Vy ?ver insidan av handflatan p? en humanoid robot RKP-RH101-3D. Handflatan p? en humanoid robot ?r fastkl?md med 50 %. (se fig. 2).

I det h?r fallet ?r komplexa r?relser av handen p? en humanoid robot m?jliga, men programmering blir mer komplex, intressant och sp?nnande. Samtidigt ?r det m?jligt att installera ytterligare olika sensorer och sensorer som styr olika processer p? var och en av fingrar p? handen p? en humanoid robot.

Detta ?r i allm?nna termer enheten f?r RKP-RH101-3D-manipulatorn. N?r det g?ller komplexiteten i de uppgifter som kan l?sas av en eller annan robot utrustad med olika manipulatorer som ers?tter dess h?nder, beror de till stor del p? komplexiteten och perfektionen hos kontrollenheten.
Det ?r brukligt att tala om tre generationer av robotar: industriella, adaptiva och robotar med artificiell intelligens. Men oavsett vilken robot som ?r designad kan den inte klara sig utan armarna p? manipulatorer f?r att utf?ra olika uppgifter. Manipulatorns l?nkar ?r r?rliga i f?rh?llande till varandra och kan utf?ra rotations- och translationsr?relser. Ibland, ist?llet f?r att bara ta tag i ett f?rem?l fr?n industrirobotar, ?r den sista l?nken i manipulatorn (dess borste) n?got slags arbetsverktyg, till exempel en borr, skiftnyckel, f?rgspruta eller svetsbr?nnare. Humanoida robotar kan ocks? ha olika ytterligare miniatyranordningar vid fingertopparna av sina borstliknande manipulatorer, till exempel f?r att borra, gravera eller rita.

Allm?n vy av en humanoid stridsrobot p? servodrifter med h?nderna RKP-RH101-3D (se fig. 3).

F?rbindelse:

Om du har monterat manipulatorns delar i enlighet med instruktionerna, kan du b?rja montera den elektroniska kretsen. Vi f?resl?r att du ansluter manipulatorservona till Arduino UNO via Trerma-Power Shield och styr servon med Trema-potentiometrar.

• Om du vrider p? knappen p? den f?rsta Trema-krukan kommer basen att vridas.
• Om du vrider p? vredet p? den andra Trema-potentiometern kommer den v?nstra axeln att vridas.
• Om du vrider p? vredet p? den tredje Trema-potentiometern kommer den h?gra axeln att vridas.
• Om du vrider p? vredet p? den fj?rde Trema-potentiometern kommer griparen att flyttas.

Programkoden (skissen) ger skydd f?r servon, vilket best?r i att deras rotationsomr?de begr?nsas av intervallet (tv? vinklar) f?r fritt spel. Minsta och maximala rotationsvinkel anges som de tv? sista argumenten f?r map()-funktionen f?r varje servo. Och v?rdet p? dessa vinklar best?ms under kalibreringsprocessen, som m?ste utf?ras innan arbetet med manipulatorn p?b?rjas.

Programkod:

Om du s?tter p? str?m f?re kalibrering kan manipulatorn b?rja r?ra sig otillr?ckligt! Slutf?r alla kalibreringssteg f?rst.

