Manipulador de robot industrial: puedo hacer de todo y puedo hacerlo todo. Brazo robótico brazo mecánico Robot de limpieza con brazo robótico

Entre las características de este robot en la plataforma Arduino, se puede destacar la complejidad de su diseño. El brazo robótico consta de muchas palancas que le permiten moverse en todos los ejes, agarrar y mover varias cosas utilizando solo 4 servomotores. habiendo recogido con mis propias manos¡Con un robot así, definitivamente podrás sorprender a tus amigos y seres queridos con las capacidades y la agradable apariencia de este dispositivo! ¡Recuerda que para programar siempre puedes utilizar nuestro entorno gráfico RobotON Studio!

Si tienes alguna pregunta o comentario, ¡siempre estamos en contacto! ¡Crea y publica tus resultados!

Peculiaridades:

Para montar un brazo robótico con tus propias manos, necesitarás bastantes componentes. La parte principal está ocupada por piezas impresas en 3D, hay alrededor de 18 (no es necesario imprimir la diapositiva si descargaste e imprimiste todo lo que necesitas, necesitarás pernos, tuercas y componentes electrónicos):

• 5 pernos M4 de 20 mm, 1 x 40 mm y tuercas correspondientes con protección antitorsión
• 6 pernos M3 de 10 mm, 1 x 20 mm y sus tuercas correspondientes
• Placa de pruebas con cables de conexión o blindaje.
• Arduino Nano
• 4 servomotores SG 90

Después de ensamblar la carcasa, es IMPORTANTE asegurarse de que se mueva libremente. Si los componentes clave del Roboarm se mueven con dificultad, es posible que los servomotores no puedan soportar la carga. Al ensamblar la electrónica, debe recordarse que es mejor conectar el circuito a la alimentación después de verificar minuciosamente las conexiones. Para evitar daños a los servovariadores SG 90, no es necesario girar el motor con la mano a menos que sea necesario. Si necesita desarrollar SG 90, debe mover suavemente el eje del motor hacia adentro. lados diferentes.

Características:

• Programación sencilla gracias a la presencia de un número reducido de motores y del mismo tipo.
• Presencia de zonas muertas para algunos servos.
• Amplia aplicabilidad del robot en la vida cotidiana.
• Interesante trabajo de ingenieria
• La necesidad de utilizar una impresora 3D.

Este proyecto es una tarea modular de varios niveles. La primera etapa del proyecto es el montaje del módulo del brazo robótico, suministrado como un conjunto de piezas. La segunda etapa del trabajo consistirá en montar la interfaz para PC IBM, también a partir de un conjunto de piezas. Finalmente, la tercera etapa de la tarea es la creación de un módulo de control por voz.

El brazo robótico se puede controlar manualmente mediante el panel de control manual incluido en el kit. El brazo del robot también se puede controlar a través de una interfaz de PC IBM ensamblada en un kit o mediante un módulo de control por voz. El kit de interfaz IBM PC le permite controlar y programar las acciones del robot a través de una computadora de trabajo IBM PC. El dispositivo de control por voz le permitirá controlar el brazo robótico mediante comandos de voz.

Todos estos módulos juntos forman dispositivo funcional, que te permitirá experimentar y programar secuencias automatizadas de acciones, o incluso dar vida a un brazo robótico totalmente controlado por cables.

La interfaz de PC le permitirá, utilizando una computadora personal, programar el brazo manipulador para una cadena de acciones automatizadas o "revivirlo". También existe una opción en la que puede controlar la mano de forma interactiva utilizando un controlador manual o un programa de Windows 95/98. La "animación" de la mano es la parte de "entretenimiento" de la cadena de acciones automatizadas programadas. Por ejemplo, si colocas un títere de guante infantil en un brazo robótico y programas el dispositivo para que realice un pequeño espectáculo, estarás programando el títere electrónico para que cobre vida. La programación de acciones automatizada se utiliza ampliamente en las industrias industrial y de entretenimiento.

El robot más utilizado en la industria es el brazo robótico. El brazo robótico es una herramienta extremadamente flexible, aunque sólo sea porque el segmento final del manipulador del brazo puede ser la herramienta adecuada necesaria para tarea específica o producción. Por ejemplo, se puede utilizar un posicionador de soldadura articulado para soldadura de punto, la boquilla rociadora se puede usar para pintar varias piezas y ensamblajes, y la pinza se puede usar para sujetar y posicionar objetos, solo por nombrar algunos.

Entonces, como podemos ver, el brazo robótico hace mucho funciones útiles y puede servir como una herramienta ideal para estudiar varios procesos. Sin embargo, crear un brazo robótico desde cero es una tarea difícil. Es mucho más fácil armar una mano a partir de partes de un kit ya hecho. OWI vende lo suficiente buenos conjuntos brazos robóticos, que están disponibles en muchos distribuidores de productos electrónicos (consulte la lista de piezas al final de este capítulo). Usando la interfaz, puede conectar el brazo robótico ensamblado al puerto de impresora de su computadora en funcionamiento. Como computadora de trabajo, puede utilizar una serie de PC IBM o una máquina compatible que admita DOS o Windows 95/98.

Una vez conectado al puerto de impresora de la computadora, el brazo robótico se puede controlar de forma interactiva o mediante programación desde la computadora. El control manual en modo interactivo es muy sencillo. Para hacer esto, simplemente haga clic en una de las teclas de función para enviar al robot un comando para que realice un movimiento particular. La segunda pulsación de la tecla detiene el comando.

Programar una cadena de acciones automatizadas tampoco constituye mano de obra especial. Primero, haga clic en la tecla Programa para ingresar al modo de programa. En este mod, la mano funciona exactamente de la misma manera que se describe anteriormente, pero además, cada función y su duración se registran en un archivo de script. Un archivo de script puede contener hasta 99 funciones diferentes, incluidas las pausas. El archivo de script en sí se puede reproducir 99 veces. Grabar varios archivos de script le permite experimentar con una secuencia de acciones automatizadas controladas por computadora y "revivir" la mano. A continuación se describe con más detalle cómo trabajar con el programa en Windows 95/98. El programa de Windows se incluye con el kit de interfaz del brazo robótico o se puede descargar de forma gratuita desde Internet en http://www.imagesco.com.

