DIY Robotics - Pedagogisk 6 -akset robotarm: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

DIY-Robotics pedagogiske celle er en plattform som inkluderer en 6-akset robotarm, en elektronisk kontrollkrets og en programmeringsprogramvare. Denne plattformen er en introduksjon til verden av industriell robotikk. Gjennom dette prosjektet ønsker DIY-Robotics å tilby en rimelig løsning av høy kvalitet til alle som ønsker å lære mer om dette fascinerende feltet. Dette prosjektet er en utmerket mulighet til å utvikle ulike kunnskaper og ferdigheter innen mekanikk, elektrisk så vel som datavitenskap. Med DIY-Robotics-utdanningscellen er robotikk innenfor alles rekkevidde. Denne håndboken viser de forskjellige trinnene for mekanisk montering, elektrisk montering og installasjon og bruk av DIY-Robotics Educational Cell V1.0-programvaren. Du finner alle filer relatert til utviklingen av den pedagogiske robotcellen i den komprimerte mappen. Den inkluderer 3D -tegningene av roboten, de elektriske diagrammene til kontrolleren, Arduino -koden, programvarekildekodene samt nødvendig regning. Før du begynner, må du kontrollere at du har tilgang til en 3D -skriver og kjøper alle nødvendige komponenter. Du vil finne en liste over alle komponentene som kreves sammen med prisen og hvor du kan bestille dem i styklisten (bill-of-materials.pdf). Hvis du sitter fast eller trenger hjelp, må du sjekke DIY-Robotics Forum. Du kan opprette en konto gratis og stille spørsmålet ditt til samfunnet vårt av akkrediterte spesialister og robotikkentusiaster. La oss begynne! (og ha det gøy!) Last ned hele prosjektet:

Trinn 1: Arduino -programmering

Last ned Arduino IDE -programvaren direkte fra Arduino -nettstedet:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Åpne filen DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino som er inkludert i den komprimerte mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Koble Arduino Micro til datamaskinen med USB -kabelen.

Velg typen Arduino / Genuino Micro og riktig kommunikasjonsport.

Se bilde 1.

Programmer Arduino Micro ved å trykke på Last opp -knappen:

Se bilde 2.

Trinn 2: Robot elektronisk kontroller (PCB) -montering

1. Oversikt

Den elektroniske kontrolleren til den robotiske utdanningscellen er broen mellom programmeringsprogramvaren og roboten. Mikrokontrolleren som brukes på den trykte kretsen, Arduino Micro, utfører følgende oppgaver:

• Kommunikasjon mellom den elektroniske kontrolleren og programmeringsprogramvaren • Kontroll av de 6 robotmotorene (5V servomotorer) • Kontroll av 3 digitale utgangssignaler (0-5V logiske nivåer) • Lesing av 3 digitale inngangssignaler (0-5V logiske nivåer)

Se bilde 1 for å se beskrivelsen av kretskortet.

2. Trykt kretskort (PCB)

Kretskortet (PCB) til robotkontrolleren kan bestilles fra hvilken som helst PCB -produsent med "GERBER" -filene som er inkludert i den komprimerte mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Vi foreslår at du bestiller fra produsenten JLCPCB (jlcpcb.com) som tilbyr en rask, enkel service til en veldig lav pris. Følg trinnene nedenfor for å bestille PCB:

A) På hjemmesiden til jlcpcb.com, velg QUOTE NOW og deretter Legg til gerber -filen din. Velg Gerber.zip -filen i den komprimerte mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Velg standardparametere.

C) Velg Lagre i handlekurv og fortsett med betalingen for å fullføre bestillingen.

3. Montering av kretskort (PCB)

Når robotkontrolleren PCB i hendene, fortsett til montering. Du må lodde alle komponentene.

Hver komponent i PCB er identifisert.

bill-of-materials.pdf materialeliste som er inkludert i den komprimerte mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip vil hjelpe deg med å sortere komponentene.

Se bilde 2.

Vær spesielt oppmerksom på polariteten til følgende komponenter:

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

Disse komponentene må loddes på riktig måte, ellers brenner de seg. Legg for eksempel merke til at lysdioder (LEDer) og kondensatorer (C) har en lang pin og en kort pin. Den lange pinnen, anoden, må settes inn og loddes i hullet identifisert med et +.

Se bilde 3 for å lodde disse komponentene på riktig måte.

Til slutt må 3 motstander på 10k Ohm legges til kretsen for å gjøre de digitale inngangssignalene (Di) funksjonelle. Disse motstandene er beskrevet som følger i materiallisten:

RES 10K OHM 1/4W 5% AKSIAL

Se bilde 4 for å se hvor du skal lodde de ekstra motstandene.

