Lengan Robot UStepper 4: 5 Langkah

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Ini adalah lelaran ke-4 lengan Robotik saya, yang telah saya kembangkan sebagai aplikasi untuk papan kawalan stepper uStepper kami. Oleh kerana robot mempunyai 3 motor stepper dan servo untuk pengaktifan (dalam konfigurasi asasnya) ia tidak terhad kepada uStepper, tetapi dapat digunakan dengan papan pemacu stepper mana pun.

Reka bentuknya berdasarkan robot palletizer industri - dan agak mudah. Dengan mengatakan itu, saya telah menghabiskan berjam-jam untuk menghasilkan reka bentuk dan mengoptimumkan keduanya untuk kemudahan pemasangan, tetapi juga kemudahan mencetak bahagiannya.

Saya membuat reka bentuk dengan senang mencetak dan kesederhanaan pemasangan dalam fikiran. Bukan bahawa tidak ada cara untuk memperbaiki kedua-dua parameter tersebut, tetapi saya rasa saya telah menempuh perjalanan panjang. Lebih jauh lagi, saya ingin menarik robotik industri ke tahap di mana penggemar dapat mengikutinya dengan menunjukkan bahawa ia dapat dibuat secara relatif sederhana - juga matematik untuk mengendalikannya!

Jangan ragu untuk memberikan komen dengan maklum balas yang membina mengenai kedua-dua reka bentuk itu tetapi yang paling penting adalah bagaimana cara saya membuatnya dapat diakses oleh semua orang (terutamanya matematik).

Langkah 1: Bahagian Diperlukan, Percetakan 3D dan Pemasangan

Pada dasarnya semua yang perlu anda ketahui ada dalam manual pemasangan. Terdapat BOM terperinci dengan kedua-dua bahagian yang dibeli dan dicetak dan arahan pemasangan terperinci.

Pencetakan 3D dilakukan pada pencetak 3D berkualiti (FDM) dengan ketinggian lapisan 0.2 mm dan 30% isi. Anda boleh mendapatkan lelaran bahagian dan arahan terkini di sini:

Langkah 2: Kinematik

Untuk membuat lengan bergerak dengan cara yang dijangka, anda perlu melakukan matematik: OI telah mencari banyak tempat untuk penerangan kinematik yang agak mudah yang berkaitan dengan robot jenis ini, tetapi saya tidak menemui satu yang saya percaya ada tahap yang kebanyakan orang dapat memahaminya. Saya telah membuat versi kinematik saya sendiri semata-mata berdasarkan trigonometri dan bukan perubahan matriks yang kelihatannya agak menakutkan jika anda tidak pernah mengerjakan perkara tersebut sebelum ini - namun, ia cukup mudah untuk robot ini kerana hanya 3 DOF.

Saya rasa pendekatan saya dalam dokumen yang dilampirkan ditulis dengan cara yang mudah difahami. Tetapi perhatikan dan lihat apakah masuk akal bagi anda!

Langkah 3: Mengekodkan Kinematik

Kinematik sukar untuk dipahami walaupun dengan pengiraan yang saya berikan dalam yang pertama. Oleh itu, pertama sekali pelaksanaan Octave - Octave adalah alat percuma dengan banyak ciri yang sama terdapat di Matlab.

L1o = 40; Zo = -70; L_2 = 73.0; Au = 188.0; Al = 182.0; Lo = 47.0; UPPERARMLEN = Au; LOWERARMLEN = Al; XOFFSET = Lo; ZOFFSET = L_2; AZOFFSET = Zo; AXOFFSET = L1o; disp ('Implementation code') disp ('Input sudut:') rot = deg2rad (30); kanan = deg2rad (142.5); kiri = deg2rad (50); rad2deg (rot) rad2deg (kanan) rad2deg (kiri) T1 = rot; #base T2 = kanan; #shoulder T3 = kiri; #elbow #FW kinematik untuk mendapatkan XYZ dari sudut: disp ('Calculated X, Y, Z:') z = ZOFFSET + sin (kanan) * LOWERARMLEN - cos (kiri - (pi / 2 - kanan)) * UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = sin (kiri - (pi / 2 - kanan)) * UPPERARMLEN + cos (kanan) * LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET; x = cos (rot) * k1 y = sin (rot) * k1 ## kinematik songsang untuk mendapatkan sudut dari XYZ: rot = atan2 (y, x); x = x - cos (reput) * AXOFFSET; y = y - sin (reput) * 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); kanan = (atan2 (a, sqrt (1-a * a)) + atan2 (sqrt (1-b * b), b)); kiri = atan2 (sqrt (1-c * c), c); ## output dikira sudut disp ('Output sudut:') rot = rad2deg (rot) kanan = rad2deg (kanan) kiri = rad2deg (kiri)

Dengan skrip di atas pada dasarnya anda mempunyai kod siap pelaksanaan untuk kinematik maju dan mundur.

Majukan Kinematik yang anda gunakan untuk mengira di mana anda akan berakhir dengan satu set sudut motor. Kinematik terbalik kemudian (melakukan kebalikan) akan mengira sudut motor yang anda perlukan pada kedudukan x, y, z yang dikehendaki. Kekangan pada pergerakan motor kemudian harus dimasukkan, seperti mis. asas putaran hanya boleh dari 0 hingga 359 darjah. Dengan cara ini anda memastikan bahawa anda tidak akan pergi ke posisi yang tidak dapat dilaksanakan.

Langkah 4: Menjalankan Perkara

Kami belum cukup banyak dengan pelaksanaan perpustakaan kinematik, sehingga saya belum dapat menyediakannya. Tetapi saya dapat menunjukkan kepada anda video bagaimana ia berjalan. Ia cukup stabil dan lancar kerana penggunaan galas dan pemacu tali pinggang, selain kualiti pemacu yang berpatutan yang terdapat di sini papan uStepper S.

Langkah 5: Pengaruh Akhir Tambahan

Saya telah merancang 3 efektor akhir tambahan. Salah satunya adalah gripper mendatar, yang lain sesuai dengan bir Eropah atau tin soda biasa dan terakhir ada sistem gripper vakum yang membolehkan anda memasang cawan vakum, pam dan injap.

Semua akan ada atau tersedia di sini (fail dan arahan STL 3D):