Bras robotique Trifecta (Science Olympiade) 14 étapes (avec photos)
Il y a 16 moteurs utilisés dans
cette conception. 10 d'entre eux sont servos Dynamixel (2 AX-12W, 4 AX-12A, 2 RX-24F et 2 MX-64), trois sont des moteurs de fenêtre de voiture, 2 sont HobbyKing micro-servos de passe-temps, et 1 moteur Maxon.
Chacun des deux bras principaux a la moitié des servos Dynamixel et l'un des moteurs de la fenêtre de la voiture. Le reste des moteurs sont utilisés dans l'ensemble de bras d'extension.
Nous avons obtenu nos pilotes automobiles des gens formidables sur au Dimension Engineering. Nous avons utilisé un Syren 50 pour chacun des moteurs de fenêtre de voiture à la base de chacun des bras principaux et un Syren 25 pour le moteur de vitre de la voiture qui tourne le bras d'extension et vers le bas. Ces pilotes ont été un jeu d'enfant de travailler avec grâce aux bibliothèques Arduino qui fournit Dimension Engineering. (Sérieusement, nous ne pouvons pas dire à quel point utile Dimension Engineering a été tout au long de ce projet.)
L'utilisation d'un moteur à courant continu pour l'entraînement principal de rotation de la base a été réalisée en raison du couple nécessaire pour contrôler l'axe de base de l'ensemble de bras de robot en mouvement. Un moteur servo standard aurait coûté une somme absurde et nous pensions que nous allions relever le défi de faire notre propre. La différence entre un moteur de pare-brise et un dispositif d'asservissement est juste un peu de la logique, et un pilote de moteur de haute qualité. Avec les pilotes automobiles de Dimension Engineering à la main, nous avons fixé un photomètre à l'axe de base et mis en place une boucle de régulation PD comme on le voit dans l'étape de la programmation. Pour parvenir à un contrôle et nous encore plus de force mis en place une 2: ration de vitesses à entraînement par courroie 1.
Etape 10: Programmation
Ce robot est alimenté par trois cartes microcontrôleur Arduino. Les deux cartes Arduino Mega Pro sont en cours d'exécution à la fois le même programme (plus ou moins) tandis que le troisième a un programme très simple il suffit de contrôler l'inclinaison et élévation du bras d'extension.
Nous avons choisi d'utiliser trois conseils pour que, en cas de pépin dans un bit de code sur un bras, les autres armes seraient en mesure de fonctionner correctement et encore marquer encore des points pour la compétition.
La principale caractéristique du code était le contrôle de PD pour le moteur de base. Cela permet au bras de se déplacer à son emplacement sans arrêt brusque quand il y arrive. Les conducteurs automobiles Syren ont été extrêmement facile d'envoyer des commandes, grâce aux bibliothèques de Dimension Engineering.
Les servos Dynamixel ont un contrôle intégré PID, donc tout ce qui devait être fait a été d'envoyer la position des commandes à celles-ci. Parce que nous avons utilisé servos de l'AX, MX et lignes RX, nous avons besoin de deux puces tampons différents. Nous avons appris à utiliser l'Arduino pour contrôler ces servos de Savage Electronics et nous utilisons des versions légèrement modifiées de ses bibliothèques (inclus dans le dossier de code). Tout ce qui a été fait pour modifier ces bibliothèques pour notre usage était de changer le port série dans une bibliothèque afin que chaque puce tampon aurait son propre port série.
Lorsque nous avons commencé à écrire le code, nous avons écrit chaque étape de fonction par étape. Nous avons commencé par le code ne fonctionne que pour le moteur de base, puis nous sommes allés à ajouter les morceaux un par un autre sur le bras. Nous voulions nous assurer que chaque morceau de code a fonctionné correctement avant nous avons essayé toutes les fonctions ensemble pour réduire le risque de ruiner tous nos efforts jusqu'à ce moment-là.
Le dossier de code comprend ici toutes les bibliothèques nécessaires pour le code pour compiler et les croquis Arduino pour chaque bras.
Étape 11: Dépannage
Avec des centaines de parties à venir ensemble, il a été lié à au moins un problème.
