elim ni?ta vi?e mijenjati u ovom dizajnu:

Deprimira me ?to nisam mogao da unesem ni?ta su?tinski novo u projekat uArm. Dok sam po?eo da crtam kona?nu verziju, ve? su stavili 3D modele na GrabCad. Na kraju sam samo malo pojednostavio kand?u, pripremio fajlove u prikladnom formatu i koristio vrlo jednostavne i standardne komponente.

Karakteristike manipulatora

Prije pojave uArma, desktop manipulatori ove klase izgledali su prili?no dosadno. Ili uop?e nisu imali elektroniku, ili su imali neku vrstu kontrole s otpornicima, ili su imali svoj vlastiti softver. Drugo, obi?no nisu imali sistem paralelnih ?arki i sam hvat je mijenjao svoj polo?aj tokom rada. Ako saberemo sve prednosti mog manipulatora, dobi?emo prili?no dugu listu:

1. Sistem ?ipki koji vam omogu?ava postavljanje sna?nih i te?kih motora u bazu manipulatora, kao i dr?anje hvataljke paralelno ili okomito na bazu
2. Jednostavan set komponenti koje je lako kupiti ili izrezati od pleksiglasa
3. Le?ajevi u gotovo svim ?vorovima manipulatora
4. Jednostavna monta?a. Ovo se pokazalo kao zaista te?ak zadatak. Posebno je bilo te?ko razmi?ljati o procesu sastavljanja baze
5. Polo?aj rukohvata se mo?e promeniti za 90 stepeni
6. Otvoreni izvor i dokumentacija. Sve je pripremljeno u pristupa?nim formatima. Dat ?u linkove za preuzimanje za 3D modele, datoteke za se?enje, listu materijala, elektroniku i softver
7. Arduino kompatibilan. Ima mnogo protivnika Arduina, ali vjerujem da je ovo prilika da pro?irimo publiku. Profesionalci mogu lako napisati svoj softver na C - to je obi?an kontroler iz Atmela!

Mehanika

Za monta?u je potrebno izrezati dijelove od pleksiglasa debljine 5 mm:

Naplatili su mi oko 10 dolara za rezanje svih ovih dijelova.

Baza je postavljena na veliki le?aj:

Posebno je bilo te?ko razmi?ljati o bazi sa stanovi?ta procesa monta?e, ali sam virio u in?enjere iz uArma. Stolice za ljuljanje sjede na iglu pre?nika 6 mm. Treba napomenuti da mi potisak lakta le?i na dr?a?u u obliku slova U, a za uFactory na dr?a?u u obliku slova L. Te?ko je objasniti u ?emu je razlika, ali mislim da sam bolje pro?ao.

Snimanje se prikuplja odvojeno. Mo?e se rotirati oko svoje ose. Sama kand?a se nalazi direktno na osovini motora:

Na kraju ?lanka dat ?u vezu do super detaljnih uputa za monta?u na fotografijama. Za par sati mo?ete samouvjereno sve to izvrnuti, ako vam je sve ?to vam treba pri ruci. Pripremio sam i 3D model u besplatnom programu SketchUp. Mo?ete ga preuzeti, uvrnuti i vidjeti ?ta se i kako prikuplja.

Elektronika

Da bi ruka radila, sve ?to trebate u?initi je povezati pet servo ure?aja na Arduino i napajati ih iz dobrog izvora. uArm ima neku vrstu povratnih motora. Isporu?io sam tri obi?na MG995 motora i dva mala metalna zup?asta motora za kontrolu dr?anja.

Ovdje je moja pri?a usko isprepletena s prethodnim projektima. Ve? neko vrijeme po?injem podu?avati Arduino programiranje i ?ak sam pripremio vlastitu Arduino kompatibilnu plo?u za tu svrhu. S druge strane, jednom sam dobio priliku da jeftino pravim plo?e (o ?emu sam i pisao). Na kraju se sve zavr?ilo ?injenicom da sam koristio svoju Arduino kompatibilnu plo?u i specijalizirani ?tit za kontrolu manipulatora.

