Cách tạo cánh tay robot không dây bằng Arduino

Mạch cánh tay robot này cũng có thể được thực hiện giống như một cần cẩu robot, hoạt động bằng cách sử dụng 6 động cơ servo và có thể được điều khiển thông qua điều khiển từ xa vi điều khiển , sử dụng liên kết giao tiếp 2,4 GHz dựa trên Arduino.

Những đặc điểm chính

Khi bạn đang chế tạo một thứ gì đó tinh vi như cánh tay robot, nó phải trông hiện đại và phải bao gồm nhiều tính năng tiên tiến chứ không chỉ là một món đồ chơi đơn thuần như các chức năng.

Thiết kế chính thức được đề xuất tương đối dễ xây dựng, nhưng nó được tích hợp một số chức năng điều động nâng cao, có thể được điều khiển chính xác thông qua các lệnh không dây hoặc điều khiển từ xa. Thiết kế thậm chí còn tương thích để sử dụng trong công nghiệp, nếu động cơ được nâng cấp phù hợp.

Các tính năng chính của cần trục cơ khí giống như cánh tay robot này là:

• 'Cánh tay' có thể điều chỉnh liên tục trên trục dọc 180 độ.
• Liên tục điều chỉnh 'khuỷu tay' trên trục thẳng đứng 180 độ.
• Liên tục có thể điều chỉnh 'chụm ngón tay' hoặc Nắm trên trục thẳng đứng 90 độ.
• 'Cánh tay' có thể điều chỉnh liên tục trên mặt phẳng ngang 180 độ.
• Toàn bộ hệ thống rô bốt hoặc cánh tay cần cẩu có thể di chuyển và cơ động được như một ô tô điều khiển từ xa .

Mô phỏng làm việc thô sơ

Bạn có thể xem và hiểu một số tính năng được giải thích ở trên với sự trợ giúp của mô phỏng GIF sau:

Vị trí cơ chế vận động

Hình sau đây cho chúng ta bức tranh rõ ràng về các vị trí động cơ khác nhau và các cơ cấu bánh răng đi kèm cần được lắp đặt để thực hiện dự án:

Trong thiết kế này, chúng tôi đảm bảo giữ mọi thứ đơn giản nhất có thể để ngay cả một người dân thường cũng có thể hiểu về các cơ cấu động cơ / bánh răng liên quan. và không có gì còn ẩn sau các cơ chế phức tạp.

Hoạt động hoặc chức năng của mỗi động cơ có thể được hiểu với sự trợ giúp của các điểm sau:

1. Động cơ số 1 điều khiển 'ngón tay chụm' hoặc hệ thống kẹp của robot. Phần tử chuyển động được gắn trực tiếp với trục của động cơ để thực hiện các chuyển động.
2. Động cơ số 2 điều khiển cơ cấu khuỷu tay của hệ thống. Nó được cấu hình với một cạnh đơn giản để ví dụ hệ thống bánh răng để thực hiện chuyển động nâng.
3. Động cơ số 3 có nhiệm vụ nâng toàn bộ hệ thống cánh tay robot theo phương thẳng đứng, do đó động cơ này cần phải mạnh hơn hai động cơ trên. Động cơ này cũng được tích hợp sử dụng cơ chế bánh răng để thực hiện các hành động cần thiết.
4. Động cơ số 4 điều khiển toàn bộ cơ cấu cần trục trên toàn bộ mặt phẳng ngang 360 độ, để cánh tay có thể nhấc hoặc nâng bất kỳ vật thể nào trong phạm vi đầy đủ theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ phạm vi xuyên tâm.
5. Động cơ số 5 và 6 hoạt động giống như bánh xe cho nền tảng vận chuyển toàn bộ hệ thống. Những động cơ này có thể được điều khiển bằng cách di chuyển hệ thống từ nơi này sang nơi khác một cách dễ dàng và nó cũng tạo điều kiện thuận lợi cho chuyển động đông / tây, bắc / nam của hệ thống chỉ bằng cách điều chỉnh tốc độ của động cơ trái / phải. Điều này được thực hiện đơn giản bằng cách giảm hoặc dừng một trong hai động cơ, ví dụ để bắt đầu rẽ bên phải, động cơ bên phải có thể được tạm dừng hoặc dừng cho đến khi thực hiện hết lượt hoặc đến góc mong muốn. Tương tự, để bắt đầu rẽ trái, hãy thực hiện tương tự với động cơ bên trái.

Bánh sau không có bất kỳ động cơ nào đi kèm, nó được gắn bản lề để di chuyển tự do trên trục trung tâm của nó và tuân theo các chuyển động của bánh trước.

Mạch thu không dây

Vì toàn bộ hệ thống được thiết kế để hoạt động với điều khiển từ xa, bộ thu không dây cần được cấu hình với các động cơ được giải thích ở trên. Và điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mạch dựa trên Arduino sau đây.

Như bạn có thể thấy, có 6 động cơ servo được gắn với các đầu ra Arduino và mỗi động cơ này được điều khiển thông qua các tín hiệu được điều khiển từ xa được thu nhận bởi cảm biến NRF24L01 kèm theo.

Các tín hiệu được xử lý bởi cảm biến này và được đưa đến Arduino để đưa quá trình xử lý tới động cơ liên quan cho các hoạt động điều khiển tốc độ dự kiến.

Tín hiệu được gửi từ một mạch Máy phát có chiết áp. Các nút phụ trên các chiết áp này điều khiển các mức tốc độ trên các động cơ tương ứng được gắn với mạch thu được giải thích ở trên.

Bây giờ chúng ta hãy xem mạch phát như thế nào:

Mô-đun máy phát

Thiết kế bộ phát có thể được nhìn thấy có 6 chiết áp được gắn với bảng Arduino của nó và cũng với một thiết bị liên kết giao tiếp 2,4 GHz khác.

Mỗi chậu được lập trình cho điều khiển một động cơ tương ứng liên kết với mạch thu. Do đó, khi người dùng xoay trục của chiết áp đã chọn của máy phát, động cơ tương ứng của cánh tay robot sẽ bắt đầu di chuyển và thực hiện các hành động tùy thuộc vào vị trí cụ thể của nó trên hệ thống.

Kiểm soát quá tải động cơ

Bạn có thể tự hỏi làm thế nào để các động cơ giới hạn chuyển động của chúng trong phạm vi di chuyển của chúng, vì hệ thống không có bất kỳ bố trí giới hạn nào để ngăn động cơ bị quá tải khi các chuyển động của cơ cấu tương ứng đạt đến điểm kết thúc?

Có nghĩa là, chẳng hạn, điều gì sẽ xảy ra nếu động cơ không dừng lại ngay cả khi 'tay cầm' đã giữ chặt vật?

Giải pháp dễ nhất cho việc này là thêm từng mô-đun điều khiển hiện tại với mỗi động cơ để trong những tình huống như vậy, động cơ vẫn được BẬT và khóa mà không bị cháy hoặc quá tải.

Do điều khiển dòng điện hoạt động, các động cơ không trải qua các điều kiện quá tải hoặc quá dòng, và chúng tiếp tục hoạt động trong một phạm vi an toàn được chỉ định.

Mã chương trình hoàn chỉnh có thể được tìm thấy trong bài báo này