DIY Robot Arm 6 Axis (na may Stepper Motors): 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

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

Matapos ang higit sa isang taon ng mga pag-aaral, mga prototype at iba't ibang pagkabigo na pinamamahalaang bumuo ako ng iron / aluminyo robot na may 6 degree na kalayaan na kinokontrol ng mga stepper motor.

Ang pinaka mahirap na bahagi ay ang disenyo dahil nais kong makamit ang 3 pangunahing layunin:

• Mababang gastos sa pagsasakatuparan
• Madaling pagpupulong kahit na may maliit na kagamitan
• Magandang katumpakan kapag gumagalaw

Dinisenyo ko ang 3D na modelo sa Rhino nang maraming beses hanggang sa (sa aking palagay) isang mahusay na kompromiso na nakakatugon sa 3 mga kinakailangan.

Hindi ako isang inhinyero at bago ang proyektong ito wala akong karanasan sa robotics kaya't ang isang taong mas may karanasan kaysa sa akin ay makakahanap ng mga bahid sa disenyo sa aking ginawa ngunit masasabi ko pa rin na nasiyahan ako sa huling resulta na nakamit ko.

Mga gamit

para sa karagdagang impormasyon bisitahin ang aking personal na blog

Hakbang 1: Disenyo ng CAD

Bago makarating sa huling modelo ay nagdisenyo ako ng hindi bababa sa 8 magkakaibang mga prototype na may iba't ibang mga sistema ng paghahatid ngunit walang maaaring masiyahan ang 3 mga kinakailangang inilarawan sa itaas.

Pinagsama ang mga mekanikal na solusyon ng lahat ng mga prototype na ginawa (at tumatanggap din ng ilang mga kompromiso) ang huling modelo ay lumabas. Hindi ko binilang ang mga oras na ginugol ko sa harap ng CAD ngunit masisiguro ko sa iyo na marami talaga sila.

Ang isang aspeto na dapat tandaan sa yugto ng disenyo ay kahit na isang solong gramo na idinagdag sa dulo ng pulso ng robot ay pinarami sa gastos ng paglaban ng metalikang kuwintas ng mga motor sa base at samakatuwid ay mas maraming timbang ang idinagdag at mas maraming mga motor dapat kalkulahin para matiis ang pagsisikap.

Upang "matulungan" ang mga makina na makatiis ng stress na inilapat ko ang mga gas piston na 250N at 150N.

Naisip kong bawasan ang mga gastos sa pamamagitan ng paglikha ng robot na may mga plate na bakal na pinutol ng laser (C40) at aluminyo na may mga kapal mula 2, 3, 5, 10 mm; ang paggupit ng laser ay mas mura kaysa sa 3D metal milling.

Matapos ang pagdidisenyo ng bawat indibidwal na sangkap, gumawa ako ng mga hugis ng mga piraso sa.dxf at ipinadala ang mga ito sa cutting center. Ang lahat ng natitirang mga bahagi ay ginawa ng aking sarili sa lathe.

Hakbang 2: Paghahanda at pagpupulong

Sa wakas oras na upang madumihan ang aking mga kamay (iyon ang pinakamahusay na ginagawa ko)…

Ang yugto ng konstruksyon ay tumagal ng maraming oras na trabaho para sa paghahanda ng mga piraso, manu-manong pagsasampa ng mga butas, mga kasukasuan, mga sinulid at pag-ikot ng mga hub. Ang katotohanang dinisenyo ang bawat solong sangkap upang makapagtrabaho kasama lamang ng ilang mga tool sa pagtatrabaho ay humantong sa akin na walang anumang mga malaking sorpresa o mekanikal na problema.

Ang pinakamahalagang bagay ay hindi magmadali upang tapusin ang mga bagay ngunit maging masigasig at sundin ang bawat solong linya ng proyekto, ang pag-aayos sa yugtong ito ay hindi kailanman hahantong sa magagandang resulta.

Napagtanto ang pagkakaroon ng mga upuan sa tindig sapagkat ang bawat pinagsamang nakasalalay sa kanila at kahit isang maliit na paglalaro ng ilang porsyento ay maaaring ikompromiso ang tagumpay ng proyekto.

Natagpuan ko ang aking sarili na kinakailangang gawing muli ang mga pin dahil sa lathe tinanggal ko ang tungkol sa 5 sentimo na mas maliit kaysa sa butas ng tindig at nang sinubukan kong i-mount ito ang laro ay halatang halata.

Ang mga tool na ginamit ko upang ihanda ang lahat ng mga piraso ay:

• drill press
• gilingan / dremel
• gumiling
• manu-manong file
• lathe
• English key

Nauunawaan ko na hindi lahat ay maaaring magkaroon ng isang lathe sa bahay at sa kasong ito kinakailangan na ibigay ang mga piraso sa isang dalubhasang sentro.

