الروبوتات DIY - ذراع روبوت تعليمي ذو 6 محاور: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

الخلية التعليمية DIY-Robotics هي عبارة عن منصة تتضمن ذراعًا آليًا من 6 محاور ودائرة تحكم إلكترونية وبرنامج برمجة. هذه المنصة هي مقدمة لعالم الروبوتات الصناعية. من خلال هذا المشروع ، ترغب DIY-Robotics في تقديم حل ميسور التكلفة ولكن عالي الجودة لجميع أولئك الذين يرغبون في معرفة المزيد عن هذا المجال الرائع. يعد هذا المشروع فرصة ممتازة لتطوير المعارف والمهارات المختلفة في مجالات الميكانيكا والكهرباء وكذلك علوم الكمبيوتر. مع الخلية التعليمية DIY-Robotics ، تكون الروبوتات في متناول الجميع. يوضح هذا الدليل الخطوات المختلفة للتجميع الميكانيكي والتجميع الكهربائي وتركيب واستخدام برنامج DIY-Robotics Educational Cell V1.0. ستجد جميع الملفات المتعلقة بتطوير الخلية الروبوتية التعليمية في المجلد المضغوط. يتضمن الرسومات ثلاثية الأبعاد للروبوت ، والمخططات الكهربائية لوحدة التحكم ، ورمز Arduino ، وأكواد مصدر البرنامج بالإضافة إلى فاتورة المواد المطلوبة. قبل البدء ، تأكد من أن لديك إمكانية الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد وشراء جميع المكونات المطلوبة. ستجد قائمة بجميع المكونات المطلوبة مع سعرها ومكان طلبها في فاتورة المواد (bill-of-materials.pdf). إذا واجهتك مشكلة أو احتجت إلى مساعدة ، فتأكد من مراجعة منتدى DIY-Robotics. يمكنك إنشاء حساب مجانًا وطرح سؤالك على مجتمعنا من المتخصصين المعتمدين وعشاق الروبوتات. هيا نبدأ! (واستمتع بوقتك!) قم بتنزيل المشروع بالكامل:

الخطوة 1: برمجة اردوينو

قم بتنزيل برنامج Arduino IDE مباشرة من موقع Arduino على الويب:

www.arduino.cc/en/Main/Software

افتح الملف DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino المضمن في المجلد المضغوط DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

قم بتوصيل Arduino Micro بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل USB.

حدد نوع Arduino / Genuino Micro ومنفذ الاتصال الصحيح.

الرجوع إلى الصورة 1.

قم ببرمجة Arduino Micro بالضغط على زر التحميل:

الرجوع إلى الصورة 2.

الخطوة 2: تجميع وحدة تحكم الروبوت الإلكتروني (PCB)

1. نظرة عامة

وحدة التحكم الإلكترونية للخلية التعليمية الروبوتية هي الجسر بين برنامج البرمجة والروبوت. يقوم المتحكم الدقيق المستخدم في الدائرة المطبوعة ، Arduino Micro ، بتنفيذ المهام التالية:

• الاتصال بين وحدة التحكم الإلكترونية وبرنامج البرمجة • التحكم في محركات الروبوت الستة (محركات مؤازرة 5 فولت) • التحكم في 3 إشارات خرج رقمية (مستويات منطقية من 0 إلى 5 فولت) • قراءة 3 إشارات إدخال رقمية (مستويات منطقية من 0 إلى 5 فولت)

الرجوع إلى الصورة 1 لمعرفة وصف ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

2. ترتيب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يمكن طلب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لوحدة التحكم في الروبوت من أي شركة مصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور مع ملفات "GERBER" المضمنة في المجلد المضغوط DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

نقترح عليك أن تطلب من الشركة المصنعة JLCPCB (jlcpcb.com) التي تقدم خدمة سريعة وبسيطة بسعر منخفض للغاية. اتبع الخطوات التالية لطلب PCB:

أ) في الصفحة الرئيسية لـ jlcpcb.com ، حدد QUOTE NOW ، ثم أضف ملف gerber الخاص بك. حدد ملف Gerber.zip في المجلد المضغوط DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

ب) حدد المعلمات الافتراضية.

