بازوی روبات UStepper 4: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

این چهارمین تکرار بازوی Robotic من است ، که من آن را به عنوان برنامه ای برای برد کنترل پله uStepper خود توسعه داده ام. از آنجایی که این ربات دارای 3 موتور پله ای و یک سروو برای فعال سازی است (در پیکربندی اولیه آن) تنها به uStepper محدود نمی شود ، بلکه می تواند با هر برد راننده پله ای استفاده شود.

طراحی بر اساس یک ربات پالت ساز صنعتی است - و نسبتاً ساده است. با این اوصاف ، من ساعت های بی شماری را صرف طراحی و بهینه سازی آن کرده ام تا هم در سهولت مونتاژ و هم در سهولت چاپ قطعات.

من طراحی را با سهولت چاپ و سادگی مونتاژ در نظر گرفتم. نه این که راهی برای بهبود این دو پارامتر وجود نداشته باشد ، اما من فکر می کنم که من راه زیادی را طی کرده ام. علاوه بر این ، من می خواهم رباتیک صنعتی را به سطحی برسانم که علاقه مندان بتوانند آن را دنبال کنند و نشان دهند که می توان آن را نسبتاً ساده کرد - همچنین ریاضیات برای کنترل آن!

در صورت تمایل می توانید نظر خود را با بازخوردهای سازنده در مورد هر دو طرح ، اما بیشتر از همه در مورد نحوه انجام آن در دسترس همه (به ویژه ریاضی) ، بگذارید.

مرحله 1: قطعات مورد نیاز ، چاپ سه بعدی و مونتاژ

اساساً هر آنچه باید بدانید در دفترچه راهنمای مونتاژ وجود دارد. BOM مفصل با قطعات خریداری شده و چاپ شده و دستورالعمل مونتاژ دقیق وجود دارد.

چاپ سه بعدی بر روی چاپگر سه بعدی با کیفیت مناسب (FDM) با ارتفاع لایه 0.2 میلی متر و پر شدن 30٪ انجام می شود. می توانید جدیدترین تکرار قطعات و دستورالعمل ها را در اینجا پیدا کنید:

مرحله 2: سینماتیک

برای اینکه بتوانید بازو را به شکل قابل پیش بینی حرکت دهید ، باید ریاضی انجام دهید: OI در توضیحات نسبتاً ساده ای از سینماتیک مربوط به این نوع ربات ها مکانهای زیادی را جستجو کرده است ، اما من آن را پیدا نکردم که معتقدم سطحی که اکثر مردم می توانستند آن را درک کنند. من نسخه سینماتیکی خود را صرفاً بر اساس مثلثات و نه تغییرات ماتریسی انجام داده ام که می تواند بسیار ترسناک به نظر برسد اگر قبلاً روی آن موارد کار نکرده اید - با این حال ، آنها برای این ربات خاص بسیار ساده هستند زیرا فقط 3 DOF است.

هرچند فکر نمی کنم رویکرد من در سند پیوست به شیوه ای نسبتاً آسان قابل فهم نوشته شده باشد. اما نگاهی بیندازید و ببینید آیا برای شما منطقی است یا خیر!

مرحله 3: برنامه نویسی برای سینماتیک

درک سینماتیک حتی با محاسباتی که در روش اول ارائه کردم ، دشوار است. بنابراین قبل از هر چیز یک پیاده سازی Octave است - Octave یک ابزار رایگان با بسیاری از ویژگی های مشابه است که در Matlab یافت می شود.

