DIY Robotics - Braço de robô educativo de 6 eixos: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

A célula educativa DIY-Robotics é uma plataforma que inclui um braço robótico de 6 eixos, um circuito de controle eletrônico e um software de programação. Esta plataforma é uma introdução ao mundo da robótica industrial. Com este projeto, DIY-Robotics deseja oferecer uma solução acessível, mas de qualidade para todos aqueles que desejam aprender mais sobre este campo fascinante. Este projeto é uma excelente oportunidade para desenvolver diversos conhecimentos e competências nas áreas da mecânica, elétrica e informática. Com a célula educativa DIY-Robotics, a robótica está ao alcance de todos. Este manual mostra as várias etapas da montagem mecânica, montagem elétrica e instalação e uso do software DIY-Robotics Educational Cell V1.0. Você encontrará todos os arquivos relacionados ao desenvolvimento da célula robótica educacional na pasta compactada. Inclui os desenhos 3D do robô, os diagramas elétricos do controlador, o código do Arduino, os códigos-fonte do software, bem como a lista de materiais necessária. Antes de começar, certifique-se de ter acesso a uma impressora 3D e de adquirir todos os componentes necessários. Você encontrará uma lista de todos os componentes necessários junto com seus preços e onde solicitá-los na lista de materiais (bill-of-materials.pdf). Se você tiver dúvidas ou precisar de ajuda, certifique-se de verificar o Fórum DIY-Robotics. Você pode criar uma conta gratuitamente e fazer suas perguntas à nossa comunidade de especialistas credenciados e entusiastas da robótica. Vamos começar! (e divirta-se!) Baixe todo o projeto:

Etapa 1: Programação do Arduino

Baixe o software Arduino IDE diretamente do site do Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Abra o arquivo DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino incluído na pasta compactada DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Conecte o Arduino Micro ao seu computador com o cabo USB.

Selecione o tipo Arduino / Genuino Micro e a porta de comunicação correta.

Consulte a imagem 1.

Programe o Arduino Micro pressionando o botão Upload:

Consulte a imagem 2.

Etapa 2: Montagem do controlador eletrônico do robô (PCB)

1. Visão Geral

O controlador eletrônico da célula educativa robótica é a ponte entre o software de programação e o robô. O microcontrolador usado no circuito impresso, o Arduino Micro, executa as seguintes tarefas:

• Comunicação entre o controlador eletrônico e o software de programação • Controle dos 6 motores do robô (servo motores 5V) • Controle de 3 sinais de saída digital (níveis lógicos 0-5V) • Leitura de 3 sinais de entrada digital (níveis lógicos 0-5V)

Consulte a imagem 1 para ver a descrição do PCB.

2. Pedido de placa de circuito impresso (PCB)

A placa de circuito impresso (PCB) do controlador do robô pode ser solicitada de qualquer fabricante de PCB com os arquivos "GERBER" incluídos na pasta compactada DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Sugerimos que você faça o pedido ao fabricante JLCPCB (jlcpcb.com) que oferece um serviço rápido e simples a um preço muito baixo. Siga as seguintes etapas para solicitar o PCB:

A) Na página inicial do jlcpcb.com, selecione QUOTE NOW e, em seguida, adicione seu arquivo gerber. Selecione o arquivo Gerber.zip na pasta compactada DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Selecione os parâmetros padrão.

C) Selecione Salvar no carrinho e prossiga com o pagamento para concluir o pedido.

3. Conjunto da placa de circuito impresso (PCB)

Quando o PCB do controlador do robô estiver em mãos, prossiga para a sua montagem. Você terá que soldar todos os componentes.

Cada componente do PCB é identificado.

lista de materiais bill-of-materials.pdf incluída na pasta compactada DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip irá ajudá-lo a classificar os componentes.

Consulte a imagem 2.

Preste atenção especial à polaridade dos seguintes componentes:

LED1, LED2, U1, U3, C1, C2, D1, D2, D3, D4, D5, D6, Q1, Q2, Q3

Esses componentes devem ser soldados da maneira certa, caso contrário, eles queimarão. Por exemplo, observe que os diodos emissores de luz (LEDs) e os capacitores (C) têm um pino longo e um pino curto. O pino longo, o ânodo, deve ser inserido e soldado no orifício identificado por um +.

