หุ่นยนต์ SCARA: เรียนรู้เกี่ยวกับจลนศาสตร์ไปข้างหน้าและผกผัน!!! (Plot Twist เรียนรู้วิธีสร้างอินเทอร์เฟซแบบเรียลไทม์ใน ARDUINO โดยใช้การประมวลผล !!!!): 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

หุ่นยนต์ SCARA เป็นเครื่องจักรที่ได้รับความนิยมอย่างมากในโลกอุตสาหกรรม ชื่อย่อมาจากทั้งแขนกลหุ่นยนต์ประกอบที่เป็นไปตามข้อกำหนดที่เลือกหรือแขนหุ่นยนต์แบบข้อต่อที่เป็นไปตามข้อกำหนดที่เลือก โดยพื้นฐานแล้วมันคือหุ่นยนต์อิสระสามองศา โดยเป็นหุ่นยนต์หมุนสองตำแหน่งแรกในระนาบ XY และการเคลื่อนไหวสุดท้ายดำเนินการโดยตัวเลื่อนในแกน Z ที่ปลายแขน ระดับอิสระสองระดับได้รับการวางแผนเพื่อให้มีความแม่นยำมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณภาพของเซอร์โวที่เราสามารถใช้ได้ แขนที่สร้างขึ้นจึงไม่มีความคล่องตัวเท่าที่ควร เนื่องจากมีความอิสระสองระดับ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จึงเข้าใจได้ง่าย มันยากที่จะสร้างแม้ว่า เนื่องจากแขนต้องการตัวกระตุ้นสามตัว เรามีสามช่องสัญญาณ แทนที่จะเขียนโปรแกรมด้วยอินเทอร์เฟซ Arduino ทั่วไป เราตัดสินใจใช้การประมวลผล ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ที่คล้ายคลึงกันมากกับ Arduino

เสบียง

รายการวัสดุ:ในการสร้างต้นแบบมีการใช้วัสดุหลายอย่างในรายการต่อไปนี้มีการกล่าวถึงวัสดุเหล่านั้นทั้งหมด:

• 3 เซอร์โวมอเตอร์ MG 996R
• 1 Arduino Uno
• MDF (ความหนา 3 มม.)
• สายพานไทม์มิ่งโปรไฟล์ GT2 (ระยะพิทช์ 6 มม.)
• อีพ็อกซี่
• น็อตและสลักเกลียว
• 3 แบริ่ง

ขั้นตอนที่ 1: ต้นแบบ

ขั้นตอนแรกคือการสร้างแบบจำลองในซอฟต์แวร์ CAD ในกรณีนี้ Solid works เป็นซอฟต์แวร์ที่ค่อนข้างดีสำหรับมัน ตัวเลือกอื่นอาจเป็น Fusion 360 หรือซอฟต์แวร์ CAD อื่นๆ ตามที่คุณต้องการ รูปภาพที่แนบมาในขั้นตอนที่ 1 เป็นภาพต้นแบบแรกเนื่องจากข้อผิดพลาดต่างๆ ที่เราต้องแก้ไข และจบลงด้วยการแสดงแบบจำลองในวิดีโอและการแนะนำ

Laser Cut ถูกใช้เพื่อสร้างต้นแบบ ฉันไม่มีวิดีโอเกี่ยวกับกระบวนการผลิต แต่ฉันมีไฟล์ที่ใช้ ส่วนสำคัญของโปรเจ็กต์นี้คือ Coding of the Interface เพื่อให้คุณสามารถสร้างแบบจำลองของคุณเองและใช้รหัสของเราในหุ่นยนต์ SCARA ของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 2: การต่อมอเตอร์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นเรียบง่ายเหมือนทำซีเรียล เพียงเชื่อมต่อทุกอย่างตามที่แสดงในภาพ (ในรหัสหลักสัญญาณที่ส่งไปยังเซอร์โวมาจากพิน (11, 10 และ 11))

ขั้นตอนที่ 3: Undestand Forward และ Inverts Kinematics

จลนศาสตร์ไปข้างหน้า

วิธีการทำงานของรหัสสำหรับวิถีมีดังต่อไปนี้: หลังจากเลือกโหมดนี้ คุณต้องเลือกรูปร่างที่จะวาด คุณสามารถเลือกระหว่าง เส้น สามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม และวงรี ขึ้นอยู่กับการเลือก ตัวแปรจะมีการเปลี่ยนแปลงซึ่งจะทำหน้าที่เป็นอาร์กิวเมนต์ 'case' สำหรับประเภทการเลือกที่ตั้งโปรแกรมไว้ในภายหลังในลำดับ ด้วยความยืดหยุ่นของการประมวลผล เราสามารถโต้ตอบกับอินเทอร์เฟซด้วยคำสั่งที่ Windows และระบบปฏิบัติการอื่นรู้จัก ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดตำแหน่งของเคอร์เซอร์ (เมาส์) ให้กับตัวแปรภายในโปรแกรม ซึ่งผ่านการเชื่อมต่อกับคำสั่ง Arduino เซอร์โวมอเตอร์ จะขับมุมไหนในลำดับไหน

