Robotica fai da te - Braccio robotico educativo a 6 assi: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

La cellula educativa DIY-Robotics è una piattaforma che include un braccio robotico a 6 assi, un circuito di controllo elettronico e un software di programmazione. Questa piattaforma è un'introduzione al mondo della robotica industriale. Attraverso questo progetto, DIY-Robotics vuole offrire una soluzione conveniente ma di qualità a tutti coloro che desiderano saperne di più su questo affascinante campo. Questo progetto è un'eccellente opportunità per sviluppare varie conoscenze e abilità nel campo della meccanica, dell'elettronica e dell'informatica. Con la cellula educativa DIY-Robotics, la robotica è alla portata di tutti. Questo manuale mostra i vari passaggi per l'assemblaggio meccanico, l'assemblaggio elettrico e l'installazione e l'uso del software DIY-Robotics Educational Cell V1.0. Troverai tutti i file relativi allo sviluppo della cella robotica educativa nella cartella compressa. Include i disegni 3D del robot, gli schemi elettrici del controller, il codice Arduino, i codici sorgente del software e la distinta base richiesta. Prima di iniziare, assicurati di avere accesso a una stampante 3D e di acquistare tutti i componenti necessari. Troverai un elenco di tutti i componenti necessari con il loro prezzo e dove ordinarli nella distinta base (distinta materiali.pdf). Se rimani bloccato o hai bisogno di aiuto, assicurati di controllare il forum di robotica fai-da-te. Puoi creare un account gratuitamente e porre la tua domanda alla nostra community di specialisti accreditati e appassionati di robotica. Cominciamo! (e buon divertimento!) Scarica l'intero progetto:

Passaggio 1: programmazione Arduino

Scarica il software Arduino IDE direttamente dal sito Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Apri il file DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino contenuto nella cartella compressa DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Collega Arduino Micro al tuo computer con il cavo USB.

Seleziona il tipo Arduino / Genuino Micro e la porta di comunicazione corretta.

Fare riferimento all'immagine 1.

Programma l'Arduino Micro premendo il pulsante Carica:

Fare riferimento all'immagine 2.

Passaggio 2: assemblaggio del controller elettronico del robot (PCB)

1. Panoramica

Il controllore elettronico della cellula educativa robotica è il ponte tra il software di programmazione e il robot. Il microcontrollore utilizzato sul circuito stampato, Arduino Micro, svolge i seguenti compiti:

• Comunicazione tra il controllore elettronico e il software di programmazione• Controllo dei 6 motori robot (servomotori 5V)• Controllo di 3 segnali di uscita digitali (livelli logici 0-5V)• Lettura di 3 segnali di ingresso digitali (livelli logici 0-5V)

Fare riferimento all'immagine 1 per vedere la descrizione del PCB.

2. Ordine del circuito stampato (PCB)

Il circuito stampato (PCB) del controller del robot può essere ordinato da qualsiasi produttore di PCB con i file "GERBER" inclusi nella cartella compressa DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Ti consigliamo di ordinare dal produttore JLCPCB (jlcpcb.com) che offre un servizio rapido e semplice a un prezzo molto basso. Seguire i seguenti passaggi per ordinare il PCB:

A) Nella home page di jlcpcb.com, seleziona QUOTE NOW, quindi Aggiungi il tuo file gerber. Seleziona il file Gerber.zip nella cartella compressa DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Selezionare i parametri di default.

C) Selezionare Salva nel carrello e procedere con il pagamento per completare l'ordine.

3. Assemblaggio del circuito stampato (PCB)

Una volta in mano il PCB del controller del robot, procedere al suo montaggio. Dovrai saldare tutti i componenti.

Ogni componente del PCB è identificato.

bill-of-materials.pdf l'elenco dei materiali incluso nella cartella compressa DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip ti aiuterà a ordinare i componenti.

Fare riferimento all'immagine 2.

Prestare particolare attenzione alla polarità dei seguenti componenti:

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

Questi componenti devono essere saldati nel modo giusto, altrimenti bruceranno. Ad esempio, si noti che i diodi emettitori di luce (LED) e i condensatori (C) hanno un piedino lungo e uno corto. Il perno lungo, l'anodo, va inserito e saldato nel foro identificato da un +.

Fare riferimento all'immagine 3 per saldare questi componenti nel modo corretto.

Infine, al circuito devono essere aggiunti 3 resistori da 10k Ohm per rendere funzionali i segnali di ingresso digitale (Di). Questi resistori sono descritti come segue nell'elenco dei materiali:

RES 10K OHM 1/4W 5% ASSIALE

Fare riferimento all'immagine 4 per vedere dove saldare quei resistori aggiuntivi.

