Wie man mit Arduino einen drahtlosen Roboterarm herstellt

Wie man mit Arduino einen drahtlosen Roboterarm herstellt

Diese Roboterarmschaltung, die auch wie ein Roboterkran implementiert werden kann, arbeitet mit 6 Servomotoren und kann über a gesteuert werden Mikrocontroller-Fernbedienung unter Verwendung einer Arduino-basierten 2,4-GHz-Kommunikationsverbindung.

Haupteigenschaften

Wenn Sie etwas so Anspruchsvolles wie einen Roboterarm bauen, muss es modern aussehen und viele erweiterte Funktionen enthalten und nicht nur Funktionen wie Spielzeug.



Das vorgeschlagene vollwertige Design ist relativ einfach zu bauen, weist jedoch einige erweiterte Manövrierfunktionen auf, die durch drahtlose oder ferngesteuerte Befehle präzise gesteuert werden können. Das Design ist sogar für den industriellen Einsatz geeignet, wenn die Motoren entsprechend aufgerüstet werden.



Die Hauptmerkmale dieses mechanischen Krans wie des Roboterarms sind:

  • Stufenlos einstellbarer 'Arm' über 180 Grad vertikale Achse.
  • Stufenlos einstellbarer Ellbogen über eine vertikale Achse von 180 Grad.
  • Stufenlos einstellbare 'Fingerklemme' oder Griff über eine vertikale 90-Grad-Achse.
  • Stufenlos einstellbarer 'Arm' über eine horizontale 180-Grad-Ebene.
  • Das gesamte Robotersystem oder der Kranarm ist beweglich und wendig wie ein ferngesteuertes Auto .

Grobe Arbeitssimulation

Die wenigen der oben erläuterten Funktionen können mithilfe der folgenden GIF-Simulation angezeigt und verstanden werden:



Roboterarm-Arbeitssimulation

Motormechanismus Positionen

Die folgende Abbildung gibt uns ein klares Bild über die verschiedenen Motorpositionen und die zugehörigen Getriebemechanismen, die zur Durchführung des Projekts installiert werden müssen:

Bei dieser Konstruktion stellen wir sicher, dass die Dinge so einfach wie möglich gehalten werden, damit auch ein Laie die beteiligten Motor- / Getriebemechanismen verstehen kann. und nichts bleibt hinter komplexen Mechanismen verborgen.



Die Funktionsweise oder die Funktion jedes Motors kann anhand der folgenden Punkte verstanden werden:

  1. Motor Nr. 1 steuert die Fingerklemmung oder das Greifsystem des Roboters. Das bewegliche Element ist für die Bewegungen direkt mit der Motorwelle angelenkt.
  2. Motor Nr. 2 steuert den Ellbogenmechanismus des Systems. Es ist mit einem einfachen Kanten-Zahnrad-Getriebesystem zum Ausführen der Hubbewegung konfiguriert.
  3. Motor Nr. 3 ist für das vertikale Anheben des gesamten Roboterarmsystems verantwortlich. Daher muss dieser Motor leistungsstärker sein als die beiden oben genannten. Dieser Motor ist auch mithilfe eines Zahnradmechanismus integriert, um die erforderlichen Aktionen auszuführen.
  4. Motor Nr. 4 steuert den gesamten Kranmechanismus über eine volle horizontale 360-Grad-Ebene, so dass der Arm jedes Objekt innerhalb der gesamten Ebene aufnehmen oder anheben kann im oder gegen den uhrzeigersinn radialer Bereich.
  5. Motor Nr. 5 und 6 wirken wie Räder für die Plattform, die das gesamte System trägt. Diese Motoren können gesteuert werden, indem das System mühelos von einem Ort zum anderen bewegt wird, und es erleichtert auch die Ost / West-, Nord / Süd-Bewegung des Systems, indem einfach die Drehzahlen der linken / rechten Motoren angepasst werden. Dies erfolgt einfach durch Reduzieren oder Stoppen eines der beiden Motoren, um beispielsweise eine Rechtskurve einzuleiten. Der Motor auf der rechten Seite kann angehalten oder gestoppt werden, bis die Drehung vollständig oder in dem gewünschten Winkel ausgeführt ist. Um eine Linkskurve einzuleiten, machen Sie dasselbe mit dem linken Motor.

Dem Hinterrad ist kein Motor zugeordnet, es ist schwenkbar, um sich frei auf seiner Mittelachse zu bewegen und den Vorderradmanövern zu folgen.

Die drahtlose Empfängerschaltung

Da das gesamte System für die Verwendung mit einer Fernbedienung ausgelegt ist, muss ein drahtloser Empfänger mit den oben erläuterten Motoren konfiguriert werden. Und dies kann unter Verwendung der folgenden Arduino-basierten Schaltung erfolgen.

Wie Sie sehen können, sind 6 Servomotoren an die Arduino-Ausgänge angeschlossen, und jeder dieser Motoren wird über die ferngesteuerten Signale gesteuert, die vom angeschlossenen Sensor NRF24L01 erfasst werden.

Die Signale werden von diesem Sensor verarbeitet und dem Arduino zugeführt, der die Verarbeitung für die beabsichtigten Drehzahlregelungsvorgänge an den entsprechenden Motor liefert.

Diese Signale werden von einer Senderschaltung mit Potentiometern gesendet. Die Einstellungen an diesem Potentiometer steuern die Drehzahlpegel der entsprechenden Motoren, die mit der oben erläuterten Empfängerschaltung verbunden sind.

Nun wollen wir sehen, wie die Senderschaltung aussieht:

Sendermodul

Das Senderdesign zeigt 6 Potentiometer, die an die Arduino-Platine angeschlossen sind, sowie ein weiteres 2,4-GHz-Kommunikationsverbindungsgerät.

Jeder der Töpfe ist für programmiert Steuerung eines entsprechenden Motors mit der Empfängerschaltung verbunden. Wenn der Benutzer die Welle eines ausgewählten Potentiometers des Senders dreht, beginnt der entsprechende Motor des Roboterarms, sich in Abhängigkeit von seiner spezifischen Position im System zu bewegen und die Aktionen auszuführen.

Motorüberlastung steuern

Sie fragen sich vielleicht, wie die Motoren ihre Bewegung über ihre Bewegungsbereiche begrenzen, da das System keine Begrenzungsanordnung hat, um eine Überlastung des Motors zu verhindern, sobald die jeweiligen Mechanismusbewegungen ihre Endpunkte erreichen?

Was passiert zum Beispiel, wenn der Motor auch dann nicht gestoppt wird, wenn der „Griff“ das Objekt festgehalten hat?

Die einfachste Lösung hierfür ist das Hinzufügen einer Person aktuelle Steuermodule mit jedem der Motoren, so dass in solchen Situationen der Motor eingeschaltet und verriegelt bleibt, ohne zu brennen oder zu überlasten.

Aufgrund einer aktiven Stromregelung durchlaufen die Motoren keine Überlast- oder Überstrombedingungen und arbeiten weiterhin in einem bestimmten sicheren Bereich.

Den vollständigen Programmcode finden Sie In diesem Artikel




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