#omfatta // Anslut Servo-biblioteket f?r att arbeta med servoenheter Servo servo1; // Deklarera att ett servo1-objekt fungerar med basservot Servo servo2; // Deklarera att ett servo2-objekt fungerar med v?nsterarmsservot Servo servo3; // Deklarera att ett servo3-objekt fungerar med h?gerarmsservot Servo servo4; // Deklarera att ett servo4-objekt fungerar med inf?ngningsservot int valR1, valR2, valR3, valR4; // Deklarera variabler f?r att lagra potentiometerv?rden // Tilldela stift: const uint8_t pinR1 = A2; // Definiera en konstant med utg?ngsnumret f?r styrpotentiometern. baskonst uint8_t pinR2 = A3; // Definiera en konstant med utg?ngsnumret f?r styrpotentiometern. v?nster axel const uint8_t pinR3 = A4; // Definiera en konstant med utg?ngsnumret f?r styrpotentiometern. h?ger axel const uint8_t pinR4 = A5; // Definiera en konstant med utg?ngsnumret f?r styrpotentiometern. capture const uint8_t pinS1 = 10; // Definiera en konstant med basservotappen # const uint8_t pinS2 = 9; // Definiera en konstant med antalet utdata fr?n v?nsterarmens servo const uint8_t pinS3 = 8; // Definiera en konstant med den h?gra armens servostift # const uint8_t pinS4 = 7; // Definiera en konstant med pinnumret f?r inf?ngningsservot void setup()( // Inst?llningsfunktionskoden exekveras en g?ng: Serial.begin(9600); // Initiera data?verf?ring till serieportmonitorn servo1.attach(pinS1) ); // Tilldela servo1 till objektkontrollservo 1 servo2.attach(pinS2); // Tilldela servo2 objektkontrollservo 2 servo3.attach(pinS3); // Tilldela servo3 objektkontrollservo 3 servo4.attach(pinS4); / / Tilldela servo4-objektkontrollservo 4 ) void loop()( // Loopfunktionskoden exekveras konstant: valR1=map(analogRead(pinR1), 0, 1024, 10, 170); servo1.write(valR1); // Rotera basen Vinklarna som anges p? denna rad: 10 och 170 kan beh?va ?ndras (kalibreras) valR2=map(analogRead(pinR2), 0, 1024, 80, 170); servo2.write(valR2); // Styr v?nster skuldra Vinklarna som anges p? denna rad: 80 och 170 kan beh?va ?ndras (kalibreras ) valR3=map(analogRead(pinR3), 0, 1024, 60, 170);servo3.write(valR3) ; // Styr den h?gra axeln Vinklarna som anges i denna rad: 60 och 170 kan beh?va ?ndras (kalibreras) valR4=map(analogRead(pinR4), 0, 1024, 40, 70); servo4.write(valR4); // Styra f?ngst Vinklarna som anges p? denna rad: 40 och 70 kan beh?va ?ndras (kalibreras) Serial.println((String) "A1 = "+valR1+",\t A2 = "+valR2+", \t A3 = "+valR3+ ", \t A4 = "+valR4); // Visningsvinklar p? monitorn)

Kalibrering:

Innan du b?rjar arbeta med manipulatorn m?ste du kalibrera den!

Kalibrering best?r i att specificera extremv?rdena f?r rotationsvinkeln f?r varje servo, s? att delarna inte st?r deras r?relser.
• Koppla bort alla servon fr?n Trema-Power Shield, ladda upp skissen och anslut str?mmen igen.
• ?ppna serieportens monitor.
• Monitorn visar rotationsvinklarna f?r varje servo (i grader).
• Anslut den f?rsta servo (som styr basens rotation) till stift D10.
• Genom att vrida p? vredet p? den f?rsta Trema-potentiometern (stift A2) vrids den f?rsta servo (stift D10), och v?rdet p? den aktuella vinkeln f?r denna servo kommer att ?ndras i monitorn (v?rde: A1 = ...). Den f?rsta servos ytterl?gen kommer att ligga i intervallet fr?n 10 till 170 grader (som skrivet i den f?rsta raden i loopkoden). Detta intervall kan ?ndras genom att ers?tta v?rdena f?r de tv? sista argumenten i map()-funktionen i den f?rsta raden i loopkoden med nya. Om du till exempel ?ndrar 170 till 180 kommer servos ?ndl?ge att ?ka i den riktningen. Och genom att ers?tta 10 med 20 kommer du att minska det andra ytterl?get f?r samma servo.
• Om du ?ndrade v?rdena m?ste du ladda om skissen. Nu kommer servo att rotera inom de nya gr?nserna du st?ller in.
• Anslut den andra servo (som styr rotationen av v?nster arm) till stift D9.
• Om du vrider p? vredet p? den andra Trema-potentiometern (stift A3) vrids den andra servo (stift D9), och v?rdet p? den aktuella vinkeln f?r denna servo kommer att ?ndras i monitorn (v?rde: A2 = ...). Den andra servos ytterl?gen kommer att ligga i intervallet fr?n 80 till 170 grader (som skrivet p? den andra raden i skissens loopkod). Detta omr?de ?ndras p? samma s?tt som f?r den f?rsta servo.
• Om du ?ndrade v?rdena m?ste du ladda om skissen.
• Anslut den tredje servo (som styr rotationen av h?ger arm) till stift D8. och kalibrera den p? samma s?tt.
• Anslut den fj?rde servo (som styr griparen) till stift D7. och kalibrera den p? samma s?tt.

Kalibrering ?r tillr?ckligt f?r att utf?ra 1 g?ng, efter montering av manipulatorn. ?ndringarna du gjort (v?rdena f?r gr?nsvinklarna) kommer att sparas i skissfilen.

Hej Geektimes!

UArm-projektet fr?n uFactory samlade in pengar p? kickstarter f?r mer ?n tv? ?r sedan. De sa redan fr?n b?rjan att det skulle vara ett ?ppet projekt, men direkt efter f?retagets slut hade de ingen br?dska att ladda upp k?llkoden. Jag ville bara sk?ra plexiglaset efter deras ritningar och det var allt, men eftersom det inte fanns n?gra k?llkoder och det inte var f?rutsett inom ?versk?dlig framtid, b?rjade jag upprepa designen fr?n fotografier.