ج) حدد حفظ في عربة التسوق وتابع الدفع لإكمال الطلب.

3. تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)

بمجرد أن يكون جهاز التحكم في الروبوت ثنائي الفينيل متعدد الكلور في متناول اليد ، انتقل إلى التجميع. سيكون عليك لحام جميع المكونات.

يتم تحديد كل مكون من مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

ستساعدك قائمة المواد المدرجة في مجلد DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip على فرز المكونات.

الرجوع إلى الصورة 2.

انتبه بشكل خاص إلى قطبية المكونات التالية:

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

يجب لحام هذه المكونات بالطريقة الصحيحة ، وإلا فإنها ستحترق. على سبيل المثال ، لاحظ أن الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) والمكثفات (C) لها دبوس طويل ودبوس قصير. يجب إدخال الدبوس الطويل ، الأنود ، ولحامه في الفتحة المحددة بواسطة a +.

الرجوع إلى الصورة 3 لحام هذه المكونات بالطريقة الصحيحة.

أخيرًا ، يجب إضافة 3 مقاومات 10 كيلو أوم إلى الدائرة من أجل جعل إشارات الإدخال الرقمية (Di) وظيفية. يتم وصف هذه المقاومات على النحو التالي في قائمة المواد:

RES 10K أوم 1/4 واط 5٪ أكسيال

راجع الصورة 4 لمعرفة مكان لحام تلك المقاومات الإضافية.

الخطوة 3: التجميع الميكانيكي للروبوت

1. نظرة عامة

لتجميع الروبوت الخاص بك ميكانيكيًا ، ستحتاج إلى المكونات والأدوات التالية:

• 4 محركات مؤازرة MG966R
• 2 9g مايكرو سيرفو موتورز
• 8 أجزاء روبوت مطبوعة ثلاثية الأبعاد
• 24 صمولة M2 متري
• 24 مسامير متري M2
• 2 مسامير مترية M2.5
• 4 مسامير مترية M3
• طابعة 3D
• لحام حديد
• ولاعة
• مفاتيح سداسية

راجع قائمة المواد DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf المضمنة في DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. الطباعة ثلاثية الأبعاد

ستجد الملفات ثلاثية الأبعاد لأجزاء الروبوت الثمانية في المجلد المضغوط DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

اطبع الأجزاء باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. نوصي باستخدام الإعدادات التالية:

• الطبقة العليا 4 طبقات
• الطبقة السفلية 4 طبقات
• 4 طبقات جدار

3. قم بمحاذاة الماكينات

قبل تجميع الروبوت ، من المهم التأكد من أن جميع محركات المؤازرة في منتصف الطريق. من أجل محاذاة الماكينات ، تأكد من أنك قمت مسبقًا ببرمجة متحكم Arduino وتجميع وحدة تحكم الروبوت. اتبع الإرشادات أدناه لمحاذاة محركات المؤازرة:

قم بتوصيل 6 محركات مؤازرة بوحدة تحكم الروبوت ، وتأكد من توصيل الموصلات بالطريقة الصحيحة.

• سلك بني: 0V (-)
• السلك الأحمر: 5 فولت (+)
• السلك البرتقالي: PWM

قم بتوصيل منظم 12 فولت بمأخذ الحائط الخاص بك بجهد 120 فولت تيار متردد. قم بتوصيل منظم 12 فولت بموصل الطاقة لوحدة تحكم الروبوت. قم بتنشيط مفتاح الطاقة SW1 ، يجب أن يضيء مصباح LED1 ويجب أن يومض ضوء LED2 ، يجب أن يضع الروبوت كل ما لديه. محركات مؤازرة عند 90 درجة يمكنك إيقاف تشغيل وحدة التحكم في الروبوت وفصل محركات المؤازرة.

الرجوع إلى الصورة 2.

4. أدخل الصواميل

قبل التجميع ، أدخل صامولة M2 × 0.4 مم في كل فتحة سداسية للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد للسماح بالتجميع ، واستخدم مكواة لحام لتسهيل الإدخال.

الرجوع إلى الصورة 3.