Además del programa de Windows, el brazo se puede controlar mediante BASIC o QBASIC. El programa de nivel DOS está contenido en disquetes incluidos en el kit de interfaz. Sin embargo, el programa DOS permite el control sólo en modo interactivo mediante el teclado (consulte la copia impresa del programa BASIC en uno de los disquetes). El programa de nivel DOS no le permite crear archivos de script. Sin embargo, si tiene experiencia en programación en BASIC, la secuencia de movimientos del brazo manipulador se puede programar de manera similar a la operación de un archivo de script utilizado en un programa en Windows. La secuencia de movimientos se puede repetir, como se hace en muchos robots "animados".

Brazo robotico

El brazo manipulador (ver Fig. 15.1) tiene tres grados de libertad de movimiento. La articulación del codo puede moverse verticalmente hacia arriba y hacia abajo en un arco de aproximadamente 135°. La "articulación" del hombro mueve el agarre hacia adelante y hacia atrás en un arco de aproximadamente 120°. El brazo puede girar en sentido horario o antihorario sobre su base en un ángulo de aproximadamente 350°. La pinza manual del robot puede agarrar y sujetar objetos de hasta 5 cm de diámetro y girar alrededor de la articulación de la muñeca aproximadamente 340°.

Arroz. 15.1. Diagrama cinemático de movimientos y rotaciones del brazo robótico.

OWI Robotic Arm Trainer utilizó cinco motores en miniatura para mover el brazo. corriente continua. Los motores proporcionan control del brazo mediante cables. Este control "cableado" significa que cada función del movimiento del robot (es decir, el funcionamiento del motor correspondiente) se controla mediante cables separados (suministro de tensión). Cada uno de los cinco motores de CC controla un movimiento de brazo diferente. El control por cable le permite crear una unidad de control manual que responde directamente a señales eléctricas. Esto simplifica el diseño de la interfaz del brazo robótico que se conecta al puerto de la impresora.

La mano está hecha de plástico ligero. La mayoría de las piezas que soportan la carga principal también están hechas de plástico. Los motores de CC utilizados en el diseño del brazo son motores en miniatura, de alta velocidad y de bajo par. Para aumentar el par, cada motor está conectado a una caja de cambios. Los motores junto con las cajas de engranajes están instalados dentro de la estructura del brazo manipulador. Aunque la caja de cambios aumenta el par, el brazo del robot no puede levantar ni transportar objetos suficientemente pesados. El peso máximo de levantamiento recomendado es de 130 g.

El kit para fabricar un brazo robótico y sus componentes se muestran en las Figuras 15.2 y 15.3.

Arroz. 15.2. Kit para hacer un brazo robótico.

Arroz. 15.3. Caja de cambios antes del montaje.

Principio de control de motores

Para comprender cómo funciona el control por cable, veamos cómo una señal digital controla el funcionamiento de un único motor de CC. Para controlar el motor se requieren dos transistores complementarios. Un transistor tiene conductividad de tipo PNP y el otro tiene conductividad de tipo NPN. Cada transistor actúa como un interruptor electrónico, controlando el movimiento de la corriente que fluye a través del motor de CC. Las direcciones del flujo de corriente controladas por cada uno de los transistores son opuestas. La dirección de la corriente determina el sentido de rotación del motor, respectivamente, en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. En la Fig. La Figura 15.4 muestra un circuito de prueba que puede ensamblar antes de realizar la interfaz. Tenga en cuenta que cuando ambos transistores están apagados, el motor está apagado. Sólo se debe encender un transistor a la vez. Si en algún momento ambos transistores se encienden accidentalmente, se producirá un cortocircuito. Cada motor está controlado por dos transistores de interfaz que funcionan de forma similar.

Arroz. 15.4. Verifique el diagrama del dispositivo

diseño de interfaz de computadora

El diagrama de la interfaz de la PC se muestra en la Fig. 15.5. El conjunto de piezas de interfaz de PC incluye una placa de circuito impreso, cuya ubicación se muestra en la Fig. 15.6.

Arroz. 15.5. Diagrama esquemático interfaz de computadora

Arroz. 15.6. Disposición de las piezas de la interfaz de PC.

En primer lugar, debe determinar el lado de montaje de la placa de circuito impreso. En el lado de montaje hay líneas blancas dibujadas para indicar resistencias, transistores, diodos, circuitos integrados y el conector DB25. Todas las piezas se insertan en la placa desde el lado de montaje.

Consejo general: después de soldar la pieza a los conductores de la placa de circuito impreso, es necesario retirar los cables excesivamente largos del lado de impresión. Es muy conveniente seguir una secuencia determinada al instalar piezas. Primero, instale las resistencias de 100 kOhm (anillos codificados por colores: marrón, negro, amarillo, dorado o plateado), que están etiquetados como R1-R10. Luego, monte los 5 diodos D1-D5, asegurándose de que la franja negra de los diodos esté opuesta al conector DB25, como lo muestran las líneas blancas marcadas en el lado de montaje de la PCB. A continuación, instale resistencias de 15k ohmios (codificadas por colores marrón, verde, naranja, dorado o plateado) etiquetadas como R11 y R13. En la posición R12, suelde un LED rojo a la placa. El ánodo del LED corresponde al orificio debajo de R12, indicado con el signo +. Luego monte los enchufes de 14 y 20 pines debajo de los circuitos integrados U1 y U2. Montar y soldar el conector en ángulo DB25. No intente insertar las clavijas del conector en la placa con fuerza excesiva; esto requiere extrema precisión. Si es necesario, mueva suavemente el conector, teniendo cuidado de no doblar las patas del pasador. Conecte el interruptor deslizante y el regulador de voltaje 7805. Corte cuatro trozos de cable a la longitud requerida y suelde a la parte superior del interruptor. Siga el diseño del cable como se muestra en la imagen. Inserte y suelde los transistores TIP 120 y TIP 125. Finalmente suelde el conector de la base de ocho pines y el cable de conexión de 75 mm. La base se monta de manera que los cables más largos queden hacia arriba. Inserte dos circuitos integrados (74LS373 y 74LS164) en los zócalos correspondientes. Asegúrese de que la posición de la clave IC en la cubierta del IC coincida con la clave marcada con líneas blancas en la PCB. Quizás hayas notado que quedan espacios en el tablero para Detalles adicionales. Esta ubicación es para el adaptador de red. En la Fig. La Figura 15.7 muestra una fotografía de la interfaz terminada desde el lado de la instalación.