L1o = 40 ؛ Zo = -70 ؛ L_2 = 73.0 ؛ طلا = 188.0 ؛ Al = 182.0 ؛ Lo = 47.0 ؛ UPPARARMLEN = Au؛ LOWERARMLEN = Al؛ XOFFSET = Lo؛ ZOFFSET = L_2؛ AZOFFSET = Zo؛ AXOFFSET = L1o ؛ disp ('اجرای کد') disp ('زاویه های ورودی:') rot = deg2rad (30)؛ راست = deg2rad (142.5) ؛ چپ = deg2rad (50) ؛ rad2deg (پوسیدگی) rad2deg (راست) rad2deg (چپ) T1 = پوسیدگی ؛#پایه T2 = راست ؛#شانه T3 = چپ ؛#سینماتیک زاویه#FW برای بدست آوردن XYZ از زوایا: disp ('X ، Y ، Z محاسبه شده است') z = ZOFFSET + sin (راست)*LOWERARMLEN - cos (چپ - (pi/2 - راست))*UPPARARMLEN + AZOFFSET k1 = گناه (چپ - (pi/2 - راست))*UPPARARMLEN + cos (راست)* LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET؛ x = cos (rot)*k1 y = sin (rot)*k1 ## سینماتیک معکوس برای بدست آوردن زاویه از XYZ: rot = atan2 (y، x) ؛ x = x - cos (پوسیدگی)*AXOFFSET؛ y = y - گناه (پوسیدگی)*AXOFFSET؛ z = z - AZOFFSET -ZOFFSET؛ L1 = sqrt (x*x + y*y) - XOFFSET ؛ L2 = sqrt ((L1)*(L1) + (z)*(z)) ؛ a = (z)/L2 ؛ b = (L2*L2 + LOWERARMLEN*LOWERARMLEN - UPPARARMLEN*UPPARARMLEN)/(2*L2*LOWERARMLEN)؛ c = (LOWERARMLEN*LOWERARMLEN + UPPARARMLEN*UPPARARMLEN - L2*L2)/(2*LOWERARMLEN*UPPARARMLEN)؛ راست = (atan2 (a، sqrt (1-a*a)) + atan2 (sqrt (1-b*b) ، b)) ؛ چپ = atan2 (sqrt (1-c*c) ، c) ؛ ## خروجی محاسبه شده زاویه disp ('زاویه خروجی:') پوسیدگی = rad2deg (پوسیدگی) راست = rad2deg (راست) چپ = rad2deg (چپ)

با اسکریپت بالا شما اساساً کد پیاده سازی را برای سینماتیک جلو و عقب دارید.

سینماتیک رو به جلو را برای محاسبه جایی که با مجموعه ای از زوایای حرکتی به پایان می رسانید استفاده کنید. سپس سینماتیک معکوس (معکوس انجام می دهد) محاسبه می کند که چه زاویه های حرکتی برای رسیدن به موقعیت دلخواه x ، y ، z محاسبه می شود. سپس باید محدودیت هایی در حرکت موتور وارد شود ، مانند پایه چرخشی فقط می تواند از 0 تا 359 درجه باشد. به این ترتیب اطمینان حاصل می کنید که به موقعیت هایی که امکان پذیر نیست می روید.

مرحله 4: اجرای چیزی

ما هنوز با اجرای کتابخانه سینماتیک آشنا نیستیم ، بنابراین هنوز نمی توانم ارائه دهم. اما می توانم ویدئویی از نحوه عملکرد آن را به شما نشان دهم. به دلیل استفاده از بلبرینگ و تسمه رانندگی ، علاوه بر کیفیت مناسب درایوها که در اینجا بردهای uStepper S است ، کاملاً پایدار و روان است.

مرحله 5: جلوه های نهایی اضافی

من 3 افکتور نهایی اضافی طراحی کرده ام. یکی به سادگی یک چنگک افقی است ، یکی دیگر مناسب یک قوطی معمولی آبجو یا نوشابه اروپایی و در نهایت یک سیستم گیربکس خلاء وجود دارد که شما را قادر می سازد روی یک فنجان خلاء ، پمپ و شیر قرار دهید.

همه در دسترس خواهند بود یا در دسترس هستند (فایل ها و دستورالعمل های سه بعدی STL):