DIY רובוטיקה - זרוע רובוטית 6 צירים חינוכית: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

תא החינוך DIY-Robotics הוא פלטפורמה הכוללת זרוע רובוטית בעלת 6 צירים, מעגל בקרה אלקטרוני ותוכנת תכנות. פלטפורמה זו היא מבוא לעולם הרובוטיקה התעשייתית. באמצעות פרויקט זה DIY-Robotics מבקש להציע פתרון במחיר סביר אך איכותי לכל מי שרוצה ללמוד עוד על התחום המרתק הזה. פרויקט זה הוא הזדמנות מצוינת לפתח ידע ומיומנויות שונות בתחומי המכניקה, חשמל ומדעי המחשב. עם התא החינוכי DIY-Robotics, רובוטיקה נמצאת בהישג יד של כולם. מדריך זה מציג את השלבים השונים להרכבה מכנית, הרכבה חשמלית והתקנה ושימוש בתוכנת DIY-Robotics Educational Cell V1.0. תוכלו למצוא את כל הקבצים הקשורים לפיתוח התא הרובוטי החינוכי בתיקייה הדחוסה. הוא כולל את רישומי התלת מימד של הרובוט, התרשימים החשמליים של הבקר, קוד הארדואינו, קודי המקור של התוכנה וכן שטר החומרים הנדרש. לפני תחילת העבודה, ודא שיש לך גישה למדפסת תלת -ממד וכדי לרכוש את כל הרכיבים הנדרשים. תוכלו למצוא רשימה של כל הרכיבים הנדרשים יחד עם המחיר שלהם והיכן להזמין אותם בשטר החומרים (bill-of-materials.pdf). אם אתה נתקע או זקוק לעזרה הקפד לבדוק בפורום DIY-Robotics. אתה יכול ליצור חשבון בחינם ולשאול את שאלתך לקהילת המומחים שלנו וחובבי הרובוטיקה המוסמכים. בואו נתחיל! (ותהנה!) הורד את כל הפרויקט:

שלב 1: תכנות ארדואינו

הורד את תוכנת Arduino IDE ישירות מאתר Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

פתח את הקובץ DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino הכלול בתיקייה הדחוסה DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

חבר את ה- Arduino Micro למחשב שלך באמצעות כבל ה- USB.

בחר את סוג Arduino / Genuino Micro ואת יציאת התקשורת הנכונה.

עיין בתמונה 1.

תכנות את ה- Arduino Micro על ידי לחיצה על כפתור העלאה:

עיין בתמונה 2.

שלב 2: הרכבת בקר אלקטרוני רובוטי (PCB)

1. סקירה כללית

הבקר האלקטרוני של התא החינוכי הרובוטי הוא הגשר בין תוכנת התכנות והרובוט. המיקרו -בקר המשמש במעגל המודפס, ה- Arduino Micro, מבצע את המשימות הבאות:

• תקשורת בין הבקר האלקטרוני ותוכנת התכנות • שליטה על 6 מנועי הרובוט (מנועי סרוו 5V) • שליטה על 3 אותות פלט דיגיטליים (רמות לוגיות 0-5V) • קריאת 3 אותות כניסה דיגיטליים (רמות לוגיות 0-5V)

עיין בתמונה 1 כדי לראות את התיאור של ה- PCB.

2. הזמנת לוח מעגלים מודפסים (PCB)

את הלוח המודפס (PCB) של בקר הרובוט ניתן להזמין מכל יצרן PCB עם קבצי "GERBER" הכלולים בתיקייה הדחוסה DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

אנו מציעים לך להזמין מהיצרן JLCPCB (jlcpcb.com) המציע שירות מהיר ופשוט במחיר נמוך במיוחד. בצע את השלבים הבאים להזמנת הלוח המודרני:

א) בדף הבית של jlcpcb.com, בחר ציטוט עכשיו, ולאחר מכן הוסף את קובץ הגרבר שלך. בחר את הקובץ Gerber.zip בתיקייה הדחוסה DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

ב) בחר את פרמטרי ברירת המחדל.