Arroz. 15.7. Montaje de interfaz de PC. Vista desde arriba

Cómo funciona la interfaz

El brazo robótico tiene cinco motores de CC. En consecuencia, necesitaremos 10 buses de entrada/salida para controlar cada motor, incluido el sentido de rotación. El puerto paralelo (impresora) de IBM PC y máquinas compatibles contiene sólo ocho buses de E/S. Para aumentar la cantidad de buses de control, la interfaz del brazo robótico utiliza el IC 74LS164, que es un convertidor de serie a paralelo (SIPO). Utilizando sólo dos buses de puerto paralelo, D0 y D1, que envían código de serie al IC, podemos obtener ocho buses de E/S adicionales. Como se mencionó, se pueden crear ocho buses de E/S, pero esta interfaz utiliza cinco de ellos.

Cuando se ingresa un código de serie al IC 74LS164, el código paralelo correspondiente aparece en la salida del IC. Si las salidas del IC 74LS164 estuvieran conectadas directamente a las entradas de los transistores de control, entonces las funciones individuales del brazo manipulador se activarían y desactivarían al mismo tiempo que se envía el código de serie. Evidentemente, esta situación es inaceptable. Para evitar esto, se introdujo un segundo IC 74LS373 en el circuito de interfaz: una llave electrónica controlada de ocho canales.

El interruptor de ocho canales IC 74LS373 tiene ocho buses de entrada y ocho de salida. La información binaria presente en los buses de entrada se transmite a las salidas correspondientes del IC solo si la señal de habilitación se aplica al IC. Después de desactivar la señal de habilitación, se guarda (recuerda) el estado actual de los buses de salida. En este estado, las señales a la entrada del IC no tienen ningún efecto sobre el estado de los buses de salida.

Después de transmitir un paquete serial de información al IC 74LS164, se envía una señal de habilitación al IC 74LS373 desde el pin D2 del puerto paralelo. Esto le permite transferir información que ya está en código paralelo desde la entrada del IC 74LS174 a sus buses de salida. El estado de los buses de salida es controlado en consecuencia por los transistores TIP 120, que, a su vez, controlan las funciones del brazo manipulador. El proceso se repite con cada nueva orden dada al brazo manipulador. Los buses de puerto paralelo D3-D7 accionan directamente los transistores TIP 125.

Conexión de la interfaz al brazo manipulador

El brazo robótico funciona con una fuente de alimentación de 6 V que consta de cuatro celdas D ubicadas en la base de la estructura. La interfaz de PC también recibe energía de esta fuente de 6 V. La fuente de alimentación es bipolar y produce ±3 V. La alimentación se suministra a la interfaz a través de un conector Molex de ocho pines conectado a la base de la paleta.

Conecte la interfaz al brazo mediante un cable Molex de ocho conductores de 75 mm. El cable Molex se conecta al conector ubicado en la base de la paleta (ver Figura 15.8). Compruebe que el conector esté insertado de forma correcta y segura. Para conectar la placa de interfaz a la computadora, utilice un cable DB25 de 180 cm de largo, incluido en el kit. Un extremo del cable se conecta al puerto de la impresora. El otro extremo se conecta al conector DB25 en la placa de interfaz.

Arroz. 15.8. Conexión de la interfaz de PC al brazo robótico

En la mayoría de los casos, normalmente hay una impresora conectada al puerto de impresora. Para evitar la molestia de enchufar y desenchufar conectores cada vez que desee utilizar el puntero, es útil comprar un bloque de interruptores de bus de impresora A/B de dos posiciones (DB25). Conecte el conector de la interfaz del puntero a la entrada A y la impresora a la entrada B. Ahora puede usar el interruptor para conectar la computadora a la impresora o a la interfaz.

Instalación del programa en Windows 95

Inserte el disquete de 3,5" con la etiqueta "Disco 1" en la unidad de disquete y ejecute el programa de instalación (setup.exe). El programa de instalación creará un directorio llamado "Imágenes" en su disco duro y copiará los archivos necesarios a este directorio. En el menú Inicio, aparecerá el ícono Imágenes. Para iniciar el programa, haga clic en el ícono Imágenes en el menú inicio.

Trabajar con el programa en Windows 95

Conecte la interfaz al puerto de impresora de la computadora usando un cable DB 25 de 180 cm de largo. Conecte la interfaz a la base del brazo robótico. Mantenga la interfaz apagada hasta cierto tiempo. Si enciende la interfaz en este momento, la información almacenada en el puerto de la impresora puede provocar movimientos del brazo manipulador.

Haga doble clic en el icono Imágenes en el menú inicio para iniciar el programa. La ventana del programa se muestra en la Fig. 15.9. Cuando el programa se está ejecutando, el LED rojo en la placa de interfaz debería parpadear. Nota: No es necesario encender la interfaz para que el LED comience a parpadear. La velocidad a la que parpadea el LED está determinada por la velocidad del procesador de su computadora. El parpadeo del LED puede parecer muy tenue; Para notar esto, es posible que tengas que atenuar la luz de la habitación y ahuecar las manos para ver el LED. Si el LED no parpadea, es posible que el programa esté accediendo a la dirección de puerto incorrecta (puerto LPT). Para cambiar la interfaz a otra dirección de puerto (puerto LPT), vaya al cuadro Opciones de puerto de impresora ubicado a la derecha esquina superior pantalla. Elige otra opción. Instalación correcta La dirección del puerto hará que el LED parpadee.

Arroz. 15.9. Captura de pantalla del programa de interfaz de PC para Windows

Cuando el LED parpadee, haga clic en el icono Puuse y solo entonces encienda la interfaz. Al hacer clic en la tecla de función correspondiente se producirá un movimiento de respuesta del brazo manipulador. Al hacer clic nuevamente se detendrá el movimiento. Usar teclas de función para controlar tu mano se llama modo de control interactivo.

