Robô SCARA: Aprendendo sobre cinemática progressiva e inversa !!! (Plot Twist Aprenda a fazer uma interface em tempo real no ARDUINO usando PROCESSING !!!!): 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Um robô SCARA é uma máquina muito popular no mundo da indústria. O nome significa Braço do robô de montagem compatível com seletiva ou Braço do robô articulado com conformidade seletiva. É basicamente um robô de três graus de liberdade, sendo os dois primeiros deslocamentos rotacionais no plano XY e o último movimento é realizado por uma corrediça no eixo Z na extremidade do braço. Os dois graus de liberdade foram planejados para oferecer mais precisão; no entanto, devido à qualidade dos servos que estão disponíveis para uso, o braço construído não tinha tanta mobilidade quanto seria de se esperar por causa de seus dois graus de liberdade. A parte eletrônica é de fácil compreensão. Porém, é difícil construir. Como o braço precisa de três atuadores, temos três canais. Em vez de programar com a interface comum do Arduino, decidimos usar o Processing, que é um software muito semelhante ao Arduino.

Suprimentos

Lista de materiais: Para a construção da prototipagem foram utilizados diversos materiais, na lista a seguir são mencionados todos esses materiais:

• 3 servo motores MG 996R
• 1 Arduino Uno
• MDF (3 mm de espessura)
• Perfil GT2 das correias dentadas (passo de 6 mm)
• Epóxi
• Porcas e parafusos
• 3 rolamentos

Etapa 1: O protótipo

O primeiro passo foi fazer o modelo em um Software CAD, neste caso o Solid Works é um software muito bom para ele, outra opção pode ser Fusion 360 ou outro software CAD de sua preferência. As fotos anexadas na Etapa 1 foi o primeiro protótipo devido a vários erros que devemos modificar, e acabamos com o Model Show no vídeo e introdução.

O Laser Cut foi usado para fazer o protótipo, não tenho nenhum vídeo do processo de fabricação, mas tenho os arquivos que usei. A parte mais importante deste projeto é a codificação da interface para que você possa fazer seu próprio modelo e usar nosso código em seu próprio robô SCARA

Etapa 2: Conexões de motores

A eletrônica é simples como cozinhar cereais. Basta conectar tudo como está mostrado na imagem (no código principal o sinal enviado aos servos vem dos pinos (11, 10 e 11))

Etapa 3: Subestimar o Avanço e Inverter a Cinemática

Cinemática direta

A forma como o código funciona para as trajetórias é a seguinte: Após selecionar este modo, você deve selecionar uma forma para desenhar. Você pode escolher entre Linha, Triângulo, Quadrado e Elipse. Dependendo da seleção, uma variável é alterada, a qual funciona como um argumento de 'caso' para um tipo de seleção programado posteriormente na sequência. Graças à flexibilidade do Processing, podemos interagir com a interface com comandos conhecidos pelo Windows e outros sistemas operacionais, o que permite atribuir a posição do cursor (mouse) a uma variável dentro do programa, que através da conexão com o Arduino comanda os servomotores que ângulos dirigir em que sequência.

O algoritmo de desenho pode ser reduzido no pseudocódigo: atribuir valor a x1, y1 atribuir valor a x2, y2 calcular a diferença entre x1 e x2 calcular a diferença entre y1 e y2 calcular os pontos pelos quais a descida passará (triângulo, quadrado, círculo) (a geometria é usada com esses dois pontos) se (botondibujar == true) seqüência completa no caso de gravação, as variáveis enviadas para o servomotor são salvas em uma matriz de 60 unidades, que ao pressionar o botão 'gravar' nos permite salve os dados obtidos com qualquer modo (Manual, Avanço, Inverso, Trajetórias) e depois sejam replicados ao pressionar o botão iniciar com uma simples mudança de variável.

Cinemática Inversa

O problema da cinemática inversa consiste em encontrar as entradas necessárias para que o robô chegue a um ponto em sua área de trabalho. Dado o mecanismo, a quantidade de soluções possíveis para uma posição desejada pode ser um número infinito. O robô que construímos é um mecanismo serial com dois graus de liberdade. Após uma análise geométrica, duas soluções foram encontradas para este mecanismo específico. Figura 13. Exemplo de cinemática inversa Onde: θ1 e θ2 são os ângulos de entrada dos dois robôs de mecanismo serial DoF e X1 e X2 são a posição no plano da ferramenta no braço final. Da foto acima:

Também existe a configuração cotovelo PARA CIMA, mas para efeitos do programa que foi escrito, foi utilizada apenas a configuração cotovelo PARA BAIXO. Uma vez encontrados os ângulos de entrada, essa informação roda no programa de cinemática direta e a posição desejada é alcançada com um erro de menos de um centímetro devido aos servos e às correias.

Etapa 4: modo manual, de trajetória e de aprendizagem

Manual

Para este modo você só precisa mover o mause na interface e o robô seguirá o ponteiro da interface, você pode programar isso em uma programação que é uma plataforma incrível

Trajetórias Para este modelo utilizamos os recursos da cinemática inversa e fazemos as figuras solicitadas pelo cliente que foi a: Reta Triângulo Quadrado Círculo As figuras podem ser desenhadas na interface com as formas que desejar. A trajetória usa o modo inverso para calcular cada ponto das linhas de cada uma das figuras para que seja mais fácil seguir as figuras ao clicar em reproduzir após desenhar a figura que colocou como entrada na interface

Modo de aprendizagem

O modo de aprendizagem considera todos os outros modos que são o manual, para a frente, inverso e trajetórias, então você pode fazer qualquer movimento que quiser na interface e então substituir com o mesmo movimento de antes, mas lento enquanto reproduz e tenta fazer mais exatamente.

Etapa 5: O Código

Na verdade o código é meio difícil de explicar, então deixei o código para que você possa lê-lo. Se você tiver alguma dúvida, pode perguntar nos comentários e eu irei explicar para você (irei atualizar esta etapa com uma explicação completa de o código seja paciente) no momento você pode me enviar um email para qualquer dúvida: [email protected]