UStepper Robot Arm 4: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

هذا هو الإصدار الرابع من ذراعي الآلية ، والذي قمت بتطويره كتطبيق للوحة التحكم uStepper الخاصة بنا. نظرًا لأن الروبوت يحتوي على 3 محركات متدرجة ومؤازرة للتشغيل (في التكوين الأساسي) ، فإنه لا يقتصر على uStepper ، ولكن يمكن استخدامه مع أي لوحة قيادة متدرجة.

يعتمد التصميم على روبوت صناعي لمنصة نقالة - وهو بسيط نسبيًا. مع ذلك ، فقد قضيت ساعات لا حصر لها في ابتكار التصميم وتحسينه لسهولة التجميع ، وكذلك لسهولة طباعة الأجزاء.

لقد قمت بالتصميم مع مراعاة سهولة الطباعة وبساطة التجميع. لا يعني ذلك أنه لا توجد طريقة لتحسين هذين المعيارين ، لكنني أعتقد أنني قطعت شوطًا طويلاً. علاوة على ذلك ، أود أن أسحب الروبوتات الصناعية إلى مستوى يمكن للهواة اتباعها من خلال إظهار أنه يمكن جعلها بسيطة نسبيًا - وكذلك الرياضيات للتحكم فيها!

لا تتردد في ترك تعليق بتعليقات بناءة على كل من التصميم ولكن الأهم من ذلك كله كيف أقوم بإتاحته للجميع (خاصة الرياضيات).

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة والطباعة ثلاثية الأبعاد والتجميع

كل ما تحتاج إلى معرفته موجود في دليل التجميع. يوجد BOM مفصل مع الأجزاء المشتراة والمطبوعة وتعليمات التجميع التفصيلية.

تتم الطباعة ثلاثية الأبعاد على طابعة ثلاثية الأبعاد ذات جودة معقولة (FDM) بارتفاع طبقة يبلغ 0.2 مم و 30٪ ملء. يمكنك العثور على أحدث نسخة من الأجزاء والإرشادات هنا:

الخطوة الثانية: علم الحركة

لتحريك الذراع بطريقة متوقعة ، عليك القيام بالرياضيات: لقد بحثت في الكثير من الأماكن للحصول على وصف بسيط نسبيًا للحركية المتعلقة بهذا النوع من الروبوتات ، لكنني لم أجد واحدًا أعتقد أنه كان يعمل مستوى يمكن لمعظم الناس فهمه. لقد قمت بعمل نسختى الخاصة من علم الحركة القائم فقط على علم المثلثات وليس تحويلات المصفوفة التي يمكن أن تبدو مخيفة جدًا إذا لم تكن قد عملت على هذه الأشياء من قبل - ومع ذلك ، فهي بسيطة جدًا لهذا الروبوت المعين نظرًا لأنه لا يتجاوز 3 DOF.

لا أعتقد أن أسلوبي في المستند المرفق مكتوب بطريقة سهلة الفهم نسبيًا. لكن ألقِ نظرة وشاهد ما إذا كان ذلك منطقيًا بالنسبة لك!

الخطوة الثالثة: برمجة الكينماتيكا

قد يكون من الصعب فهم الكينماتيكا حتى مع الحسابات التي قدمتها في السابق. إذن هنا أولاً وقبل كل شيء تطبيق Octave - Octave هو أداة مجانية مع العديد من نفس الميزات الموجودة في Matlab.

L1o = 40 ؛ Zo = -70 ؛ L_2 = 73.0 ؛ الاتحاد الأفريقي = 188.0 ؛ Al = 182.0 ؛ Lo = 47.0 ؛ UPPERARMLEN = Au ؛ LOWERARMLEN = Al ؛ XOFFSET = Lo ؛ ZOFFSET = L_2 ، AZOFFSET = Zo ؛ AXOFFSET = L1o ، disp ('تنفيذ الكود') disp ('زوايا الإدخال:') rot = deg2rad (30) ؛ يمين = deg2rad (142.5) ؛ اليسار = deg2rad (50) ؛ rad2deg (rot) rad2deg (يمين) rad2deg (يسار) T1 = rot؛ #base T2 = right؛ #shoulder T3 = left؛ #elbow #FW kinematics للحصول على XYZ من الزوايا: disp ('محسوبة X ، Y ، Z:') z = ZOFFSET + sin (right) * LOWERARMLEN - cos (left - (pi / 2 - right)) * UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = sin (left - (pi / 2 - right)) * UPPERARMLEN + cos (right) * LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET ؛ x = cos (rot) * k1 y = sin (rot) * k1 ## حركية عكسية للحصول على زوايا من XYZ: rot = atan2 (y، x) ؛ x = x - cos (تعفن) * AXOFFSET ؛ y = y - sin (rot) * AXOFFSET ؛ ض = ض - AZOFFSET-ZOFFSET ؛ L1 = sqrt (x * x + y * y) - XOFFSET ؛ L2 = sqrt ((L1) * (L1) + (z) * (z)) ؛ أ = (ض) / L2 ؛ ب = (L2 * L2 + LOWERARMLEN * LOWERARMLEN - UPPERARMLEN * UPPERARMLEN) / (2 * L2 * LOWERARMLEN) ؛ ج = (LOWERARMLEN * LOWERARMLEN + UPPERARMLEN * UPPERARMLEN - L2 * L2) / (2 * LOWERARMLEN * UPPERARMLEN) ؛ يمين = (atan2 (a، sqrt (1-a * a)) + atan2 (sqrt (1-b * b)، b)) ؛ يسار = atan2 (sqrt (1-c * c)، c) ؛ ## زوايا الإخراج المحسوبة disp ('زوايا الإخراج:') rot = rad2deg (rot) right = rad2deg (right) left = rad2deg (يسار)

باستخدام البرنامج النصي أعلاه ، يكون لديك أساسًا رمز جاهز للتنفيذ للحركات الحركية للأمام والخلف.

الحركية إلى الأمام التي تستخدمها لحساب المكان الذي ستنتهي فيه بمجموعة معينة من زوايا المحرك. ستحسب الحركية العكسية (تفعل معكوسًا) الزوايا الحركية التي تحتاجها لتنتهي في الموضع المرغوب فيه x ، y ، z. يجب بعد ذلك إدخال القيود على حركة المحرك ، على سبيل المثال يمكن أن تنتقل قاعدة الدوران من 0 إلى 359 درجة فقط. بهذه الطريقة تضمن أنك لن تذهب إلى وظائف غير مجدية.

الخطوة 4: تشغيل الشيء

نحن لسنا هناك تمامًا مع تطبيق مكتبة علم الحركة ، لذا لا يمكنني تقديمه بعد. لكن يمكنني أن أريكم مقطع فيديو يوضح كيفية تشغيله. إنه مستقر وسلس تمامًا بسبب استخدام المحامل ومحرك الحزام ، إلى جانب الجودة المعقولة لمحركات الأقراص التي توجد هنا لوحات uStepper S.

الخطوة 5: المستجيبات النهائية الإضافية

لقد صممت 3 مؤثرات نهائية إضافية. واحد هو ببساطة قابض أفقي ، والآخر يناسب علبة بيرة أو صودا أوروبية عادية ، وأخيرًا يوجد نظام قابض تفريغ يتيح لك وضع كوب ومضخة وصمام مفرغ.

سيكون كل شيء متاحًا هنا (ملفات وإرشادات STL ثلاثية الأبعاد):