Creando un archivo de secuencia de comandos

Los archivos de script se utilizan para programar movimientos y secuencias automatizadas de acciones del brazo manipulador. El archivo de script contiene una lista de comandos temporales que controlan los movimientos del brazo manipulador. Crear un archivo de script es muy simple. Para crear un archivo, haga clic en la tecla programable del programa. Esta operación le permitirá entrar en la modalidad de “programar” un archivo de script. Pulsando las teclas de función controlaremos los movimientos de la mano, como ya hemos hecho, pero al mismo tiempo la información del comando quedará registrada en la tabla de script amarilla situada en la esquina inferior izquierda de la pantalla. El número del paso, empezando por uno, se indicará en la columna de la izquierda, y por cada nuevo comando aumentará en uno. El tipo de movimiento (función) se indica en la columna del medio. Después de presionar nuevamente la tecla de función, la ejecución del movimiento se detiene, y en la tercera columna aparece el valor del tiempo de ejecución del movimiento desde su inicio hasta su final. El tiempo de ejecución del movimiento se indica con una precisión de un cuarto de segundo. Siguiendo de esta manera, el usuario puede programar hasta 99 movimientos en el archivo script, incluidas las pausas temporales. Luego, el archivo de secuencia de comandos se puede guardar y luego cargar desde cualquier directorio. La ejecución de los comandos del archivo de script se puede repetir cíclicamente hasta 99 veces, para lo cual debe ingresar el número de repeticiones en la ventana Repetir y hacer clic en Iniciar. Para terminar de escribir en el archivo de script, presione la tecla Interactiva. Este comando devolverá la computadora al modo interactivo.

"Revitalización" de objetos.

Los archivos de script se pueden utilizar para automatizar acciones de la computadora o para dar vida a objetos. En el caso de la “revitalización” de objetos, el “esqueleto” mecánico robótico controlado suele estar cubierto con una capa exterior y no es visible. ¿Recuerdas el títere de guante descrito al principio del capítulo? La capa exterior puede tener la forma de una persona (parcial o completamente), un extraterrestre, un animal, una planta, una roca o cualquier otra cosa.

Limitaciones de la aplicación

Si quieres lograr nivel profesional Al realizar acciones automatizadas o “revitalizar” objetos, entonces, por así decirlo, para mantener la marca, la precisión del posicionamiento al realizar movimientos en cada momento debe acercarse al 100%.

Sin embargo, puede notar que a medida que repite la secuencia de acciones registradas en el archivo de script, la posición de la mano manipuladora (patrón de movimiento) diferirá de la original. Esto sucede por varias razones. A medida que se agotan las baterías de alimentación del brazo, la reducción de la potencia suministrada a los motores de CC da como resultado una reducción del par y la velocidad de rotación de los motores. Por lo tanto, la duración del movimiento del manipulador y la altura de la carga elevada durante el mismo período de tiempo diferirán para baterías agotadas y "nuevas". Pero ésta no es la única razón. Incluso con una fuente de energía estabilizada, la velocidad del eje del motor variará, ya que no hay un controlador de velocidad del motor. Para cada período de tiempo fijo, el número de revoluciones será ligeramente diferente cada vez. Esto conducirá al hecho de que la posición del brazo manipulador será diferente cada vez. Para colmo, existe un cierto juego en las marchas de la caja de cambios, que tampoco se tiene en cuenta. Debido a todos estos factores, que hemos discutido en detalle aquí, al ejecutar un ciclo de comandos repetidos del archivo de script, la posición de la mano del manipulador será ligeramente diferente cada vez.

Encontrar la posición inicial

El dispositivo se puede mejorar agregando un circuito de retroalimentación que monitoree la posición del brazo robótico. Esta información se puede ingresar en una computadora, lo que permite determinar la posición absoluta del manipulador. Con un sistema de retroalimentación posicional de este tipo, es posible establecer la posición del brazo manipulador en el mismo punto al comienzo de la ejecución de cada secuencia de comandos escritos en el archivo de script.

Hay muchas posibilidades para esto. Uno de los métodos principales no proporciona control posicional en cada punto. En su lugar, se utiliza un conjunto de interruptores de límite que corresponden a la posición de "inicio" original. Los interruptores de límite determinan exactamente solo una posición: cuando el manipulador alcanza la posición de "inicio". Para ello, es necesario configurar una secuencia de finales de carrera (botones) para que se cierren cuando el manipulador alcance la posición extrema en una dirección u otra. Por ejemplo, se puede montar un interruptor de límite en la base del manipulador. El interruptor solo debe funcionar cuando el brazo manipulador alcanza la posición extrema al girar en el sentido de las agujas del reloj. Se deben instalar otros interruptores de límite en las articulaciones del hombro y del codo. Deben activarse cuando la articulación correspondiente esté completamente extendida. Hay otro interruptor instalado en la mano y se activa cuando la mano se gira completamente en el sentido de las agujas del reloj. El último interruptor de límite está instalado en la pinza y se cierra cuando está completamente abierta. Para devolver el manipulador a su posición inicial, cada posible movimiento del manipulador se realiza en el sentido necesario para cerrar el final de carrera correspondiente hasta que este interruptor se cierre. Una vez que se alcanza la posición inicial de cada movimiento, la computadora “conocerá” con precisión la verdadera posición del brazo robótico.

Después de alcanzar la posición inicial, podemos volver a ejecutar el programa escrito en el archivo de script, partiendo del supuesto de que el error de posicionamiento durante cada ciclo se acumulará lo suficientemente lento como para no provocar desviaciones demasiado grandes de la posición del manipulador desde el deseado. Después de ejecutar el archivo de script, la mano se coloca en su posición original y se repite el ciclo del archivo de script.