อัลกอริทึมสำหรับการวาดภาพสามารถลดลงได้ใน pseudocode: กำหนดค่าให้กับ x1, y1 กำหนดค่าให้กับ x2, y2 คำนวณความแตกต่างระหว่าง x1 และ x2 คำนวณความแตกต่างระหว่าง y1 และ y2 คำนวณจุดที่จุดลงจะผ่าน (สามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม วงกลม) (เรขาคณิตใช้กับสองจุดนี้) ถ้า (botondibujar == จริง) ลำดับที่สมบูรณ์ในกรณีของการบันทึก ตัวแปรที่ส่งไปยังเซอร์โวมอเตอร์จะถูกบันทึกไว้ในอาร์เรย์ 60 หน่วย ซึ่งโดยการกดปุ่ม 'บันทึก' ช่วยให้เราสามารถ บันทึกข้อมูลที่ได้รับด้วยโหมดใด ๆ (Manual, Forward, Inverse, Trajectories) จากนั้นจะทำซ้ำเมื่อคุณกดปุ่มเริ่มต้นด้วยการเปลี่ยนแปลงตัวแปรอย่างง่าย

จลนศาสตร์ผกผัน

ปัญหาจลนศาสตร์ผกผันประกอบด้วยการค้นหาอินพุตที่จำเป็นสำหรับหุ่นยนต์เพื่อไปยังจุดบนพื้นที่ทำงาน จากกลไกดังกล่าว จำนวนวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับตำแหน่งที่ต้องการอาจเป็นจำนวนอนันต์ หุ่นยนต์ที่เราสร้างขึ้นนั้นเป็นกลไกต่อเนื่องที่มีอิสระสองระดับ หลังจากการวิเคราะห์เชิงเรขาคณิต พบวิธีแก้ปัญหาสองวิธีสำหรับกลไกเฉพาะนี้ รูปที่ 13 ตัวอย่าง Inverse Kinematics โดยที่ θ1 และ θ2 คือมุมอินพุตของหุ่นยนต์กลไกอนุกรม DoF สองตัว และ X1 และ X2 คือตำแหน่งในระนาบของเครื่องมือในแขนสุดท้าย จากภาพด้านบน:

นอกจากนี้ยังมีการกำหนดค่าข้อศอกขึ้น แต่สำหรับวัตถุประสงค์ของโปรแกรมที่เขียนขึ้นจะใช้การกำหนดค่าข้อศอก DOWN เท่านั้น เมื่อพบมุมอินพุตแล้ว ข้อมูลดังกล่าวจะทำงานบนโปรแกรมจลนศาสตร์โดยตรงและไปถึงตำแหน่งที่ต้องการโดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่าหนึ่งเซนติเมตรเนื่องจากเซอร์โวและสายพาน

ขั้นตอนที่ 4: โหมด Manual, Trajectory และ Learning

คู่มือ

สำหรับโหมดนี้ คุณจะต้องย้าย mause ในอินเทอร์เฟซ และหุ่นยนต์จะติดตามตัวชี้ของอินเทอร์เฟซ คุณสามารถตั้งโปรแกรมสิ่งนี้ในการตั้งโปรแกรมที่เป็นแพลตฟอร์มที่ยอดเยี่ยม

เส้นทางสำหรับโมเดลนี้ เราใช้ทรัพยากรของจลนศาสตร์ผกผันและให้ตัวเลขร้องขอโดยไคลเอนต์ที่เป็น: เส้นตรง สี่เหลี่ยม สามเหลี่ยม วงกลม วงกลม สามารถวาดตัวเลขบนอินเทอร์เฟซด้วยรูปร่างที่คุณต้องการ วิถีโคจรใช้โหมดผกผันในการคำนวณแต่ละจุดของเส้นของตัวเลขแต่ละตัว เพื่อให้ง่ายต่อการติดตามตัวเลขเมื่อคุณคลิกเล่นหลังจากที่คุณวาดรูปที่คุณใส่เป็นอินพุตในอินเทอร์เฟซ

โหมดการเรียนรู้

โหมดการเรียนรู้จะพิจารณาโหมดอื่นๆ ทั้งหมดที่เป็นแบบแมนนวล ไปข้างหน้า ผกผัน และวิถี ดังนั้นคุณสามารถทำการเคลื่อนไหวใดๆ ที่คุณต้องการลงในอินเทอร์เฟซแล้วแทนที่ด้วยการเคลื่อนไหวแบบเดิม แต่ช้าเมื่อทำซ้ำและพยายามทำมากขึ้น อย่างแน่นอน.

ขั้นตอนที่ 5: รหัส

อันที่จริงรหัสนั้นอธิบายยาก ดังนั้นฉันจึงทิ้งรหัสไว้เพื่อให้คุณสามารถอ่าน ir หากคุณมีข้อสงสัยใด ๆ คุณสามารถถามในความคิดเห็นและฉันจะอธิบายให้คุณทราบ (ฉันจะอัปเดตขั้นตอนนี้พร้อมคำอธิบายแบบเต็ม รหัสอดทน) ในขณะที่คุณสามารถส่งอีเมลถึงฉันสำหรับข้อสงสัยใด ๆ: [email protected]