DIY Robotics - Utbildande 6 -axel robotarm: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

DIY-Robotics utbildningscell är en plattform som innehåller en 6-axlig robotarm, en elektronisk styrkrets och en programmeringsprogramvara. Denna plattform är en introduktion till industrirobotikens värld. Genom detta projekt vill DIY-Robotics erbjuda en prisvärd men kvalitetslösning för alla som vill lära sig mer om detta fascinerande område. Detta projekt är ett utmärkt tillfälle att utveckla olika kunskaper och färdigheter inom mekanik, el och datavetenskap. Med DIY-Robotics utbildningscell är robotik inom räckhåll för alla. Denna manual visar de olika stegen för mekanisk montering, elektrisk montering och installation och användning av DIY-Robotics Educational Cell V1.0-programvaran. Du hittar alla filer relaterade till utvecklingen av den pedagogiska robotcellen i den komprimerade mappen. Den innehåller 3D -ritningar av roboten, de elektriska diagrammen för styrenheten, Arduino -koden, programvarukällkoderna samt den faktura som krävs. Innan du sätter igång, se till att du har tillgång till en 3D -skrivare och köper alla nödvändiga komponenter. Du hittar en lista över alla komponenter som krävs tillsammans med deras pris och var du kan beställa dem i materialförteckningen (bill-of-materials.pdf). Om du fastnar eller behöver hjälp, se till att göra DIY-Robotics Forum. Du kan skapa ett konto gratis och ställa din fråga till vårt community av ackrediterade specialister och robotentusiaster. Låt oss börja! (och ha kul!) Ladda ner hela projektet:

Steg 1: Arduino -programmering

Ladda ner Arduino IDE -programvaran direkt från Arduinos webbplats:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Öppna filen DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino som finns i den komprimerade mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Anslut Arduino Micro till din dator med USB -kabeln.

Välj typ Arduino / Genuino Micro och rätt kommunikationsport.

Se bild 1.

Programmera Arduino Micro genom att trycka på uppladdningsknappen:

Se bild 2.

Steg 2: Robotelektronisk styrenhet (PCB)

1. Översikt

Den elektroniska styrenheten för den robotiska utbildningscellen är bron mellan programmeringsprogramvaran och roboten. Mikrocontrollern som används på den tryckta kretsen, Arduino Micro, utför följande uppgifter:

• Kommunikation mellan den elektroniska styrenheten och programmeringsprogramvaran • Styrning av de 6 robotmotorerna (5V servomotorer) • Styrning av 3 digitala utgångssignaler (0-5V logiska nivåer) • Avläsning av 3 digitala ingångssignaler (0-5V logiska nivåer)

Se bild 1 för att se beskrivningen av kretskortet.

2. Beställning av kretskort (PCB)

Robotstyrenhetens kretskort (PCB) kan beställas från valfri kretskortstillverkare med "GERBER" -filerna i den komprimerade mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Vi föreslår att du beställer från tillverkaren JLCPCB (jlcpcb.com) som erbjuder en snabb, enkel service till ett mycket lågt pris. Följ följande steg för att beställa kretskortet:

A) På hemsidan jlcpcb.com väljer du CITERA NU och sedan Lägg till din gerberfil. Välj Gerber.zip -filen i den komprimerade mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Välj standardparametrar.

C) Välj Spara i kundvagnen och fortsätt med betalningen för att slutföra beställningen.

3. Tryckt kretskort (PCB)

När robotstyrenhetens kretskort är i händerna, fortsätt till dess montering. Du måste lödda alla komponenter.

Varje komponent i kretskortet identifieras.

bill-of-materials.pdf materiallista som ingår i den komprimerade mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip hjälper dig att sortera komponenterna.

Se bild 2.

Var särskilt uppmärksam på polariteten hos följande komponenter:

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

Dessa komponenter måste lödas på rätt sätt, annars brinner de. Lägg till exempel märke till att de lysdioder (LED) och kondensatorerna (C) har en lång stift och en kort stift. Den långa stiftet, anoden, måste sättas in och lödas i hålet som identifieras med ett +.

Se bild 3 för att löda dessa komponenter på rätt sätt.

Slutligen måste 3 motstånd på 10k Ohm läggas till kretsen för att de digitala insignalerna (Di) ska fungera. Dessa motstånd beskrivs enligt följande i materiallistan:

RES 10K OHM 1/4W 5% AXIAL

Se bild 4 för att se var de extra motstånden ska lödas.

