วิธีสร้างแขนหุ่นยนต์ไร้สายโดยใช้ Arduino

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





วงจรแขนหุ่นยนต์นี้สามารถใช้งานได้เช่นเดียวกับเครนหุ่นยนต์ทำงานโดยใช้เซอร์โวมอเตอร์ 6 ตัวและสามารถควบคุมผ่าน a ไมโครคอนโทรลเลอร์รีโมทคอนโทรล โดยใช้ลิงค์สื่อสาร 2.4 GHz ของ Arduino

คุณสมบัติหลัก

เมื่อคุณสร้างบางสิ่งที่ซับซ้อนพอ ๆ กับแขนหุ่นยนต์มันจะต้องดูทันสมัยและต้องมีคุณสมบัติขั้นสูงมากมายไม่ใช่แค่ของเล่นอย่างฟังก์ชันเท่านั้น



การออกแบบเต็มรูปแบบที่นำเสนอนั้นค่อนข้างง่ายในการสร้าง แต่มันมาจากฟังก์ชั่นการหลบหลีกขั้นสูงบางอย่างซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำผ่านคำสั่งไร้สายหรือการควบคุมระยะไกล การออกแบบยังเข้ากันได้กับการใช้งานในอุตสาหกรรมหากมอเตอร์ได้รับการอัพเกรดอย่างเหมาะสม

คุณสมบัติหลักของเครนกลเช่นแขนหุ่นยนต์คือ:



  • ปรับ 'แขน' ได้อย่างต่อเนื่องมากกว่าแกนแนวตั้ง 180 องศา
  • ปรับ 'ข้อศอก' อย่างต่อเนื่องเหนือแกนแนวตั้ง 180 องศา
  • 'การบีบนิ้ว' ที่ปรับได้อย่างต่อเนื่องหรือกริปบนแกนแนวตั้ง 90 องศา
  • ปรับ 'แขน' ได้อย่างต่อเนื่องในแนวระนาบ 180 องศา
  • ระบบหุ่นยนต์ทั้งหมดหรือแขนเครนสามารถเคลื่อนย้ายและเคลื่อนย้ายได้เช่นก รถควบคุมระยะไกล .

การจำลองการทำงานแบบหยาบ

คุณสมบัติบางอย่างที่อธิบายข้างต้นสามารถดูและทำความเข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของการจำลอง GIF ต่อไปนี้:

การจำลองการทำงานของแขนหุ่นยนต์

ตำแหน่งกลไกมอเตอร์

รูปต่อไปนี้ทำให้เราเห็นภาพที่ชัดเจนเกี่ยวกับตำแหน่งมอเตอร์ต่างๆและกลไกเกียร์ที่เกี่ยวข้องซึ่งจำเป็นต้องติดตั้งเพื่อดำเนินโครงการ:

ในการออกแบบนี้เราต้องทำให้สิ่งต่างๆเรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อให้แม้แต่คนธรรมดาก็สามารถเข้าใจกลไกมอเตอร์ / เกียร์ที่เกี่ยวข้องได้ และไม่มีสิ่งใดซ่อนอยู่เบื้องหลังกลไกที่ซับซ้อน

การทำงานหรือการทำงานของมอเตอร์แต่ละตัวสามารถเข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของประเด็นต่อไปนี้:

  1. มอเตอร์ # 1 ควบคุม 'นิ้วหยิก' หรือระบบจับของหุ่นยนต์ องค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้จะถูกบานพับโดยตรงกับเพลาของมอเตอร์สำหรับการเคลื่อนไหว
  2. มอเตอร์ # 2 ควบคุมกลไกข้อศอกของระบบ ได้รับการกำหนดค่าด้วยขอบที่เรียบง่ายเพื่อใช้ระบบเกียร์สำหรับการเคลื่อนย้ายการยก
  3. มอเตอร์ # 3 มีหน้าที่ในการยกระบบแขนหุ่นยนต์ทั้งหมดในแนวตั้งดังนั้นมอเตอร์นี้จึงต้องมีพลังมากกว่าสองระบบข้างต้น มอเตอร์นี้ยังรวมเข้าด้วยกันโดยใช้กลไกเฟืองเพื่อส่งมอบการกระทำที่ต้องการ
  4. มอเตอร์ # 4 ควบคุมกลไกเครนทั้งหมดในระนาบแนวนอน 360 องศาเพื่อให้แขนสามารถหยิบหรือยกวัตถุใด ๆ ภายในเต็ม ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา ช่วงรัศมี
  5. มอเตอร์ # 5 และ 6 ทำหน้าที่เหมือนล้อสำหรับแพลตฟอร์มซึ่งบรรทุกทั้งระบบ มอเตอร์เหล่านี้สามารถควบคุมได้โดยการเคลื่อนย้ายระบบจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งอย่างง่ายดายและยังอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก / ตะวันตกเหนือ / ใต้ของระบบเพียงแค่ปรับความเร็วของมอเตอร์ซ้าย / ขวา ทำได้ง่ายๆโดยการลดหรือหยุดมอเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งในสองตัวตัวอย่างเช่นเพื่อเริ่มการเลี้ยวด้านขวามอเตอร์ด้านขวาอาจหยุดหรือหยุดจนกว่าจะหมุนจนสุดหรือถึงมุมที่ต้องการ ในทำนองเดียวกันสำหรับการเริ่มต้นเลี้ยวซ้ายให้ทำเช่นเดียวกันกับมอเตอร์ด้านซ้าย