5. قم بإلقاء التروس في فتحات الوصلات

الوصلة الميكانيكية بين محركات المؤازرة وأجزاء الروبوت المطبوعة ثلاثية الأبعاد مباشرة: يجب إدخال الترس مباشرة في الفتحة لضمان تقاطع ميكانيكي جيد ، تكون الثقوب أصغر قليلاً من التروس بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد. قم بتسخين الفتحة ، ثم أدخل ترس محرك مؤازر (بشكل مستقيم قدر الإمكان). سيأخذ البلاستيك المذاب شكل ترس. أكمل عملية الإدخال عن طريق شد المزلاج برفق. كرر هذه الخطوة لكل تقاطع ، وكن حذرًا ، فقد يؤدي ارتفاع درجة حرارة الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى تشوهها وجعلها غير صالحة للاستعمال.

الرجوع إلى الصورة 4.

6. التجميع

استخدم البراغي المترية M3 لربط تروس المحرك المؤازر بأجزاء الروبوت المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، واستخدم مسامير M2 المترية لإرفاق أغطية محرك المؤازرة بأجزاء الروبوت المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، واستخدم البراغي المترية M2 لتجميع جزأي الروبوت المطبوعين ثلاثي الأبعاد من J2 إلى J4 قم بتجميع الروبوت بحيث يكون كل مفصل في منتصفه (روبوت مستقيم ، كما هو موضح أدناه).

الرجوع إلى الصور 1 و 5.

الخطوة 4: إعداد برنامج برمجة الروبوت

1. إعداد البرامج

افتح ملف الإعداد المضمن في المجلد المضغوط DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

اتبع تعليمات المثبت لإكمال التثبيت.

عند اكتمال التثبيت ، قم بتشغيل البرنامج بالنقر فوق أيقونة DIY Robotics على سطح المكتب.

2. تصفح الواجهة

راجع الصورة 1 و 2 للحصول على أوصاف لوحة البرامج.

3. إنشاء برنامج روبوت

تتيح لك لوحة البرمجة إنشاء برنامج روبوت يحتوي على ما يصل إلى 200 سطر تعليمات. فيما يلي وصف لكل نوع من التعليمات:

تعليمات POINT

يحفظ نقطة الروبوت (الموضع).

سيؤدي تنفيذ هذه التعليمات إلى تحريك الروبوت وفقًا للموضع المحفوظ والسرعة.

لحفظ نقطة الروبوت في التعليمات ، حرك الروبوت يدويًا في الموضع المطلوب وحدد سرعة الحركة المطلوبة باستخدام الأزرار الموجودة في لوحة التحكم. اضغط على زر النقطة. ثم يتم إضافة سطر التعليمات في لوحة البرمجة. يوضح سطر التعليمات القيمة بالدرجات لكل مفصل بالإضافة إلى سرعة الحركة.

هل التعليمات

يغير حالة إشارة خرج Do.

سيؤدي تنفيذ هذه التعليمات إلى تغيير حالة إحدى إشارات الخرج Do (ON / OFF).

لإنشاء تعليمات DO ، اضغط على زر Do. يتم عرض لوحة المعلمة. اختر رقم إشارة الإخراج Do (1 أو 2 أو 3) وكذلك الحالة المطلوبة (ON أو OFF). اضغط على زر إضافة تعليمات لإضافة التعليمات.

ثم يتم إضافة سطر التعليمات في لوحة البرمجة. يعرض سطر التعليمات رقم إشارة Do وتغيير الحالة.

تعليمات LABEL

يضيف تسمية في برنامج الروبوت.

لن يكون لتنفيذ هذه التعليمات أي تأثير. هذا السطر عبارة عن ملصق سيسمح لتعليمات JUMP بالقفز إلى سطر تعليمات LABEL هذا.

لإنشاء تعليمات LABEL ، اضغط على زر Jump Label. يتم عرض لوحة المعلمة. اختر خيار Label ورقم الملصق المطلوب (من 1 إلى 5). اضغط على زر إضافة تعليمات لإضافة التعليمات.

ثم يتم إضافة سطر التعليمات في لوحة البرمجة. يظهر سطر التعليمات رقم التسمية.

تعليمات JUMP

ينتقل إلى سطر البرنامج الذي يحتوي على التسمية المقابلة.

سيؤدي تنفيذ هذه التعليمات إلى قفزة في البرنامج إلى السطر الذي يحتوي على التسمية المقابلة.