En algunas secuencias, conocer sólo la posición inicial no es suficiente, por ejemplo cuando se levanta un huevo sin riesgo de aplastar su cáscara. En tales casos, se necesita un sistema de retroalimentación de posición más complejo y preciso. Las señales de los sensores se pueden procesar mediante un ADC. Las señales resultantes se pueden utilizar para determinar valores de parámetros como posición, presión, velocidad y par. El siguiente ejemplo sencillo se puede utilizar para ilustrar esto. Imagine que ha conectado una pequeña resistencia variable lineal al conjunto de la pinza. La resistencia variable se instala de tal manera que el movimiento de su corredera hacia adelante y hacia atrás esté asociado con la apertura y cierre de la pinza. Así, dependiendo del grado de apertura de la pinza, cambia la resistencia de la resistencia variable. Después de la calibración, midiendo la resistencia actual de la resistencia variable, puede determinar con precisión el ángulo de apertura de las abrazaderas de la pinza.

La creación de un sistema de retroalimentación de este tipo introduce otro nivel de complejidad en el dispositivo y, en consecuencia, conduce a un aumento de coste. Por lo tanto más opción sencilla es la introducción de un sistema de control manual para ajustar la posición y los movimientos del brazo manipulador durante la ejecución de un programa script.

Sistema de control de interfaz manual

Una vez que esté satisfecho de que la interfaz funciona correctamente, puede utilizar el conector plano de 8 pines para conectarle la unidad de control manual. Verifique la posición de conexión del conector Molex de 8 pines al cabezal del conector en la placa de interfaz, como se muestra en la Fig. 15.10. Inserte con cuidado el conector hasta que esté bien conectado. Después de esto, el brazo manipulador se puede controlar en cualquier momento desde el mando a distancia portátil. No importa si la interfaz está conectada a una computadora o no.

Arroz. 15.10. Conexión de control manual

Programa de control de teclado DOS

Existe un programa DOS que permite controlar el funcionamiento del brazo manipulador desde el teclado de la computadora en modo interactivo. La lista de teclas correspondientes a la realización de una función particular se proporciona en la tabla.

Para el control por voz del brazo manipulador se utiliza un conjunto de reconocimiento de voz (SRR), que se describió en el capítulo. 7. En este capítulo, crearemos una interfaz que conecta la URR con el brazo manipulador. Images SI, Inc. también ofrece esta interfaz como kit.

El diagrama de interfaz para la URR se muestra en la Fig. 15.11. La interfaz utiliza un microcontrolador 16F84. El programa para el microcontrolador se ve así:

'Programa de interfaz URR

Puerto de símbolo A = 5

Símbolo TRISA = 133

Puerto de símbolo B = 6

Símbolo TRISB = 134

Si bit4 = 0, entonces active 'Si se permite escribir en el activador, lea el esquema

Ir a iniciar 'Repetición

pausa 500’ Espera 0,5 s

Peek PortB, B0 'Leer código BCD

Si bit5 = 1 entonces envíe 'Código de salida

ir a empezar 'Repetir

peek PortA, b0 'Lectura del puerto A

si bit4 = 1 entonces once '¿Es el número 11?

empuje PortB, b0 'Código de salida

ir a empezar 'Repetir

si bit0 = 0 entonces diez

ir a empezar 'Repetir

ir a empezar 'Repetir

Arroz. 15.11. Esquema del controlador URR para el brazo robótico.

La actualización del programa para 16F84 se puede descargar de forma gratuita desde http://www.imagesco.com

Programación de la interfaz URR

La programación de la interfaz URR es similar al procedimiento para programar la URR desde el conjunto descrito en el Capítulo. 7. Para Operación adecuada brazo manipulador, debe programar palabras de comando de acuerdo con los números correspondientes a un movimiento específico del manipulador. En mesa 15.1 muestra ejemplos de palabras de comando que controlan el funcionamiento del brazo manipulador. Puedes elegir palabras de comando según tu gusto.

Tabla 15.1

Lista de piezas de la interfaz de PC

(5) Transistor NPN TIP120

(5) Transistor PNP CONSEJO 125

(1) Convertidor de código IC 74164

(1) IC 74LS373 ocho teclas

(1) LED rojo

(5) Diodo 1N914

(1) Molex hembra de 8 pines

(1) Cable Molex de 8 núcleos de 75 mm de largo

(1) interruptor DIP

(1) conector en ángulo DB25

(1) Cable DB 25 de 1,8 m con dos conectores tipo M.

(1) Placa de circuito impreso

(3) Resistencia 15 kOhm, 0,25 W

Todas las piezas enumeradas están incluidas en el kit.

Lista de piezas de la interfaz de voz

(5) Transistor NPN CONSEJO 120

(5) Transistor PNP CONSEJO 125

(1) Puerta IC 4011 NOR

(1) IC 4049 – 6 buffers

(1) amplificador operacional IC 741

(1) Resistencia 5,6 kOhm, 0,25 W

(1) Resistencia 15 kOhm, 0,25 W

(1) Conector Molex de 8 pines

(1) Cable Molex de 8 núcleos, longitud 75 mm

(10) Resistencia 100 kOhm, 0,25 W

(1) Resistencia 4,7 kOhm, 0,25 W

(1) Regulador de voltaje IC 7805

(1) Microcontrolador IC PIC 16F84

(1) cristal de 4,0 MHz

Kit de interfaz del brazo manipulador

Kit para hacer un brazo manipulador de OWI

Interfaz de reconocimiento de voz para brazo robótico

Conjunto de dispositivos de reconocimiento de voz

Las piezas se pueden pedir a:

Imágenes, SI, Inc.

Se verá afectado primero. asuntos Generales, Entonces especificaciones el resultado, los detalles y finalmente el proceso de montaje en sí.

En general y en general

Crear este dispositivo en su conjunto no debería causar ninguna dificultad. Será necesario considerar detenidamente únicamente las posibilidades de los movimientos mecánicos, que serán bastante difíciles de implementar desde un punto de vista físico, para que el brazo manipulador realice las tareas que se le asignan.

Características técnicas del resultado.