Trinn 3: Robotmekanisk montering

1. Oversikt

For å mekanisk montere roboten din trenger du følgende komponenter og verktøy:

• 4 MG966R servomotorer
• 2 9g mikro servomotorer
• 8 3D -trykte robotdeler
• 24 metriske M2 muttere
• 24 metriske M2 bolter
• 2 metriske M2,5 bolter
• 4 metriske M3 bolter
• 3D -skriver
• Loddejern
• Lighter
• Sekskantnøkler

Se materialelisten DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf som er inkludert i DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. 3D -utskrift

Du finner 3D -filene til de 8 robotdelene i den komprimerte mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Skriv ut delene med en 3D -skriver. Vi anbefaler at du bruker følgende innstillinger:

• Topplag 4 lag
• Bunnlag 4 lag
• Vegg 4 lag

3. Juster servoene

Før du monterer roboten, er det viktig å sørge for at alle servomotorene er i midtpunktet. For å justere servoene må du kontrollere at du tidligere har programmert Arduino -mikrokontrolleren og satt sammen robotkontrolleren. Følg instruksjonene nedenfor for å justere servomotorene:

Koble de 6 servomotorene til robotkontrolleren. Sørg for at kontaktene er plugget på riktig måte.

• Brun ledning: 0V (-)
• Rød ledning: 5V (+)
• Oransje ledning: PWM

Koble 12V -regulatoren til ditt 120V vekselstrømuttak. Koble 12V -regulatoren til strømkontakten til robotkontrolleren. Aktiver strømbryteren SW1. LED1 -lampen skal tennes og LED2 -lampen skal blinke. Roboten skal plassere alle servomotorer på 90 grader. Du kan slå av strømmen på robotkontrolleren og koble fra servomotorene.

Se bilde 2.

4. Sett inn mutrene

Før montering må du sette inn en M2 x 0,4 mm mutter i hvert sekskantede hull i 3D -trykte deler for å tillate montering. Bruk et loddejern for å lette innsetting.

Se bilde 3.

5. Kast tannhjulene i krysshullene

Det mekaniske krysset mellom servomotorene og de 3D -trykte robotdelene er direkte: giret må settes direkte inn i hullet. For å sikre et godt mekanisk kryss er hullene litt mindre enn tannhjulene etter 3D -utskrift. Med en lettere, litt varm hullet, og sett deretter inn giret på en servomotor (så rett som mulig). Den smeltede plasten vil ha form av et utstyr. Fullfør innsatsen ved å stramme en bolt forsiktig. Gjenta dette trinnet for hvert veikryss. Vær forsiktig, overoppheting av 3D -trykte deler kan deformere dem og gjøre dem ubrukelige.

Se bilde 4.

6. Montering

Bruk M3 -metriske bolter for å feste servomotorgirene til de 3D -trykte robotdelene. Bruk M2 -metriske bolter for å feste servomotorhusene til de 3D -trykte robotdelene. Bruk M2 -metriske bolter for å montere de to 3D -trykte robotdelene fra J2 til J4. Monter roboten slik at hver ledd er i midten (rett robot, som vist nedenfor).

Se bildene 1 og 5.

Trinn 4: Oppsett av robotprogrammeringsprogramvare

1. Programvareoppsett

Åpne oppsettfilen som er inkludert i den komprimerte mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Følg installasjonsinstruksjonene for å fullføre installasjonen.

Når installasjonen er fullført, kjører du programvaren ved å klikke på DIY Robotics -ikonet på skrivebordet.

2. Navigere i grensesnittet

Se bilde 1 og 2 for beskrivelser av programvarepanelet.

3. Opprettelse av et robotprogram

Programmeringspanelet lar deg lage et robotprogram med opptil 200 instruksjonslinjer. Her er en beskrivelse av hver type instruksjon:

PUNKT instruksjon

Lagrer et robotpunkt (posisjon).

Utførelsen av denne instruksjonen vil flytte roboten i henhold til lagret posisjon og hastighet.

For å lagre et robotpunkt i en instruksjon, flytt roboten manuelt til ønsket posisjon og velg ønsket bevegelseshastighet ved hjelp av knappene på kontrollpanelet. Trykk på Point -knappen. En instruksjonslinje legges deretter til i programmeringspanelet. Instruksjonslinjen viser verdien i grader av hvert ledd samt bevegelseshastigheten.

GJØR instruksjon

Endrer tilstanden til et Do -utgangssignal.

Utførelsen av denne instruksjonen vil endre tilstanden til et av utgangssignalene Do (ON/OFF).