لإنشاء تعليمة JUMP ، اضغط على زر Jump Label. يتم عرض لوحة المعلمة. اختر خيار الانتقال السريع ورقم التسمية المطلوبة (من 1 إلى 5). اضغط على زر إضافة تعليمات لإضافة التعليمات.

ثم يتم إضافة سطر التعليمات في لوحة البرمجة. يشير سطر التعليمات إلى رقم التسمية الهدف.

إذا كانت هناك عدة ملصقات لها نفس الرقم ، فستنتقل تعليمات JUMP إلى أول ملصق مطابق من أعلى البرنامج.

إذا لم تكن هناك تسمية مطابقة لرقم تعليمات JUMP ، سينتقل البرنامج إلى السطر الأخير من البرنامج.

تعليمات WAITDI

ينتظر حالة معينة لإشارة إدخال Di.

سيؤدي تنفيذ هذه التعليمات إلى وضع وحدة تحكم الروبوت قيد الانتظار طالما كانت حالة إشارة إدخال Di مختلفة عن الحالة المتوقعة.

لإنشاء تعليمات WAITDI ، اضغط على زر Wait Di. يتم عرض لوحة المعلمة. اختر رقم إشارة الإدخال Di (1 أو 2 أو 3) وكذلك الحالة المطلوبة (ON أو OFF). اضغط على زر إضافة تعليمات لإضافة التعليمات.

ثم يتم إضافة سطر التعليمات في لوحة البرمجة. يشير سطر التعليمات إلى رقم إشارة الإدخال Di والحالة المتوقعة.

الخطوة 5: قم بتوصيل Robot + PCB + Software

1. التوصيلات الكهربائية

قم بتوصيل المحركات المؤازرة الستة للروبوت بوحدة التحكم في الروبوت ، وتأكد من توصيل الموصلات بالطريقة الصحيحة.

السلك البني: 0V (-) السلك الأحمر: 5V (+) السلك البرتقالي: PWM

قم بتوصيل منظم 12 فولت بمأخذ الحائط الخاص بك بجهد 120 فولت تيار متردد. قم بتوصيل منظم 12 فولت بموصل الطاقة لوحدة تحكم الروبوت. قم بتنشيط مفتاح الطاقة SW1 ، يجب أن يضيء مصباح LED1 ويجب أن يومض ضوء LED2 ، يجب أن يضع الروبوت كل ما لديه. محركات مؤازرة عند 90 درجة.

قم بتوصيل كبل USB من وحدة تحكم الروبوت بجهاز الكمبيوتر الخاص بك.

الرجوع إلى الصورة 1.

2. قم بتشغيل البرنامج

قم بتشغيل برنامج DIY Robotics Educative Cell V1.0 بالنقر على أيقونة DIY Robotics على سطح المكتب. يفتح البرنامج على لوحة الاتصال.

الرجوع إلى الصورة 2.

3. ضبط الاتصال التسلسلي لروبوت الكمبيوتر

اضغط على زر مسح المنافذ التسلسلية.

حدد منفذ الاتصال الصحيح من القائمة المنسدلة.

اضغط على زر الاتصال.

الرجوع إلى الصورة 3.

4. دع الخلق يبدأ

تحكم في الروبوت من لوحة التحكم.

قم بإنشاء برنامج الروبوت الخاص بك من لوحة البرمجة.

استمتع!

الخطوة السادسة: الخاتمة

تريد أن تذهب أبعد من ذلك؟

هل استمتعت بالتعرف على عالم الروبوتات الصناعية؟ هل أنت مستعد لقواد ذراعك الآلي الجديد؟ انضم إلى منتدى DIY-Robotics الآن! يعد منتدى DIY-Robotics Forum مكانًا للتحدث عن البرمجة ومشاركة الأفكار والحلول والعمل معًا لبناء أشياء رائعة في مجتمع داعم وذكي. تحتاج مساعدة؟ يوجد مجتمع DIY-Robotics للمساعدة إذا كنت بحاجة إلى بعض الدعم أثناء بناء الخلية التعليمية DIY-Robotics. اشترك في منتدى DIY-Robotics وطرح سؤالك على المجتمع.