Passaggio 3: assemblaggio meccanico del robot

1. Panoramica

Per assemblare meccanicamente il tuo robot, avrai bisogno dei seguenti componenti e strumenti:

• 4 servomotori MG966R
• 2 micro servomotori 9g
• 8 parti di robot stampate in 3D
• 24 dadi metrici M2
• 24 bulloni M2 metrici
• 2 bulloni M2.5 metrici
• 4 bulloni M3 metrici
• stampante 3d
• Saldatore
• Accendino
• chiavi esagonali

Fare riferimento all'elenco dei materiali DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf incluso in DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. Stampa 3D

Troverai i file 3D delle 8 parti del robot nella cartella compressa DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Stampa le parti utilizzando una stampante 3D. Ti consigliamo di utilizzare le seguenti impostazioni:

• Strato superiore 4 strati
• Strato inferiore 4 strati
• Parete 4 strati

3. Allineare i servi

Prima di assemblare il robot, è importante assicurarsi che tutti i servomotori siano a metà. Per allineare i servi, assicurati di aver precedentemente programmato il microcontrollore Arduino e assemblato il controller del robot. Seguire le istruzioni seguenti per allineare i servomotori:

Collegare i 6 servomotori al controller del robot. Assicurarsi che i connettori siano collegati nel modo corretto.

• Filo marrone: 0V (-)
• Cavo rosso: 5V (+)
• Filo arancione: PWM

Collega il regolatore da 12V alla presa a muro da 120V AC. Collega il regolatore da 12V al connettore di alimentazione del controller del robot. Attiva l'interruttore di alimentazione SW1. La luce LED1 dovrebbe accendersi e la luce LED2 dovrebbe lampeggiare. Il robot dovrebbe posizionare tutti i suoi servomotori a 90 gradi. È possibile spegnere il controller del robot e scollegare i servomotori.

Fare riferimento all'immagine 2.

4. Inserire i dadi

Prima del montaggio, inserire un dado M2 x 0,4 mm in ciascun foro esagonale delle parti stampate in 3D per consentire il montaggio. Utilizzare un saldatore per facilitare l'inserimento.

Fare riferimento all'immagine 3.

5. Gettare gli ingranaggi nei fori di giunzione

La giunzione meccanica tra i servomotori e le parti del robot stampate in 3D è diretta: l'ingranaggio deve essere inserito direttamente nel foro. Per garantire una buona giunzione meccanica, i fori sono leggermente più piccoli degli ingranaggi dopo la stampa 3D. Con un accendino, leggermente scaldare il foro, quindi inserire l'ingranaggio di un servomotore (il più dritto possibile). La plastica fusa assumerà la forma di un ingranaggio. Completare l'inserimento stringendo delicatamente un bullone. Ripeti questo passaggio per ogni giunzione. Fai attenzione, il surriscaldamento delle parti stampate in 3D potrebbe deformarle e renderle inutilizzabili.

Fare riferimento all'immagine 4.

6. Assemblaggio

Utilizzare i bulloni metrici M3 per collegare gli ingranaggi del servomotore alle parti del robot stampate in 3D. Utilizzare i bulloni metrici M2 per collegare gli alloggiamenti del servomotore alle parti del robot stampate in 3D. Utilizzare i bulloni metrici M2 per assemblare le due parti del robot stampate in 3D da J2 a J4. Assemblare il robot in modo che ogni giunto si trovi nel punto centrale (robot diritto, come illustrato di seguito).

Fare riferimento alle immagini 1 e 5.

Passaggio 4: configurazione del software di programmazione del robot

1. Configurazione del software

Apri il file di installazione incluso nella cartella compressa DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Seguire le istruzioni del programma di installazione per completare l'installazione.

Al termine dell'installazione, avvia il software facendo clic sull'icona DIY Robotics sul desktop.

2. Navigazione nell'interfaccia

Fare riferimento all'immagine 1 e 2 per le descrizioni del pannello del software.

3. Creazione di un programma robot

Il pannello di programmazione consente di creare un programma robot con un massimo di 200 righe di istruzioni. Ecco una descrizione di ogni tipo di istruzione:

Istruzione PUNTO

Salva un punto del robot (posizione).

L'esecuzione di questa istruzione sposterà il robot in base alla posizione e alla velocità salvate.

Per salvare un punto del robot in un'istruzione, spostare manualmente il robot nella posizione desiderata e selezionare la velocità di movimento desiderata utilizzando i pulsanti nel pannello di controllo. Premi il pulsante Punto. Viene quindi aggiunta una riga di istruzioni nel pannello di programmazione. La riga delle istruzioni mostra il valore in gradi di ciascuna articolazione e la velocità di movimento.

