Robot przegubowy 5DoF "Edison"

[wn2001]

Cześć,

jestem w trakcie budowy (kolejnego) robota przegubowego 🙂 Na ten moment ukończona jest (zgrubnie) mechanika - 6 silników krokowych, co daje 5 stopni swobody (drugi stopień jest napędzany przez dwa silniki krokowe); wszystkie obrotowe. Użyteczny zakres ruchu to koło o promieniu około 400mm. Elementy drukowane z ABS-u; ramiona z plexiglassu, płyta w podstawie z aluminium. Aby "na szybko" przetestować robota, podłączyłem do sterowników TB6560 Arduino Mega oraz efektor składający się z niewielkiego siłownika pneumatycznego i dwóch ssawek podciśnieniowych; poniżej efekty:

 

 

Ciekawostka: siłownik pomiędzy obrotową podstawą a ramieniem służy amortyzacji i odciążeniu silników II stopnia swobody - jest na stałe podłączony do niewielkiego ciśnienia, które wymusza siłę rzędu kilkudziesięciu N "rekompensując" częściowo w ten sposób siłę grawitacji, z którą same silniki nie dawały sobie (szczególnie przy większych kątach odchyleń od pionu) rady. Podobnie działa to przy klapie bagażnika, ale również "dużych" robotach paletyzujących, na przykład: 

 

Teraz w planach jest:
1. oczywiście podłączenie czujników indukcyjnych (zerowanie osi) i "porządne" okablowanie
2. wstawienie płytki Nucleo, tego robota chciałbym już oprogramować w STM32CubeIDE
3. dodanie warstwy "wysokopoziomowej" - RaspberryPi, z pewnością system wizyjny i interfejs użytkownika (czy ktoś ma pomysł/doświadczenie, jak możliwie prosto stworzyć aplikację pozwalającą zadawać pozycje efektora/kąty ramion oraz symulować 3D takie ramię? Czy tu raczej należałoby iść w ROS i framework'i typu MoveIt?)
4. stworzenie jakiejś konkretnej aplikacji pokazowej 😉

Pozdrawiam, z chęcią wysłucham opinii/uwag/wskazówek 🙂
wn2001

[wn2001]

Mała aktualizacja: dzięki forbot'owemu kursowi n/t STM32 wymieniłem Arduino Mega na płytkę Nucleo F303RE - udało mi się "przeportować" bibliotekę AccelStepper i całość oprogramować już nie w Arduino IDE, a STM32CubeIDE - fantastyczne narzędzie 🙂 Filmu nie wstawiam, bo na ten moment funkcjonalność się nie zmieniła - chciałem tylko "pochwalić się" zmianą platformy sprzętowej 😉

[wn2001]

Od ostatniego wpisu udało mi się zrobić niewiele, ale projekt przesunął się do przodu - przebudowałem II stopień swobody (znacznie mniejsza podatność), okablowałem całość, robot może się już samodzielnie zerować, ale ponieważ na pneumatykę zabrakło czasu (niestety), w miejscu końcówki roboczej umieściłem mini-kamerę, która przemieszcza się do określonych punktów nad płytą obwodu drukowanego - można sobie wyobrazić, że jest to "aplikacja" w dziedzinie kontroli jakości 😉 Całość prezentowałem dzisiaj na targach "Hobby" na Międzynarodowych Targach Poznańskich 🙂

 

 

[krolikbest]

Skąd oprogramowanie?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Harnas]

@wn2001  z mojej strony mogę polecić https://github.com/Phylliade/ikpy . Da się na tym w miarę łatwo ogarnąć kinematykę odwrotną.

[krolikbest]

Zdaje się, że podany link przedstawia  podejście rozwiązania IK zaprezentowane w notacji Denavit-Hartenberga. Tak na pierwszy rzut.. zresztą b. dobre podejście do IK.

[wn2001]

1 godzinę temu, krolikbest napisał:

Skąd oprogramowanie?

@krolikbest Na ten moment użyłem w HAL-u przeportowanej (może to za duże słowo, bo chodziło o zmianę kilkunastu linii kodu) Arduinowej biblioteki Accelstepper: https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/accelstepper/ - ma ona niestety jedną wadę, przy pracy kilku silników, kiedy jeden zaczyna hamować, a drugi pracuje jeszcze z pełną prędkością, widać pewne zakłócenia w pracy tego drugiego. Myślę o takim zaplanowaniu ruchu, aby każdy kończył się w tym samym momencie (czyli wszystkie hamowałyby w tym samym przedziale czasowym) lub o zmianie biblioteki na: https://github.com/luni64/TeensyStep lub o rozwiązaniu podobnym do Twojego (gratuluję przy okazji ukończenia projektu, jest świetny 🙂), czyli pięć płytek Pro Mini odpowiadające tylko za wysterowanie pojedynczej osi. W kwestii płynności ruchów nie jestem jeszcze zadowolony, robot mocno hałasuje (nie widać tego na filmie przez szum), a testując każdą oś osobno, takiego efektu (w sensie hałasu) nie ma

Odpowiadając na Twoje pytanie, zasadniczo na ten moment jest to tylko sterowanie tymi pięcioma silnikami (poza zerowaniem i obsługą przekaźników) i nic więcej 😉

1 godzinę temu, Harnas napisał:

@wn2001  z mojej strony mogę polecić https://github.com/Phylliade/ikpy . Da się na tym w miarę łatwo ogarnąć kinematykę odwrotną.

@Harnas Bardzo dziękuję za link, nie znałem tej biblioteki, a widzę, że się przyda 🙂

36 minut temu, krolikbest napisał:

Zdaje się, że podany link przedstawia  podejście rozwiązania IK zaprezentowane w notacji Denavit-Hartenberga. Tak na pierwszy rzut.. zresztą b. dobre podejście do IK.

