Jak si vyrobit bezdrátové robotické rameno pomocí Arduina

Tento obvod robotického ramene, který lze také implementovat jako robotický jeřáb, pracuje pomocí 6 servomotorů a lze jej ovládat pomocí dálkové ovládání mikrokontroléru pomocí komunikačního spojení 2,4 GHz založeného na Arduinu.

Hlavní rysy

Když stavíte něco tak sofistikovaného jako robotické rameno, musí to vypadat moderně a musí obsahovat mnoho pokročilých funkcí, nejen pouhou funkci podobnou hračce.

Navrhovaný plnohodnotný design je relativně snadno sestavitelný, přesto se mu připisují některé pokročilé manévrovací funkce, které lze přesně ovládat pomocí bezdrátových nebo dálkově ovládaných příkazů. Konstrukce je kompatibilní i pro průmyslové použití, pokud jsou motory vhodně upgradovány.

Hlavní vlastnosti tohoto mechanického jeřábu, jako je robotické rameno, jsou:

• Plynule nastavitelné „rameno“ ve svislé ose 180 stupňů.
• Plynule nastavitelné 'loket' přes svislou osu 180 stupňů.
• Plynule nastavitelné „sevření prstu“ nebo Grip přes svislou osu 90 stupňů.
• Plynule nastavitelné „rameno“ v horizontální rovině 180 stupňů.
• Celý robotický systém nebo rameno jeřábu je pohyblivý a ovladatelný jako a dálkově ovládané auto .

Drsná pracovní simulace

Několik výše popsaných funkcí lze zobrazit a pochopit pomocí následující simulace GIF:

Pozice motorových mechanismů

Následující obrázek nám poskytuje jasný obraz o různých polohách motoru a souvisejících převodových mechanismech, které je třeba nainstalovat pro realizaci projektu:

V tomto designu dbáme na to, aby vše bylo co nejjednodušší, aby i laik dokázal porozumět zapojeným motorovým / převodovým mechanismům. a nic nezůstává skryto za složitými mechanismy.

Funkci nebo funkci každého motoru lze pochopit pomocí následujících bodů:

1. Motor č. 1 ovládá „sevření prstů“ nebo systém uchopení robota. Pohyblivý prvek je pro pohyby přímo zavěšen na hřídeli motoru.
2. Motor č. 2 ovládá loketní mechanismus systému. Je nakonfigurován s jednoduchým převodovým systémem od okraje k egde pro provádění zvedacího pohybu.
3. Motor č. 3 je zodpovědný za vertikální zvedání celého systému robotických ramen, proto musí být tento motor výkonnější než výše uvedené dva. Tento motor je také integrován pomocí mechanismu převodů pro provádění požadovaných akcí.
4. Motor č. 4 ovládá celý jeřábový mechanismus v celé horizontální rovině 360 stupňů, takže rameno je schopno zvednout nebo zvednout jakýkoli předmět v celé ve směru nebo proti směru hodinových ručiček radiální rozsah.
5. Motor č. 5 a 6 působí jako kola pro platformu, která nese celý systém. Tyto motory lze ovládat přesunem systému z jednoho místa na druhé bez námahy a také usnadňují pohyb systému na východ / západ, sever / jih jednoduše úpravou rychlosti levého / pravého motoru. To se jednoduše provede snížením nebo zastavením jednoho ze dvou motorů, například pro zahájení otáčení na pravé straně může být motor na pravé straně zastaven nebo zastaven, dokud se otáčení neprovede úplně nebo do požadovaného úhlu. Podobně pro zahájení levé zatáčky proveďte totéž s levým motorem.

Se zadním kolem není spojen žádný motor, je zavěšen tak, aby se mohl volně pohybovat po střední ose a sledovat manévry předního kola.

Obvod bezdrátového přijímače

Protože celý systém je navržen pro práci s dálkovým ovládáním, je třeba nakonfigurovat bezdrátový přijímač s výše vysvětlenými motory. A to lze provést pomocí následujícího obvodu založeného na Arduinu.

Jak vidíte, k výstupům Arduino je připojeno 6 servomotorů a každý z nich je řízen dálkově ovládanými signály zachycenými připojeným snímačem NRF24L01.

Signály jsou zpracovávány tímto senzorem a přiváděny do Arduina, které dodává zpracování příslušnému motoru pro zamýšlené operace regulace otáček.

Signály jsou odesílány z obvodu vysílače s potenciometry. Úpravy na těchto potenciometrech řídí úrovně rychlosti na příslušných motorech připojených k výše vysvětlenému obvodu přijímače.

Nyní se podívejme, jak vypadá obvod vysílače:

Modul vysílače

Konstrukce vysílače je vidět na 6 potenciometru připojeném k desce Arduino a také k dalšímu komunikačnímu zařízení 2,4 GHz.

Každý z hrnců je naprogramován ovládání příslušného motoru spojené s obvodem přijímače. Proto když uživatel otáčí hřídelem vybraného potenciometru vysílače, příslušný motor robotického ramene se začne pohybovat a provádět akce v závislosti na jeho konkrétní poloze v systému.

Řízení přetížení motoru

Možná se divíte, jak motory omezují jejich pohyb napříč jejich pohyblivými rozsahy, protože systém nemá žádné omezující uspořádání zabraňující přetížení motoru, jakmile pohyby příslušných mechanismů dosáhnou svých koncových bodů?

Význam, například co se stane, když se motor nezastaví ani poté, co „rukojeť“ pevně drží předmět?

Nejjednodušším řešením je přidat jednotlivce proudové řídicí moduly s každým z motorů tak, aby v takových situacích zůstal motor zapnutý a zablokovaný bez spálení nebo přetížení.

Díky aktivnímu řízení proudu neprocházejí motory přetížením ani nadproudovými podmínkami a stále pracují ve stanoveném bezpečném rozsahu.

Kompletní programový kód najdete v tomto článku