Ovaj ?tit je zapravo vrlo jednostavan. Ima ?etiri varijabilna otpornika, dva dugmeta, pet servo konektora i konektor za napajanje. Ovo je vrlo zgodno sa stanovi?ta otklanjanja gre?aka. Mo?ete postaviti probnu skicu i napisati neku vrstu makroa za kontrolu ili ne?to sli?no. Na kraju ?lanka dat ?u i link za preuzimanje fajla plo?e, ali je pripremljen za proizvodnju sa oblaganjem rupa, tako da nije ba? pogodan za ku?nu proizvodnju.

Programiranje

Najzanimljivije je upravljanje manipulatorom sa kompjutera. uArm ima zgodnu aplikaciju za upravljanje manipulatorom i protokol za rad s njim. Ra?unar ?alje 11 bajtova na COM port. Prvi je uvijek 0xFF, drugi je 0xAA, a neki od ostalih su servo signali. Dalje, ovi podaci se normalizuju i daju motorima na testiranje. Imam servo spojene na digitalni I/O 9-12, ali to se lako mo?e promijeniti.

Terminalni program iz uArma vam omogu?ava da promijenite pet parametara prilikom upravljanja mi?em. Prilikom pomicanja mi?a preko povr?ine mijenja se pozicija manipulatora u ravni XY. Okrenite kota? - promijenite visinu. LMB / RMB - stisnite / otpustite kand?u. RMB + kota? - rotacija dr?ke. Zapravo vrlo zgodno. Ako ?elite, mo?ete napisati bilo koji terminalski softver koji ?e komunicirati s manipulatorom koriste?i isti protokol.

Ovdje ne?u davati skice - mo?ete ih preuzeti na kraju ?lanka.

Video o radu

I, na kraju, video rada samog manipulatora. Prikazuje kontrolu mi?a, otpornika i prema unaprijed snimljenom programu.

Linkovi

Datoteke za rezanje pleksiglasa, 3D modele, listu za kupovinu, crte?e plo?a i softver mo?ete preuzeti na kraju mog

Prvo ?e se dotaknuti op?a pitanja, zatim tehni?ke karakteristike rezultata, detalji i na kraju sam proces monta?e.

U cjelini i op?enito

Stvaranje ovog ure?aja u cjelini ne bi trebalo uzrokovati pote?ko?e. Bit ?e potrebno kvalitativno razmisliti samo o mogu?nostima, koje ?e biti prili?no te?ko implementirati s fizi?ke ta?ke gledi?ta, tako da ruka manipulatora izvr?ava zadatke koji su joj dodijeljeni.

Tehni?ke karakteristike rezultata

Uzorak sa parametrima du?ine/visine/?irine od 228/380/160 milimetara ?e biti razmatran. Izra?ena te?ina ?e biti otprilike 1 kilogram. Za upravljanje se koristi ?i?ani daljinski upravlja?. Predvi?eno vrijeme monta?e s iskustvom - oko 6-8 sati. Ako ga nema, onda ?e mo?da trebati dani, sedmice i uz popu?tanje mjesecima da se sklopi ruka manipulatora. Svojim rukama i sami u takvim slu?ajevima to vrijedi u?initi osim u svom interesu. Za pomicanje komponenti koriste se kolektorski motori. Uz dovoljno truda, mo?ete napraviti ure?aj koji ?e se rotirati za 360 stepeni. Tako?er, za prakti?nost rada, pored standardnih alata poput lemilice i lemljenja, potrebno je nabaviti:

1. Klije?ta za dugi nos.
2. Bo?ne ?kare.
3. Kri?ni odvija?.
4. 4 D baterije.

Daljinski upravlja? se mo?e implementirati pomo?u dugmadi i mikrokontrolera. Ako ?elite napraviti daljinsko be?i?no upravljanje, trebat ?e vam element za kontrolu akcije u ruci manipulatora. Kao dodaci, bit ?e potrebni samo ure?aji (kondenzatori, otpornici, tranzistori) koji ?e stabilizirati krug i prenijeti struju potrebne veli?ine kroz njega u pravo vrijeme.

Mali dijelovi

Da biste regulirali broj okretaja, mo?ete koristiti prijelazne kota?e. Oni ?e u?initi kretanje ruke manipulatora glatkim.