Dinisenyo ko ang mga piraso upang maputol ng laser na may bahagyang mas masaganang mga kasukasuan upang maperpekto ang mga ito sa pamamagitan ng kamay dahil ang laser, gayunpaman tiyak na maaaring ito, ay bumubuo ng isang korteng cut at mahalaga na isaalang-alang ito.

Paggawa gamit ang file sa pamamagitan ng kamay sa bawat pinagsamang ginawa ko upang makabuo ng isang napaka tumpak na pagkabit sa pagitan ng mga bahagi.

Kahit na ang mga butas sa mga upuan ng tindig ay ginawa kong maliit at pagkatapos ay muling binago ang mga ito sa pamamagitan ng kamay na may dremel at maraming (ngunit talagang maraming) pasensya.

Ang lahat ng mga thread na ginawa ko sa pamamagitan ng kamay sa drill press dahil ang maximum na perpendicularity sa pagitan ng instrumento at ng piraso ay nakuha. Matapos ihanda ang bawat piraso ay dumating na ang pinakahihintay na sandali ng katotohanan, ang pagpupulong ng buong robot. Nagulat ako nang makita na ang bawat piraso ay akma na tumutugma sa isa pa na may tamang pagpapahintulot.

Ang robot ay natipon na lahat

Bago gumawa ng anupaman, ginusto kong gumawa ng ilang mga pagsubok sa paggalaw upang matiyak na ang mga makina ay maayos na dinisenyo, kung may makita akong mga problema sa mga makina, lalo na ang kanilang humihigpit na metalikang kuwintas, mapipilitan akong muling gawin ang isang mahusay na bahagi ng proyekto.

Kaya pagkatapos ding mai-mount ang 6 na makina ay kinuha ko ang mabibigat na robot sa aking attic lab upang isumite ito sa mga unang pagsubok.

Hakbang 3: Mga Pagsubok sa Unang Paggalaw

Matapos makumpleto ang mekanikal na bahagi ng robot ay mabilis kong naipon ang mga electronics at nakakonekta lamang ang mga kable ng 6 na motor. Ang mga resulta sa pagsubok ay napaka-positibo, maayos ang paggalaw ng mga kasukasuan at sa mga naunang itinatag na mga anggulo, natuklasan ko ang isang pares ng madaling malutas na mga problema.

Ang unang problema ay tungkol sa pinagsamang no. 3 na kung saan sa maximum na labis na karga ay labis na nag-overload ang sinturon at kung minsan ay sanhi ng pagkawala ng mga hakbang. Ang solusyon sa problemang ito ay humantong sa akin sa iba't ibang mga argumento na makikita natin sa susunod na hakbang.

Ang pangalawang problema ay tungkol sa pinagsamang no. 4, ang solusyon ng sinturon ng sinturon ay hindi masyadong maaasahan at nakabuo ng mga problema. Samantala ang mga bakal na bahagi ng robot ay nagsisimulang gumawa ng maliliit na puntos ng kalawang kaya't sa pagkakataong malutas ang mga problema kinuha ko rin ang pagkakataong ipinta ito.

Hakbang 4: Pagpipinta at muling pagtitipon

Hindi ko partikular na gusto ang yugto ng pagpipinta ngunit sa kasong ito obligado akong gawin ito dahil mas lalo ko itong mahal.

Sa bakal inilalagay ko muna ang isang panimulang aklat na nagsisilbing isang background para sa pulang pinturang fluo.

Hakbang 5: Pag-ayos ng Bug N.1

Matapos ang mga resulta ng pagsubok kailangan kong gumawa ng ilang mga pagbabago upang mapabuti ang kawastuhan ng robot. Ang unang pagbabago ay patungkol sa magkasanib na # 3 sa partikular kapag ito ay nasa pinaka-hindi kanais-nais na kalagayan na nagbigay ng labis na traksyon ng sinturon at dahil dito ang engine ay palaging nasa ilalim ng stress Ang solusyon ay upang makatulong sa pamamagitan ng paglalapat ng isang puwersang salungat sa direksyon ng pag-ikot.

Ginugol ko ang buong gabi sa pag-iisip tungkol sa kung ano ang maaaring maging pinakamahusay na solusyon nang hindi na kinakailangang gawin muli ang lahat. Sa una ay naisip kong maglapat ng isang malaking spring ng torsiyo ngunit ang pagtingin sa online ay wala akong nahanap na kasiya-siya kaya nagpili ako ng isang gas piston (tulad ng naidisenyo ko na para sa pinagsamang # 2), ngunit kailangan ko pa ring magpasya kung saan ilalagay ito dahil walang sapat na puwang.

Pagbibigay ng kaunti sa mga estetika, nagpasya ako na ang pinakamagandang lugar upang ilagay ang piston ay nasa gilid.

