DIY-robotica - Educatieve 6-assige robotarm - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

De educatieve cel DIY-Robotics is een platform met een 6-assige robotarm, een elektronisch regelcircuit en programmeersoftware. Dit platform is een introductie in de wereld van industriële robotica. Met dit project wil DIY-Robotics een betaalbare maar kwalitatieve oplossing bieden aan iedereen die meer wil weten over dit fascinerende vakgebied. Dit project is een uitgelezen kans om verschillende kennis en vaardigheden te ontwikkelen op het gebied van mechanica, elektrotechniek en informatica. Met de educatieve cel DIY-Robotics is robotica binnen ieders bereik. Deze handleiding toont de verschillende stappen voor mechanische montage, elektrische montage en de installatie en het gebruik van de DIY-Robotics Educatieve Cell V1.0 software. In de gecomprimeerde map vindt u alle bestanden met betrekking tot de ontwikkeling van de educatieve robotcel. Het omvat de 3D-tekeningen van de robot, de elektrische schema's van de controller, de Arduino-code, de softwarebroncodes en de benodigde stuklijst. Voordat u aan de slag gaat, moet u ervoor zorgen dat u toegang hebt tot een 3D-printer en dat u alle benodigde componenten koopt. U vindt een lijst met alle benodigde componenten samen met hun prijs en waar u ze kunt bestellen in de stuklijst (stuklijst.pdf). Als je vastloopt of hulp nodig hebt, kijk dan eens op het DIY-Robotics Forum. U kunt gratis een account aanmaken en uw vraag stellen aan onze community van geaccrediteerde specialisten en robotica-enthousiastelingen. Laten we beginnen! (en veel plezier!) Download het hele project:https://diy-robotics.com/

Stap 1: Arduino-programmering

Download de Arduino IDE-software rechtstreeks van de Arduino-website:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Open het bestand DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino in de gecomprimeerde map DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Verbind de Arduino Micro met je computer met de USB-kabel.

Selecteer het type Arduino / Genuino Micro en de juiste communicatiepoort.

Zie afbeelding 1.

Programmeer de Arduino Micro door op de knop Uploaden te drukken:

Zie afbeelding 2.

Stap 2: Assemblage van robot elektronische controller (PCB)

1. Overzicht

De elektronische controller van de roboteducatieve cel is de brug tussen de programmeersoftware en de robot. De microcontroller die op de printplaat wordt gebruikt, de Arduino Micro, voert de volgende taken uit:

• Communicatie tussen de elektronische besturing en de programmeersoftware• Besturing van de 6 robotmotoren (5V servomotoren)• Besturing van 3 digitale uitgangssignalen (0-5V logische niveaus)• Uitlezing van 3 digitale ingangssignalen (0-5V logische niveaus)

Zie afbeelding 1 voor de beschrijving van de printplaat.

2. Bestelling printplaat (PCB)

De printplaat (PCB) van de robotbesturing kan bij elke PCB-fabrikant worden besteld met de "GERBER"-bestanden in de gecomprimeerde map DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

We raden u aan om te bestellen bij de fabrikant JLCPCB (jlcpcb.com) die een snelle, eenvoudige service biedt tegen een zeer lage prijs. Volg de volgende stappen om de print te bestellen:

A) Selecteer op de startpagina van jlcpcb.com QUOTE NOW en vervolgens Voeg uw gerber-bestand toe. Selecteer het Gerber.zip-bestand in de gecomprimeerde DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip-map.

B) Selecteer de standaardparameters.

C) Selecteer Opslaan in winkelwagen en ga verder met betalen om de bestelling af te ronden.

3. Montage van printplaten (PCB)

Zodra de PCB van de robotcontroller in handen is, gaat u verder met de montage ervan. Je zult alle componenten moeten solderen.

Elk onderdeel van de PCB wordt geïdentificeerd.

bill-of-materials.pdf materiaallijst opgenomen in de DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip gecomprimeerde map zal u helpen om de componenten te sorteren.

Zie afbeelding 2.

Let vooral op de polariteit van de volgende componenten:

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

Deze componenten moeten op de juiste manier worden gesoldeerd, anders zullen ze verbranden. Merk bijvoorbeeld op dat de light emitting diodes (LED's) en de condensatoren (C) een lange pin en een korte pin hebben. De lange pen, de anode, moet in het met een + aangegeven gat worden gestoken en gesoldeerd.

Raadpleeg afbeelding 3 om deze componenten op de juiste manier te solderen.

Ten slotte moeten er 3 weerstanden van 10k Ohm aan de schakeling worden toegevoegd om de digitale ingangssignalen (Di) functioneel te maken. Deze weerstanden worden als volgt beschreven in de materiaallijst:

RES 10K OHM 1/4W 5% AXIAAL

Raadpleeg afbeelding 4 om te zien waar u die extra weerstanden moet solderen.