Tako?er morate biti sigurni da ?ice ne ote?avaju njegovo kretanje. Bilo bi optimalno postaviti ih unutar strukture. Sve mo?ete raditi izvana, ovaj pristup ?e u?tedjeti vrijeme, ali potencijalno mo?e dovesti do pote?ko?a u pomicanju pojedinih ?vorova ili cijelog ure?aja. A sada: kako napraviti manipulator?

Skup?tina uop?te

Sada prelazimo direktno na kreiranje ruke manipulatora. Po?injemo od temelja. Potrebno je osigurati da se ure?aj mo?e rotirati u svim smjerovima. Dobro rje?enje bi bilo postavljanje na disk platformu, koju pokre?e jedan motor. Da bi se mogao rotirati u oba smjera, postoje dvije opcije:

1. Monta?a dva motora. Svaki od njih ?e biti odgovoran za skretanje u odre?enom smjeru. Kada jedan radi, drugi miruje.
2. Instaliranje jednog motora sa strujnim krugom koji ga mo?e pokrenuti u oba smjera.

Koju od predlo?enih opcija odabrati ovisi isklju?ivo o vama. Slijedi glavna struktura. Za udobnost rada potrebna su dva "jointa". Zaka?en za platformu, mora se mo?i naginjati u razli?itim smjerovima, ?to se rje?ava uz pomo? motora koji se nalaze u njegovoj bazi. Drugi ili par treba postaviti na pregib lakta tako da se dio hvataljke mo?e pomicati du? horizontalnih i vertikalnih linija koordinatnog sistema. Nadalje, ako ?elite dobiti maksimalne mogu?nosti, mo?ete instalirati jo? jedan motor na zglobu. Dalje, ono najpotrebnije, bez kojeg se ne mo?e zamisliti ruka manipulatora. Svojim rukama morate napraviti sam ure?aj za hvatanje. Ovdje postoje mnoge mogu?nosti implementacije. Mo?ete dati savjet o dvije najpopularnije:

1. Koriste se samo dva prsta koji istovremeno sti??u i otpu?taju predmet hvatanja. To je najjednostavnija implementacija, koja se, me?utim, obi?no ne mo?e pohvaliti zna?ajnim optere?enjem.
2. Stvara se prototip ljudske ruke. Ovdje se mo?e koristiti jedan motor za sve prste, uz pomo? kojih ?e se vr?iti savijanje / savijanje. Ali dizajn mo?ete u?initi slo?enijim. Dakle, mo?ete spojiti motor na svaki prst i kontrolirati ga zasebno.

Zatim ostaje napraviti daljinski upravlja?, uz pomo? kojeg ?e se utjecati na pojedine motore i tempo njihovog rada. I mo?ete po?eti eksperimentirati koriste?i robotsku ruku uradi sam.

Mogu?i ?ematski prikazi rezultata

Pru?a ?iroku priliku za kreativno razmi?ljanje. Stoga vam je na raspolaganju nekoliko implementacija koje se mogu uzeti kao osnova za kreiranje vlastitog ure?aja ove namjene.

Bilo koja predstavljena shema manipulatora mo?e se pobolj?ati.

Zaklju?ak

Ono ?to je va?no u robotici je da prakti?no nema ograni?enja za funkcionalno pobolj?anje. Stoga, ako ?elite stvoriti pravo umjetni?ko djelo, nije te?ko. Govore?i o mogu?im na?inima dodatnog pobolj?anja, treba istaknuti kran-manipulator. Ne?e biti te?ko napraviti takav ure?aj vlastitim rukama, a istovremeno ?e vam omogu?iti da naviknete djecu na kreativan rad, nauku i dizajn. A to, zauzvrat, mo?e pozitivno utjecati na njihov budu?i ?ivot. Ho?e li biti te?ko napraviti kran-manipulator vlastitim rukama? Ovo nije tako problemati?no kao ?to se na prvi pogled ?ini. Vrijedi li voditi ra?una o prisutnosti dodatnih sitnih detalja poput sajle i kota?a na kojima ?e se okretati.