ג) בחר שמור בעגלה והמשך עם התשלום להשלמת ההזמנה.

3. מכלול לוח מעגלים מודפסים (PCB)

לאחר שלוח הלוח הבקר של הרובוט בידיים, המשך להרכבה שלו. יהיה עליך להלחם את כל הרכיבים.

כל רכיב ב- PCB מזוהה.

רשימת החומרים של שטר החומרים הכלולים במסמך הכלולים בתיקייה הדחוסה DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip תעזור לך למיין את הרכיבים.

עיין בתמונה 2.

שימו לב במיוחד לקוטביות של המרכיבים הבאים:

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

רכיבים אלה חייבים להיות מולחמים בצורה הנכונה, אחרת הם יישרפו. לדוגמה, שים לב שלדיודות פולטות האור (נוריות LED) ולקבלים (C) יש סיכה ארוכה וסיכה קצרה. יש להכניס את הסיכה הארוכה, האנודה, ולהלחמה לתוך החור המזוהה על ידי +.

עיין בתמונה 3 להלחמת רכיבים אלה בדרך הנכונה.

לבסוף, יש להוסיף 3 נגדים של 10k אוהם למעגל על מנת להפוך את אותות הקלט הדיגיטליים (Di) לתפקודיים. נגדים אלה מתוארים כדלקמן ברשימת החומרים:

RES 10K OHM 1/4W 5% AXIAL

עיין בתמונה 4 כדי לראות היכן להלחים את הנגדים הנוספים.

שלב 3: הרכבה מכנית של רובוט

1. סקירה כללית

על מנת להרכיב את הרובוט שלך באופן מכני, תזדקק לרכיבים ולכלים הבאים:

• 4 מנועי סרוו MG966R
• 2 מנועי מיקרו סרוו 9 גרם
• 8 חלקי רובוט מודפסים בתלת מימד
• 24 אגוזים M2 מטריים
• 24 ברגי M2 מטריים
• 2 ברגים M2.5 מטריים
• 4 ברגי M3 מטריים
• מדפסת תלת מימד
• מלחם
• קל יותר
• מפתחות משושה

עיין ברשימת החומרים DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf הכלולה ב- DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. הדפסה תלת מימדית

תוכלו למצוא את קבצי התלת -ממד של 8 חלקי הרובוט בתיקייה הדחוסה DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

הדפס את החלקים באמצעות מדפסת תלת מימד. אנו ממליצים להשתמש בהגדרות הבאות:

• שכבה עליונה 4 שכבות
• שכבה תחתונה 4 שכבות
• קיר 4 שכבות

3. יישר את סרווס

לפני הרכבת הרובוט, חשוב לוודא שכל מנועי הסרוו נמצאים בנקודת האמצע. על מנת ליישר את סרוווס, וודא שתכנת בעבר את המיקרו -בקר Arduino והרכבת את בקר הרובוט. בצע את ההוראות להלן כדי ליישר את מנועי הסרוו:

חבר את 6 מנועי הסרוו לבקר הרובוט ודא שהמחברים מחוברים בצורה הנכונה.

• חוט חום: 0V (-)
• חוט אדום: 5V (+)
• חוט כתום: PWM

חבר את הרגולטור 12V לשקע החשמל 120V שלך. חבר את הרגולטור 12V למחבר החשמל של בקר הרובוט. הפעל את מתג ההפעלה SW1. נורית ה- LED1 צריכה להידלק ונורית ה- LED2 צריכה להבהב. הרובוט צריך למקם את כל שלו מנועי סרוו ב 90 מעלות. אתה יכול לכבות את החשמל של בקר הרובוט ולנתק את מנועי הסרוו.

עיין בתמונה 2.

4. הכנס את האגוזים

לפני ההרכבה, הכנס אגוז M2 x 0.4 מ מ לכל חור משושה של החלקים המודפסים בתלת -ממד על מנת לאפשר הרכבה. השתמש במגהץ כדי להקל על ההכנסה.

