DIY robotika - Vzdělávací 6osé robotické rameno: 6 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57

Vzdělávací buňka DIY-Robotics je platforma, která obsahuje 6osé robotické rameno, elektronický řídicí obvod a programovací software. Tato platforma je úvodem do světa průmyslové robotiky. Prostřednictvím tohoto projektu chce společnost DIY-Robotics nabídnout dostupné, ale kvalitní řešení všem, kteří by se chtěli dozvědět více o tomto fascinujícím oboru. Tento projekt je skvělou příležitostí k rozvoji různých znalostí a dovedností v oblasti mechaniky, elektrotechniky a informatiky. Díky vzdělávací buňce DIY-Robotics je robotika na dosah každému. Tato příručka ukazuje různé kroky pro mechanickou montáž, elektrickou montáž a instalaci a používání softwaru DIY-Robotics Educational Cell V1.0. V komprimované složce najdete všechny soubory související s vývojem vzdělávací robotické buňky. Obsahuje 3D výkresy robota, elektrická schémata ovladače, kód Arduino, zdrojové kódy softwaru a požadovaný kusovník. Než začnete, ujistěte se, že máte přístup k 3D tiskárně a nakoupíte všechny požadované součásti. Seznam všech požadovaných komponent spolu s jejich cenou a kde je objednat ve kusovníku (kusovník.pdf). Pokud uvíznete nebo potřebujete pomoc, podívejte se na fórum DIY-Robotics Forum. Můžete si zdarma vytvořit účet a položit svůj dotaz naší komunitě akreditovaných specialistů a robotických nadšenců. Pojďme začít! (a bavte se!) Stáhněte si celý projekt:

Krok 1: Programování Arduina

Stáhněte si software Arduino IDE přímo z webu Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Otevřete soubor DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino, který je součástí komprimované složky DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Připojte Arduino Micro k počítači pomocí kabelu USB.

Vyberte typ Arduino / Genuino Micro a správný komunikační port.

Viz obrázek 1.

Programujte Arduino Micro stisknutím tlačítka Nahrát:

Viz obrázek 2.

Krok 2: Sestava elektronického ovladače (PCB) robota

1. Přehled

Elektronický ovladač robotické vzdělávací buňky je mostem mezi programovacím softwarem a robotem. Mikrokontrolér použitý v tištěném obvodu, Arduino Micro, provádí následující úkoly:

• Komunikace mezi elektronickým ovladačem a programovacím softwarem • Ovládání 6 robotických motorů (5V servomotory) • Ovládání 3 digitálních výstupních signálů (logické úrovně 0-5V) • Čtení 3 digitálních vstupních signálů (logické úrovně 0-5V)

Popis desky plošných spojů najdete na obrázku 1.

2. Pořadí desek plošných spojů (PCB)

Desku plošných spojů (PCB) řídicí jednotky robota lze objednat u jakéhokoli výrobce desky plošných spojů se soubory „GERBER“obsaženými v komprimované složce DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Doporučujeme objednat u výrobce JLCPCB (jlcpcb.com), který nabízí rychlou a jednoduchou službu za velmi nízkou cenu. Při objednávání desky plošných spojů postupujte takto:

A) Na domovské stránce jlcpcb.com vyberte CITOVAT NYNÍ a poté Přidat soubor gerber. Vyberte soubor Gerber.zip v komprimované složce DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Vyberte výchozí parametry.

C) Vyberte Uložit do košíku a pokračujte v platbě k dokončení objednávky.

3. Sestava desky plošných spojů (PCB)

Jakmile je deska plošných spojů robota v rukou, pokračujte v její montáži. Budete muset pájet všechny součásti.

Každá součást DPS je identifikována.

Seznam materiálu bill-of-materials.pdf zahrnutý v komprimované složce DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip vám pomůže seřadit součásti.

Viz obrázek 2.

Zvláštní pozornost věnujte polaritě následujících komponent:

LED1, LED2, U1, U3, C1, C2, D1, D2, D3, D4, D5, D6, Q1, Q2, Q3

Tyto součásti musí být pájeny správným způsobem, jinak se spálí. Všimněte si například, že diody emitující světlo (LED) a kondenzátory (C) mají dlouhý a krátký kolík. Dlouhý kolík, anoda, musí být vložen a připájen do otvoru označeného +.

Správné pájení těchto komponent viz obrázek 3.

Nakonec musí být do obvodu přidány 3 odpory 10 kOhm, aby byly digitální vstupní signály (Di) funkční. Tyto odpory jsou v seznamu materiálů popsány následovně:

RES 10K OHM 1/4W 5% AXIAL

Na obrázku 4 zjistíte, kde tyto další odpory pájet.

