Wybór komponentów do ramienia robota

[chudek]

Witam,

proszę o ocenę komponentów, które planuje wykorzystać do budowy manipulatora mającego unosić lekkie przedmioty typu plastikowe pudełko od płyty DVD. Celem jest, aby ramie w czasie rzeczywistym reagowało na sterowanie z klawiatury+myszki.

Mikrokontroler:

Arduino Pro 328 - 5V/16MHz

Specyfikacja:

Napięcie zasilania: od 5 V do 12 V

Mikrokontroler: ATmega328

Maksymalna częstotliwość zegara: 8 MHz

Pamięć SRAM: 2 kB

Pamięć Flash: 32 kB (5 kB zarezerwowane dla bootloadera)

Pamięć EEPROM: 1 kB

Piny I/O: 14

Kanały PWM: 6

Ilość wejść analogowych: 6

Interfejsy szeregowe: UART, SPI, I2C

Zewnętrzne przerwania

Zabezpieczenie przeciw przepływowi zbyt dużego prądu

Zabezpieczenie przed odwrotnym podpięciem zasilania

Wymiary: 53,5 x 52 mm

Konwerter USB-UART

Konwerter USB-UART PL2303 - wtyk USB

Zasilacz i gniazdo

Zasilacz impulsowy 12V / 2A - wtyk DC 5,5 / 2,5mm

Specyfikacja

Napięcie zasilania: 110 V - 250 V AC

Napięcie wyjściowe: 12 V DC

Prąd wyjściowy: 2,0 A

Długość przewodu: ok. 80 cm

Wtyk: DC 5,5 / 2,5 mm (kompatybilny ze złączami 5,5 / 2,1 mm)

Rodzaj wtyku: prosty

Polaryzacja wtyku: plus w środku / minus na zewnątrz

Zasilacz stabilizowany, zasilacz sieciowy

Gniazdo DC 2,5/5,5 do prototypowej płytki stykowej

Serwa

Rysunek poglądowy z oznaczeniami

S5

Serwo PowerHD HD-1711MG - medium

Zasilane napięciem z zakresu: 4,8 - 6,0 V.

Prędkość: 0,11 s/60°.

Moment: 3,5 kg*cm

Wymiary: 29,5 x 11,6 x 30,2 mm

Masa: 17,5 g.

Dwa serwa do obsługi pochylenia ramienia S1 i S2

Serwo Hitec HS-325HB - standard

Prędkość: 0,15 s/60°.

Moment: 3,7 kg*cm.

Wymiary: 40 x 20 x 37 mm.

Masa: 43 g.

Dwa serwa do nadgarstka S3 i S4

Serwo PowerHD HD-1711MG - medium

Zasilane napięciem z zakresu: 4,8 - 6,0 V.

Prędkość: 0,11 s/60°.

Moment: 3,5 kg*cm

Wymiary: 29,5 x 11,6 x 30,2 mm

Masa: 17,5 g.

Silnik krokowy S0

Silnik krokowy JK42HS40-0504 200 kroków/obr 12V / 0,5A / 0,43Nm

Silnik krokowy bipolarny , cztero przewodowy. Posiada rozdzielczość 200 kroków na obrót (1,8 stopnia). Zasilany jest napięciem 12,0 V, pobiera prąd 500 mA na cewkę. Moment wynosi 4,4k g*cm (0,43 Nm). Wymiary to 42 x 42 x 40 mm (NEMA 17).

Proszę o uwagi, rady, jest to pierwszy projekt, jeśli opis nie zawiera jakiś istotnych informacji to proszę również mi to zasygnalizować.

Pozdrawiam,
chudek

__________

Komentarz dodany przez: Treker

[deshipu]

Jak planujesz te serwa zasilać? One są na 6V, a twój zasilacz daje 12V...

[chudek]

Nie wiem jak na to spojrzeć, jak poprawnie sprawdzić czy to będzie działało. To ma być manipulator do 500 zł, który będzie zasilany z gniazdka, sterowany z komputera myszka i klawiatura i podnoszący przedmioty typu pudełko od płyty. Co do problemu zasilania, powinienem wybrać zasilacz na 5 V i zastosować przetwornik napięcia? Czy np 9 V i stabilizator, czy po prostu zasilanie na 6 V (takich na botlandzie nie widziałem)

[deshipu]

Może zacznij od kursów na tym forum? Z tego, co pamiętam, był co najmniej jeden o serwach. Na pewno co najmniej kilka będzie mówić o zasilaniu.