Nu ser min roboarm ut s? h?r:

Genom att arbeta l?ngsamt p? tv? ?r lyckades jag g?ra fyra versioner och fick mycket erfarenhet. Beskrivning, projekthistorik och alla projektfiler hittar du under klippet.

f?rs?k och misstag

N?r jag b?rjade arbeta med ritningarna ville jag inte bara upprepa uArm, utan f?rb?ttra den. Det verkade f?r mig att det under mina f?rh?llanden ?r fullt m?jligt att klara sig utan lager. Jag gillade inte heller det faktum att elektroniken roterade med hela armen och ville f?renkla designen av den nedre delen av g?ngj?rnet. Plus att jag b?rjade rita honom direkt lite mindre.

Med dessa ing?ngar ritade jag den f?rsta versionen. Tyv?rr hade jag inga bilder p? den versionen av manipulatorn (som var gjord i gult). Misstag i det var bara episka. F?r det f?rsta var det n?stan om?jligt att montera. Som regel var mekaniken som jag ritade innan manipulatorn ganska enkel, och jag beh?vde inte t?nka p? monteringsprocessen. Men ?nd?, jag samlade den och f?rs?kte k?ra den, Och handen r?rde sig knappt! Alla delar snurrade runt skruvarna och om jag dragit ?t dem s? att det blev mindre glapp kunde hon inte r?ra sig. Om jag lossade den s? att den kunde r?ra sig uppstod en otrolig motreaktion. Som ett resultat levde konceptet inte ens tre dagar. Och jag b?rjade arbeta p? den andra versionen av manipulatorn.

R?d var redan ganska arbetsf?r. Han monterade normalt och kunde r?ra sig med sm?rjning. Jag kunde testa mjukvaran p? den, men ?nd? gjorde bristen p? lager och stora f?rluster p? olika stavar den v?ldigt svag.

Sedan ?vergav jag projektet ett tag, men best?mde mig snart f?r att t?nka p? det. Jag best?mde mig f?r att anv?nda mer kraftfulla och popul?ra servon, ?ka storleken och l?gga till lager. Och jag best?mde mig f?r att jag inte skulle f?rs?ka g?ra allt perfekt p? en g?ng. Jag skissade upp teckningarna i all hast, utan att rita vackra kompisar, och best?llde sk?rning av genomskinligt plexiglas. P? den resulterande manipulatorn kunde jag fels?ka monteringsprocessen, identifierade platser som beh?vde ytterligare f?rst?rkning och l?rde mig hur man anv?nder lager.

Efter att ha lekt runt med den genomskinliga manipulatorn till mitt hj?rta satte jag mig ner f?r att rita den sista vita versionen. S? nu ?r all mekanik helt fels?kt, passar mig och ?r redo att f?rklara att jag inte vill ?ndra n?got annat i den h?r designen:

Det deprimerar mig att jag inte kunde tillf?ra n?got fundamentalt nytt till uArm-projektet. N?r jag b?rjade rita den slutliga versionen hade de redan rullat ut 3D-modeller p? GrabCad. Till slut f?renklade jag bara klon lite, f?rberedde filerna i ett bekv?mt format och anv?nde mycket enkla och standardkomponenter.

Funktioner hos manipulatorn

F?re tillkomsten av uArm s?g skrivbordsmanipulatorer av denna klass ganska tr?kiga ut. Antingen hade de ingen elektronik alls, eller s? hade de n?gon form av kontroll med motst?nd, eller s? hade de sin egen propriet?ra programvara. F?r det andra hade de vanligtvis inte ett system med parallella g?ngj?rn och sj?lva greppet ?ndrade sin position under drift. Om vi samlar alla f?rdelarna med min manipulator f?r vi en ganska l?ng lista:

1. Ett system av stavar som g?r att du kan placera kraftfulla och tunga motorer i manipulatorns bas, samt att h?lla griparen parallellt eller vinkelr?tt mot basen
2. En enkel upps?ttning komponenter som ?r l?tta att k?pa eller sk?ra av plexiglas
3. Lager i n?stan alla noder i manipulatorn
4. Enkel montering. Detta visade sig vara en riktigt sv?r uppgift. Det var s?rskilt sv?rt att t?nka ?ver processen med att montera basen
5. Greppl?get kan ?ndras med 90 grader
6. ?ppen k?llkod och dokumentation. Allt f?rbereds i tillg?ngliga format. Jag kommer att ge nedladdningsl?nkar f?r 3D-modeller, sk?rfiler, materiallista, elektronik och mjukvara
7. Arduino-kompatibel. Det finns m?nga motst?ndare till Arduino, men jag tror att det h?r ?r en m?jlighet att ut?ka publiken. Proffs kan enkelt skriva sin programvara i C - det ?r en vanlig kontroller fr?n Atmel!

