Πώς να φτιάξετε ένα ασύρματο ρομποτικό βραχίονα χρησιμοποιώντας το Arduino

Αυτό το ρομποτικό κύκλωμα βραχίονα που μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σαν ρομποτικός γερανός, λειτουργεί με 6 σερβοκινητήρες και μπορεί να ελεγχθεί μέσω τηλεχειριστήριο μικροελεγκτή , χρησιμοποιώντας έναν σύνδεσμο επικοινωνίας 2,4 GHz που βασίζεται στο Arduino.

Κύρια χαρακτηριστικά

Όταν δημιουργείτε κάτι τόσο εξελιγμένο όσο ένα ρομποτικό βραχίονα, πρέπει να φαίνεται μοντέρνο και πρέπει να περιλαμβάνει πολλά προηγμένα χαρακτηριστικά και όχι μόνο ένα απλό παιχνίδι σαν λειτουργίες.

Ο προτεινόμενος πλήρης σχεδιασμός είναι σχετικά εύκολος στην κατασκευή, αλλά αποδίδεται με ορισμένες προηγμένες λειτουργίες ελιγμών, που θα μπορούσαν να ελεγχθούν με ακρίβεια μέσω ασύρματων ή τηλεχειριζόμενων εντολών. Ο σχεδιασμός είναι ακόμη συμβατός για βιομηχανική χρήση, εάν οι κινητήρες έχουν αναβαθμιστεί κατάλληλα.

Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτού του μηχανικού γερανού όπως ο ρομποτικός βραχίονας είναι:

• Διαρκώς ρυθμιζόμενος «βραχίονας» πάνω από 180 μοίρες κάθετου άξονα.
• Διαρκώς ρυθμιζόμενος «αγκώνας» πάνω από κάθετο άξονα 180 μοιρών.
• Διαρκώς ρυθμιζόμενο «δάκτυλο» ή λαβή πάνω από κάθετο άξονα 90 μοιρών.
• Διαρκώς ρυθμιζόμενος «βραχίονας» σε οριζόντιο επίπεδο 180 μοιρών.
• Ολόκληρο το ρομποτικό σύστημα ή ο βραχίονας του γερανού είναι κινούμενος και ευέλικτος όπως τηλεχειριστήριο αυτοκινήτου .

Τραχιά προσομοίωση εργασίας

Τα λίγα από τα χαρακτηριστικά που εξηγούνται παραπάνω μπορούν να προβληθούν και να κατανοηθούν με τη βοήθεια της ακόλουθης προσομοίωσης GIF:

Θέσεις μηχανισμού κινητήρα

Το παρακάτω σχήμα μας δίνει τη σαφή εικόνα σχετικά με τις διάφορες θέσεις του κινητήρα και τους σχετικούς μηχανισμούς μετάδοσης που πρέπει να εγκατασταθούν για την υλοποίηση του έργου:

Σε αυτόν τον σχεδιασμό φροντίζουμε να διατηρούμε τα πράγματα όσο το δυνατόν πιο απλά, ώστε ακόμη και ένας απλός να μπορεί να κατανοήσει σχετικά με τους εμπλεκόμενους μηχανισμούς κινητήρα / γραναζιών. και τίποτα δεν παραμένει κρυμμένο πίσω από πολύπλοκους μηχανισμούς.

Η λειτουργία ή η λειτουργία κάθε κινητήρα μπορεί να γίνει κατανοητή με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

1. Ο κινητήρας # 1 ελέγχει το «δάκτυλο» ή το σύστημα πιασίματος του ρομπότ. Το κινητό στοιχείο συνδέεται άμεσα με τον άξονα του κινητήρα για τις κινήσεις.
2. Ο κινητήρας # 2 ελέγχει τον μηχανισμό αγκώνων του συστήματος. Διαμορφώνεται με ένα απλό άκρο στο σύστημα μετάδοσης egde για την εφαρμογή της κίνησης ανύψωσης.
3. Ο κινητήρας # 3 είναι υπεύθυνος για την ανύψωση ολόκληρου του συστήματος ρομποτικού βραχίονα κάθετα, επομένως αυτός ο κινητήρας πρέπει να είναι πιο ισχυρός από τους δύο παραπάνω. Αυτός ο κινητήρας είναι επίσης ενσωματωμένος χρησιμοποιώντας μηχανισμό γραναζιών για την επίτευξη των απαιτούμενων ενεργειών.
4. Ο κινητήρας # 4 ελέγχει ολόκληρο τον μηχανισμό γερανού σε οριζόντιο επίπεδο πλήρους 360 μοιρών, έτσι ώστε ο βραχίονας να είναι σε θέση να πάρει ή να ανυψώσει οποιοδήποτε αντικείμενο εντός του πλήρους δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα ακτινική περιοχή.
5. Οι κινητήρες # 5 και 6 λειτουργούν σαν τροχοί για την πλατφόρμα που μεταφέρει ολόκληρο το σύστημα. Αυτοί οι κινητήρες μπορούν να ελεγχθούν μετακινώντας το σύστημα από το ένα μέρος στο άλλο αβίαστα, και διευκολύνει επίσης την ανατολική / δυτική, βόρεια / νότια κίνηση του συστήματος απλώς ρυθμίζοντας τις ταχύτητες του αριστερού / δεξιού κινητήρα. Αυτό γίνεται απλά μειώνοντας ή σταματώντας έναν από τους δύο κινητήρες, για παράδειγμα για να ξεκινήσει μια δεξιά στροφή, ο κινητήρας της δεξιάς πλευράς μπορεί να σταματήσει ή να σταματήσει έως ότου η στροφή εκτελεστεί πλήρως ή στην επιθυμητή γωνία. Ομοίως, για να ξεκινήσετε μια αριστερή στροφή κάντε το ίδιο με τον αριστερό κινητήρα.