Steg 3: Robotmekanisk montering

1. Översikt

För att mekaniskt montera din robot behöver du följande komponenter och verktyg:

• 4 servomotorer MG966R
• 2 9g mikro servomotorer
• 8 3D -tryckta robotdelar
• 24 metriska M2 muttrar
• 24 metriska M2 -bultar
• 2 metriska M2,5 bultar
• 4 metriska M3 -bultar
• 3d skrivare
• Lödkolv
• Lättare
• Hexnycklar

Se materiallistan DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf i DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. 3D -utskrift

Du hittar 3D -filerna för de 8 robotdelarna i den komprimerade mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Skriv ut delarna med en 3D -skrivare. Vi rekommenderar att du använder följande inställningar:

• Övre lager 4 lager
• Bottenlager 4 lager
• Vägg 4 lager

3. Rikta in servona

Innan du monterar roboten är det viktigt att se till att alla servomotorer är i mitten. För att anpassa servona, se till att du tidigare har programmerat Arduino -mikrokontrollern och monterat robotstyrenheten. Följ instruktionerna nedan för att anpassa servomotorerna:

Anslut de 6 servomotorerna till robotstyrenheten. Se till att kontakterna är anslutna på rätt sätt.

• Brun tråd: 0V (-)
• Röd tråd: 5V (+)
• Orange tråd: PWM

Anslut 12V -regulatorn till ditt 120V AC -vägguttag. Anslut 12V -regulatorn till strömkontakten på robotstyrenheten. Aktivera strömbrytaren SW1. LED1 -lampan ska tändas och LED2 -lampan ska blinka. Roboten bör placera alla dess servomotorer vid 90 grader. Du kan stänga av strömmen till robotstyrenheten och koppla bort servomotorerna.

Se bild 2.

4. Sätt i muttrarna

Innan du monterar, sätt in en M2 x 0,4 mm mutter i varje sexkantigt hål på de 3D -tryckta delarna för att möjliggöra montering. Använd ett lödkolv för att underlätta införandet.

Se bild 3.

5. Gjut kugghjulen i kopplingshålen

Den mekaniska kopplingen mellan servomotorerna och de 3D -tryckta robotdelarna är direkt: växeln måste sättas in direkt i hålet. För att säkerställa en bra mekanisk övergång är hålen något mindre än växlarna efter 3D -utskrift. Med en lättare, något värm upp hålet och sätt sedan in växeln på en servomotor (så rak som möjligt). Den smälta plasten kommer att ha formen av en kugghjul. Slutför insatsen genom att försiktigt dra åt en bult. Upprepa detta steg för varje korsning. Var försiktig, överhettning av 3D -utskrivna delar kan deformera dem och göra dem oanvändbara.

Se bild 4.

6. Montering

Använd M3 -metriska bultar för att fästa servomotorn på de 3D -tryckta robotdelarna. Använd M2 -metriska bultar för att fästa servomotorhusen på de 3D -tryckta robotdelarna. Använd M2 -metriska bultar för att montera de två 3D -tryckta robotdelarna från J2 till J4. Montera roboten så att varje skarv är i mitten (rak robot, som visas nedan).

Se bilderna 1 och 5.

Steg 4: Installation av robotprogrammeringsprogram

1. Programvaruinstallation

Öppna installationsfilen som finns i den komprimerade mappen DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Följ installationsanvisningarna för att slutföra installationen.

När installationen är klar kör du programvaran genom att klicka på ikonen DIY Robotics på skrivbordet.

2. Navigera i gränssnittet

Se bild 1 och 2 för programpanelbeskrivningar.

3. Skapande av ett robotprogram

Med programmeringspanelen kan du skapa ett robotprogram med upp till 200 instruktionsrader. Här är en beskrivning av varje typ av instruktioner:

PUNKT instruktion

Sparar en robotpunkt (position).

Genom att utföra denna instruktion flyttas roboten enligt den sparade positionen och hastigheten.

För att spara en robotpunkt i en instruktion, flytta roboten manuellt till önskad position och välj önskad rörelsehastighet med knapparna på kontrollpanelen. Tryck på knappen Point. En instruktionsrad läggs sedan till i programmeringspanelen. Instruktionsraden visar värdet i grader för varje led samt rörelsehastigheten.

GÖR instruktion

Ändrar tillståndet för en Do -utsignal.

Genom att utföra denna instruktion ändras tillståndet för en av utsignalerna Do (ON/OFF).