Mekanik

F?r montering ?r det n?dv?ndigt att sk?ra delar fr?n 5 mm plexiglas:

De debiterade mig omkring $10 f?r att klippa alla dessa delar.

Basen ?r monterad p? ett stort lager:

Det var s?rskilt sv?rt att t?nka p? basen ur monteringsprocessens synvinkel, men jag kikade p? ingenj?rerna fr?n uArm. Gungstolar sitter p? en stift med en diameter p? 6 mm. Det b?r noteras att dragkraften av min armb?ge vilar p? en U-formad h?llare och f?r uFactory p? en L-formad. Det ?r sv?rt att f?rklara vad skillnaden ?r, men jag tycker att jag klarade mig b?ttre.

F?ngst samlas in separat. Den kan rotera runt sin egen axel. Sj?lva klon sitter direkt p? motoraxeln:

I slutet av artikeln kommer jag att ge en l?nk till superdetaljerade monteringsanvisningar i bilder. P? ett par timmar kan du med s?kerhet vrida p? allt, om allt du beh?ver finns till hands. Jag f?rberedde ?ven en 3D-modell i gratisprogrammet SketchUp. Du kan ladda ner den, vrida den och se vad och hur den samlas in.

Elektronik

F?r att f? armen att fungera ?r allt du beh?ver g?ra att ansluta fem servon till Arduino och driva dem fr?n en bra k?lla. uArm har n?gon form av ?terkopplingsmotorer. Jag levererade tre vanliga MG995-motorer och tv? sm? metallv?xelmotorer f?r att kontrollera greppet.

H?r ?r min ber?ttelse t?tt sammanfl?tad med tidigare projekt. Sedan en tid tillbaka har jag b?rjat l?ra ut Arduino-programmering och till och med f?rberett min egen Arduino-kompatibla br?da f?r detta ?ndam?l. D?remot en g?ng fick jag m?jlighet att g?ra br?dor billigt (vilket jag ocks? skrev om). Till slut slutade det hela med att jag anv?nde mitt eget Arduino-kompatibla kort och en specialiserad sk?ld f?r att styra manipulatorn.

Denna sk?ld ?r faktiskt v?ldigt enkel. Den har fyra variabla motst?nd, tv? knappar, fem servokontakter och en str?mkontakt. Detta ?r mycket bekv?mt ur fels?kningssynpunkt. Du kan ladda upp en testskiss och skriva n?got slags makro att styra eller n?got liknande. Jag kommer ocks? att ge en l?nk f?r nedladdning av br?dfilen i slutet av artikeln, men den ?r f?rberedd f?r tillverkning med h?lpl?tering, s? den ?r inte s?rskilt l?mplig f?r hemmaproduktion.

Programmering

Det mest intressanta ?r kontrollen av manipulatorn fr?n datorn. uArm har en praktisk applikation f?r att styra manipulatorn och ett protokoll f?r att arbeta med den. Datorn skickar 11 byte till COM-porten. Den f?rsta ?r alltid 0xFF, den andra ?r 0xAA och en del av resten ?r servosignaler. Vidare normaliseras dessa data och ges till motorerna f?r testning. Jag har servon kopplade till digital I/O 9-12, men detta kan enkelt ?ndras.

Terminalprogrammet fr?n uArm l?ter dig ?ndra fem parametrar n?r du styr musen. N?r du flyttar musen ?ver ytan ?ndras manipulatorns position i XY-planet. Vrid hjulet - ?ndra h?jden. LMB / RMB - kl?mma / lossa klon. RMB + hjul - grepprotation. Faktiskt v?ldigt bekv?mt. Om du vill kan du skriva valfri terminalprogramvara som kommunicerar med manipulatorn med samma protokoll.

Jag kommer inte att ge skisser h?r - du kan ladda ner dem i slutet av artikeln.

Video av arbete

Och slutligen videon av sj?lva manipulatorns funktion. Den visar styrningen av musen, motst?nd och enligt ett f?rinspelat program.

L?nkar

Sk?rfiler i plexiglas, 3D-modeller, ink?pslista, skivritningar och mjukvara finns att ladda ner i slutet av min

F?rst kommer allm?nna fr?gor att ber?ras, sedan de tekniska egenskaperna hos resultatet, detaljer och slutligen sj?lva monteringsprocessen.

P? det stora hela och i allm?nhet

Skapandet av denna enhet som helhet b?r inte orsaka n?gra sv?righeter. Det kommer att vara n?dv?ndigt att kvalitativt ?verv?ga endast m?jligheterna, vilket kommer att vara ganska sv?rt att implementera ur fysisk synvinkel, s? att manipulatorarmen utf?r de uppgifter som tilldelats den.