Stap 3: Robot Mechanische Assemblage

1. Overzicht

Om uw robot mechanisch te monteren, heeft u de volgende componenten en gereedschappen nodig:

• 4 MG966R servomotoren
• 2 9g Micro-servomotoren
• 8 3D-geprinte robotonderdelen
• 24 metrische M2 moeren
• 24 metrische M2 bouten
• 2 metrische M2.5 bouten
• 4 metrische M3-bouten
• 3D-printer
• Soldeerbout
• Aansteker
• Inbussleutels

Raadpleeg de DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf materiaallijst in de DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. 3D-printen

Je vindt de 3D-bestanden van de 8 robotonderdelen in de gecomprimeerde map DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Print de onderdelen met een 3D-printer. We raden u aan de volgende instellingen te gebruiken:

• Toplaag 4 lagen
• Onderste laag 4 lagen
• Muur 4 lagen

3. Lijn de servo's uit

Voordat u de robot monteert, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alle servomotoren in het midden staan. Om de servo's uit te lijnen, moet u ervoor zorgen dat u eerder de Arduino-microcontroller hebt geprogrammeerd en de robotcontroller hebt gemonteerd. Volg onderstaande instructies om de servomotoren uit te lijnen:

Sluit de 6 servomotoren aan op de robotcontroller. Zorg ervoor dat de connectoren op de juiste manier zijn aangesloten.

• Bruine draad: 0V (-)
• Rode draad: 5V (+)
• Oranje draad: PWM

Sluit de 12V-regelaar aan op uw 120V AC-stopcontact. Sluit de 12V-regelaar aan op de voedingsconnector van de robotcontroller. Activeer de schakelaar SW1. Het LED1-lampje moet gaan branden en het LED2-lampje moet knipperen. De robot moet alle servomotoren op 90 graden. U kunt de stroom op de robotcontroller uitschakelen en de servomotoren loskoppelen.

Zie afbeelding 2.

4. Plaats de moeren

Steek voor het monteren een M2 x 0,4 mm moer in elk zeshoekig gat van de 3D-geprinte onderdelen om de montage mogelijk te maken. Gebruik een soldeerbout om het inbrengen te vergemakkelijken.

Zie afbeelding 3.

5. Giet de tandwielen in de verbindingsgaten

De mechanische verbinding tussen de servomotoren en de 3D-geprinte robotonderdelen is direct: het tandwiel moet direct in het gat worden gestoken. Om een goede mechanische verbinding te garanderen, zijn de gaten iets kleiner dan de tandwielen na 3D-printen. Met een aansteker, iets verwarm het gat en plaats vervolgens de versnelling van een servomotor (zo recht mogelijk). Het gesmolten plastic zal de vorm aannemen van een tandwiel. Voltooi het inbrengen door een bout voorzichtig aan te draaien. Herhaal deze stap voor elke kruising. Wees voorzichtig, oververhitting van 3D-geprinte onderdelen kan ze vervormen en onbruikbaar maken.

Zie afbeelding 4.

6. Montage

Gebruik M3-metrische bouten om de servomotortandwielen aan de 3D-geprinte robotonderdelen te bevestigen. Gebruik M2-metrische bouten om de servomotorbehuizingen aan de 3D-geprinte robotonderdelen te bevestigen. Gebruik M2-metrische bouten om de twee 3D-geprinte robotonderdelen van J2 tot J4 te monteren. Monteer de robot zo dat elk gewricht in het midden staat (rechte robot, zoals hieronder afgebeeld).

Zie afbeeldingen 1 en 5.

Stap 4: Installatie van robotprogrammeersoftware

1. Software-installatie

Open het installatiebestand in de gecomprimeerde map DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Volg de instructies van het installatieprogramma om de installatie te voltooien.

Wanneer de installatie is voltooid, start u de software door op het DIY Robotics-pictogram op uw bureaublad te klikken.

2. Navigeren door de interface

Raadpleeg afbeelding 1 en 2 voor beschrijvingen van het softwarepaneel.

3. Creëren van een robotprogramma

Met het programmeerpaneel kunt u een robotprogramma maken met maximaal 200 instructieregels. Hier is een beschrijving van elk type instructie:

PUNT instructie:

Slaat een robotpunt (positie) op.

Als u deze instructie uitvoert, beweegt de robot volgens de opgeslagen positie en snelheid.

Om een robotpunt in een instructie op te slaan, beweegt u de robot handmatig op de gewenste positie en selecteert u de gewenste bewegingssnelheid met behulp van de knoppen in het bedieningspaneel. Druk op de Punt-knop. In het programmeerpaneel wordt dan een instructieregel toegevoegd. De instructieregel toont de waarde in graden van elk gewricht en de bewegingssnelheid.

DO instructie

Verandert de status van een Do-uitgangssignaal.