Se considerará una muestra con parámetros largo/alto/ancho de 228/380/160 milímetros, respectivamente. El peso de un manipulador hecho a mano será de aproximadamente 1 kilogramo. Para el control se utiliza un mando a distancia con cable. El tiempo estimado de montaje si tienes experiencia es de unas 6-8 horas. Si no está allí, pueden pasar días, semanas y, con la connivencia, incluso meses hasta que se monte el brazo manipulador. En tales casos, debe hacerlo usted mismo sólo por su propio interés. Para mover los componentes se utilizan motores conmutadores. Con suficiente esfuerzo, puedes hacer un dispositivo que gire 360 ​​grados. Además, para facilitar el trabajo, además de las herramientas estándar como un soldador y un soldador, debe abastecerse de:

1. Alicates de punta larga.
2. Cortadores laterales.
3. Destornillador Phillips.
4. 4 pilas tipo D.

Control remoto control remoto Se puede implementar mediante botones y un microcontrolador. Si desea realizar un control remoto inalámbrico, también necesitará un elemento de control de acción en la mano del manipulador. Como complementos, solo se necesitarán dispositivos (condensadores, resistencias, transistores) que permitan estabilizar el circuito y transmitir a través de él una corriente de la magnitud requerida en los momentos adecuados.

Pequeñas partes

Para regular el número de revoluciones se pueden utilizar ruedas adaptadoras. Harán que el movimiento de la mano manipuladora sea suave.

También es necesario asegurarse de que los cables no compliquen sus movimientos. Lo óptimo sería colocarlos dentro de la estructura. Puede hacer todo desde el exterior; este enfoque ahorrará tiempo, pero puede ocasionar dificultades al mover componentes individuales o todo el dispositivo. Y ahora: ¿cómo hacer un manipulador?

Asamblea en general

Ahora procedamos directamente a crear el brazo manipulador. Empecemos desde la base. Es necesario asegurarse de que el dispositivo pueda girarse en todas las direcciones. Buena decisión se colocará sobre una plataforma de disco, que es accionada en rotación por un solo motor. Para que pueda girar en ambos sentidos, existen dos opciones:

1. Instalación de dos motores. Cada uno de ellos será el encargado de girar en una dirección concreta. Cuando uno está trabajando, el otro está en reposo.
2. Instalar un motor con un circuito que pueda hacerlo girar en ambas direcciones.

Cuál de las opciones propuestas elegir depende completamente de usted. A continuación, se realiza la estructura principal. Para un trabajo cómodo, se necesitan dos "articulaciones". Fijada a la plataforma, esta debe poder inclinarse en diferentes direcciones, lo que se logra con la ayuda de motores ubicados en su base. Se debe colocar otro o un par en la curva del codo para que parte del agarre se pueda mover a lo largo de las líneas horizontales y verticales del sistema de coordenadas. Además, si desea obtener las máximas capacidades, puede instalar otro motor en la muñeca. El siguiente es el más necesario, sin el cual una mano manipuladora es imposible. Tendrás que hacer el dispositivo de captura con tus propias manos. Hay muchas opciones de implementación aquí. Puedes dar un consejo sobre los dos más populares:

1. Sólo se utilizan dos dedos, que comprimen y aflojan simultáneamente el objeto a agarrar. Se trata de la implementación más sencilla, pero normalmente no puede presumir de una capacidad de carga significativa.
2. Se crea un prototipo de mano humana. Aquí se puede utilizar un motor para todos los dedos, con cuya ayuda se realiza la flexión/extensión. Pero el diseño se puede hacer más complejo. Así, puedes conectar un motor a cada dedo y controlarlos por separado.

A continuación, queda por hacer un control remoto, con la ayuda del cual se influirán en los motores individuales y el ritmo de su funcionamiento. Y puedes empezar a experimentar usando un manipulador robótico que hayas creado tú mismo.

Posibles representaciones esquemáticas del resultado.

El brazo manipulador de bricolaje proporciona amplias oportunidades para ideas creativas. Por lo tanto, presentamos a su atención varias implementaciones que puede tomar como base para crear su propio dispositivo con un propósito similar.

Cualquier circuito manipulador presentado se puede mejorar.

Conclusión

Lo importante de la robótica es que prácticamente no hay límites para la mejora funcional. Por tanto, si lo deseas, crear una auténtica obra de arte no te resultará difícil. Hablando sobre formas posibles Una mejora adicional es la grúa. Hacer un dispositivo de este tipo con sus propias manos no será difícil; al mismo tiempo, enseñará a los niños el trabajo creativo, la ciencia y el diseño. Y esto, a su vez, puede tener un impacto positivo en su vida futura. ¿Será difícil hacer una grúa con tus propias manos? Esto no es tan problemático como podría parecer a primera vista. ¿Vale la pena cuidar la disponibilidad de adicionales? pequeñas partes como un cable y ruedas sobre las que girará.

Hola Giktimes!

El proyecto uArm de uFactory recaudó fondos en Kickstarter hace más de dos años. Dijeron desde el principio que sería un proyecto abierto, pero inmediatamente después del cierre de la empresa no tenían prisa por publicar el código fuente. Solo quería cortar el plexiglás según sus dibujos y listo, pero como no había materiales de origen y no había señales de ello en el futuro previsible, comencé a repetir el diseño a partir de fotografías.

Ahora mi brazo robótico se ve así:

Trabajando lentamente en dos años, logré hacer cuatro versiones y gané bastante experiencia. Puede encontrar la descripción, el historial del proyecto y todos los archivos del proyecto debajo del corte.

Prueba y error

Cuando comencé a trabajar en los dibujos, no solo quería repetir uArm, sino mejorarlo. Me pareció que en mis condiciones era muy posible prescindir de los rodamientos. Tampoco me gustó el hecho de que la electrónica giraba junto con todo el manipulador y quería simplificar el diseño de la parte inferior de la bisagra. Además, comencé a dibujarlo un poco más pequeño de inmediato.

Con estos parámetros de entrada dibujé la primera versión. Desafortunadamente, no tengo fotografías de esa versión del manipulador (que fue hecha en color amarillo). Los errores en él fueron simplemente épicos. En primer lugar, era casi imposible montarlo. Como regla general, la mecánica que dibujé antes del manipulador era bastante simple y no tuve que pensar en el proceso de montaje. Pero aun así lo monté y traté de ponerlo en marcha, ¡y mi mano apenas se movía! Todas las piezas giraban alrededor de los tornillos y si los apretaba para que hubiera menos juego, ella no podía moverse. Si lo aflojaba para que pudiera moverse, aparecía un juego increíble. Como resultado, el concepto no sobrevivió ni siquiera tres días. Y empezó a trabajar en la segunda versión del manipulador.