ล้อหลังไม่มีมอเตอร์ใด ๆ ที่เกี่ยวข้องมันถูกบานพับเพื่อให้เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระบนแกนกลางของมันและติดตามการเคลื่อนที่ของล้อหน้า

วงจรรับสัญญาณไร้สาย

เนื่องจากระบบทั้งหมดได้รับการออกแบบให้ทำงานร่วมกับรีโมทคอนโทรลจึงจำเป็นต้องกำหนดค่าตัวรับสัญญาณไร้สายด้วยมอเตอร์ที่อธิบายไว้ข้างต้น และอาจทำได้โดยใช้วงจรที่ใช้ Arduino ต่อไปนี้

อย่างที่คุณเห็นมีเซอร์โวมอเตอร์ 6 ตัวที่ติดมาพร้อมกับเอาต์พุต Arduino และแต่ละตัวควบคุมผ่านสัญญาณควบคุมระยะไกลที่จับโดยเซ็นเซอร์ที่ต่ออยู่ NRF24L01

สัญญาณจะถูกประมวลผลโดยเซ็นเซอร์นี้และป้อนไปยัง Arduino ซึ่งส่งการประมวลผลไปยังมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องสำหรับการดำเนินการควบคุมความเร็วที่ตั้งใจไว้

Thsignals ถูกส่งจากวงจร Transmitter ที่มีโพเทนชิโอมิเตอร์ การปรับค่าของโพเทนชิออมิเตอร์เหล่านี้จะควบคุมระดับความเร็วของมอเตอร์ที่รองรับการเชื่อมต่อกับวงจรรับสัญญาณที่อธิบายไว้ข้างต้น

ตอนนี้เรามาดูกันว่าวงจรเครื่องส่งสัญญาณมีลักษณะอย่างไร:

โมดูลเครื่องส่งสัญญาณ

การออกแบบเครื่องส่งสัญญาณสามารถมองเห็นได้โดยมีโพเทนชิออมิเตอร์ 6 ตัวติดอยู่กับบอร์ด Arduino และอุปกรณ์เชื่อมต่อการสื่อสาร 2.4 GHz อีกตัว

แต่ละหม้อมีโปรแกรมสำหรับ การควบคุมมอเตอร์ที่เกี่ยวข้อง เกี่ยวข้องกับวงจรรับ ดังนั้นเมื่อผู้ใช้หมุนเพลาของโพเทนชิออมิเตอร์ที่เลือกไว้ของเครื่องส่งมอเตอร์ที่สอดคล้องกันของแขนหุ่นยนต์จะเริ่มเคลื่อนที่และดำเนินการตามตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงบนระบบ

การควบคุมมอเตอร์เกินกำลัง

คุณอาจสงสัยว่ามอเตอร์จะ จำกัด การเคลื่อนที่ในช่วงที่เคลื่อนย้ายได้อย่างไรเนื่องจากระบบไม่มีการจัดเรียงที่ จำกัด เพื่อป้องกันไม่ให้มอเตอร์ทำงานหนักเกินไปเมื่อการเคลื่อนไหวของกลไกตามลำดับถึงจุดสิ้นสุด

ความหมายตัวอย่างเช่นจะเกิดอะไรขึ้นหากมอเตอร์ไม่หยุดทำงานแม้ว่า 'กริป' จะจับวัตถุไว้แน่นแล้ว?

วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดคือการเพิ่มบุคคล โมดูลควบคุมปัจจุบัน กับมอเตอร์แต่ละตัวเพื่อให้ในสถานการณ์เช่นนี้มอเตอร์จะยังคงเปิดอยู่และล็อคโดยไม่เกิดการไหม้หรือทำงานหนักเกินไป

เนื่องจากการควบคุมกระแสที่ใช้งานอยู่มอเตอร์จึงไม่ผ่านสภาวะที่เกินพิกัดหรือกระแสเกินและจะทำงานภายในช่วงที่ปลอดภัยที่กำหนด

รหัสโปรแกรมที่สมบูรณ์สามารถพบได้ ในบทความนี้




คู่ของ: เครื่องขยายเสียง USB 5V สำหรับลำโพง PC ถัดไป: สำรวจวงจรอินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟที่ดัดแปลง 7 แบบ - 100W ถึง 3kVA