כיצד ליצור זרוע רובוטית אלחוטית באמצעות ארדואינו

מעגל זרוע רובוטי זה שיכול להיות מיושם כמו מנוף רובוטי, עובד באמצעות 6 מנועי סרוו וניתן לשלוט באמצעות שלט רחוק למיקרו-בקר , באמצעות קישור תקשורת מבוסס 2.4 GHz בגודל Arduino.

תכונות עיקריות

כאשר אתה בונה משהו מתוחכם כמו זרוע רובוטית, הוא חייב להראות מודרני ועליו לכלול תכונות מתקדמות רבות ולא רק פונקציות כמו צעצוע בלבד.

התכנון המלא המוצע הוא קל יחסית לבנייה, אך עם זאת מייחסים לו כמה פונקציות תמרון מתקדמות, שניתן לשלוט במדוייק באמצעות פקודות אלחוטיות או מרחוק. העיצוב אפילו תואם לשימוש תעשייתי, אם המנועים משודרגים כראוי.

המאפיינים העיקריים של מנוף מכני זה כמו זרוע רובוטית הם:

• 'זרוע' מתכווננת ברציפות מעל ציר אנכי 180 מעלות.
• 'מרפק' מתכוונן ברציפות מעל ציר אנכי 180 מעלות.
• 'קמצוץ אצבע' או אחיזה מתכווננת ברציפות מעל ציר אנכי של 90 מעלות.
• 'זרוע' מתכווננת ברציפות על פני מישור אופקי של 180 מעלות.
• מערכת רובוטית שלמה או זרוע העגורן ניתנת לתמרון כמו מכונית בשלט רחוק .

סימולציית עבודה גסה

ניתן לראות ולהבין את כמה מהתכונות שהוסברו לעיל בעזרת הדמיית ה- GIF הבאה:

עמדות מנגנון מוטורי

האיור הבא נותן לנו את התמונה הברורה לגבי עמדות המנוע השונות ומנגנוני ההילוכים הנלווים שיש להתקין לצורך ביצוע הפרויקט:

בתכנון זה אנו מקפידים לשמור על דברים פשוטים ככל האפשר, כך שאפילו הדיוט מסוגל להבין לגבי מנגנוני המנוע / הילוכים המעורבים. ושום דבר לא מסתתר מאחורי מנגנונים מורכבים.

ניתן להבין את העבודה או את הפונקציה של כל מנוע בעזרת הנקודות הבאות:

1. מנוע מס '1 שולט ב'צביטת האצבע' או במערכת האחיזה של הרובוט. האלמנט התנועתי תלוי ישירות עם פיר המנוע לתנועות.
2. מנוע מס '2 שולט במנגנון המרפק של המערכת. הוא מוגדר עם מערכת הילוכים קצהית פשוטת ליישום ליישום תנועת ההרמה.
3. מנוע מס '3 אחראי להרים את כל מערכת הזרועות הרובוטיות אנכית, ולכן המנוע הזה צריך להיות חזק יותר מהשניים שלעיל. מנוע זה משולב גם באמצעות מנגנון הילוכים למסירת הפעולות הנדרשות.
4. מנוע מס '4 שולט על כל מנגנון העגורן על פני מישור אופקי של 360 מעלות, כך שהזרוע מסוגלת לקטוף או להרים כל חפץ במלואו בכיוון השעון או נגד כיוון השעון טווח רדיאלי.
5. מנוע מס '5 ו -6 מתנהג כמו גלגלים לפלטפורמה הנושאת את כל המערכת. מנועים אלה ניתנים לשליטה על ידי העברת המערכת ממקום למקום ללא מאמץ, והיא גם מאפשרת תנועה מזרח / מערב, צפון / דרום של המערכת פשוט על ידי התאמת מהירויות המנועים שמאלה / ימין. זה נעשה פשוט על ידי צמצום או עצירה של אחד משני המנועים, למשל ליזום סיבוב בצד ימין, המנוע בצד ימין עשוי להיעצר או להפסיק עד שהסיבוב יבוצע במלואו או בזווית הרצויה. באופן דומה, עבור התחלת סיבוב שמאלה עשה זאת גם עם המנוע השמאלי.

בגלגל האחורי אין שום מנוע שקשור אליו, הוא תלוי לנוע בחופשיות על צירו המרכזי ולעקוב אחר תמרוני הגלגל הקדמי.

מעגל המקלט האלחוטי

מכיוון שהמערכת כולה נועדה לעבוד עם שלט רחוק, יש להגדיר מקלט אלחוטי עם המנועים שהוסברו לעיל. וזה יכול להיעשות באמצעות המעגל הבא מבוסס Arduino.

כפי שאתה יכול לראות, ישנם 6 מנועי סרוו מחוברים עם יציאות הארדואינו וכל אחד מהם נשלט באמצעות האותות הנשלטים מרחוק שנלכדו על ידי החיישן המצורף NRF24L01.

האותות מעובדים על ידי חיישן זה ומועברים לארדואינו המספק את העיבוד למנוע הרלוונטי לפעולות בקרת המהירות המיועדות.

אותות נשלחים ממעגל משדר בעל פוטנציומטרים. המתאמים בפוטנציומטר אלה שולטים ברמות המהירות במנועים המתאימים המצורפים למעגל המקלט המוסבר לעיל.

עכשיו בואו נראה איך נראה מעגל המשדר:

מודול משדר

ניתן לראות את עיצוב המשדר המכיל 6 פוטנציומטר מחובר עם לוח הארדואינו שלו וכן עם מכשיר קישור תקשורת נוסף של 2.4 GHz.

כל אחד מהסירים מתוכנת שליטה במנוע מתאים משויך למעגל המקלט. לכן כאשר המשתמש מסובב את פיר הפוטנציומטר הנבחר של המשדר, המנוע המתאים של הזרוע הרובוטית מתחיל לנוע וליישם את הפעולות בהתאם למיקומו הספציפי במערכת.

שליטה בעומס מוטורי

אתה עשוי לתהות כיצד המנועים מגבילים את תנועתם לאורך טווחי התנועה שלהם, מכיוון שלמערכת אין שום סידור מגביל למניעת עומס יתר על המנוע לאחר שתנועות המנגנון המתאימות מגיעות לנקודות הסיום שלהם?

כלומר, למשל מה קורה אם המנוע לא נעצר גם לאחר ש'אחיזה 'החזיקה את האובייקט בחוזקה?

הפיתרון הקל ביותר לכך הוא להוסיף יחיד מודולי בקרה נוכחיים עם כל אחד מהמנועים כך שבמצבים כאלה המנוע נשאר מופעל וננעל ללא צריבה או עומס יתר.

עקב בקרת זרם פעיל המנועים אינם עוברים עומס יתר או תנאי זרם יתר והם ממשיכים לפעול בטווח מוגדר מוגדר.

ניתן למצוא את קוד התוכנית השלם במאמר זה