Op?tinska bud?etska institucija

dodatno obrazovanje "Stanica mladih tehni?ara"

grad Kamensk ?ahtinski

Op?tinska etapa regionalnog reli-takmi?enja

"Mladi dizajneri Dona - do tre?eg milenijuma"

Sekcija "Robotika"

« Rukom-manipulator na Arduinu»

nastavnik dodatnog obrazovanja

MBU DO "SUT"

Uvod 3

Istra?ivanje i analiza 4

Faze izrade jedinica i monta?e manipulatora 6

1. Materijali i alati 6

   Mehani?ko punjenje manipulatora 7

   Elektronsko punjenje manipulatora 9

Zaklju?ak 11

Izvori informacija 12

Aneks 13

Uvod

Robot - manipulator je trodimenzionalna ma?ina koja ima tri dimenzije koje odgovaraju prostoru ?ivog bi?a. U ?irem smislu, manipulator se mo?e definirati kao tehni?ki sistem koji mo?e zamijeniti osobu ili joj pomo?i u obavljanju razli?itih zadataka.

Trenutno razvoj robotike ne ide, ve? te?e, ispred vremena. Samo u prvih 10 godina 21. veka izumljeno je i implementirano vi?e od milion robota. Ali najzanimljivije je to ?to razvoj u ovoj oblasti mogu da provode ne samo timovi velikih korporacija, grupe nau?nika i profesionalnih in?enjera, ve? i obi?ni ?kolarci ?irom sveta.

U ?koli je razvijeno nekoliko kompleksa za prou?avanje robotike. Najpoznatije od njih su:

Robotis Bioloid;

LEGO Mindstorms;

• Arduino.

Arduino dizajneri su od velikog interesa za graditelje robota. Arduino plo?e su radio-konstruktor, vrlo jednostavan, ali dovoljno funkcionalan za vrlo brzo programiranje u jeziku Wiring (zapravo C++) i implementaciju tehni?kih ideja.

Ali, kako praksa pokazuje, rad mladih stru?njaka nove generacije sve vi?e dobija na prakti?nom zna?aju.

Podu?avanje djece programiranju uvijek ?e biti relevantno, budu?i da je brzi razvoj robotike povezan prvenstveno s razvojem informacionih tehnologija i komunikacijskih alata.

Cilj projekta je kreiranje edukativnog radio-konstruktora zasnovanog na ruci manipulatoru kako bi se djeca nau?ila kako programirati u Arduino okru?enju na igriv na?in. Dati priliku da se ?to vi?e djece upozna sa dizajnerskim aktivnostima u robotici.

Ciljevi projekta:

razviti i izgraditi ruku za obuku - manipulator s minimalnim tro?kovima, koji nije inferioran u odnosu na strane analoge;

koristiti servo pogone kao mehanizme manipulatora;

upravljati mehanizmima manipulatora uz pomo? radio-konstruktora Arduino UNO R 3;

razviti program u Arduino programskom okru?enju za proporcionalnu kontrolu servo ure?aja.

Za postizanje cilja i zadataka na?eg projekta potrebno je prou?iti vrste postoje?ih manipulatora, tehni?ku literaturu na ovu temu i Arduino hardversku i ra?unarsku platformu.

Istra?ivanje i analiza

Studija.

Industrijski manipulator - dizajniran za obavljanje motornih i upravlja?kih funkcija u proizvodnom procesu, odnosno automatski ure?aj koji se sastoji od manipulatora i reprogramabilnog upravlja?kog ure?aja koji generi?e upravlja?ke radnje koje postavljaju potrebna kretanja izvr?nih tijela manipulatora. Koristi se za pomicanje proizvodnih objekata i obavljanje raznih tehnolo?kih operacija.

O
urlaju?i konstruktor - manipulator je opremljen robotskom rukom koja se sabija i otpu?ta. Sa njim mo?ete igrati ?ah daljinskim upravlja?em. Vizit karte mo?ete dijeliti i uz pomo? robo-ruke. Pokreti uklju?uju: ru?ni zglob 120°, lakat 300°, osnovna rotacija 270°, osnovni pokreti 180°. Igra?ka je vrlo dobra i korisna, ali njena cijena je oko 17.200 rubalja.