El rojo ya era bastante adecuado para el trabajo. Se ensambló normalmente y podía moverse con lubricación. Pude probar el software en él, pero aún así la falta de cojinetes y las grandes pérdidas en diferentes empujes lo debilitaron mucho.

Luego dejé de trabajar en el proyecto por un tiempo, pero pronto decidí llevarlo a cabo. Decidí usar servos más potentes y populares, aumentar el tamaño y agregar rodamientos. Además, decidí que no intentaría hacer todo perfectamente a la vez. Dibujé los dibujos en manos rapidas, sin dibujar hermosas conexiones y ordenar cortes de plexiglás transparente. Usando el manipulador resultante, pude depurar el proceso de ensamblaje, identifiqué áreas que necesitaban refuerzo adicional y aprendí a usar rodamientos.

Después de divertirme mucho con el manipulador transparente, comencé a dibujar la versión final en blanco. Entonces, ahora todas las mecánicas están completamente depuradas, me convienen y estoy listo para decir que no quiero cambiar nada más en este diseño:

Me deprime no poder aportar nada fundamentalmente nuevo al proyecto uArm. Cuando comencé a dibujar la versión final, ya habían implementado los modelos 3D en GrabCad. Como resultado, simplifiqué un poco la garra, preparé las limas en un formato conveniente y utilicé componentes muy simples y estándar.

Características del manipulador.

Antes de que apareciera uArm, manipuladores de escritorio Los de esta clase parecían bastante tristes. O no tenían ningún tipo de electrónica, o tenían algún tipo de control con resistencias, o tenían su propio software propietario. En segundo lugar, normalmente no tenían un sistema de bisagras paralelas y la propia empuñadura cambiaba de posición durante el funcionamiento. Si recopilas todas las ventajas de mi manipulador, obtendrás una lista bastante larga:

1. Un sistema de varillas que permite colocar motores potentes y pesados ​​en la base del manipulador, así como sujetar la pinza paralela o perpendicular a la base.
2. Un conjunto simple de componentes que son fáciles de comprar o cortar de plexiglás.
3. Rodamientos en casi todos los componentes del manipulador.
4. Fácil de montar. Esta resultó ser una tarea realmente difícil. Fue especialmente difícil pensar en el proceso de montaje de la base.
5. La posición de agarre se puede cambiar en 90 grados.
6. Código abierto y documentación. Todo está preparado en formatos accesibles. Proporcionaré enlaces de descarga para modelos 3D, archivos de corte, lista de materiales, electrónica y software.
7. Compatible con Arduino. Hay muchos detractores de Arduino, pero creo que esta es una oportunidad para ampliar la audiencia. Los profesionales pueden escribir fácilmente su software en C: ¡este es un controlador normal de Atmel!

Mecánica

Para ensamblar, debe cortar piezas de plexiglás de 5 mm de espesor:

Me cobraron unos 10$ por cortar todas estas piezas.

La base está montada sobre un gran rodamiento:

Fue especialmente difícil pensar en la base desde el punto de vista del proceso de ensamblaje, pero estuve atento a los ingenieros de uArm. Los balancines se asientan sobre un pasador con un diámetro de 6 mm. Cabe señalar que mi codo se sujeta a un soporte en forma de U, mientras que el de uFactory se sujeta a uno en forma de L. Es difícil explicar cuál es la diferencia, pero creo que lo hice mejor.

La empuñadura se monta por separado. Puede girar alrededor de su eje. La propia garra se asienta directamente sobre el eje del motor:

Al final del artículo os dejaré un enlace a instrucciones de montaje súper detalladas en fotografías. Puedes girarlo todo con confianza en un par de horas si tienes todo lo que necesitas a mano. También preparé un modelo 3D en el programa gratuito SketchUp. Puedes descargarlo, reproducirlo y ver qué y cómo se montó.

Electrónica

Para que la mano funcione, todo lo que necesita hacer es conectar cinco servos al Arduino y suministrarles energía de una buena fuente. uArm utiliza algún tipo de motores de retroalimentación. Instalé tres motores MG995 normales y dos pequeños motores con engranajes metálicos para controlar la pinza.

Aquí mi narrativa está estrechamente entrelazada con proyectos anteriores. Hace un tiempo comencé a enseñar programación Arduino e incluso preparé mi propia placa compatible con Arduino para estos fines. Por otro lado, un día tuve la oportunidad de hacer tablas baratas (sobre lo cual también escribí). Al final, todo terminó usando mi propia placa compatible con Arduino y un escudo especializado para controlar el manipulador.

Este escudo es realmente muy simple. Tiene cuatro resistencias variables, dos botones, cinco conectores de servo y un conector de alimentación. Esto es muy conveniente desde el punto de vista de la depuración. Puedes subir un boceto de prueba y grabar alguna macro para control o algo así. También dejaré un enlace para descargar el archivo del tablero al final del artículo, pero está preparado para fabricar con agujeros metalizados, por lo que sirve de poco para la producción casera.

Programación

Lo más interesante es controlar el manipulador desde una computadora. uArm tiene una aplicación conveniente para controlar el manipulador y un protocolo para trabajar con él. La computadora envía 11 bytes al puerto COM. El primero es siempre 0xFF, el segundo es 0xAA y algunos de los restantes son señales para servos. A continuación, estos datos se normalizan y se envían a los motores para su procesamiento. Mis servos están conectados a las entradas/salidas digitales 9-12, pero esto se puede cambiar fácilmente.

El programa de terminal de uArm le permite cambiar cinco parámetros al controlar el mouse. A medida que el mouse se mueve por la superficie, la posición del manipulador en el plano XY cambia. Al girar la rueda se cambia la altura. LMB/RMB - comprimir/descomprimir la garra. Rueda RMB +: gira la empuñadura. De hecho, es muy conveniente. Si lo desea, puede escribir cualquier software de terminal que se comunique con el manipulador utilizando el mismo protocolo.