Tekniska egenskaper hos resultatet

Ett prov med l?ngd/h?jd/breddparametrar p? 228/380/160 millimeter kommer att ?verv?gas. Vikten kommer att vara cirka 1 kg. En tr?dbunden fj?rrkontroll anv?nds f?r kontroll. Ber?knad monteringstid med erfarenhet - ca 6-8 timmar. Om den inte finns d?r kan det ta dagar, veckor och med n?gra m?nader innan manipulatorarmen s?tts ihop. Med egna h?nder och ensam i s?dana fall ?r det v?rt att g?ra utom f?r ditt eget intresse. Samlarmotorer anv?nds f?r att flytta komponenterna. Med tillr?cklig anstr?ngning kan du skapa en enhet som roterar 360 grader. Dessutom, f?r att underl?tta arbetet, f?rutom standardverktyg som l?dkolv och l?dkolv, m?ste du fylla p?:

1. L?ng t?ng.
2. Sidoklippare.
3. Korsskruvmejsel.
4. 4 D-batterier.

Fj?rrkontrollen kan implementeras med hj?lp av knappar och en mikrokontroller. Om du vill g?ra tr?dl?s fj?rrstyrning beh?ver du ett ?tg?rdskontrollelement i manipulatorarmen. Som till?gg kommer endast enheter (kondensatorer, motst?nd, transistorer) att beh?vas som g?r det m?jligt att stabilisera kretsen och s?nda en str?m av den erforderliga storleken genom den vid r?tt tidpunkt.

Sm? delar

F?r att reglera antalet varv kan du anv?nda ?verg?ngshjulen. De kommer att g?ra manipulatorarmens r?relse smidig.

Du m?ste ocks? se till att ledningarna inte komplicerar dess r?relse. Det skulle vara optimalt att l?gga dem inuti strukturen. Du kan g?ra allt fr?n utsidan, detta tillv?gag?ngss?tt kommer att spara tid, men kan potentiellt leda till sv?righeter att flytta enskilda noder eller hela enheten. Och nu: hur man g?r en manipulator?

Montering i allm?nhet

Nu forts?tter vi direkt till skapandet av manipulatorarmen. Vi utg?r fr?n grunden. Det ?r n?dv?ndigt att s?kerst?lla att enheten kan roteras i alla riktningar. En bra l?sning skulle vara att placera den p? en skivplattform, som drivs av en enda motor. S? att den kan rotera i b?da riktningarna finns det tv? alternativ:

1. Installation av tv? motorer. Var och en av dem kommer att ansvara f?r att v?nda sig i en viss riktning. N?r den ena arbetar ?r den andra i vila.
2. Installera en motor med en krets som kan f? den att snurra ?t b?da h?llen.

Vilket av de f?reslagna alternativen att v?lja beror enbart p? dig. D?refter kommer huvudstrukturen. F?r arbetskomforten beh?vs tv? "fogar". F?st p? plattformen ska den kunna luta ?t olika h?ll, vilket l?ses med hj?lp av motorer placerade vid dess bas. En annan eller ett par b?r placeras vid b?jningen av armb?gen s? att gripdelen kan flyttas l?ngs koordinatsystemets horisontella och vertikala linjer. Vidare, om du vill f? maximala m?jligheter, kan du installera en annan motor vid handleden. Vidare, det mest n?dv?ndiga, utan vilket manipulatorarmen inte kan f?rest?llas. Med dina egna h?nder m?ste du g?ra sj?lva f?ngstenheten. Det finns m?nga implementeringsalternativ h?r. Du kan ge ett tips om de tv? mest popul?ra:

1. Endast tv? fingrar anv?nds, som samtidigt kl?mmer och frig?r f?rem?let f?r f?ngst. Det ?r den enklaste implementeringen, som dock vanligtvis inte kan skryta med en betydande nyttolast.
2. En prototyp av en m?nsklig hand skapas. H?r kan en motor anv?ndas f?r alla fingrar, med hj?lp av vilken b?jning / unbend kommer att utf?ras. Men du kan g?ra designen mer komplicerad. S? du kan ansluta en motor till varje finger och styra dem separat.

D?refter ?terst?r det att g?ra en fj?rrkontroll, med hj?lp av vilken individuella motorer och takten i deras arbete kommer att p?verkas. Och du kan b?rja experimentera med en g?r-det-sj?lv-robotarm.

M?jliga schematiska representationer av resultatet

Ger stora m?jligheter till kreativt t?nkande. D?rf?r tillhandah?lls flera implementeringar f?r din uppm?rksamhet, som kan tas som grund f?r att skapa din egen enhet f?r detta ?ndam?l.

