UStepper robotkar 4: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ez a robotkarom negyedik iterációja, amelyet az uStepper léptető vezérlőpanelünk alkalmazásaként fejlesztettem ki. Mivel a robotnak 3 léptetőmotorja és egy szervója van a működtetéséhez (alapkonfigurációban), ez nem korlátozódik az uStepperre, hanem bármilyen léptető vezérlőpanellel használható.

A tervezés egy ipari raklapozó robotra épül - és viszonylag egyszerű. Ezzel együtt számtalan órát töltöttem a tervezéssel és az optimalizálással mind az összeszerelés megkönnyítése, mind az alkatrészek egyszerű nyomtatása érdekében.

A tervezést a könnyű nyomtatás és az összeszerelés egyszerűsége szem előtt tartva végeztem. Nem mintha nem lehetne ezen a két paraméteren javítani, de úgy gondolom, hogy hosszú utat tettem meg. Továbbá szeretném lehúzni az ipari robotikát olyan szintre, hogy a hobbisták követhessék, megmutatva, hogy viszonylag egyszerűvé tehető - a matematika is az irányításhoz!

Nyugodtan hagyjon megjegyzést építő jellegű visszajelzésekkel mind a tervezésről, mind legfőképpen arról, hogyan teszem azt, hogy mindenki számára hozzáférhetővé tegyem (különösen a matematikát).

1. lépés: Szükséges alkatrészek, 3D nyomtatás és összeszerelés

Alapvetően minden, amit tudnia kell, a szerelési kézikönyvben található. Van egy részletes BOM, megvásárolt és nyomtatott alkatrészekkel, valamint részletes összeszerelési utasítás.

A 3D nyomtatás ésszerű minőségű 3D nyomtatóval (FDM) történik, 0,2 mm rétegmagassággal és 30 % -os kitöltéssel. Az alkatrészek és utasítások legújabb iterációját itt találja:

2. lépés: Kinematika

Ahhoz, hogy a kar előre láthatóan mozoghasson, matekoznia kell: O sok helyen néztem meg az ilyen típusú robotok kinematikájának viszonylag egyszerű leírását, de nem találtam olyat, amelyről úgy véltem, hogy olyan szinten, amelyet a legtöbb ember megérthet. A kinematika saját verzióját készítettem, kizárólag trigonometrián alapulva, nem pedig a mátrixátalakításokon, amelyek elég ijesztőnek tűnhetnek, ha még soha nem dolgoztál ezeken a dolgokon - azonban ezek nagyon egyszerűek ehhez a robothoz, mivel csak 3 DOF.

Mindazonáltal úgy gondolom, hogy a mellékelt dokumentumban szereplő megközelítésem viszonylag könnyen érthető módon van megírva. De nézd meg és nézd meg, van -e értelme számodra!

3. lépés: A kinematika kódolása

A kinematikát még az előbbiekben megadott számításokkal is nehéz felfogni. Tehát itt van először egy Octave megvalósítás - az Octave egy ingyenes eszköz, amely számos, a Matlabban megtalálható funkcióval rendelkezik.

L1o = 40; Zo = -70; L_2 = 73,0; Au = 188,0; Al = 182,0; Lo = 47,0; FELSŐMÉRET = Au; LOWERARMLEN = Al; XOFFSET = Lo; ZOFFSET = L_2; AZOFFSET = Zo; AXOFFSET = L1o; disp ('Kód implementáció') disp ('Bemeneti szögek:') rot = deg2rad (30); jobbra = deg2rad (142,5); bal = deg2rad (50); rad2deg (rothadás) rad2deg (jobb) rad2deg (bal) T1 = rothadás; #bázis T2 = jobb;#váll T3 = bal; #fül #fW) z = ZOFFSET + sin (jobb)*LOWERARMLEN - cos (bal - (pi/2 - jobb))*UPPERARMLEN + AZOFFSET k1 = sin (bal - (pi/2 - jobb))*UPPERARMLEN + cos (jobb)* LOWERARMLEN + XOFFSET + AXOFFSET; x = cos (rothadás)*k1 y = sin (rothadás)*k1 ## fordított kinematika, hogy szögeket kapjunk XYZ -ből: rot = atan2 (y, x); x = x - cos (rothadás)*AXOFFSET; y = y - sin (rothadás)*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); jobb = (atan2 (a, sqrt (1-a*a)) + atan2 (sqrt (1-b*b), b)); bal = atan2 (sqrt (1-c*c), c); ## kimeneti számított szögek disp ('Kimeneti szögek:') rot = rad2deg (rot) jobbra = rad2deg (jobbra) balra = rad2deg (balra)

A fenti szkripttel alapvetően rendelkezik a megvalósításra kész kóddal az előre és hátra kinematikához.

Előre irányuló kinematika, amellyel kiszámíthatja, hogy egy adott motorszög -készlettel hol fog végezni. Az inverz kinematika ezután (fordítva) kiszámítja, hogy milyen motoros szögekre van szüksége a kívánt x, y, z pozícióhoz. Ezután be kell illeszteni a motor mozgásának korlátozásait, mint pl. forgási bázis csak 0 és 359 fok között mozoghat. Így biztosíthatja, hogy ne menjen olyan pozíciókba, amelyek nem teljesíthetők.

4. lépés: Futtassa a dolgot

A kinematikai könyvtár megvalósításával még nem vagyunk eléggé ott, így még nem tudok biztosítani. De tudok mutatni egy videót, hogyan működik. Elég stabil és sima a csapágyak és a szíjhajtás miatt, az ésszerű minőségű hajtások mellett, amelyek itt az uStepper S táblák.

5. lépés: További véghatások

3 további véghatást terveztem. Az egyik egyszerűen vízszintes fogó, a másik egy hagyományos európai sör- vagy üdítősdobozhoz illeszkedik, végül van egy vákuumfogó rendszer, amely lehetővé teszi, hogy vákuumcsészére, szivattyúra és szelepre helyezze.

Minden itt lesz vagy elérhető (3D STL fájlok és utasítások):