UStepper Robot Arm 4: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Ini adalah iterasi ke-4 dari lengan Robot saya, yang telah saya kembangkan sebagai aplikasi untuk papan kontrol stepper uStepper kami. Karena robot memiliki 3 motor stepper dan servo untuk penggerak (dalam konfigurasi dasarnya), robot ini tidak terbatas pada uStepper, tetapi dapat digunakan dengan papan driver stepper apa pun.

Desainnya didasarkan pada robot pembuat palet industri - dan relatif sederhana. Dengan itu, saya telah menghabiskan waktu berjam-jam untuk merancang dan mengoptimalkannya baik untuk kemudahan perakitan, tetapi juga kemudahan mencetak bagian-bagiannya.

Saya melakukan desain dengan mempertimbangkan kemudahan pencetakan dan kesederhanaan perakitan. Bukannya tidak ada cara untuk meningkatkan kedua parameter itu, tetapi saya pikir saya telah menempuh perjalanan jauh. Selanjutnya, saya ingin menarik robotika industri ke tingkat di mana penghobi dapat mengikutinya dengan menunjukkan bahwa itu dapat dibuat relatif sederhana - juga matematika untuk mengendalikannya!

Jangan ragu untuk meninggalkan komentar dengan umpan balik yang membangun pada kedua desain tetapi yang terpenting adalah bagaimana saya membuatnya dapat diakses oleh semua (terutama matematika).

Langkah 1: Bagian yang Diperlukan, Pencetakan 3D dan Perakitan

Pada dasarnya semua yang perlu Anda ketahui ada di manual perakitan. Ada BOM terperinci dengan bagian yang dibeli dan dicetak dan instruksi perakitan yang terperinci.

Pencetakan 3D dilakukan pada printer 3D (FDM) berkualitas wajar dengan tinggi lapisan 0,2 mm dan isi 30%. Anda dapat menemukan iterasi suku cadang dan instruksi terbaru di sini:

Langkah 2: Kinematika

Untuk membuat lengan bergerak dengan cara yang dapat diperkirakan, Anda perlu melakukan matematika: OI telah melihat banyak tempat untuk deskripsi kinematika yang relatif sederhana yang terkait dengan jenis robot ini, tetapi saya belum menemukan satu pun yang saya yakini ada di tingkat yang kebanyakan orang bisa memahaminya. Saya telah melakukan versi kinematika saya sendiri hanya berdasarkan trigonometri dan bukan transformasi matriks yang bisa tampak sangat menakutkan jika Anda belum pernah mengerjakan hal itu sebelumnya - namun, mereka cukup sederhana untuk robot khusus ini karena hanya 3 DOF.

Meskipun demikian, saya pikir pendekatan saya dalam dokumen terlampir ditulis dengan cara yang relatif mudah dimengerti. Tapi lihatlah dan lihat apakah itu masuk akal bagi Anda!

Langkah 3: Mengkodekan Kinematika

Kinematika bisa sulit untuk dipahami bahkan dengan perhitungan yang saya berikan sebelumnya. Jadi di sini pertama-tama implementasi Oktaf - Oktaf adalah alat gratis dengan banyak fitur yang sama yang ditemukan 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('Implementasi kode') disp('Sudut masukan:') rot = deg2rad(30); kanan = deg2rad(142.5); kiri = deg2rad(50); rad2deg(busuk) rad2deg(kanan) rad2deg(kiri) T1 = busuk;#alas T2 = kanan;#bahu T3 = kiri;#siku #FW kinematika untuk mendapatkan XYZ dari sudut: disp('Dihitung 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 ##kinematika terbalik untuk mendapatkan sudut dari XYZ: rot = atan2(y, x); x = x - cos(busuk)*AXOFFSET; y = y - sin(busuk)*AXOFFSET; z = z - AZOFFSET-ZOFFSET; L1 = kuadrat(x*x + y*y) - XOFFSET; L2 = kuadrat((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, kuadrat(1-a*a)) + atan2(kuadrat(1-b*b), b)); kiri = atan2(persegi(1-c*c), c); ##output sudut terhitung disp('Sudut keluaran:') rot = rad2deg(busuk) kanan = rad2deg(kanan) kiri = rad2deg(kiri)

Dengan skrip di atas pada dasarnya Anda memiliki kode siap implementasi untuk kinematika maju dan mundur.

Forward Kinematics yang Anda gunakan untuk menghitung di mana Anda akan berakhir dengan serangkaian sudut motor tertentu. Kinematika terbalik kemudian akan (melakukan kebalikannya) menghitung sudut motor apa yang Anda butuhkan untuk berakhir pada posisi x, y, z yang diinginkan. Kendala pada gerakan motor kemudian harus dimasukkan, seperti mis. dasar rotasi hanya bisa pergi dari 0 hingga 359 derajat. Dengan cara ini Anda memastikan bahwa Anda tidak akan pergi ke posisi yang tidak layak.

Langkah 4: Menjalankan Hal itu

Kami tidak cukup sampai di sana dengan implementasi perpustakaan kinematika, jadi saya belum bisa memberikannya. Tapi saya bisa menunjukkan video bagaimana itu berjalan. Ini cukup stabil dan halus karena penggunaan bantalan dan penggerak sabuk, selain kualitas penggerak yang masuk akal yang ada di sini papan uStepper S.

Langkah 5: Efektor Akhir Tambahan

Saya telah merancang 3 efektor akhir tambahan. Salah satunya adalah gripper horizontal yang sederhana, yang lain cocok dengan kaleng bir atau soda Eropa biasa dan terakhir ada sistem gripper vakum yang memungkinkan Anda untuk memasang pada cangkir vakum, pompa dan katup.

Semua akan atau tersedia di sini (file dan instruksi STL 3D):