Ο πίσω τροχός δεν έχει συσχετισμένο κινητήρα, είναι αρθρωτό να κινείται ελεύθερα στον κεντρικό άξονα και να ακολουθεί τους ελιγμούς του μπροστινού τροχού.

Το κύκλωμα ασύρματου δέκτη

Δεδομένου ότι ολόκληρο το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με τηλεχειριστήριο, ένας ασύρματος δέκτης πρέπει να διαμορφωθεί με τους παραπάνω κινητήρες. Και αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το ακόλουθο κύκλωμα με βάση το Arduino.

Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν 6 σερβο κινητήρες συνδεδεμένοι με τις εξόδους Arduino και καθένας από αυτούς ελέγχεται μέσω των τηλεχειριζόμενων σημάτων που συλλαμβάνονται από τον συνδεδεμένο αισθητήρα NRF24L01.

Τα σήματα υποβάλλονται σε επεξεργασία από αυτόν τον αισθητήρα και τροφοδοτούνται στο Arduino το οποίο παραδίδει την επεξεργασία στον σχετικό κινητήρα για τις προβλεπόμενες λειτουργίες ελέγχου ταχύτητας.

Τα σήματα αποστέλλονται από κύκλωμα πομπού με ποτενσιόμετρα. Οι ρυθμιστές σε αυτό το ποτενσιόμετρο ελέγχουν τα επίπεδα ταχύτητας στους αντίστοιχους κινητήρες που συνδέονται με το παραπάνω εξηγημένο κύκλωμα δέκτη.

Τώρα ας δούμε πώς μοιάζει το κύκλωμα πομπού:

Ενότητα πομπού

Ο σχεδιασμός του πομπού φαίνεται ότι έχει 6 ποτενσιόμετρα συνδεδεμένο με την πλακέτα Arduino και επίσης με μια άλλη συσκευή σύνδεσης επικοινωνίας 2,4 GHz.

Κάθε ένα από τα pot είναι προγραμματισμένο για τον έλεγχο ενός αντίστοιχου κινητήρα σχετίζεται με το κύκλωμα δέκτη. Επομένως, όταν ο χρήστης περιστρέφει τον άξονα ενός επιλεγμένου ποτενσιόμετρου του πομπού, ο αντίστοιχος κινητήρας του ρομποτικού βραχίονα αρχίζει να κινείται και να εκτελεί τις ενέργειες ανάλογα με τη συγκεκριμένη θέση του στο σύστημα.

Έλεγχος υπερφόρτωσης κινητήρα

Ίσως αναρωτιέστε πώς οι κινητήρες περιορίζουν την κίνησή τους στις κινητές περιοχές τους, καθώς το σύστημα δεν έχει καμία περιοριστική διάταξη για την αποτροπή υπερφόρτωσης του κινητήρα μόλις οι αντίστοιχες κινήσεις του μηχανισμού φτάσουν στα σημεία τερματισμού τους;

Σημασία, για παράδειγμα, τι θα συμβεί εάν ο κινητήρας δεν σταματήσει ακόμη και αφού το 'κράτημα' έχει κρατήσει το αντικείμενο σφιχτά;

Η ευκολότερη λύση σε αυτό είναι να προσθέσετε άτομο τρέχουσες μονάδες ελέγχου με καθένα από τους κινητήρες έτσι ώστε σε τέτοιες περιπτώσεις ο κινητήρας παραμένει ενεργοποιημένος και κλειδωμένος χωρίς καύση ή υπερφόρτωση.

Λόγω ενός ενεργού ελέγχου ρεύματος, οι κινητήρες δεν περνούν από υπερφόρτωση ή συνθήκες υπερβολικού ρεύματος και συνεχίζουν να λειτουργούν εντός ενός καθορισμένου εύρους ασφαλείας.

Μπορείτε να βρείτε τον πλήρη κώδικα προγράμματος σε αυτό το άρθρο