Als u deze instructie uitvoert, verandert de status van een van de uitgangssignalen Do (ON/OFF).

Om een DO-instructie te maken, drukt u op de Do-knop. Er wordt een parameterpaneel weergegeven. Kies het Do-uitgangssignaalnummer (1, 2 of 3) en de gewenste status (AAN of UIT). Druk op de knop Instructie toevoegen om de instructie toe te voegen.

In het programmeerpaneel wordt dan een instructieregel toegevoegd. De instructieregel toont het Do-signaalnummer en de statusverandering.

LABEL instructie

Voegt een label toe aan het robotprogramma.

Het uitvoeren van deze instructie heeft geen effect. Deze regel is een label waarmee de JUMP-instructie naar deze LABEL-instructieregel kan springen.

Om een LABEL-instructie te maken, drukt u op de knop Jump Label. Er wordt een parameterpaneel weergegeven. Kies de optie Label en het nummer van het gewenste label (1 t/m 5). Druk op de knop Instructie toevoegen om de instructie toe te voegen.

In het programmeerpaneel wordt dan een instructieregel toegevoegd. Op de instructieregel staat het labelnummer.

JUMP instructie

Springt naar de programmaregel die het bijbehorende label bevat.

Het uitvoeren van deze instructie veroorzaakt een sprong in het programma naar de regel die het corresponderende label bevat.

Druk op de knop Jump Label om een JUMP-instructie te maken. Er wordt een parameterpaneel weergegeven. Kies de optie Jump en het nummer van het gewenste label (1 t/m 5). Druk op de knop Instructie toevoegen om de instructie toe te voegen.

In het programmeerpaneel wordt dan een instructieregel toegevoegd. De instructieregel geeft het nummer van het doellabel aan.

Als meerdere labels hetzelfde nummer hebben, springt de JUMP-instructie naar het eerste corresponderende label vanaf de bovenkant van het programma.

Als er geen label is dat overeenkomt met het JUMP-instructienummer, springt het programma naar de laatste regel van het programma.

WAITDI instructie

Wacht op een specifieke status van een Di-ingangssignaal.

Als u deze instructie uitvoert, wordt de robotcontroller in de wacht gezet zolang de status van het Di-ingangssignaal verschilt van de verwachte status.

Om een WAITDI-instructie aan te maken, drukt u op de Wait Di-knop. Er wordt een parameterpaneel weergegeven. Kies het Di-ingangssignaalnummer (1, 2 of 3) en de gewenste status (AAN of UIT). Druk op de knop Instructie toevoegen om de instructie toe te voegen.

In het programmeerpaneel wordt dan een instructieregel toegevoegd. De instructieregel geeft het Di-ingangssignaalnummer en de verwachte status aan.

Stap 5: Verbind Robot + PCB + Software

1. Elektrische aansluitingen

Sluit de 6 servomotoren van de robot aan op de robotcontroller. Zorg ervoor dat de connectoren op de juiste manier zijn aangesloten.

Bruine draad: 0V (-) Rode draad: 5V (+)Oranje draad: PWM

Sluit de 12V-regelaar aan op uw 120V AC-stopcontact. Sluit de 12V-regelaar aan op de voedingsconnector van de robotcontroller. Activeer de schakelaar SW1. Het LED1-lampje moet gaan branden en het LED2-lampje moet knipperen. De robot moet alle servomotoren op 90 graden.

Sluit de USB-kabel van de robotcontroller aan op uw computer.

Zie afbeelding 1.

2. Start de software

Start de DIY Robotics Educative Cell V1.0-software door op het DIY Robotics-pictogram op uw bureaublad te klikken. De software wordt geopend op het aansluitpaneel.

Zie afbeelding 2.

3. Set PC Robot seriële communicatie

Druk op de knop Seriële poorten scannen.

Selecteer de juiste communicatiepoort in de vervolgkeuzelijst.

Druk op de knop Verbinden.

Zie afbeelding 3.

4. Laat de creatie beginnen

Bedien de robot vanaf het bedieningspaneel.

Maak uw robotprogramma vanaf het programmeerpaneel.

Veel plezier!

Stap 6: Conclusie

Wil je verder gaan?

Vond je het leuk om meer te weten te komen over de wereld van industriële robotica? Ben je klaar om je nieuwe robotarm te pimpen? Word nu lid van het DIY-Robotics Forum! Het DIY-Robotics Forum is een plek om over programmeren te praten, ideeën en oplossingen te delen en samen te werken om coole dingen te bouwen in een ondersteunende, slimme gemeenschap. Hulp nodig? De DIY-Robotics community is er om te helpen als je wat ondersteuning nodig hebt bij het bouwen van de DIY-Robotics educatieve cel. Schrijf je in op het DIY-Robotics Forum en stel je vraag aan de community.https://diy-robotics.com/