Krok 3: Mechanická montáž robota

1. Přehled

K mechanické montáži robota budete potřebovat následující součásti a nástroje:

• 4 servomotory MG966R
• 2 9g mikro servomotory
• 8 3D tištěných částí robota
• 24 metrických matic M2
• 24 metrických šroubů M2
• 2 metrické šrouby M2,5
• 4 metrické šrouby M3
• 3D tiskárna
• Páječka
• Lehčí
• Šestihranné klíče

Viz seznam materiálů DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf zahrnutý v souboru DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. 3D tisk

3D soubory 8 částí robota najdete ve složce DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip komprimované.

Vytiskněte díly pomocí 3D tiskárny. Doporučujeme použít následující nastavení:

• Horní vrstva 4 vrstvy
• Spodní vrstva 4 vrstvy
• Zeď 4 vrstvy

3. Vyrovnejte serva

Před sestavením robota je důležité zajistit, aby všechny servomotory byly ve středu. Abyste mohli serva zarovnat, ujistěte se, že jste předtím naprogramovali mikrokontrolér Arduino a sestavili ovladač robota. Při zarovnávání servomotorů postupujte podle následujících pokynů:

Připojte 6 servomotorů k řídicí jednotce robota. Zkontrolujte, zda jsou konektory zapojeny správným způsobem.

• Hnědý vodič: 0V (-)
• Červený vodič: 5V (+)
• Oranžový vodič: PWM

Připojte 12 V regulátor do zásuvky 120 V AC. Připojte 12 V regulátor do napájecího konektoru řídicí jednotky robota. Aktivujte vypínač SW1. Kontrolka LED1 by se měla rozsvítit a kontrolka LED2 by měla blikat. Robot by měl umístit všechny své servomotory na 90 stupňů. Můžete vypnout napájení řídicí jednotky robota a odpojit servomotory.

Viz obrázek 2.

4. Vložte matice

Před montáží vložte do každého šestihranného otvoru 3D tištěných dílů matici M2 x 0,4 mm, aby bylo umožněno sestavení. Nasazení usnadněte páječkou.

Viz obrázek 3.

5. Vhoďte ozubená kola do spojovacích otvorů

Mechanické spojení mezi servomotory a 3D tištěnými částmi robota je přímé: ozubené kolo musí být zasunuto přímo do otvoru. Aby bylo zajištěno dobré mechanické spojení, jsou otvory po 3D tisku o něco menší než ozubená kola. S lehčím, mírně zahřejte otvor a poté zasuňte ozubené kolo servomotoru (co nejrovnější). Roztavený plast bude mít podobu ozubeného kola. Dokončete vložení jemným utažením šroubu. Tento krok opakujte pro každou křižovatku. Buďte opatrní, přehřívající se 3D tištěné části by je mohly zdeformovat a znehodnotit.

Viz obrázek 4.

6. Montáž

Pomocí metrických šroubů M3 připevněte ozubená kola servomotoru k částem 3D vytištěného robota. Pomocí metrických šroubů M2 připevněte skříně servomotoru k 3D částem robota. Pomocí metrických šroubů M2 sestavte dva 3D tištěné části robota od J2 do J4. Sestavte robota tak, aby byl každý kloub ve středu (rovný robot, jak je znázorněno níže).

Viz obrázky 1 a 5.

Krok 4: Nastavení softwaru pro programování robota

1. Nastavení softwaru

Otevřete instalační soubor obsažený v komprimované složce DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Dokončete instalaci podle pokynů instalačního programu.

Po dokončení instalace spusťte software kliknutím na ikonu DIY Robotics na ploše.

2. Navigace v rozhraní

Popis softwarového panelu najdete na obrázku 1 a 2.

3. Vytvoření programu robota

Programovací panel vám umožňuje vytvořit robotický program až s 200 instrukčními řádky. Zde je popis každého typu instrukce:

POINT instrukce

Uloží bod (pozici) robota.

Provedením této instrukce se robot přesune podle uložené polohy a rychlosti.

Chcete -li uložit bod robota do instrukce, ručně přesuňte robota do požadované polohy a pomocí tlačítek na ovládacím panelu vyberte požadovanou rychlost pohybu. Stiskněte tlačítko Bod. Do programovacího panelu se poté přidá instrukční řádek. Instrukční řádek ukazuje hodnotu ve stupních každého kloubu a také rychlost pohybu.

DO instrukce

Změní stav výstupního signálu Do.

Provedením této instrukce se změní stav jednoho z výstupních signálů Do (ON/OFF).

