Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Publikacja zgłoszona do 🎁 Konkursu iAutomatyka
https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2022/01/received_254908343436467.jpeg

Programowalny robot własnej konstrukcji

autor: MatWisT194.

Wstęp

W poniższym artykule chciałbym pokazać, jak można zrobić własnego robota, którego będzie można dowolnie programować i wykorzystać do przenoszenia lekkich elementów (w moim przypadku do 50 g) zgodnie z wybranym programem. Jest to konstrukcja przeznaczona do celów edukacyjnych, a podczas jej robienia można się wiele nauczyć.

Założenia i budowa

Moim głównym założeniem było wykorzystanie elementów, które znajdę w mojej „magicznej” szufladzie lub garażu. Do budowy ramion wykorzystałem profil aluminiowy pochodzący z krawędzi starego blatu, obudowę do całej elektroniki zrobiłem ze starego radia samochodowego. Ramiona napędzane są przez  trzy silniki krokowe, z czego dwa wymontowałem ze starych drukarek, a jeden musiałem dokupić. Każda oś posiada łożyska osadzone na ciepło w wydrukowanych 3D elementach oraz przekładnie 1:3, co daje bardzo stabilną i w miarę estetyczną konstrukcję. Jako napęd chwytaka robi zepsuty (brak układu kontroli pozycji) modelarski serwomechanizm, który posiada przekładnię. Same „palce” również wydrukowałem. Przewody wychodzące z obudowy sterownika zabezpieczone są „peszlem” z samochodowej instalacji elektrycznej.

Chwytak

Istnieją różne warianty tego, co przyczepimy jako efektor. Najczęściej jest to ssawka, elektromagnes lub tradycyjny chwytak. Ja użyłem chwytaka z przekładną, w której z ruchu obrotowego silnika powstaje ruch posuwisty. Silnik sterowany jest z osobnego mikrokontrolera, który komunikując się z głównym sterownikiem wybiera-  obroty lewe lub prawe (mostek H) i podtrzymuje je przez określony czas co powoduje zaciskanie lub otwieranie chwytaka.

Ramiona

Robot posiada dwa ramiona. Wykonane są z aluminium ukształtowanego w przecięty w pół prostokąt, co daje lekką i sztywną budowę. Dodatkowo otrzymujemy odporność na korozję. Każdy, kto chce budować coś podobnego powinien zawsze myśleć o ograniczeniu masy (i bezwładności). Równie dobrym materiałem są profile z włókna węglowego.

Silniki

Każdy z silników to bardzo popularny Nema 17. Poniżej ich parametry:

  • Kąt skoku 1,8 stopnia (200 kroków na obrót)
  • Liczba faz: 2
  • Prąd znamionowy 1.5 do 2 A
  • Średnica wałka 5 mm
  • Napięcie znamionowe 2.8V
  • Moment obrotowy: 4,4 kg/cm.

Przy doborze napędów najważniejszym parametrem jest moment obrotowy. Należy być świadomy, że jeżeli silniki sterujemy mikrokrokowo to moment spada, ale wzrasta rozdzielczość kroku silnika (np. przy 1/8 0,225 stopnia) co poprawia płynność ruchu całego ramienia. Warto zwrócić uwagę, czy sterowniki będą w stanie sterować natężeniem prądu potrzebnym silnikowi. Ja stosuje rozdzielczość kroku 1/8 a ograniczenie prądu ustawione na 1,7 A.

Oś obrotowa

Uważam, że jest to najtrudniejsza część do wykonania, ponieważ:

  • przenosi ciężar całej konstrukcji powyżej
  • wymagana jest duża sztywność
  • nie mogą na niej występować drgania, ponieważ przeniosą się dalej
  • potrzebny jest duży moment obrotowy silnika, aby wyhamować robota w ruchu w odpowiednim miejscu
  • mocowanie powinno być wykonane w osi całego robota

W moim przypadku wydrukowałem walec z otworem w środku, do którego wsadziłem łożysko na dno i górę. W ich otworach osadziłem wałek aluminiowy fi 6 mm, a na jego czubek przykręciłem koło zębate, które połączyłem z drewnianą płytą. Jeśli ktoś decyduje się na wydruk tego elementu, to zalecam nie oszczędzać na wypełnieniu konturu (u mnie to 70%).

