Manipulator Copernicus

[wn2001]

Manipulator "Copernicus" to mój najnowszy projekt, model 4-osiowego robota przemysłowego z ssawką podciśnieniową jako efektorem. Bezpośrednim przyczyną rozpoczęcia budowy był zachwyt nad tego typu profesjonalnymi konstrukcjami, typu Kuka, ABB, Fanuc itd., a które można podziwiać między innymi na różnych targach przemysłowych  Robot powstawał w ekspresowym jak dla mnie tempie, około 2 miesięcy, a jego budowa nie byłaby możliwa bez wsparcia sponsorów, którym chciałbym w tym miejscu serdecznie podziękować:

• Agencji Pracy MONDI Polska, która w ramach programu stypendialnego Mondi Wspiera Talenty sfinansowała większość niezbędnych elementów i części;
• Firmie IGUS Polska, która jako próbkę udostępniła mi przekładnię ślimakową RL-D-30;
• Firmie STMicroelectronics, dzięki której otrzymałem płytkę Nucleo;
• Zespołowi Szkół Łączności im. M. Kopernika w Poznaniu, również za pomoc finansowo-merytoryczną.

Dobrze, na początek kilka zdjęć ogólnie przedstawiających robota - przepraszam za nienajlepsze tło, zdecydowanie lepiej ideę pracy robota wyjaśniają filmy  

 

   

Konstrukcja jest trójmodułowa, pierwsze cztery zdjęcia ilustrują właściwego robota, piąte przedstawia stację generującą podciśnienie, dwa ostatnie to sterownik robota

Mechanika

Podstawę robota stanowi prostokąt plexiglass'u 10mm. Pierwsza oś swobody jest pryzmatyczna, składa się z dwóch prowadnic liniowych ø10 i listwy zębatej. Następnie, na wózku z łożyskami liniowymi DryLin, również firmy Igus, znajduje się pierwsza oś obrotowa z wspomnianą już przekładnią ślimakową. Następnie, trzecią oś swobody, a drugą obrotową stanowi silnik z przekładnią planetarną oraz paskiem zębatym HTD. Ostatnią, czwartą oś, służąca ustawieniu ssawki prostopadle do powierzchni, stanowi ssawka podciśnieniowa Festo, bezpośrednio obracana przez silnik krokowy NEMA17. Taki sam silnik napędza przekładnię ślimakową, natomiast w pierwszej i trzeciej osi wykorzystałem, jak wspomniałem, silniki z wbudowaną przekładnią planetarną.

Elektronika

Sterownik robota jest trójpoziomowy - na pierwszym z nich znajduje się gniazdo trapezowe, sygnalizatory napięć i 2 zasilacze - 24V/8,5A oraz 12V/5A. Ten pierwszy zasila tylko silniki, natomiast drugi - pompkę podciśnieniową, elektrozawór i wszystkie pozostałe elementy, wykorzystując w tym celu przetwornicę step-down (dającą na wyjściu 5V DC - Nucleo wykorzystuje własny, znajdujący się na płytce stabilizator 3,3V). Na drugim poziomie znajdziemy wspomniane Nucleo F103 i przetwornicę, 2 przekaźniki do sterowania pompką i elektrozaworem, płytkę dystrybuującą zasilanie oraz 4 sterowniki silników krokowych TB6560. Na trzecim poziomie - przycisk bezpieczeństwa i 2 wentylatory. Płyty w sterowniku wykonane są również z plexi 5mm. Do połączeń sterownik-robot-stacja generująca podciśnienie używam w większości złącz wielopinowych dedykowanych automatyce. Robot posiada czujniki krańcowe, potrafi się zerować.

Oprogramowanie

Napisałem program w Arduino IDE, który zawiera kinetykę odwrotną liczoną z zależności geometrycznych oraz korzystając z biblioteki AccelStepper() steruje "na sztywno" wszystkimi czterema silnikami krokowymi. Następnie wpisałem kilkanaście punktów, i tak robot układa krążki i rozkłada, i tak w pętli...

Osiągnięcia, dalsze plany i film

Aktualnie, robot może pochwalić się wzięciem udziału w RoboDay 2019 (pokazy na Politechnice Poznańskiej) i II miejscem na µBot (zawody organizowane przez V LO Kraków). Projekt jest aktualnie zamknięty, ale myślę nad rozwojem konstrukcji, na przykład dodaniem kamery PixyCam2.

