UStepper Robot Arm 4: 5 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ito ang ika-4 na pag-ulit ng aking Robotic arm, na binuo ko bilang isang application para sa aming uStepper stepper control board. Dahil ang robot ay mayroong 3 stepper motors at isang servo para sa actuation (ito ay pangunahing pagsasaayos) hindi ito limitado sa uStepper, ngunit maaaring magamit sa anumang stepper driver board.

Ang disenyo ay batay sa isang pang-industriya na robot na palletizer - at medyo simple. Sa nasabing iyon, gumugol ako ng hindi mabilang na oras na nagmumula sa disenyo at na-optimize ang pareho para sa kadalian ng pagpupulong, ngunit madali din ang pag-print ng mga bahagi.

Ginawa ko ang disenyo nang madali ang pag-print at pagiging simple ng pagpupulong na nasa isip. Hindi sa walang paraan upang mapagbuti ang dalawang parameter na iyon, ngunit sa palagay ko malayo na ang narating ko. Bukod dito, nais kong hilahin ang mga robot na pang-industriya sa isang antas kung saan maaaring sundin ito ng hobbyist sa pamamagitan ng pagpapakita na maaari itong gawing simple - pati na rin ang matematika upang makontrol ito!

Huwag mag-atubiling mag-iwan ng isang puna na may nakabubuo na puna sa parehong disenyo ngunit higit sa lahat sa kung paano ko ginagawa sa pag-access nito sa lahat (lalo na ang matematika).

Hakbang 1: Kinakailangan ang Mga Bahagi, 3D Pag-print at Assembly

Talaga lahat ng kailangan mong malaman ay nasa manual ng pagpupulong. Mayroong isang detalyadong BOM na may parehong binili at naka-print na mga bahagi at isang detalyadong tagubilin sa pagpupulong.

Ang pag-print sa 3D ay tapos na sa isang makatwirang kalidad 3D printer (FDM) na may taas na layer na 0.2 mm at 30% infill. Maaari mong makita ang pinakabagong pag-ulit ng mga bahagi at tagubilin dito:

Hakbang 2: Kinematics

Upang mapalipat-lipat ang braso sa isang nahuhulaan na paraan na kailangan mong gawin sa matematika: Ang O ay tumingin ng maraming mga lugar para sa isang medyo simpleng paglalarawan ng mga kinematic na nauugnay sa ganitong uri ng robot, ngunit wala akong nahanap na sa tingin ko ay nasa isang antas ay maaaring maunawaan ito ng karamihan sa mga tao. Nagawa ko ang aking sariling bersyon ng kinematics batay lamang sa trigonometry at hindi ang matrix transforms na maaaring mukhang nakakatakot kung hindi mo pa nagtrabaho ang mga bagay na iyon noon - gayunpaman, medyo simple ang mga ito para sa partikular na robot na ito dahil 3 DOF lamang ito.

Huwag gaanong mas kaunti sa tingin ko ang aking diskarte sa naka-attach na dokumento ay nakasulat sa isang medyo madaling maunawaan na paraan. Ngunit tingnan at tingnan kung may katuturan sa iyo!

Hakbang 3: Pag-coding ng Kinematics

Ang kinematics ay maaaring mahirap maunawaan kahit na sa mga kalkulasyon na ibinigay ko sa una. Kaya narito ang una sa lahat isang pagpapatupad ng Octave - Ang Octave ay isang libreng tool na may maraming mga parehong tampok na matatagpuan sa Matlab.

L1o = 40; Zo = -70; L_2 = 73.0; Au = 188.0; Al = 182.0; Lo = 47.0; UPPERARMLEN = Au; LOWERARMLEN = Al; XOFFSET = Lo; ZOFFSET = L_2; AZOFFSET = Zo; AXOFFSET = L1o; disp ('Pagpapatupad ng code') disp ('Mga anggulo ng pag-input:') mabulok = deg2rad (30); kanan = deg2rad (142.5); kaliwa = deg2rad (50); rad2deg (rot) rad2deg (kanan) rad2deg (kaliwa) T1 = mabulok; #base T2 = kanan; #shoulder T3 = kaliwa; #elbow #FW kinematics upang makuha ang XYZ mula sa mga anggulo: disp ('Kinalkula X, Y, Z:') z = ZOFFSET + sin (kanan) * LOWERARMLEN - cos (left - (pi / 2 - kanan)) * UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = sin (left - (pi / 2 - kanan)) * UPPERARMLEN + cos (kanan) * LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET; x = cos (rot) * k1 y = sin (rot) * k1 ## kabaligtaran kinematics upang makakuha ng mga anggulo mula sa XYZ: rot = atan2 (y, x); x = x - cos (mabulok) * AXOFFSET; y = y - kasalanan (mabulok) * 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 - UPPERARMLEN * UPPERARMLEN) / (2 * L2 * LOWERARMLEN); c = (LOWERARMLEN * LOWERARMLEN + UPPERARMLEN * UPPERARMLEN - L2 * L2) / (2 * LOWERARMLEN * UPPERARMLEN); kanan = (atan2 (a, sqrt (1-a * a)) + atan2 (sqrt (1-b * b), b)); kaliwa = atan2 (sqrt (1-c * c), c); ## kinakalkula ang mga anggulo ng output

Sa script sa itaas mayroon kang pagpapatupad handa na code para sa pasulong at paatras na mga kinematic.

Ipasa ang mga Kinematic na ginagamit mo para sa pagkalkula kung saan ka magtatapos sa isang naibigay na hanay ng mga anggulo ng motor. Ang kabaligtaran na kinematics ay pagkatapos (gagawin ang kabaligtaran) makalkula kung anong mga anggulo ng motor ang kailangan mo upang mapunta sa isang nais na posisyon ng x, y, z. Ang mga hadlang sa paggalaw ng motor pagkatapos ay kailangang ipasok, tulad ng hal. ang base ng pag-ikot ay maaari lamang pumunta mula 0 hanggang 359 degree. Sa ganitong paraan tinitiyak mong makakapunta ka sa mga posisyon na hindi magagawa.

Hakbang 4: Pagpapatakbo ng Bagay

Kami ay hindi masyadong doon sa pagpapatupad ng kinematics library, upang hindi ko pa maibigay. Ngunit maipapakita ko sa iyo ang isang video kung paano ito tumatakbo. Ito ay medyo matatag at makinis dahil sa paggamit ng mga bearings at belt drive, bukod sa makatuwirang kalidad ng mga drive na narito ang uStepper S boards.

Hakbang 5: Karagdagang Mga Epekto ng Pagtatapos

Nagdisenyo ako ng 3 karagdagang mga end effector. Ang isa ay simpleng isang pahalang na mahigpit na pagkakahawak, ang isa pa ay umaangkop sa isang regular na European beer o soda lata at panghuli mayroong isang sistema ng vacuum gripper na nagbibigay-daan sa iyo upang magkasya sa isang vacuum cup, pump at balbula.

Magiging o magagamit ang lahat dito (mga file at tagubilin sa 3D STL):