Chcete -li vytvořit instrukci DO, stiskněte tlačítko Do. Zobrazí se panel parametrů. Zvolte číslo výstupního signálu Do (1, 2 nebo 3) a také požadovaný stav (ZAPNUTO nebo VYPNUTO). Pokyny přidáte stisknutím tlačítka Přidat instrukci.

Do programovacího panelu se poté přidá instrukční řádek. Instrukční řádek ukazuje číslo signálu Do a změnu stavu.

LABEL instrukce

Přidá štítek do programu robota.

Provedení této instrukce nebude mít žádný účinek. Tento řádek je popisek, který umožní instrukci JUMP přeskočit na tuto instrukční řadu LABEL.

Chcete -li vytvořit instrukci LABEL, stiskněte tlačítko Jump Label. Zobrazí se panel parametrů. Vyberte možnost Štítek a číslo požadovaného štítku (1 až 5). Pokyny přidáte stisknutím tlačítka Přidat instrukci.

Do programovacího panelu se poté přidá instrukční řádek. Na řádku s pokyny je uvedeno číslo štítku.

Instrukce SKOK

Skočí na řádek programu, který obsahuje odpovídající štítek.

Provedení této instrukce způsobí skok v programu na řádek, který obsahuje odpovídající popisek.

Chcete -li vytvořit instrukci JUMP, stiskněte tlačítko Jump Label. Zobrazí se panel parametrů. Vyberte možnost Skok a číslo požadovaného štítku (1 až 5). Pokyny přidáte stisknutím tlačítka Přidat instrukci.

Do programovacího panelu se poté přidá instrukční řádek. Instrukční řádek udává číslo cílového štítku.

Pokud má několik štítků stejné číslo, instrukce JUMP skočí na první odpovídající štítek z horní části programu.

Pokud neexistuje číslo odpovídající příkazu JUMP, program skočí na poslední řádek programu.

POČKEJTE instrukci

Čeká na konkrétní stav vstupního signálu Di.

Provedením této instrukce bude řídicí jednotka robota pozastavena, pokud se stav vstupního signálu Di liší od očekávaného stavu.

Chcete -li vytvořit instrukci WAITDI, stiskněte tlačítko Wait Di. Zobrazí se panel parametrů. Vyberte číslo vstupního signálu Di (1, 2 nebo 3) a také požadovaný stav (ZAPNUTO nebo VYPNUTO). Pokyny přidáte stisknutím tlačítka Přidat instrukci.

Do programovacího panelu se poté přidá instrukční řádek. Instrukční řádek udává číslo vstupního signálu Di a očekávaný stav.

Krok 5: Připojte software Robot + PCB +

1. Elektrické připojení

Připojte 6 servomotorů robota k řídicí jednotce robota. Zkontrolujte, zda jsou konektory zapojeny správným způsobem.

Hnědý vodič: 0V (-) Červený vodič: 5V (+) Oranžový vodič: PWM

Připojte 12 V regulátor do zásuvky 120 V AC. Připojte 12 V regulátor do napájecího konektoru řídicí jednotky robota. Aktivujte vypínač SW1. Kontrolka LED1 by se měla rozsvítit a kontrolka LED2 by měla blikat. Robot by měl umístit všechny své servomotory na 90 stupňů.

Připojte kabel USB z ovladače robota k počítači.

Viz obrázek 1.

2. Spusťte software

Spusťte software DIY Robotics Educative Cell V1.0 kliknutím na ikonu DIY Robotics na ploše. Software se otevře na panelu připojení.

Viz obrázek 2.

3. Nastavte sériovou komunikaci PC Robot

Stiskněte tlačítko Skenovat sériové porty.

Z rozevíracího seznamu vyberte správný komunikační port.

Stiskněte tlačítko Připojit.

Viz obrázek 3.

4. Nechte tvorbu začít

Ovládejte robota z ovládacího panelu.

Vytvořte si program robota z programovacího panelu.

Bavte se!

Krok 6: Závěr

Chcete jít dál?

Rádi jste se učili o světě průmyslové robotiky? Jste připraveni kupovat si novou robotickou ruku? Připojte se k fóru DIY-Robotics hned teď! DIY-Robotics Forum je místem, kde můžete hovořit o programování, sdílet nápady a řešení a spolupracovat na vytváření skvělých věcí v podpůrné a chytré komunitě. Potřebovat pomoc? Komunita DIY-Robotics je tu, aby vám pomohla, pokud potřebujete nějakou podporu při budování vzdělávací buňky DIY-Robotics. Přihlaste se k odběru fóra DIY-Robotics a položte svůj dotaz komunitě.