Sterownik i zasilanie

Jako sterownik wykorzystałem Arduino Uno z CNC shieldem, które kupiłem rok temu w promocji. Sterowniki silników krokowych to DRV8825 . W pełni je polecam, ze względu na efektywność, ciche sterowanie silnikiem, łatwy interfejs (Step, Dir), cenę i możliwość sterowania mikrokrokowego aż do 1/32. Przed uruchomieniem silnika należy ustawić prąd za pomocą potencjometru. Należy również zadbać o chłodzenie sterowników. W zestawie dostajemy małe radiatory, ale po kilku minutach pracy nie wystarczą, więc polecam dodać chłodzenie aktywne (wentylator). Po prawej stronie znajduje się zasilacz impulsowy znaleziony w szufladzie. Jego moc to 60W (12V i 5A). Dobierając zasilacz, wystarczy zsumować prądy pobierane przez silniki i dodać ok. 20% zapasu mocy. Przed włączeniem zasilania należy wykonać pomiary wykluczające zwarcie lub nieprawidłowe połączenia! Przyznam się, że sam zrobiłem gafę dobierając przez pomyłkę za mały rezystor do diody led, która później się spaliła. Metalową obudowę odizolowałem kilkoma warstwami taśmy. Jest to rozwiązanie chwilowe-zamierzam wykonać wkładkę z PVC. Złącze usb arduino jest połączone z masą, więc polecam je również odizolować np. naciągając koszulkę termokurczliwą! Na panelu znajduje się włącznik zasilania silników oraz dwie diody led sygnalizujące stan zasilania (czerwona – napięcie sieciowe, żółta – włączone zasilanie silników). Obok zasilacza jest układ sterujący mostkiem H (uchwytem). Do arduino wgrany jest tymczasowo (planuje napisać własny program) GRBL  (instalacjaGRBL). Komunikacja komputera, który wysyła komendy (współrzędne i instrukcje) z mikrokontrolerem (ATmega328p) odbywa się przez UART. Istnieje wiele programów współpracującym z GRBL np. ten .

Film prezentujący działanie robota

Na filmie robot pobiera nakrętkę, układa ją na silniczku, który symbolizuje np. skrawarkę CNC, później aktywuje czujnik optyczny. Zaczyna się „obróbka” a po jej zakończeniu robot zabiera element i odkłada do pojemnika (czerwona taśma izolacyjna).

Podsumowanie i kilka rad

Gdy decydujecie się robić podobne projekty najpierw wszystko dokładnie zaplanujcie-wykonajcie szkice, spis elementów, założenia.

Nigdy nie lekceważcie zagrożenia podczas pracy z prądem elektrycznym!

Wszelkie ciężkie elementy np. silniki należy montować jak najniżej

Używajcie łożysk do każdej osi

Budowałem go około tygodnia. Planuje jeszcze kilka poprawek min. dodanie jeszcze jednej przekładni na najniższej osi. Mam nadzieję, że zachęciłem kogoś do zrobienia podobnego projektu, a powyższe informacje pomogą mu go zrealizować.

W razie pytań można śmiało pisać na maila: mati.w200@interia.eu



Utworzono: / Kategoria:

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!




.
NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ
  • Zapraszamy Cię na pełny kurs zdalnego dostępu SECOMEA. Kurs powstał z myślą o każdym, kto chce zgłębić tajniki zdalnego dostępu do maszyn i sieci przemysłowej. Zdalny dostęp rozwija się dynamiczne i zyskuje na znaczeniu zwłaszcza w sytuacji...
  • Produkty i rozwiązania firmy SICK są równie różnorodne jak codzienność w przedsiębiorstwie. Szkolenia SICK dla użytkowników umożliwiają zdobycie wiedzy na temat zróżnicowanej oferty naszych innowacyjnych produktów w formie dostosowanej do k...
    Link: Terminy
  • EPSITRON®ECO & COMPACT Power OSZCZĘDNOŚĆ KOSZTÓW Zasilacze EPSITRON® ECO i COMPACT Power to nie tylko oszczędność przy zakupie, ale również niższe koszty dzięki łatwej obsłudze oraz braku konieczności serwisowania. Są one doskonałym roz...
  • Wyświetlacz słupkowy ITP15 jest kompaktowym wskaźnikiem procesowym, który wizualizuje analogowy sygnał wejściowy w zakresie od 0 do 100% z 10 słupkami po 10%. Sygnałem wejściowym może być liniowy sygnał napięciowy 0 (2) -10 V lub sygnał prą...
  • Urządzenia firmy FATEK istnieją na rynku polskim od 2004 roku i stały się alternatywą dla już istniejących rozwiązań i urządzeń. Niezawodność, korzystna cena i możliwości sterowników PLC sprawiły, że zyskały one ogromne zainteresowanie prog...
  • Szybki i bezpieczny dostęp do maszyn i fabryk Usługa u-link gwarantuje szybki i bezpieczny dostęp do maszyn i fabryk, co ułatwia zdalne utrzymanie ruchu, jednocześnie pozwalając na wydajne zarządzanie zakładami produkcyjnymi i stacjami klie...