FARE istruzioni

Modifica lo stato di un segnale di uscita Do.

L'esecuzione di questa istruzione cambierà lo stato di uno dei segnali di uscita Do (ON/OFF).

Per creare un'istruzione DO, premere il pulsante Do. Viene visualizzato un pannello dei parametri. Scegliere il numero del segnale di uscita Do (1, 2 o 3) e lo stato desiderato (ON o OFF). Premere il pulsante Aggiungi istruzione per aggiungere l'istruzione.

Viene quindi aggiunta una riga di istruzioni nel pannello di programmazione. La riga delle istruzioni mostra il numero del segnale Do e il cambio di stato.

Istruzione ETICHETTA

Aggiunge un'etichetta nel programma del robot.

L'esecuzione di questa istruzione non avrà alcun effetto. Questa riga è un'etichetta che consentirà all'istruzione JUMP di saltare a questa riga di istruzioni LABEL.

Per creare un'istruzione LABEL, premere il pulsante Jump Label. Viene visualizzato un pannello dei parametri. Scegliere l'opzione Etichetta e il numero dell'etichetta desiderata (da 1 a 5). Premere il pulsante Aggiungi istruzione per aggiungere l'istruzione.

Viene quindi aggiunta una riga di istruzioni nel pannello di programmazione. La riga delle istruzioni mostra il numero di etichetta.

Istruzione JUMP

Salta alla riga del programma che contiene l'etichetta corrispondente.

L'esecuzione di questa istruzione provocherà un salto nel programma alla riga che contiene l'etichetta corrispondente.

Per creare un'istruzione JUMP, premere il pulsante Jump Label. Viene visualizzato un pannello dei parametri. Scegliere l'opzione Salta e il numero dell'etichetta desiderata (da 1 a 5). Premere il pulsante Aggiungi istruzione per aggiungere l'istruzione.

Viene quindi aggiunta una riga di istruzioni nel pannello di programmazione. La riga delle istruzioni indica il numero dell'etichetta di destinazione.

Se più etichette hanno lo stesso numero, l'istruzione JUMP salterà alla prima etichetta corrispondente dall'inizio del programma.

Se non è presente alcuna etichetta corrispondente al numero dell'istruzione JUMP, il programma salterà all'ultima riga del programma.

Istruzioni WAITDI

Attende uno stato specifico di un segnale di ingresso Di.

L'esecuzione di questa istruzione metterà in attesa il controller del robot finché lo stato del segnale di ingresso Di è diverso dallo stato previsto.

Per creare un'istruzione WAITDI, premere il pulsante Wait Di. Viene visualizzato un pannello dei parametri. Scegliere il numero del segnale di ingresso Di (1, 2 o 3) e lo stato desiderato (ON o OFF). Premere il pulsante Aggiungi istruzione per aggiungere l'istruzione.

Viene quindi aggiunta una riga di istruzioni nel pannello di programmazione. La riga di istruzioni indica il numero del segnale di ingresso Di e lo stato previsto.

Passaggio 5: collegare Robot + PCB + Software

1. Collegamenti elettrici

Collegare i 6 servomotori del robot al controller del robot. Assicurarsi che i connettori siano collegati nel modo corretto.

Cavo marrone: 0 V (-) Cavo rosso: 5 V (+) Cavo arancione: PWM

Collega il regolatore da 12V alla presa a muro da 120V AC. Collega il regolatore da 12V al connettore di alimentazione del controller del robot. Attiva l'interruttore di alimentazione SW1. La luce LED1 dovrebbe accendersi e la luce LED2 dovrebbe lampeggiare. Il robot dovrebbe posizionare tutti i suoi servomotori a 90 gradi.

Collega il cavo USB dal controller del robot al computer.

Fare riferimento all'immagine 1.

2. Eseguire il software

Eseguire il software DIY Robotics Educative Cell V1.0 facendo clic sull'icona DIY Robotics sul desktop. Il software si apre sul pannello di connessione.

Fare riferimento all'immagine 2.

3. Impostare la comunicazione seriale del PC Robot

Premere il pulsante Scansione porte seriali.

Selezionare la porta di comunicazione corretta dall'elenco a discesa.

Premi il pulsante Connetti.

Fare riferimento all'immagine 3.

4. Lascia che la creazione abbia inizio

Controlla il robot dal pannello di controllo.

Crea il tuo programma robot dal pannello di programmazione.

Divertiti!

Passaggio 6: conclusione

Vuoi andare oltre?

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