עיין בתמונה 3.

5. יוצקים את ההילוכים בחורי הצומת

הצומת המכני בין מנועי הסרוו וחלקי הרובוט המודפסים בתלת -ממד ישירים: יש להכניס את הציוד ישירות לחור. כדי להבטיח צומת מכני טוב, החורים מעט קטנים יותר מההילוכים לאחר הדפסה תלת -ממדית. עם מצית, מעט מחממים את החור, ואז מכניסים את ההילוך של מנוע סרוו (ישר ככל האפשר). הפלסטיק המומס יקבל צורה של הילוך. השלימו את ההכנסה על ידי הידוק בעדינות של בורג. חזור על שלב זה עבור כל צומת. היזהר, התחממות יתר של חלקים מודפסים בתלת מימד עלולים לעוות אותם ולהפוך אותם לבלתי שמישים.

עיין בתמונה 4.

6. הרכבה

השתמש בברגי מטרי M3 לחיבור הילוכים של מנוע סרוו לחלקי הרובוט המודפסים בתלת -ממד. השתמש בברגי מטרי M2 לחיבור בתי המנוע של סרוו לחלקי הרובוט המודפסים בתלת -ממד. השתמש בברגי מטרי M2 להרכיב את שני חלקי הרובוט המודפסים בתלת -ממד מ- J2 עד J4..הרכב את הרובוט כך שכל מפרק יהיה בנקודת האמצע שלו (רובוט ישר, כפי שמוצג להלן).

עיין בתמונות 1 ו -5.

שלב 4: הגדרת תוכנת תוכנת רובוט

1. התקנת תוכנה

פתח את קובץ ההתקנה הכלול בתיקייה הדחוסה DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

עקוב אחר הוראות ההתקנה כדי להשלים את ההתקנה.

לאחר השלמת ההתקנה, הפעל את התוכנה על ידי לחיצה על סמל DIY Robotics בשולחן העבודה שלך.

2. ניווט בממשק

עיין בתמונה 1 ו -2 לתיאורי לוח תוכנה.

3. יצירת תוכנית רובוט

לוח התכנות מאפשר ליצור תוכנת רובוט עם עד 200 שורות הדרכה. להלן תיאור של כל סוג הוראה:

הוראת POINT

שומר נקודת רובוט (מיקום).

ביצוע הוראה זו יזיז את הרובוט בהתאם למיקום ולמהירות השמורה.

כדי לשמור נקודת רובוט בהוראה, הזז את הרובוט באופן ידני במיקום הרצוי ובחר את מהירות התנועה הרצויה באמצעות הכפתורים בלוח הבקרה. לחץ על כפתור הצבע. לאחר מכן מתווספת שורת הוראות בלוח התכנות. שורת ההוראות מציגה את הערך במעלות של כל מפרק וכן את מהירות התנועה.

עשה הוראה

משנה את המצב של אות פלט Do.

ביצוע הוראה זו ישנה את המצב של אחד מאותות הפלט Do (ON/OFF).

ליצירת הוראת DO, לחץ על כפתור Do. מוצג לוח פרמטרים. בחר את מספר אות הפלט Do (1, 2 או 3) וכן את המצב הרצוי (ON או OFF). לחץ על כפתור הוסף הוראה כדי להוסיף את ההוראה.

לאחר מכן מתווספת שורת הוראות בלוח התכנות. שורת ההוראות מציגה את מספר האות Do ושינוי המצב.

הוראת LABEL

מוסיף תווית בתוכנית הרובוט.

ביצוע הוראה זו לא ישפיע. שורה זו היא תווית שתאפשר להוראת JUMP לקפוץ לשורת הוראות LABEL זו.

ליצירת הוראת LABEL, לחץ על הלחצן Jump Label. מוצג לוח פרמטרים. בחר באפשרות תווית ובמספר התווית הרצויה (1 עד 5). לחץ על כפתור הוסף הוראה כדי להוסיף את ההוראה.