 

Opis jest dość zwięzły - gdybyście mieli jakiekolwiek pytania, chętnie dopowiem szczegóły 

Pozdrawiam, wn2001

[Treker (Damian Szymański)]

@wn2001, właśnie zaakceptowałem opis. Dziękuję za przedstawienie ciekawego projektu, zachęcam do prezentowania kolejnych DIY oraz aktywności na naszym forum

[Mechano]

Cytat

Zespołowi Szkół Łączności im. M. Kopernika w Poznaniu, również za pomoc finansowo-merytoryczną.

No proszę, moja była szkoła się chyba dosyć mocno zmieniła. Nowy wice-dyrektor robi robotę, co?

[wn2001]

8 godzin temu, Mechano napisał:

No proszę, moja była szkoła się chyba dosyć mocno zmieniła. Nowy wice-dyrektor robi robotę, co?

@Mechano, miło poznać! Z ciekawości, który rocznik? Też technik-elektronik? Na pierwszą część Twojego wpisu odpowiem, że tak, na drugą zdecydowanie też, że tak  (szkoła ma licznych sponsorów (FlexLink, KimBall, Solaris), mamy 3 drukarki 3D (wprawdzie RepRap'y, ale nie każdy potrzebuje od razu wydruków z Zortraxa), powstało kilka pracowni, w tym lutowania z pięknymi stacjami lutowniczymi, robotyki z Arduino, STM32, RPi (sukcesywnie wprowadzane do programu nauczania, wyparły zasłużone 8085), automatyki z sterownikami Logo! i Siemens 1200; klasy w nowej podstawie programowej mają mieć wiele ciekawych zajęć, np. z AutoCAD'a, Eagle'a itd.), generalnie same plusy  Dodatkowo, aktualnie, trwa duży remont, więc jeżeli chcesz zobaczyć, jak zmienia się ZSŁ, to zapraszam na wiosnę na drzwi otwarte, poznasz mnie po moich robotach

Pozdrawiam

[wn2001]

"Copernicus" zyskał system wizyjny!

Wykorzystałem Pixy2, które z STM32 komunikuje się po UART'cie; kamerkę umieściłem na maszcie (widoczny w dalszej części filmu), po uruchomieniu następuje skanowanie, przesłanie współrzędnych, kontrola czy przypadkiem nie pojawiły się jakieś zakłócenia itd., a następnie robot układa porozrzucane krążki w stos  Pamiętam kiedyś dyskusję n/t wspomnianego Pixy vs RPi + kamerka, ja mogę zdecydowanie stwierdzić, że w mojej aplikacji Pixy2 spisuje się znakomicie, oczywiście wcześniej należy zaznaczyć kolor obiektu (signatures) i czułość, czasami też zdarza się mu rozłączyć z programem PixyMon na PC służącym do zmian wszelkich ustawień (prawdopodobnie wina dość długiego kabla USB, który służy też do zasilania). Ale dla jasności podkreślam - laptop służy tylko skalibrowaniu czujnika i zasilaniu go, całość analizy obrazu odbywa się w Pixy

Mam też małe pytanie - przez nieostrożność, będąc w poliestrowej koszuli, dotknąłem Pixy (niepodłączone) i poczułem drobne ukłucie, chyba wyładowanie ESD  W każdym bądź razie, jak widać na filmie, płytka działa, ale chodzi o to, czy może teraz przestać działać w najmniej oczekiwanym momencie?

W każdym bądź razie, miałem dużo szczęścia (w końcu to 60$), ale przestrzegam przed dotykaniem elektroniki w ubraniach poliestrowych

Pozdrawiam

[wn2001]

Witam, miło mi pochwalić się, że Copernicus zajął podczas dzisiejszych Zawodów "Robotic Arena" we Wrocławiu II miejsce w kategorii Freestyle

Pozdrawiam

[Treker (Damian Szymański)]

@wn2001 super, gratulacje i powodzenia podczas kolejnych startów!

[rozrabiaka]

Można spróbować zaprogramować go do układania Wieży Hanoi (chyba każdy zna tę układankę) przy użyciu kamerki, tak, żeby sam decydował który krążek wziąć i przełożyć..

[wn2001]

@rozrabiaka, Przepraszam za tak późną odpowiedź, nie zauważyłem Twojego postu  - oczywiście, zadanie o którym mówisz byłoby dość trudne, ale nie niemożliwe do zrealizowanie