No proporcionaré bocetos aquí; puede descargarlos al final del artículo.

vídeo de trabajo

Y, por último, el vídeo del propio manipulador. Muestra cómo controlar un mouse, resistencias y un programa pregrabado.

Enlaces

Los archivos para cortar plexiglás, modelos 3D, una lista de compras, dibujos de tableros y software se pueden descargar al final de mi

Este artículo es una guía introductoria para principiantes sobre la creación de brazos robóticos programados con Arduino. La idea es que el proyecto del brazo robótico sea económico y fácil de construir. Armaremos un prototipo simple con código que puede y debe optimizarse; este será un excelente comienzo para usted en robótica. El brazo robótico Arduino está controlado por un joystick pirateado y puede programarse para repetir una secuencia de acciones que usted especifique. Si no eres bueno en programación, puedes asumir el proyecto como capacitación para ensamblar hardware, cargar mi código en él y obtener conocimientos básicos basados ​​en él. Nuevamente, el proyecto es bastante simple.

El video muestra una demostración de mi robot.

Paso 1: Lista de materiales

Necesitaremos:

1. Placa Arduino. Utilicé Uno, pero cualquier variedad funcionará igual de bien para el proyecto.
2. Servos, 4 de los más baratos que encontrarás.
3. Materiales de vivienda a tu gusto. Son adecuados madera, plástico, metal y cartón. Mi proyecto está hecho a partir de un viejo bloc de notas.
4. Si no quieres molestarte con placa de circuito impreso, entonces necesitarás una placa de pruebas. Tablero adecuado talla pequeña, busque opciones con puentes y una fuente de alimentación; pueden resultar bastante económicas.
5. Algo para la base del brazo. Usé una lata de café, no es la mejor opción, pero es lo único que pude encontrar en el departamento.
6. Un hilo fino para el mecanismo del brazo y una aguja para hacer agujeros.
7. Pegamento y cinta adhesiva para unir todo. No hay nada que no se pueda unir con cinta adhesiva y pegamento caliente.
8. Tres resistencias de 10K. Sin embargo, si no tiene resistencias, existe una solución alternativa en el código para tales casos. la mejor opción Comprará resistencias.

Paso 2: cómo funciona

La figura adjunta muestra el principio de funcionamiento de la mano. También te lo explicaré todo con palabras. Dos partes de la mano están conectadas. hilo fino. La mitad del hilo está conectada al servo del brazo. Cuando el servo tira del hilo, la mano se contrae. Equipé mi mano con un resorte hecho de bolígrafo, pero si tienes más materiales flexibles, puedes usarlo.

Paso 3: Modificar el joystick

Suponiendo que ya hayas terminado de ensamblar el mecanismo del brazo, pasaré a la parte del joystick.

Para este proyecto se utilizó un viejo joystick, pero en principio cualquier dispositivo con botones servirá. Los botones analógicos (hongos) se utilizan para controlar los servos, ya que esencialmente son solo potenciómetros. Si no tienes un joystick, puedes usar tres potenciómetros normales, pero si eres como yo y estás haciendo bricolaje con un joystick viejo, esto es lo que debes hacer.

Conecté potenciómetros a tablero de circuitos, cada uno de ellos tiene tres terminales. Uno de ellos debe estar conectado a GND, el segundo a +5V en el Arduino y el del medio a la entrada, que definiremos más adelante. No usaremos el eje Y en el potenciómetro izquierdo, por lo que solo necesitamos el potenciómetro encima del joystick.

En cuanto a los interruptores, conecta +5V a un extremo, y el cable que va a la otra entrada Arduino al otro extremo. Mi joystick tiene una línea común de +5V para todos los interruptores. Conecté solo 2 botones, pero luego conecté otro porque era necesario.

También es importante cortar los cables que van al chip (círculo negro en el joystick). Una vez que haya completado todo lo anterior, puede comenzar a cablear.

Paso 4: Cableando nuestro dispositivo

La foto muestra el cableado eléctrico del dispositivo. Los potenciómetros son palancas en un joystick. El codo es el eje Y derecho, la base es el eje X derecho, el hombro es el eje X izquierdo. Si desea cambiar la dirección de los servos, simplemente cambie la posición de los cables +5V y GND en el potenciómetro correspondiente.

Paso 5: cargar código

En este punto, debemos descargar el código adjunto a su computadora y luego cargarlo en Arduino.

Nota: si ya ha subido código a Arduino antes, simplemente omita este paso; no aprenderá nada nuevo.

1. Abra Arduino IDE y pegue el código en él.
2. En Herramientas/Tablero selecciona tu tablero
3. En Herramientas/Puerto serie, seleccione el puerto al que está conectada su placa. Lo más probable es que la elección consista en un solo elemento.
4. Haga clic en el botón Cargar.

Puedes cambiar el rango de operación de los servos, dejé notas en el código sobre cómo hacer esto. Lo más probable es que el código funcione sin problemas, solo necesitará cambiar el parámetro del servo del brazo. Esta configuración depende de cómo haya configurado el filamento, por lo que recomiendo hacerlo exactamente bien.

Si no estás usando resistencias, necesitarás modificar el código donde dejé notas al respecto.

Archivos

Paso 6: Iniciar el proyecto

El robot se controla mediante movimientos del joystick, la mano se comprime y se afloja mediante el botón manual. El vídeo muestra cómo funciona todo en la vida real.

Aquí tienes una forma de programar la mano:

1. Abra Serial Monitor en Arduino IDE, esto facilitará el seguimiento del proceso.
2. Guarde la posición inicial haciendo clic en Guardar.
3. Mueva solo un servo a la vez, por ejemplo, Hombro arriba, y presione guardar.
4. Active la mano también solo durante su paso y luego guárdela presionando guardar. La desactivación también se realiza en un paso separado, seguido de presionar guardar.
5. Cuando termines la secuencia de comandos, presiona el botón de reproducción, el robot se moverá a la posición inicial y luego comenzará a moverse.
6. Si quieres detenerlo, desconecta el cable o presiona el botón de reinicio en la placa Arduino.

Si hiciste todo correctamente, ¡el resultado será similar a este!

¡Espero que la lección te haya sido útil!