Consulte a imagem 3 para soldar esses componentes da maneira certa.

Finalmente, 3 resistores de 10k Ohm devem ser adicionados ao circuito para tornar os sinais de entrada digital (Di) funcionais. Esses resistores são descritos a seguir na lista de materiais:

RES 10K OHM 1 / 4W 5% AXIAL

Consulte a imagem 4 para ver onde soldar esses resistores adicionais.

Etapa 3: Montagem Mecânica do Robô

1. Visão Geral

Para montar mecanicamente o seu robô, você precisará dos seguintes componentes e ferramentas:

• 4 servo motores MG966R
• 2 Micro servo motores 9g
• 8 peças de robô impressas em 3D
• 24 porcas M2 métricas
• 24 parafusos M2 métricos
• 2 parafusos M2.5 métricos
• 4 parafusos métricos M3
• impressora 3d
• Ferro de solda
• Mais leve
• Chaves hexadecimais

Consulte a lista de materiais DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf incluída em DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. impressão 3D

Você encontrará os arquivos 3D das 8 peças do robô na pasta compactada DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Imprima as peças usando uma impressora 3D. Recomendamos que você use as seguintes configurações:

• Camada superior 4 camadas
• Camada inferior 4 camadas
• Parede 4 camadas

3. Alinhe os servos

Antes de montar o robô, é importante certificar-se de que todos os servo motores estão no ponto médio. Para alinhar os servos, certifique-se de ter programado previamente o microcontrolador Arduino e montado o controlador do robô. Siga as instruções abaixo para alinhar os servo motores:

Conecte os 6 servo motores ao controlador do robô. Certifique-se de que os conectores estejam conectados da maneira correta.

• Fio marrom: 0V (-)
• Fio vermelho: 5V (+)
• Fio laranja: PWM

Conecte o regulador de 12 V à tomada de parede de 120 V CA. Conecte o regulador de 12 V ao conector de alimentação do controlador do robô. Ative o interruptor de alimentação SW1. A luz LED1 deve acender e a luz LED2 deve piscar. O robô deve posicionar todos os seus servo motores a 90 graus. Você pode desligar o controlador do robô e desconectar os servo motores.

Consulte a imagem 2.

4. Insira as porcas

Antes de montar, insira uma porca M2 x 0,4 mm em cada orifício hexagonal das peças impressas em 3D para permitir a montagem. Use um ferro de solda para facilitar a inserção.

Consulte a imagem 3.

5. Lance as engrenagens nos orifícios de junção

A junção mecânica entre os servo motores e as peças impressas em 3D do robô é direta: a engrenagem deve ser inserida diretamente no orifício. Para garantir uma boa junção mecânica, os orifícios são ligeiramente menores do que as engrenagens após a impressão 3D. aqueça o orifício e, em seguida, insira a engrenagem de um servo motor (o mais reto possível). O plástico derretido terá a forma de uma engrenagem. Conclua a inserção apertando suavemente um parafuso. Repita esta etapa para cada junção. Tenha cuidado, o superaquecimento das peças impressas em 3D pode deformá-las e inutilizá-las.

Consulte a imagem 4.

6. Montagem

Use parafusos métricos M3 para prender as engrenagens do servo motor às peças do robô impressas em 3D. Use os parafusos métricos M2 para prender as carcaças do servo motor às peças do robô impressas em 3D. Use os parafusos métricos M2 para montar as duas peças do robô impressas em 3D de J2 a J4. Monte o robô de forma que cada junta fique em seu ponto médio (robô reto, conforme ilustrado abaixo).

Consulte as imagens 1 e 5.

Etapa 4: Configuração do software de programação do robô

1. Configuração de software

Abra o arquivo de configuração incluído na pasta compactada DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Siga as instruções do instalador para completar a instalação.

Quando a instalação estiver concluída, execute o software clicando no ícone DIY Robotics em sua área de trabalho.

2. Navegando na interface

Consulte as imagens 1 e 2 para obter as descrições do painel do software.

3. Criação de um programa de robô

O painel de programação permite criar um programa de robô com até 200 linhas de instrução. Aqui está uma descrição de cada tipo de instrução:

Instrução POINT

Salva um ponto (posição) do robô.