Avec chaque projet, il y aura des problèmes, mais avec tous les problèmes que vous se rapprocher de la fin. En passant par cette étape peut être frustrant, mais la façon dont nous avons à traiter est avec un partenaire. Nous garderons l'autre sain d'esprit tôt le matin et d'ouvrir les yeux d'autres à la réponse d'un problème qui regardait fixement droit à nous. Si vous travaillez en solo, parfois la meilleure chose à faire est de prendre du recul et regarder votre problème actuel d'un point de vue différent. Expliquer votre problème à voix haute et nivellement par le bas, il peut vous aider à le faire ainsi.
Nos plus grands problèmes étaient les linéaires et les diapositives jeu des moteurs. Notre PCB personnalisé a une trace qui basculée a donné lieu à 8 heures de se cogner la tête et on n'a jamais pensé à penser sur le routage de fil lors de la conception d'un robot qui articule à 17 points. Oops.
Les problèmes sont censés être plus venu donc nous avons fait cela.
Étape 12: Optimisation
Assemblé et de travail, il était temps pour étalonner la commande de PD pour le moteur de base. Cela permettrait de contrôler la vitesse à laquelle le bras se balancer vers une position spécifiée et réduire la quantité de réaction du moteur d'arrêt soudain. Étant donné que nous n'avons pas eu toute sorte de façon de régler facilement les valeurs, nous avons dû changer la valeur dans le code et retélécharger à chaque fois que nous avons fait le changement. Nous avons commencé par en augmentant la valeur P premier à un niveau que nous étions à l'aise. , Nous avons ajusté la valeur D jusqu'à ce qu'il se déplaçait bien que nous voulions alors à. Il n'y avait pas grand-chose à la méthode que nous avons fait, donc nous avons vraiment juste joué avec les valeurs jusqu'à ce que nous avons aimé.
La force de préhension de la griffe était beaucoup trop élevé au début. Sur des objets durs, il tenterait de se surcouple et le servo ne répondait plus à préserver sa vie. Pour résoudre ce problème, nous vient de modifier le réglage du couple max sur le servo de griffe. Tada, problème résolu.
Notre bras d'extension est principalement limitée par la quantité de tubes que nous pourrions trouver pour tenir dans l'autre. Cela a fini par être 7 tubes et il pourrait atteindre environ 18 pieds. Plus haut, il a, de toute évidence, moins stable, il était. Pleine extension, le haut du bras se balancer autour de quelques pieds avant et en arrière et il serait très difficile pour les juges pour mesurer.
Étape 13: Emballage
Le cas que nous avons construit en sorte que le robot soit protégé dans ses voyages à l'ensemble des différentes compétitions. Une boîte a été conçu et découpé sur le routeur de table CNC dans notre lycée et assemblé. Le robot coulisse dans bien dans une position repliée vers le haut et est fermement maintenu en place avec une combinaison de bretelles et le rembourrage dans des endroits stratégiques. Le cas avait l'air assez chic pour démarrer.
Les deux bras de commande ont été emballés individuellement dans ces cas de port de marchandises. Il y avait de multiples couches de mousse qui empêchent les bras de se déplacer pendant le transport.
Étape 14: Conclusion
Tous nos efforts ont été récompensés
à la fin! Nous avons placé d'abord aux niveaux régional et national des sciences Olympiade et remporté la première place dans le lieu régional et deuxième dans les niveaux de l'Etat du concours MITES.
Grâce à ce projet, nous avons appris beaucoup de choses sur l'ingénierie et la façon de passer par le processus de venir avec une pensée, puis transformer cette pensée en un objet physique qui fait exactement ce qu'il devait faire. Ce fut un projet très enrichissant et sans aucun doute le point culminant de notre année de lycée. Nous sommes venus à se rendre compte qu'il ya tant d'étapes entre le prototypage et un dispositif que vous pouvez faire confiance et passer par ces étapes prend juste du temps.
Ces jours-ci, la Jordanie est Vanderham à Grand Valley State University étudie le génie mécanique et électrique et Matthew Budde est à Michigan Technological University étude informatique et génie électrique. Ils sont excités pour l'avenir à venir et quel projet ils travaillent à côté,
Sortez et faites quelque chose que vous avez jamais pensé possible mes amis! Nous avons continué à pousser avec l'excitation du voyage et l'amour de l'ingénierie.