Ginawa ko ang mga kalkulasyon sa kinakailangang lakas ng piston isinasaalang-alang ang punto kung saan kailangan nitong bigyan ng lakas at pagkatapos ay nag-order ako sa ebay ng isang 150 N piston na haba ng 340 mm pagkatapos ay dinisenyo ko ang mga bagong suporta upang maiayos ito.

Hakbang 6: Pag-ayos ng Bug N.2

Ang pangalawang pagbabago ay tungkol sa pinagsamang no. 4 kung saan sa una ay binalak ko ang paghahatid gamit ang baluktot na sinturon ngunit napagtanto ko na ang mga puwang ay nabawasan at ang sinturon ay hindi gumana pati na rin ang inaasahan.

Nagpasiya akong ganap na gawing muli ang buong kasukasuan sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng mga balikat upang matanggap ang motor sa isang parallel na direksyon na may paggalang sa kanila. Gamit ang bagong pagbabago na ngayon ang belt ay gumagana nang tama at mas madali din ito upang mai-igting dahil dinisenyo ko ang isang pangunahing sistema upang madaling mai-igting ang sinturon.

Hakbang 7: Elektronika

Ang electronics control ng motor ay pareho na ginagamit para sa isang klasikong 3-axis CNC na may pagkakaiba na mayroong 3 higit pang mga driver at 3 pang mga motor na pamahalaan. Ang lahat ng lohika sa pagkontrol ng palakol ay kinakalkula ng application, ang electronics ay may nag-iisang gawain ng pagtanggap ng mga tagubilin tungkol sa kung gaano karaming mga degree ang motor ay kailangang paikutin upang ang magkasanib ay hindi maabot ang nais na posisyon.

Ang mga bahagi na bumubuo sa electronics ay:

• Arduino Mega
• n. 6 driver DM542T
• n. 4 Relè
• n. 1 24V power supply
• n. 2 Solenoid valves (para sa pneumatic clamp)

Sa Arduino na-load ko ang sketch na nakikipag-usap sa sabay na pamamahala ng mga paggalaw ng mga motor tulad ng pagpabilis, pagbawas ng bilis, bilis, mga hakbang at maximum na mga limitasyon at naprograma upang makatanggap ng mga utos na naisasagawa sa pamamagitan ng serial (USB).

Kung ikukumpara sa propesyonal na mga tagakontrol ng paggalaw na maaaring nagkakahalaga ng hanggang libong euro, ang Arduino sa sarili nitong maliit na paraan ay dinepensahan ang sarili nito na malinaw naman masyadong kumplikado sa mga operasyon na hindi nito mapamahalaan tulad ng halimbawa ng multithread na kapaki-pakinabang lalo na kapag kailangan mong pamahalaan ang maraming mga engine nang sabay-sabay.

Hakbang 8: Mga Pagsasaalang-alang sa Software

Ang bawat robot ay may sariling hugis at magkakaibang mga anggulo ng paggalaw at ang mga kinematics ay magkakaiba para sa bawat isa sa kanila. Sa sandaling ito upang patakbuhin ang mga pagsubok ginagamit ko ang software ni Chris Annin (www.anninrobotics.com) ngunit ang matematika na nakasulat para sa kanyang robot ay hindi akma na akma sa minahan sa katunayan ang ilang mga lugar sa lugar ng trabaho na hindi ko maabot ang mga ito dahil ang mga kalkulasyon ng mga sulok ay hindi kumpleto.

Ang software ni Annin ay mabuti ngayon para sa pag-eksperimento, ngunit kailangan kong magsimulang mag-isip tungkol sa pagsulat ng aking sariling software na umaangkop sa 100% sa pisika ng aking robot. Sinimulan ko na ang paggawa ng ilang mga pagsubok gamit ang Blender at pagsusulat ng bahagi ng Python ng controller ng paggalaw at tila isang mahusay na solusyon, maraming mga aspeto upang mabuo ngunit ang combo na ito (Blender + Ptyhon) ay napakadaling ipatupad, lalo na't madali ito upang planuhin at gayahin ang mga paggalaw nang walang pagkakaroon ng robot sa harap mo.

Hakbang 9: Pneumatiko Clamp

Upang makapagdala ng mga bagay sa robot ay nilagyan ko ito ng isang pneumatic clamp.

Personal na hindi ko gusto ang mga pliers na may mga servo, hindi nila ako binibigyan ng kumpiyansa sa selyo kaya't naisip ko na ang isang pneumatic pincer na partikular na inaayos ang presyon ay maaaring masiyahan ang lahat ng mga pangangailangan.

Sa mga parisukat na profile ng aluminyo binago ko ang clamp upang kumuha ng parehong maliliit na bagay at malalaking bagay.

Mamaya, kapag nakakita ako ng oras, kukunin ko ang lahat ng impormasyon tungkol sa proyekto upang ma-download ko ito.

Inaasahan kong nasiyahan ka sa pagtuturo na ito.