Varje presenterat schema f?r manipulatorn kan f?rb?ttras.

Slutsats

Det viktiga inom robotik ?r att det praktiskt taget inte finns n?gon gr?ns f?r funktionsf?rb?ttringar. D?rf?r, om du vill skapa ett riktigt konstverk ?r det inte sv?rt. P? tal om m?jliga s?tt att f?rb?ttra ytterligare, b?r det noteras kranmanipulatorn. Det kommer inte att vara sv?rt att g?ra en s?dan enhet med dina egna h?nder, samtidigt kommer det att till?ta dig att v?nja barn vid kreativt arbete, vetenskap och design. Och detta kan i sin tur p?verka deras framtida liv positivt. Kommer det att vara sv?rt att g?ra en kranmanipulator med egna h?nder? Detta ?r inte s? problematiskt som det kan verka vid f?rsta anblicken. ?r det v?rt att ta hand om n?rvaron av ytterligare sm? detaljer som en kabel och hjul som den kommer att snurra p?.

Kommunal budgetinr?ttning

till?ggsutbildning "Station f?r unga tekniker"

staden Kamensk Shakhtinsky

Kommunal skede av den regionala rallyt?vlingen

"Unga designers av Don - till det tredje millenniet"

Avsnitt "Robotik"

« Arm-manipulator p? Arduino»

ytterligare utbildningsl?rare

MBU DO "SUT"

Inledning 3

Forskning och analys 4

Stadier av tillverkningsenheter och montering av manipulatorn 6

1. Material och verktyg 6

   Mekanisk fyllning av manipulatorn 7

   Elektronisk fyllning av manipulatorn 9

Slutsats 11

Informationsk?llor 12

Bilaga 13

Introduktion

Robot - manipulator ?r en tredimensionell maskin som har tre dimensioner som motsvarar utrymmet f?r en levande varelse. I vid bem?rkelse kan en manipulator definieras som ett tekniskt system som kan ers?tta en person eller hj?lpa honom att utf?ra olika uppgifter.

F?r n?rvarande p?g?r inte utvecklingen av robotik, utan ig?ng, i f?rv?g. Bara under de f?rsta 10 ?ren av 2000-talet uppfanns och implementerades mer ?n 1 miljon robotar. Men det mest intressanta ?r att utvecklingen p? detta omr?de inte bara kan utf?ras av grupper av stora f?retag, grupper av forskare och professionella ingenj?rer, utan ocks? av vanliga skolbarn runt om i v?rlden.

Flera komplex har utvecklats f?r studier av robotik p? skolan. De mest k?nda av dem ?r:

Robotis Bioloid;

LEGO Mindstorms;

• Arduino.

Arduino-designers ?r av stort intresse f?r robotbyggare. Arduino-kort ?r en radiokonstrukt?r, mycket enkel, men tillr?ckligt funktionell f?r mycket snabb programmering i Wiring-spr?ket (faktiskt C ++) och implementering av tekniska id?er.

Men som praktiken visar ?r det arbetet med unga yrkesverksamma av den nya generationen som blir allt mer praktiskt.

Att l?ra barn programmering kommer alltid att vara relevant, eftersom den snabba utvecklingen av robotik i f?rsta hand f?rknippas med utvecklingen av informationsteknologi och kommunikationsverktyg.

M?let med projektet ?r att skapa en tr?ningsradiokonstrukt?r baserad p? en manipulatorhand f?r att l?ra barn hur man programmerar i Arduino-milj?n p? ett lekfullt s?tt. Att ge m?jlighet f?r s? m?nga barn som m?jligt att bekanta sig med designverksamheten inom robotik.

Projektm?l:

utveckla och bygga en tr?ningshand - en manipulator med minimal kostnad, inte s?mre ?n utl?ndska analoger;

anv?nd servodrivningar som manipulatormekanismer;

att styra manipulatorns mekanismer med hj?lp av radiokonstrukt?ren Arduino UNO R 3;

utveckla ett program i Arduinos programmeringsmilj? f?r proportionell kontroll av servon.

F?r att uppn? m?let och m?len f?r v?rt projekt ?r det n?dv?ndigt att studera typerna av befintliga manipulatorer, den tekniska litteraturen om detta ?mne och Arduinos h?rdvara och datorplattform.

Forskning och analys

Studie.

Industriell manipulator - utformad f?r att utf?ra motor- och kontrollfunktioner i produktionsprocessen, det vill s?ga en automatisk anordning som best?r av en manipulator och en omprogrammerbar styranordning som genererar kontroll?tg?rder som st?ller in de erforderliga r?relserna f?r manipulatorns verkst?llande organ. Det anv?nds f?r att flytta produktionsobjekt och utf?ra olika tekniska operationer.

