Roka UStepper Robot 4: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

To je četrta ponovitev moje robotske roke, ki sem jo razvila kot aplikacijo za našo krmilno ploščo koračnih uStepper. Ker ima robot 3 koračne motorje in servo za aktiviranje (v osnovni konfiguraciji), ni omejen na uStepper, ampak ga je mogoče uporabiti s katero koli ploščo koračnega gonilnika.

Zasnova temelji na industrijskem robotu za paletiziranje - in je relativno preprosta. Ob tem sem porabil nešteto ur, da sem oblikoval in jih optimiziral zaradi enostavnosti montaže, pa tudi enostavnosti tiskanja delov.

Oblikovanje sem naredil z lahkoto tiskanja in enostavnostjo montaže v mislih. Ne da teh dveh parametrov ni mogoče izboljšati, vendar mislim, da sem prišel daleč. Poleg tega bi rad industrijsko robotiko spustil na raven, na kateri ji hobist lahko sledi, tako da pokaže, da jo je mogoče razmeroma preprosto narediti - tudi matematiko za nadzor!

Vabljeni, da pustite komentar s konstruktivnimi povratnimi informacijami o oblikovanju, predvsem pa o tem, kako ga naredim dostopnega za vse (zlasti matematiko).

1. korak: potrebni deli, 3D tiskanje in montaža

V bistvu je vse, kar morate vedeti, v priročniku za montažo. Obstaja podrobna specifikacija izdelka z kupljenimi in tiskanimi deli ter podrobna navodila za montažo.

3D tiskanje se izvaja na 3D tiskalniku primerne kakovosti (FDM) z višino sloja 0,2 mm in 30 % polnilom. Najnovejšo iteracijo delov in navodil najdete tukaj:

2. korak: kinematika

Če želite, da se roka premika na predvidljiv način, morate narediti matematiko: OI je iskal veliko mest za relativno preprost opis kinematike, povezane s to vrsto robota, vendar nisem našel takega, za katerega menim, da je bil stopnjo, na kateri bi jo večina ljudi razumela. Naredil sem svojo različico kinematike, ki temelji izključno na trigonometriji, in ne na matričnih preobrazbah, ki se lahko zdijo precej strašljive, če na teh stvareh še niste delali - vendar so za tega robota precej preproste, saj so le 3 DOF.

Kljub temu menim, da je moj pristop v priloženem dokumentu razmeroma lahko razumljiv. Ampak poglejte in preverite, če se vam zdi smiselno!

3. korak: Kodiranje kinematike

Kinematiko je težko razumeti tudi z izračuni, ki sem jih navedel v prvi. Torej, tukaj je najprej izvedba Octave - Octave je brezplačno orodje z mnogimi enakimi funkcijami, ki jih najdemo v Matlabu.

L1o = 40; Zo = -70; L_2 = 73,0; Au = 188,0; Al = 182,0; Lo = 47,0; UPPERARMLEN = Au; LOWERARMLEN = Al; XOFFSET = Najnižje; ZOFFSET = L_2; AZOFFSET = Zo; AXOFFSET = L1o; disp ('Izvajanje kode') disp ('Vhodni koti:') rot = deg2rad (30); desno = deg2rad (142,5); levo = deg2rad (50); rad2deg (gniloba) rad2deg (desno) rad2deg (levo) T1 = gniloba;#baza T2 = desno;#ramena T3 = levo;#komolec #FW kinematika, da dobite XYZ iz kotov: disp ('Izračunano X, Y, Z:') z = ZOFFSET + sin (desno)*LOWERARMLEN - cos (levo - (pi/2 - desno))*UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = sin (levo - (pi/2 - desno))*UPPERARMLEN + cos (desno)* LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET; x = cos (gniloba)*k1 y = sin (gniloba)*k1 ## inverzna kinematika za pridobivanje kotov iz XYZ: rot = atan2 (y, x); x = x - cos (gniloba)*AXOFFSET; y = y - sin (gniloba)*AXOFFSET; z = z - AZOFFSET -ZOFFSET; L1 = sqrt (x*x + y*y) - XOFFSET; L2 = sqrt ((L1)*(L1) + (z)*(z)); a = (z)/L2; b = (L2*L2 + LOWERARMLEN*LOWERARMLEN - UPPERARMLEN*UPPERARMLEN)/(2*L2*LOWERARMLEN); c = (LOWERARMLEN*LOWERARMLEN + UPPERARMLEN*UPPERARMLEN - L2*L2)/(2*LOWERARMLEN*UPPERARMLEN); desno = (atan2 (a, sqrt (1-a*a)) + atan2 (sqrt (1-b*b), b)); levo = atan2 (sqrt (1-c*c), c); ## izhodni izračunani koti disp ('Izhodni koti:') rot = rad2deg (gniloba) desno = rad2deg (desno) levo = rad2deg (levo)

Z zgornjim skriptom imate v bistvu pripravljeno izvedbeno kodo za kinematiko naprej in nazaj.

Posredna kinematika, ki jo uporabljate za izračun, kje boste na koncu dobili določen nabor motornih kotov. Inverzna kinematika bo nato (naredila obratno) izračunala, kakšni motorni koti potrebujete, da se znajdete na želenem položaju x, y, z. Nato je treba vstaviti omejitve gibanja motorja, kot je npr. vrtljiva osnova se lahko giblje le od 0 do 359 stopinj. Tako zagotovite, da ne boste šli na položaje, ki niso izvedljivi.

4. korak: Zaženite stvar

Z izvedbo kinematične knjižnice še nismo ravno pripravljeni, zato tega še ne morem zagotoviti. Lahko pa vam pokažem video, kako deluje. Je precej stabilen in gladek zaradi uporabe ležajev in jermenskega pogona, poleg razumne kakovosti pogonov, ki so tukaj plošče uStepper S.

5. korak: Dodatni končni učinki

Oblikoval sem 3 dodatne končne efektorje. Eden je preprosto vodoravni prijemalec, drugi je primeren za običajno evropsko pločevinko piva ali sode, nazadnje pa obstaja sistem vakuumskega prijemala, ki omogoča namestitev na vakuumsko skodelico, črpalko in ventil.

Vse bo ali je na voljo tukaj (datoteke in navodila 3D STL):