זרוע הרובוט של UStepper 4: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

זהו האיטרציה הרביעית של הזרוע הרובוטית שלי, שפיתחתי כיישום ללוח הבקרה של uStepper. מכיוון שלרובוט יש 3 מנועי צעד וסרוו להפעלה (בתצורה הבסיסית שלו) הוא אינו מוגבל ל- uStepper, אך ניתן להשתמש בו עם כל לוח נהג צעד.

העיצוב מבוסס על רובוט מזרן תעשייתי - והוא פשוט יחסית. עם זאת, ביליתי אינספור שעות בבניית העיצוב ובאופטימיזציה שלו גם לצורך קלות ההרכבה, אך גם להדפסת החלקים.

עשיתי את העיצוב בקלות ההדפסה ופשטות ההרכבה בראש. לא שאין דרך לשפר את שני הפרמטרים האלה, אבל אני חושב שעברתי דרך ארוכה. יתר על כן, הייתי רוצה להוריד את הרובוטיקה התעשייתית לרמה שבה החובב יכול לעקוב אחריה על ידי הראה שאפשר לעשות אותה יחסית פשוטה - גם את המתמטיקה לשלוט בה!

אל תהסס להשאיר הערה עם משוב בונה הן על העיצוב אך יותר מכל על האופן שבו אני עושה על הנגשתו לכולם (במיוחד המתמטיקה).

שלב 1: חלקים דרושים, הדפסה תלת מימדית והרכבה

בעצם כל מה שאתה צריך לדעת נמצא במדריך ההרכבה. יש BOM מפורט עם חלקים קנויים ומודפסים והוראת הרכבה מפורטת.

הדפסת תלת מימד מתבצעת במדפסת תלת מימד באיכות סבירה (FDM) עם גובה שכבה של 0.2 מ מ ו -30 % מילוי. אתה יכול למצוא את האיטרציה האחרונה של חלקים והוראות כאן:

שלב 2: קינמטיקה

כדי לגרום לזרוע להסתובב בצורה צפויה עליך לעשות מתמטיקה: OI חיפשתי הרבה מקומות לתיאור פשוט יחסית של הקינמטיקה הקשורה לסוג זה של רובוט, אך לא מצאתי אחד שאני מאמין שהיה בו רמה שרוב האנשים יכלו להבין אותה. עשיתי גרסה משלי לקינמטיקה המבוססת אך ורק על טריגונומטריה ולא על השינויים במטריצה שיכולים להיראות די מפחידים אם מעולם לא עבדת על הדברים האלה - עם זאת, הם פשוטים למדי עבור הרובוט הספציפי הזה מכיוון שהוא רק 3 DOF.

אף על פי כן אני חושב שהגישה שלי במסמך המצורף כתובה בצורה קלה יחסית להבנה. אבל תסתכל ותראה אם זה נראה לך הגיוני!

שלב 3: קידוד הקינמטיקה

הקשה על הקינמטיקה יכולה להיות קשה לתפוס אפילו עם החישובים שסיפקתי קודם. אז הנה קודם כל יישום אוקטבה - Octave הוא כלי חינמי עם הרבה מאותן תכונות שנמצאות ב- Matlab.

L1o = 40; Zo = -70; L_2 = 73.0; Au = 188.0; Al = 182.0; Lo = 47.0; UPPERARMLEN = Au; LOWERARMLEN = אל; XOFFSET = Lo; ZOFFSET = L_2; AZOFFSET = Zo; AXOFFSET = L1o; disp ('יישום קוד') disp ('זוויות קלט:') ריקבון = deg2rad (30); מימין = deg2rad (142.5); שמאל = deg2rad (50); rad2deg (ריקבון) rad2deg (מימין) rad2deg (שמאל) T1 = ריקבון;#בסיס T2 = ימין;#כתף T3 = שמאל;#מרפק#FW קינמטיקה כדי לקבל XYZ מזוויות: disp ('מחושב X, Y, Z:') z = ZOFFSET + sin (מימין)*LOWERARMLEN - cos (שמאל - (pi/2 - ימין))*UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = sin (שמאל - (pi/2 - ימין))*UPPERARMLEN + cos (ימין)* LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET; x = cos (ריקבון)*k1 y = sin (ריקבון)*k1 ## קינמטיקה הפוכה כדי לקבל זוויות מ- XYZ: rot = atan2 (y, x); x = x - cos (ריקבון)*AXOFFSET; y = y - sin (ריקבון)*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); מימין = (atan2 (a, sqrt (1-a*a)) + atan2 (sqrt (1-b*b), b)); שמאל = atan2 (sqrt (1-c*c), c); ## פלט זוויות מחושבות disp ('זוויות פלט:') ריקבון = rad2deg (ריקבון) ימין = rad2deg (ימין) שמאל = rad2deg (שמאל)

עם התסריט הנ ל יש לך בעצם קוד מוכן ליישום לקינמטיקה קדימה ואחורה.

קינמטיקה קדימה שבה אתה משתמש לחישוב היכן תסיים קבוצה נתונה של זוויות מוטוריות. קינמטיקה הפוכה תחשב אז (בצע את ההפוך) אילו זוויות מנוע אתה צריך כדי להגיע למיקום x, y, z הרצוי. לאחר מכן יש להכניס מגבלות על התנועה המוטורית, כמו למשל בסיס הסיבוב יכול להגיע רק מ -0 עד 359 מעלות. בדרך זו אתה מבטיח שלא תלך לעמדות שאינן אפשריות.

שלב 4: הפעלת הדבר

אנחנו לא ממש שם עם יישום הספרייה הקינמטית, כך שאני לא יכול לספק עדיין. אבל אני יכול להראות לך סרטון איך הוא פועל. זה די יציב וחלק בגלל השימוש במסבים וכונן חגורות, מלבד איכות סבירה של כוננים שנמצאים כאן בלוחות uStepper S.

שלב 5: מכשירי קצה נוספים

עיצבתי 3 אפקטורי קצה נוספים. האחת היא פשוט אחיזה אופקית, אחרת מתאימה לפחית בירה או סודה אירופאית רגילה ולבסוף יש מערכת אחיזת ואקום המאפשרת לך להתאים על כוס ואקום, משאבה ושסתום.

הכל יהיה או זמין כאן (קבצי הוראות 3D STL):