Zahvaljuju?i projektu uArm, svako mo?e da sastavi sopstveni desktop mini robot. "uArm" je 4-osni manipulator, minijaturna verzija industrijskog robota ABB PalletPack IRB460. Manipulator je opremljen Atmel mikroprocesorom i setom servomotora, ukupna cijena potrebnih dijelova je 12959 rubalja. UArm projekat zahtijeva barem osnovne vje?tine programiranja i iskustvo u izgradnji Lego-a. Mini-robot se mo?e programirati za mnoge funkcije: od sviranja muzi?kog instrumenta do preuzimanja nekog slo?enog programa. Trenutno se razvijaju aplikacije za iOS i Android, koje ?e vam omogu?iti da kontroli?ete "uArm" sa svog pametnog telefona.

Manipulatori "uArm"

Ve?ina postoje?ih manipulatora pretpostavlja lokaciju motora direktno u zglobovima. Ovo je strukturno jednostavnije, ali ispada da motori moraju podi?i ne samo teret, ve? i druge motore.

Analiza.

Za osnovu su uzeli manipulator predstavljen na Kickstarter web stranici, koja se zvala "uArm". Prednost ovog dizajna je ?to je platforma za postavljanje hvataljke uvijek paralelna s radnom povr?inom. Te?ki motori se nalaze u bazi, sile se prenose kroz potisak. Kao rezultat toga, manipulator ima tri serva (tri stepena slobode), koji mu omogu?avaju da pomera alat du? sve tri ose za 90 stepeni.

Odlu?eno je da se le?ajevi ugrade u pokretne dijelove manipulatora. Ovaj dizajn manipulatora ima puno prednosti u odnosu na mnoge modele koji su sada u prodaji: Ukupno se u manipulatoru koristi 11 le?ajeva: 10 komada za osovinu od 3 mm i jedan za osovinu od 30 mm.

Karakteristike ruke manipulatora:

Visina: 300 mm.

Radna povr?ina (sa potpuno ispru?enom rukom): 140 mm do 300 mm oko baze

Maksimalni kapacitet te?ine na du?ini ruke: 200g

Potro?ena struja, ne vi?e od: 1A

Jednostavna monta?a. Puno pa?nje je posve?eno tome da postoji takav slijed sastavljanja manipulatora, u kojem je izuzetno zgodno za?rafiti sve detalje. Posebno je bilo te?ko to u?initi za mo?ne servo ?vorove u bazi.

Upravljanje se provodi pomo?u varijabilnih otpornika, proporcionalno upravljanje. Mogu?e je dizajnirati kontrolu tipa pantografa, poput one nuklearnih nau?nika i heroja u velikom robotu iz filma Avatar, njome se mo?e upravljati i mi?em, a koriste?i primjere koda mo?ete kreirati vlastite algoritme kretanja.

Otvorenost projekta. Svako mo?e napraviti svoje alate (guslica ili dr?a? za olovku) i prenijeti program (skicu) neophodan za zavr?etak zadatka u kontroler.

Faze izrade jedinica i monta?e manipulatora

Materijali i alati

Za izradu ruke manipulatora kori?tena je kompozitna plo?a debljine 3 mm i 5 mm. Ovaj materijal koji se sastoji od dva aluminijska lima debljine 0,21 mm, spojena termoplasti?nim polimernim slojem, ima dobru krutost, lagan je i dobro se obra?uje. Preuzete fotografije manipulatora na Internetu obra?ene su kompjuterskim programom Inkscape (vektorski grafi?ki ure?iva?). U programu AutoCAD (trodimenzionalni kompjuterski sistem za projektovanje i crtanje) crtani su crte?i ruke manipulatora.

Gotovi dijelovi za manipulator.

Gotovi dijelovi osnove manipulatora.

Mehani?ko punjenje manipulatora

Za bazu manipulatora kori?teni su servo pogoni MG-995. Ovo su digitalni servo ure?aji sa metalnim zup?anicima i kugli?nim le?ajevima, daju snagu od 4,8 kg/cm, precizno pozicioniranje i prihvatljivu brzinu. Jedan servo je te?ak 55,0 grama sa dimenzijama 40,7 x 19,7 x 42,9 mm, napon napajanja je od 4,8 do 7,2 volta.

MG-90S servo kori?teni su za hvatanje i rotiranje ruke. To su tako?er digitalni servo ure?aji sa metalnim zup?anicima i kugli?nim le?ajem na izlaznom vratilu, daju silu od 1,8 kg/cm i precizno pozicioniranje. Jedan servo je te?ak 13,4 grama sa dimenzijama 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, napon napajanja je od 4,8 do 6,0 volti.