För att skapa en DO -instruktion, tryck på Do -knappen. En parameterpanel visas. Välj Do -utsignalsnummer (1, 2 eller 3) samt önskat tillstånd (ON eller OFF). Tryck på knappen Lägg till instruktion för att lägga till instruktionen.

En instruktionsrad läggs sedan till i programmeringspanelen. Instruktionsraden visar Do -signalnumret och tillståndsändringen.

ETIKETT -instruktion

Lägger till en etikett i robotprogrammet.

Att utföra denna instruktion har ingen effekt. Denna rad är en etikett som gör att JUMP -instruktionen kan hoppa till denna LABEL -instruktionsrad.

För att skapa en LABEL -instruktion, tryck på Jump Label -knappen. En parameterpanel visas. Välj alternativet Etikett och numret på önskad etikett (1 till 5). Tryck på knappen Lägg till instruktion för att lägga till instruktionen.

En instruktionsrad läggs sedan till i programmeringspanelen. Instruktionsraden visar etikettnumret.

HOPP instruktion

Hoppar till programraden som innehåller motsvarande etikett.

Om du utför denna instruktion kommer du att hoppa i programmet till raden som innehåller motsvarande etikett.

För att skapa en JUMP -instruktion, tryck på knappen Jump Label. En parameterpanel visas. Välj alternativet Hoppa och numret på önskad etikett (1 till 5). Tryck på knappen Lägg till instruktion för att lägga till instruktionen.

En instruktionsrad läggs sedan till i programmeringspanelen. Instruktionsraden anger målet på etiketten.

Om flera etiketter har samma nummer hoppar JUMP -instruktionen till den första motsvarande etiketten från toppen av programmet.

Om det inte finns någon etikett som motsvarar JUMP -instruktionsnumret hoppar programmet till programmets sista rad.

WAITDI -instruktion

Väntar på ett specifikt tillstånd för en Di -insignal.

Genom att utföra denna instruktion kommer robotstyrenheten att vänta så länge tillståndet för Di -insignalen skiljer sig från det förväntade tillståndet.

För att skapa en WAITDI -instruktion, tryck på knappen Vänta Di. En parameterpanel visas. Välj Di -insignalsnummer (1, 2 eller 3) samt önskat tillstånd (ON eller OFF). Tryck på knappen Lägg till instruktion för att lägga till instruktionen.

En instruktionsrad läggs sedan till i programmeringspanelen. Instruktionsraden indikerar Di -ingångssignalnumret och det förväntade tillståndet.

Steg 5: Anslut Robot + PCB + Software

1. Elektriska anslutningar

Anslut robotens 6 servomotorer till robotstyrenheten. Se till att kontakterna är anslutna på rätt sätt.

Brun tråd: 0V (-) Röd tråd: 5V (+) Orange tråd: PWM

Anslut 12V -regulatorn till ditt 120V AC -vägguttag. Anslut 12V -regulatorn till strömkontakten på robotstyrenheten. Aktivera strömbrytaren SW1. LED1 -lampan ska tändas och LED2 -lampan ska blinka. Roboten bör placera alla dess servomotorer i 90 grader.

Anslut USB -kabeln från robotstyrenheten till din dator.

Se bild 1.

2. Kör programmet

Kör programvaran DIY Robotics Educative Cell V1.0 genom att klicka på ikonen DIY Robotics på skrivbordet. Programvaran öppnas på anslutningspanelen.

Se bild 2.

3. Ställ in PC Robot seriell kommunikation

Tryck på knappen Skanna seriella portar.

Välj rätt kommunikationsport från listrutan.

Tryck på knappen Anslut.

Se bild 3.

4. Låt skapelsen börja

Styr roboten från kontrollpanelen.

Skapa ditt robotprogram från programmeringspanelen.

Ha så kul!

Steg 6: Slutsats

Vill du gå längre?

Gillade du att lära dig om industrirobotikens värld? Är du redo att pimpa din nya robotarm? Gå med i DIY-Robotics Forum nu! DIY-Robotics Forum är en plats för att prata programmering, dela idéer och lösningar och arbeta tillsammans för att bygga coola saker i en stödjande, smart gemenskap. Behövs hjälp? DIY-Robotics-gemenskapen finns där för att hjälpa till om du behöver lite stöd när du bygger DIY-Robotics-utbildningscellen. Prenumerera på DIY-Robotics Forum och ställ din fråga till gemenskapen.