O
rytande konstrukt?r - manipulatorn ?r utrustad med en robotarm som komprimerar och frig?r. Med den kan du spela schack med fj?rrkontroll. Du kan ocks? dela ut visitkort med hj?lp av en robo-hand. R?relser inkluderar: handled 120°, armb?ge 300°, grundrotation 270°, grundr?relser 180°. Leksaken ?r mycket bra och anv?ndbar, men kostnaden ?r cirka 17 200 rubel.

Tack vare uArm-projektet kan alla s?tta ihop sin egen skrivbordsminirobot. "uArm" ?r en 4-axlig manipulator, en miniatyrversion av industriroboten ABB PalletPack IRB460. Manipulatorn ?r utrustad med en Atmel-mikroprocessor och en upps?ttning servomotorer, den totala kostnaden f?r de n?dv?ndiga delarna ?r 12959 rubel. UArm-projektet kr?ver ?tminstone grundl?ggande programmeringskunskaper och erfarenhet av legobyggande. En minirobot kan programmeras f?r m?nga funktioner: fr?n att spela ett musikinstrument till att ladda ner n?got komplext program. F?r n?rvarande utvecklas applikationer f?r iOS och Android, som g?r att du kan styra "uArm" fr?n din smartphone.

Manipulatorer "uArm"

De flesta av de befintliga manipulatorerna antar placeringen av motorerna direkt i lederna. Detta ?r strukturellt enklare, men det visar sig att motorerna m?ste lyfta inte bara nyttolasten, utan ?ven andra motorer.

Analys.

De tog som grund, manipulatorn som presenterades p? Kickstarters hemsida, som kallades "uArm". F?rdelen med denna design ?r att plattformen f?r placering av griparen alltid ?r parallell med arbetsytan. Tunga motorer ?r placerade vid basen, krafter ?verf?rs genom dragkraft. Som ett resultat har manipulatorn tre servon (tre frihetsgrader), som g?r att den kan flytta verktyget l?ngs alla tre axlarna med 90 grader.

Det beslutades att installera lager i de r?rliga delarna av manipulatorn. Denna design av manipulatorn har m?nga f?rdelar j?mf?rt med m?nga modeller som nu finns till f?rs?ljning: Totalt anv?nds 11 lager i manipulatorn: 10 stycken f?r en 3 mm axel och en f?r en 30 mm axel.

Egenskaper f?r manipulatorarmen:

H?jd: 300mm.

Arbetsomr?de (med armen helt utstr?ckt): 140 mm till 300 mm runt basen

Maximal viktkapacitet vid arml?ngds avst?nd: 200g

F?rbrukad str?m, h?gst: 1A

Enkel montering. Mycket uppm?rksamhet ?gnades ?t att s?kerst?lla att det fanns en s?dan sekvens av montering av manipulatorn, d?r det ?r extremt bekv?mt att skruva alla detaljer. Det var s?rskilt sv?rt att g?ra detta f?r de kraftfulla servonoderna vid basen.

Styrningen implementeras med hj?lp av variabla motst?nd, proportionell styrning. Det ?r m?jligt att designa en kontroll av str?mavtagare-typ, som den f?r k?rnkraftsforskare och en hj?lte i en stor robot fr?n Avatar-filmen, den kan ocks? styras av en mus, och med hj?lp av kodexempel kan du skapa dina egna r?relsealgoritmer.

?ppenhet i projektet. Vem som helst kan g?ra sina egna verktyg (sugkopp eller pennkl?mma) och ladda upp programmet (skissen) som beh?vs f?r att slutf?ra uppgiften till styrenheten.

Stadier av tillverkningsenheter och montering av manipulatorn

Material och verktyg

F?r tillverkning av en manipulatorarm anv?ndes en kompositpanel, 3 mm och 5 mm tjock. Detta material, som best?r av tv? aluminiumpl?tar, 0,21 mm tjocka, f?rbundna med ett termoplastiskt polymerskikt, har god styvhet, ?r l?tt och ?r v?l bearbetat. Nedladdade bilder av manipulatorn p? Internet bearbetades av datorprogrammet Inkscape (vektorgrafikredigerare). I AutoCAD-programmet (tredimensionell datorst?dd design och ritningssystem) ritades ritningar av en manipulatorarm.

F?rdiga delar till manipulatorn.

F?rdiga delar av manipulatorns bas.

Mekanisk fyllning av manipulatorn

Servodrivenheter MG-995 anv?ndes f?r basen av manipulatorn. Dessa ?r digitala servon med metallv?xlar och kullager, de ger en kraft p? 4,8 kg/cm, exakt positionering och acceptabel hastighet. En servo v?ger 55,0 gram med m?tten 40,7 x 19,7 x 42,9 mm, matningssp?nningen ?r fr?n 4,8 till 7,2 volt.