Executar esta instrução moverá o robô de acordo com a posição e velocidade salvas.

Para salvar um ponto do robô em uma instrução, mova manualmente o robô na posição desejada e selecione a velocidade de movimento desejada usando os botões no painel de controle. Pressione o botão apontador. Uma linha de instrução é então adicionada ao painel de programação. A linha de instrução mostra o valor em graus de cada junta, bem como a velocidade do movimento.

Instrução DO

Altera o estado de um sinal de saída Do.

A execução desta instrução mudará o estado de um dos sinais de saída Do (ON / OFF).

Para criar uma instrução DO, pressione o botão Do. Um painel de parâmetros é exibido. Escolha o número do sinal de saída Do (1, 2 ou 3), bem como o estado desejado (ON ou OFF). Pressione o botão Adicionar instrução para adicionar a instrução.

Uma linha de instrução é então adicionada ao painel de programação. A linha de instrução mostra o número do sinal Do e a mudança de estado.

Instrução LABEL

Adiciona um rótulo no programa do robô.

Executar esta instrução não terá efeito. Esta linha é um rótulo que permitirá à instrução JUMP saltar para esta linha de instrução LABEL.

Para criar uma instrução LABEL, pressione o botão Jump Label. Um painel de parâmetros é exibido. Escolha a opção Etiqueta e o número da etiqueta desejada (1 a 5). Pressione o botão Adicionar instrução para adicionar a instrução.

Uma linha de instrução é então adicionada ao painel de programação. A linha de instrução mostra o número do rótulo.

Instrução JUMP

Salta para a linha do programa que contém o rótulo correspondente.

A execução desta instrução causará um salto no programa para a linha que contém o rótulo correspondente.

Para criar uma instrução JUMP, pressione o botão Jump Label. Um painel de parâmetros é exibido. Escolha a opção Jump e o número da etiqueta desejada (1 a 5). Pressione o botão Adicionar instrução para adicionar a instrução.

Uma linha de instrução é então adicionada ao painel de programação. A linha de instrução indica o número do rótulo de destino.

Se vários rótulos tiverem o mesmo número, a instrução JUMP saltará para o primeiro rótulo correspondente do topo do programa.

Se não houver nenhum rótulo correspondente ao número da instrução JUMP, o programa irá pular para a última linha do programa.

Instrução WAITDI

Espera por um estado específico de um sinal de entrada Di.

Executar esta instrução colocará o controlador do robô em espera, desde que o estado do sinal de entrada Di seja diferente do estado esperado.

Para criar uma instrução WAITDI, pressione o botão Wait Di. Um painel de parâmetros é exibido. Escolha o número do sinal de entrada Di (1, 2 ou 3), bem como o estado desejado (ON ou OFF). Pressione o botão Adicionar instrução para adicionar a instrução.

Uma linha de instrução é então adicionada ao painel de programação. A linha de instrução indica o número do sinal de entrada Di e o estado esperado.

Etapa 5: Conecte Robot + PCB + Software

1. Conexões elétricas

Conecte os 6 servo motores do robô ao controlador do robô. Certifique-se de que os conectores estejam conectados da maneira correta.

Fio marrom: 0V (-) Fio vermelho: 5V (+) Fio laranja: PWM

Conecte o regulador de 12 V à tomada de parede de 120 V CA. Conecte o regulador de 12 V ao conector de alimentação do controlador do robô. Ative o interruptor de alimentação SW1. A luz LED1 deve acender e a luz LED2 deve piscar. O robô deve posicionar todos os seus servo motores a 90 graus.

Conecte o cabo USB do controlador do robô ao seu computador.

Consulte a imagem 1.

2. Execute o software

Execute o software DIY Robotics Educative Cell V1.0 clicando no ícone DIY Robotics em sua área de trabalho. O software é aberto no painel de conexão.

Consulte a imagem 2.

3. Defina a comunicação serial do robô do PC

Pressione o botão Verificar portas seriais.

Selecione a porta de comunicação correta na lista suspensa.

Pressione o botão Conectar.

Consulte a imagem 3.

4. Deixe a criação começar

Controle o robô a partir do painel de controle.

Crie seu programa de robô a partir do painel de programação.

Divirta-se!

Etapa 6: Conclusão

Quer ir mais longe?

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