לאחר מכן מתווספת שורת הוראות בלוח התכנות. שורת ההוראות מציגה את מספר התווית.

הוראת JUMP

קופץ לשורת התוכנית המכילה את התווית המתאימה.

ביצוע הוראה זו יגרום לקפיצה בתוכנית לשורה המכילה את התווית המתאימה.

ליצירת הוראת JUMP, לחץ על הלחצן Jump Label. מוצג לוח פרמטרים. בחר באפשרות קפיצה ובמספר התווית הרצויה (1 עד 5). לחץ על כפתור הוסף הוראה כדי להוסיף את ההוראה.

לאחר מכן מתווספת שורת הוראות בלוח התכנות. שורת ההוראות מציינת את מספר תווית היעד.

אם למספר תוויות יש אותו מספר, הוראת JUMP תקפוץ לתווית הראשונה המתאימה מראש התוכנית.

אם אין תווית המתאימה למספר ההוראה JUMP, התוכנית תקפוץ לשורה האחרונה של התוכנית.

הוראת WAITDI

מחכה למצב ספציפי של אות קלט Di.

ביצוע הוראה זו יעכב את בקר הרובוט בהמתנה כל עוד מצב אות הכניסה Di שונה מהמצב הצפוי.

ליצירת הוראת WAITDI, לחץ על הלחצן Wait Di. מוצג לוח פרמטרים. בחר את מספר אות הכניסה Di (1, 2 או 3) וכן את המצב הרצוי (ON או OFF). לחץ על כפתור הוסף הוראה כדי להוסיף את ההוראה.

לאחר מכן מתווספת שורת הוראות בלוח התכנות. שורת ההוראה מציינת את מספר אות הכניסה Di ואת המצב הצפוי.

שלב 5: חבר תוכנת רובוט + PCB +

1. חיבורי חשמל

חבר את 6 מנועי הסרוו של הרובוט לבקר הרובוט ודא שהמחברים מחוברים בצורה הנכונה.

חוט חום: 0V (-) חוט אדום: 5V (+) חוט כתום: PWM

חבר את הרגולטור 12V לשקע החשמל 120V שלך. חבר את הרגולטור 12V למחבר החשמל של בקר הרובוט. הפעל את מתג ההפעלה SW1. נורית ה- LED1 צריכה להידלק ונורית ה- LED2 צריכה להבהב. הרובוט צריך למקם את כל שלו מנועי סרוו ב 90 מעלות.

חבר את כבל ה- USB מבקר הרובוט למחשב שלך.

עיין בתמונה 1.

2. הפעל את התוכנה

הפעל את תוכנת DIY Robotics Educative Cell V1.0 על ידי לחיצה על סמל DIY רובוטיקה בשולחן העבודה שלך. התוכנה נפתחת בלוח החיבורים.

עיין בתמונה 2.

3. הגדר תקשורת טורית PC Robot

לחץ על הלחצן סרוק יציאות טוריות.

בחר את יציאת התקשורת הנכונה מהרשימה הנפתחת.

לחץ על כפתור התחבר.

עיין בתמונה 3.

4. תן ליצירה להתחיל

שלוט ברובוט מלוח הבקרה.

צור את תוכנית הרובוט שלך מלוח התכנות.

תעשה חיים!

שלב 6: מסקנה

רוצה ללכת רחוק יותר?

נהנית ללמוד על עולם הרובוטיקה התעשייתית? אתה מוכן לסרס את הזרוע הרובוטית החדשה שלך? הצטרף לפורום DIY-Robotics עכשיו! פורום DIY-Robotics הוא מקום לדבר תכנות, לשתף רעיונות ופתרונות ולעבוד יחד כדי לבנות דברים מגניבים בקהילה תומכת וחכמה. זקוק לעזרה? קהילת DIY-Robotics היא שם כדי לעזור אם אתה צריך קצת תמיכה בבניית התא החינוכי של DIY-Robotics. הירשם לפורום DIY-Robotics ושאל את שאלתך לקהילה.