Jak zrobić bezprzewodowe ramię robota za pomocą Arduino

Ten obwód ramienia robota, który można również zaimplementować jak zautomatyzowany żuraw, działa przy użyciu 6 serwosilników i może być sterowany zdalne sterowanie mikrokontrolerem , wykorzystując łącze komunikacyjne 2,4 GHz oparte na Arduino.

Główne cechy

Kiedy budujesz coś tak wyrafinowanego jak ramię robota, musi wyglądać nowocześnie i musi zawierać wiele zaawansowanych funkcji, a nie tylko funkcje przypominające zabawkę.

Proponowana pełnoprawna konstrukcja jest stosunkowo łatwa do zbudowania, ale ma pewne zaawansowane funkcje manewrowe, którymi można precyzyjnie sterować za pomocą poleceń sterowanych bezprzewodowo lub zdalnie. Konstrukcja jest nawet kompatybilna do zastosowań przemysłowych, jeśli silniki zostaną odpowiednio zmodernizowane.

Główne cechy tego mechanicznego dźwigu, takiego jak ramię robota, to:

• Bezstopniowa regulacja „ramienia” w osi pionowej 180 stopni.
• Bezstopniowo regulowane „kolano” na osi pionowej 180 stopni.
• Bezstopniowa regulacja „szczypania palca” lub Chwytu na osi pionowej 90 stopni.
• Bezstopniowo regulowane „ramię” w płaszczyźnie poziomej 180 stopni.
• Cały system robotyczny lub ramię żurawia są ruchome i można nimi manewrować jak zdalnie sterowany samochód .

Symulacja pracy zgrubnej

Kilka z funkcji opisanych powyżej można wyświetlić i zrozumieć za pomocą następującej symulacji GIF:

Pozycje mechanizmu silnika

Poniższy rysunek daje nam jasny obraz różnych położeń silnika i powiązanych mechanizmów przekładni, które należy zainstalować w celu wdrożenia projektu:

W tym projekcie staramy się, aby wszystko było tak proste, jak to tylko możliwe, aby nawet laik był w stanie zrozumieć, co dotyczy mechanizmów silnika / przekładni. i nic nie pozostaje ukryte za złożonymi mechanizmami.

Działanie lub funkcję każdego silnika można zrozumieć za pomocą następujących punktów:

1. Silnik nr 1 steruje „zaciśnięciem palca” lub systemem chwytania robota. Ruchomy element jest połączony zawiasowo bezpośrednio z wałem silnika dla ruchów.
2. Silnik nr 2 steruje mechanizmem łokcia systemu. Jest skonfigurowany z prostym systemem przekładni krawędziowej do wykonywania ruchu podnoszenia.
3. Silnik nr 3 jest odpowiedzialny za pionowe podnoszenie całego układu ramienia robota, dlatego silnik ten musi być mocniejszy niż dwa powyższe. Ten silnik jest również zintegrowany za pomocą mechanizmu przekładni do wykonywania wymaganych czynności.
4. Silnik nr 4 steruje całym mechanizmem żurawia w pełnym zakresie 360 ​​stopni w płaszczyźnie poziomej, dzięki czemu ramię jest w stanie podnieść lub unieść dowolny przedmiot w pełnym zakresie zgodnie lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara zakres promieniowy.
5. Silnik nr 5 i 6 działają jak koła platformy, na której znajduje się cały system. Silniki te mogą być sterowane poprzez bezproblemowe przenoszenie systemu z jednego miejsca na drugie, a także ułatwia ruch systemu na wschód / zachód, północ / południe, po prostu dostosowując prędkość lewego / prawego silnika. Odbywa się to po prostu przez zmniejszenie lub zatrzymanie jednego z dwóch silników, na przykład w celu zainicjowania skrętu w prawo, silnik po prawej stronie może zostać zatrzymany lub zatrzymany do momentu pełnego skrętu lub uzyskania żądanego kąta. Podobnie, aby zainicjować skręt w lewo, zrób to samo z lewym silnikiem.

Z tylnym kołem nie jest powiązany żaden silnik, jest ono odchylane, aby swobodnie poruszać się po jego środkowej osi i śledzić manewry przedniego koła.

Obwód odbiornika bezprzewodowego

Ponieważ cały system jest przystosowany do współpracy z pilotem, odbiornik bezprzewodowy musi być skonfigurowany z opisanymi powyżej silnikami. Można to zrobić za pomocą następującego obwodu opartego na Arduino.

Jak widać, do wyjść Arduino dołączonych jest 6 serwomotorów, a każdy z nich jest sterowany zdalnie sterowanymi sygnałami przechwytywanymi przez dołączony czujnik NRF24L01.

Sygnały są przetwarzane przez ten czujnik i podawane do Arduino, które dostarcza przetwarzanie do odpowiedniego silnika dla zamierzonych operacji sterowania prędkością.

Sygnały te są wysyłane z obwodu Nadajnika wyposażonego w potencjometry. Regulatory na tym potencjometrze sterują poziomami prędkości odpowiednich silników połączonych z opisanym powyżej obwodem odbiornika.

Zobaczmy teraz, jak wygląda obwód nadajnika:

Moduł nadajnika

Konstrukcję nadajnika można zobaczyć z 6 potencjometrami podłączonymi do płyty Arduino, a także z innym urządzeniem łącza komunikacyjnego 2,4 GHz.

Każdy z garnków jest zaprogramowany sterowanie odpowiednim silnikiem związane z obwodem odbiornika. Dlatego też, gdy użytkownik obraca wałkiem wybranego potencjometru nadajnika, odpowiedni silnik ramienia robota zaczyna się poruszać i realizować działania w zależności od jego określonej pozycji w systemie.

Kontrolowanie przeciążenia silnika

Możesz się zastanawiać, w jaki sposób silniki ograniczają swój ruch w ich ruchomych zakresach, skoro system nie ma żadnych ograniczeń, które zapobiegają przeciążeniu silnika, gdy odpowiednie ruchy mechanizmu osiągną punkty końcowe?

To znaczy, na przykład, co się stanie, jeśli silnik nie zostanie zatrzymany nawet po tym, jak „uchwyt” mocno przytrzymał przedmiot?

Najłatwiejszym rozwiązaniem jest dodanie indywidualnego aktualne moduły sterujące z każdym z silników tak, aby w takich sytuacjach silnik pozostawał włączony i zablokowany bez spalania lub przeciążenia.

Dzięki aktywnemu sterowaniu prądem silniki nie przechodzą przez przeciążenia ani przetężenia i pracują w określonym bezpiecznym zakresie.

Pełny kod programu można znaleźć w tym artykule