Servo MG-995 Servo MG90S

Veli?ina le?aja 30x55x13 se koristi za olak?avanje rotacije baze ruke - manipulatora s optere?enjem.

Ugradnja le?ajeva. Rotacioni sklop.

Osnova ruke - sklop manipulatora.

Dijelovi za monta?u ru?ke. Prikupljeni grip.

Elektronsko punjenje manipulatora

Postoji projekat otvorenog koda pod nazivom Arduino. Osnova ovog projekta je osnovni hardverski modul i program u koji se mo?e napisati kod za kontroler na specijalizovanom jeziku, a koji omogu?ava povezivanje i programiranje ovog modula.

Za rad sa manipulatorom koristili smo Arduino UNO R 3 plo?u i kompatibilnu plo?u za pro?irenje za povezivanje servo ure?aja. Ima stabilizator od 5 volti za napajanje servosa, PLS kontakte za povezivanje servosa i konektor za spajanje varijabilnih otpornika. Napajanje se vr?i iz bloka 9V, 3A.

Arduino kontrolna plo?a UNO R 3.

?ematski dijagram plo?e za pro?irenje za Arduino kontroler UNO R 3 razvijene prema zadatim zadacima.

?ematski dijagram plo?e za pro?irenje za kontroler.

Plo?a za pro?irenje kontrolera.

Arduino UNO R 3 plo?u sa USB A-B kablom povezujemo sa ra?unarom, postavljamo potrebna pode?avanja u programskom okru?enju, sastavljamo program (skicu) za rad servosa pomo?u Arduino biblioteka. Sastavljamo (provjeravamo) skicu, a zatim je prenosimo na kontroler. Detaljne informacije o radu u Arduino okru?enju mo?ete prona?i na web stranici http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino za po?etnike. Lekcije).

Prozor programa sa skicom.

Zaklju?ak

Ovaj model manipulatora razlikuje se po niskoj cijeni, od jednostavnog konstruktora "Duckrobot" koji izvodi 2 pokreta i ko?ta 1102 rubalja, ili Lego - konstruktora "Policijska stanica" u vrijednosti od 8429 rubalja. Na? dizajner izvodi 5 pokreta i ko?ta 2384 rubalja.

	Pribor i materijal	Koli?ina
	Servo MG-995
	Servo MG90S
	Le?aj 30x55x13
	Le?aj 3x8x3
	M3h27 stalak od mesinga ?enski-?enski
	M3x10 vijak sa glavom pod h/w
	Veli?ina kompozitnog panela 0,6m 2
	Arduino UNO R 3 kontrolna plo?a
	Varijabilni otpornici 100k.

Niska cijena doprinijela je razvoju tehni?kog konstruktora ruke - manipulatora, na ?ijem primjeru je jasno prikazan princip rada manipulatora, ispunjavanje zadataka na igriv na?in.

Princip rada u Arduino programskom okru?enju dokazao se na testovima. Ovakav na?in upravljanja i podu?avanja programiranja na igriv na?in nije samo mogu?, ve? i efikasan.

Inicijalna datoteka skice, preuzeta sa slu?bene Arduino web stranice i debagirana u programskom okru?enju, osigurava ispravan i pouzdan rad manipulatora.

U budu?nosti ?elim napustiti skupe servo motore i koristiti kora?ne motore, tako da ?e se kretati prili?no precizno i glatko.

Manipulatorom se upravlja pomo?u pantografa preko Bluetooth radio kanala.

Izvori informacija

Gololobov N.V. O projektu Arduino za ?kolarce. Moskva. 2011.

Kurt E. D. Uvod u mikrokontrolere sa prevodom na ruski T. Volkova. 2012.

Belov A. V. Priru?nik za samouvo?enje za programere ure?aja baziranih na AVR mikrokontrolerima. Nauka i tehnologija, Sankt Peterburg, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ guseni?arski manipulator.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipulator preko Bluetooth-a.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html link na ?lanak i video.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino za po?etnike.

Aplikacija

Crte? baze manipulatora

Crte? kraka i dr?ke manipulatora.