MG-90S servon anv?ndes f?r att f?nga och rotera handen. Dessa ?r ?ven digitala servon med metallv?xlar och kullager p? utg?ende axel, de ger en kraft p? 1,8 kg/cm och exakt positionering. En servo v?ger 13,4 gram med m?tten 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, matningssp?nningen ?r fr?n 4,8 till 6,0 volt.

Servo MG-995 Servo MG90S

Lagerstorlek 30x55x13 anv?nds f?r att underl?tta rotationen av armens bas - en manipulator med en belastning.

Lagerinstallation. Roterande montering.

Armbasen - manipulatorenheten.

Delar f?r montering av greppet. Samlat grepp.

Elektronisk fyllning av manipulatorn

Det finns ett projekt med ?ppen k?llkod som heter Arduino. Grunden f?r detta projekt ?r en grundl?ggande h?rdvarumodul och ett program d?r du kan skriva kod f?r styrenheten p? ett specialiserat spr?k, och som g?r att denna modul kan anslutas och programmeras.

F?r att arbeta med manipulatorn anv?nde vi Arduino UNO R 3-kortet och ett kompatibelt expansionskort f?r att ansluta servon. Den har en 5 volts stabilisator f?r att driva servon, PLS-kontakter f?r anslutning av servon och en kontakt f?r anslutning av variabla motst?nd. Str?mf?rs?rjning fr?n blocket 9V, 3A.

Arduino styrkort UNO R 3.

Schematisk bild av expansionskortet f?r Arduino-kontrollern UNO R 3 utvecklas enligt de givna uppgifterna.

Schematisk bild av expansionskortet f?r styrenheten.

Styrenhetens expansionskort.

Vi ansluter Arduino UNO R 3-kortet med en USB A-B-kabel till datorn, st?ller in n?dv?ndiga inst?llningar i programmeringsmilj?n, komponerar ett program (skiss) f?r driften av servon med hj?lp av Arduino-biblioteken. Vi kompilerar (kontrollerar) skissen och laddar sedan upp den till styrenheten. Detaljerad information om att arbeta i Arduino-milj?n finns p? webbplatsen http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino f?r nyb?rjare. Lektioner).

Programf?nster med en skiss.

Slutsats

Denna modell av manipulatorn skiljer sig i l?g kostnad, fr?n till exempel en enkel konstrukt?r "Duckrobot" som utf?r 2 r?relser och kostar 1102 rubel, eller Lego - konstrukt?r "Polisstation" v?rd 8429 rubel. V?r designer utf?r 5 r?relser och kostar 2384 rubel.

	Tillbeh?r och material	Kvantitet
	Servo MG-995
	Servo MG90S
	Lager 30x55x13
	Lager 3x8x3
	М3х27 rack m?ssing hona-hona
	M3x10 skruv under h/v
	Kompositpanel storlek 0,6m 2
	Arduino UNO R 3 styrkort
	Variabla motst?nd 100k.

Den l?ga kostnaden bidrog till utvecklingen av en teknisk designer av en hand - en manipulator, p? vars exempel manipulatorns funktionsprincip tydligt demonstrerades, fullg?randet av uppgifter p? ett lekfullt s?tt.

Funktionsprincipen i Arduinos programmeringsmilj? har bevisat sig i tester. Detta s?tt att hantera och l?ra ut programmering p? ett lekfullt s?tt ?r inte bara m?jligt, utan ocks? effektivt.

Den f?rsta skissfilen, h?mtad fr?n Arduinos officiella webbplats och fels?kt i programmeringsmilj?n, s?kerst?ller korrekt och tillf?rlitlig drift av manipulatorn.

I framtiden vill jag ?verge dyra servon och anv?nda stegmotorer, s? det kommer att r?ra sig ganska exakt och smidigt.

Manipulatorn styrs med hj?lp av en str?mavtagare via en Bluetooth-radiokanal.

Informationsk?llor

Gololobov N.V. Om Arduino-projektet f?r skolbarn. Moskva. 2011.

Kurt E. D. Introduktion till mikrokontroller med ?vers?ttning till ryska av T. Volkova. 2012.

Belov A. V. Sj?lvinstruktionsmanual f?r utvecklare av enheter baserade p? AVR-mikrokontroller. Vetenskap och teknik, St. Petersburg, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ larvmanipulator.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipulator via Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html l?nk till artikel och video.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino f?r nyb?rjare.

Ans?kan

Manipulatorbasritning

Ritning av manipulatorns bom och grepp.