[chudek]

Szukałem trochę i konkretnie do tego zastosowania nie umiem wywnioskować co będzie działać, ale jeszcze spróbuję

[deshipu]

Wydaje mi się, że potrzebujesz trochę więcej wiedzy ogólnej i doświadczenia z elektroniką i prądem, żeby móc projektować takie rzeczy i być pewnym ich działania. Dlatego może jednak warto zrobić objazd i zrobić jakiś kurs Arduino albo coś w tym stylu -- nawet, jeśli nie prowadzi to bezpośrednio prostą drogą do budowy robota, to powinno sprawdzić, że pewniej się będziesz w tych zagadnieniach poruszać.

[chudek]

Jestem częścią w 5 osobowym zespole zajmująca się akurat tym. Mamy się tego nauczyć, po to robimy takie, większość z nas jest z 2 roku studiów, nie mogę odpuścić bo wiem i czuję że jest to wykonalne dla nas

[deshipu]

Nie mówię, żebyś odpuszczał, po prostu zacznij od trochę bardziej podstawowych rzeczy, bo masz luki. To się spokojnie da zrobić w kilka tygodni, tylko trzeba do tego podejść na spokojnie, a nie rzucać się głową naprzód.

[Elvis]

Silnik krokowy jest na 12V, a serwa na 6V - będzie trudniej z zasilaniem, może lepiej byłoby wybrać inny model?

Poza tym silnik krokowy wymaga sterownika. Zmieniając silnik może warto pomyśleć o unipolarnym - będzie łatwiej sterować.

Kolejna sprawa to piny - w projekcie jest 5 serw, do tego silnik krokowy. W zależności od sterownika, może to zabrać nawet 10 pinów. A przecież jest jeszcze komunikacja (UART), przydałoby się dodać jakąś sygnalizację stanu np. diodami LED (działanie, awaria, itd).

Zastanawia mnie jak planujecie pozycjonować ramię. Silnik krokowy w podstawie może się obracać, więc jak wykryjecie kiedy będzie w określonym położeniu (punkt zero).

Podobna sprawa dotyczy serwo - jeśli ramię ma coś chwytać, to chyba powinno móc wykryć, kiedy obiekt zostanie uchwycony.

[chudek]

Jak rozwiązać te problemy?

[Elvis]

Jak chodzi o zasilanie, to możesz na początek użyć zasilacza 5V. Serwa powinny z takim napięciem dobrze działać, chociaż nie z pełną mocą. Z drugiej strony łatwo o zasilacz, chociażby ATX ze starego PC-ta, a niższe napięcie oznacza mniejsze ryzyko uszkodzenia komponentów.

[marek1707]

Zacznij od prostych rzeczy, najlepiej od początku:

1. Narysuj sobie to ramię rozłożone na pełną długość w poziomie.

2. Wrysuj w nie serwa - niech będą na razie takie jak założyłeś.

3. Oszacuj masy wszystkich większych elementów mechanicznych. Np. jeśli coś jest z profilu alu, to wyznacz tego objętość a potem masę. Dodaj "piach" w postaci śrub, osi, nitów itp. Nie zapomnij o kablach i ich prowadzeniu.

4. Narysuj strzałki w dół od środków ciężkości wszystkich istotnych elementów. Zwykle obok serwa będzie trochę dodatków: jakieś mocowanie, śruby itp. Możesz po prostu zwiększyć katalogową masę serwa o np. 20g lub 5-10%.

5. Teraz powinieneś wyznaczyć obciążenia serw. Zacznij od którego końca chcesz, np. od tych przy podstawie, bo te mają najgorzej. Wpisz do arkusza kalkulacyjnego wszystkie masy i odległości od środka obrotu u podstawy. Policz sumę momentów dla każdego serwa.

Wypisz nam co Ci wyszło z obliczeń. Zobaczymy czy użycie tych serw jakie planujesz ma sens. No i ile ew. zostaje na przedmiot zawieszony na końcu

Dopiero gdy pozmieniasz i wybierzesz wystarczająco silne serwa możesz przejść dalej: do zasilania i sterowania. Jednolite zasilanie i sterowanie upraszcza projekt a silnik krokowy bardzo odstawał od reszty.

Pamiętaj, że zwykłe serwa modelarskie są w sumie bardzo marne. Nie wracają do tych samych pozycji, drgają i mają duże strefy martwe (nieczułości) więc ramię zrobione z takich napędów będzie takie sobie. Nie trafisz nim dwa razy w to samo miejsce z dokładnością do 0.5cm, ale pudełko zapałek znajdzie i przeniesie. Z kolei lepsze serwa wymagają lepszej mechaniki (łożyska, sztywność) bo luzy rozłożą każdego robota, a to od razu pompuje koszty. Będziecie musieli zdecydować.

[chudek]

Najpierw planujemy zrobić prototyp z druku 3D. Będzie to materiał albo nylon albo abs. I te części, które podałem są właśnie to tego prototypu. Nie mamy jeszcze projektu, abym mógł policzyć masy.