Trykk på Gjør -knappen for å lage en DO -instruksjon. Et parameterpanel vises. Velg Do -utgangssignalnummeret (1, 2 eller 3) samt ønsket tilstand (PÅ eller AV). Trykk på knappen Legg til instruksjon for å legge til instruksjonen.

En instruksjonslinje legges deretter til i programmeringspanelet. Instruksjonslinjen viser Do -signalnummeret og endring av tilstand.

LABEL instruksjon

Legger til en etikett i robotprogrammet.

Å utføre denne instruksjonen vil ikke ha noen effekt. Denne linjen er en etikett som lar JUMP -instruksjonen hoppe til denne LABEL -instruksjonslinjen.

For å lage en LABEL -instruksjon, trykk på Jump Label -knappen. Et parameterpanel vises. Velg etikettalternativet og nummeret på ønsket etikett (1 til 5). Trykk på knappen Legg til instruksjon for å legge til instruksjonen.

En instruksjonslinje legges deretter til i programmeringspanelet. Instruksjonslinjen viser etikettnummeret.

HOPPE instruksjon

Hopper til programlinjen som inneholder den tilhørende etiketten.

Utførelse av denne instruksjonen vil føre til et hopp i programmet til linjen som inneholder den tilhørende etiketten.

For å lage en JUMP -instruksjon, trykk på Jump Label -knappen. Et parameterpanel vises. Velg Jump -alternativet og nummeret på ønsket etikett (1 til 5). Trykk på knappen Legg til instruksjon for å legge til instruksjonen.

En instruksjonslinje legges deretter til i programmeringspanelet. Instruksjonslinjen angir nummeret på måletiketten.

Hvis flere etiketter har samme nummer, hopper JUMP -instruksjonen til den første tilsvarende etiketten fra toppen av programmet.

Hvis det ikke er noen etikett som tilsvarer JUMP instruksjonsnummeret, hopper programmet til siste linje i programmet.

WAITDI instruksjon

Venter på en bestemt tilstand for et Di -inngangssignal.

Utførelsen av denne instruksjonen vil sette robotkontrolleren på vent så lenge tilstanden til Di -inngangssignalet er forskjellig fra den forventede tilstanden.

Trykk på Vent Di -knappen for å opprette en WAITDI -instruksjon. Et parameterpanel vises. Velg Di -inngangssignalnummeret (1, 2 eller 3) samt ønsket tilstand (PÅ eller AV). Trykk på knappen Legg til instruksjon for å legge til instruksjonen.

En instruksjonslinje legges deretter til i programmeringspanelet. Instruksjonslinjen indikerer Di -inngangssignalnummeret og forventet tilstand.

Trinn 5: Koble til Robot + PCB + programvare

1. Elektriske tilkoblinger

Koble robotens 6 servomotorer til robotkontrolleren. Sørg for at kontaktene er plugget inn på riktig måte.

Brun ledning: 0V (-) Rød ledning: 5V (+) Oransje ledning: PWM

Koble 12V -regulatoren til strømuttaket på 120V AC. Koble 12V -regulatoren til strømkontakten på robotkontrolleren. Aktiver strømbryteren SW1. LED1 -lampen skal tennes og LED2 -lampen skal blinke. Roboten skal plassere alle servomotorer på 90 grader.

Koble USB -kabelen fra robotkontrolleren til datamaskinen.

Se bilde 1.

2. Kjør programvaren

Kjør DIY Robotics Educative Cell V1.0 -programvaren ved å klikke på DIY Robotics -ikonet på skrivebordet. Programvaren åpnes på tilkoblingspanelet.

Se bilde 2.

3. Sett PC Robot seriell kommunikasjon

Trykk på knappen Skann serielle porter.

Velg riktig kommunikasjonsport fra rullegardinlisten.

Trykk på knappen Koble til.

Se bilde 3.

4. La skapelsen begynne

Kontroller roboten fra kontrollpanelet.

Lag robotprogrammet ditt fra programmeringspanelet.

Ha det gøy!

Trinn 6: Konklusjon

Vil du gå lenger?

Liker du å lære om industrien innen robotikk? Er du klar til å pimpe din nye robotarm? Bli med på DIY-Robotics Forum nå! DIY-Robotics Forum er et sted å snakke programmering, dele ideer og løsninger, og jobbe sammen for å bygge kule ting i et støttende, smart samfunn. Trenger hjelp? DIY-Robotics-fellesskapet er der for å hjelpe hvis du trenger litt støtte når du bygger DIY-Robotics-utdanningscellen. Abonner på DIY-Robotics Forum og still spørsmålet ditt til samfunnet.