Ja dotychczas IK zawsze opierałem o proste zależności geometryczne, ale ponieważ poznałem już macierze, w tym projekcie chciałbym to zrobić "ładnie" w notacji D-H

Pozdrawiam 🙂
Wiktor

[wn2001]

Mała aktualizacja - robot ma kinematykę odwrotną (na razie opartą na zależnościach geometrycznych), podłączyłem także dwa mini-elektromagnesy oraz taśmociąg - przesyłam film 🙂

 

 

[wn2001]

Dawno się nie odzywałem, ale cały czas rozwijałem projekt - jest już prawie skończony, a jego zadaniem jest wizyjna kontrola metalowych puszek 🙂

 

 

[MasterYoda95]

Cześć, bardzo fajny projekt. Ciekawi mnie użycie pneumatyki w robocie. Czy potrzeba tylko nadciśnienia do siłownika, czy jeszcze dodatkowo potrzebna jest próżnia dla chwytaka?

A odnośnie konstrukcji mechanicznej - czym wycinałeś pleksi? Skoro bezbarwna to domyślam się, że nie laserem. CNC? Ciekawie skomponowane elementy wyprodukowane przyrostowo i ubytkowo, na pewno pozwoliło to zaoszczędzić sporo czasu pracy drukarki 3D.

Udało ci się uzyskać całkiem imponującą sztywność, biorąc pod uwagę niemałą pewnie masę ostatniego stopnia i efektora robota. Ciekawy pomysł z tym siłownikiem. Zastanawiam się, jak można by prościej zrealizować taką przeciwwagę (pomijając oczywiście... ruchomą przeciwwagę), bez użycia pneumatyki. Pierwsza na myśl przyszła mi sprężyna, ale nie wiem czy na pewno tędy droga, bo siłownik według tego co piszesz trzymany jest na pewnym stałym ciśnieniu, co daje stałą siłę, natomiast siła naciągu sprężyny będzie proporcjonalna do jej wydłużenia 🤔

[wn2001]

@MasterYoda95 Dziękuję za miłe słowa 🙂 W tym robocie nie ma próżni w żadnym punkcie - gdyby jednak była potrzebna, zawsze można ją wytworzyć z ciśnienia, używając eżektora - same chwytaki to elektromagnesy, które dobrze radzą sobie ze stalowymi puszkami. Podsumowując, aktualna pneumatyka w tym robocie wygląda tak:

wejście z kompresora -> reduktor ciśnienia do ~1,5 bara -> trójnik (rozwidlenie na dwa węże):

a) siłownik odciążający II stopień - podłączony na "stałe";
b) przez elektrozawór 5/2 mały siłownik, ten w chwytaku, który wsuwa/wysuwa elektromagnesy.

Dnia 15.11.2022 o 01:03, MasterYoda95 napisał:

A odnośnie konstrukcji mechanicznej - czym wycinałeś pleksi?

Zgadza się, krawędzie są matowe (a nie jak przy cięciu laserem ładne bezbarwne) i związane jest to z faktem, że pleksę wycinałem na frezarce numerycznej, głównie frezem o średnicy 3mm 🙂

Dnia 15.11.2022 o 01:03, MasterYoda95 napisał:

Ciekawie skomponowane elementy wyprodukowane przyrostowo i ubytkowo, na pewno pozwoliło to zaoszczędzić sporo czasu pracy drukarki 3D.

Tak, pomijając również kwestię wielkości poszczególnych ramion, ich sztywności itd..., w tej skali zdecydowanie warto elementy większe wykonać inaczej niż za pomocą drukarki 3D, szczególnie, że same ramiona to elementy płaskie, więc zdecydowanie lepszym wyjściem było wycięcie z plexi, chociaż oglądając inne projekty na YT, niektórzy decydowali się na podobne rozwiązanie (druk 3D + duże elementy płaskie wycinane) z wykorzystaniem aluminium, widziałem też jednego robota z ramionami ze sklejki 🙂 Oczywiście plexi wygrywa z tej trójki pod kątem (jeżeli patrzymy na wszystko razem) sztywności/dostępności/łatwości obróbki/możliwością gwintowania i ceny

Dnia 15.11.2022 o 01:03, MasterYoda95 napisał:

według tego co piszesz trzymany jest na pewnym stałym ciśnieniu, co daje stałą siłę, natomiast siła naciągu sprężyny będzie proporcjonalna do jej wydłużenia

Również tutaj wszystko się zgadza, mój siłownik jest pod stałym ciśnieniem, "pomaga" wciągać ramię do góry i "hamuje", gdy ma opaść w dół. Jak pisałem u góry, rozwiązania komercyjne używają pneumatyki/hydrauliki, nie wiem niestety, czy jest ona jakoś "sterowana" w funkcji kąta wychylenia. Co do sprężyny, nigdy o tym nie pomyślałem, a jest to nawet sensowne, bo im większe wychylenie od pionu, tym większa siła grawitacji działa na ramię, ale tym też większa jest kompensacja 🙂 Swoją drogą, słyszałem o projekcie prostego robota na mikroserwach modelarskich, coś podobnego do EEZYbotarm i wiem, że Koledzy mieli tam problem z serwomechanizmem w podstawie, analogiczny do mojego projektu - pomogło użycie gumek recepturek, które w sumie zachwoują się jak sprężyna, więc też tak można 🙂

Proszę zobaczyć przykładowo na ten projekt i jego drugie ramię - jest tam silnik, który jest formą przeciwwagi 🙂

 

 

Pozdrawiam 🙂

[natalia98]

Cześć. 
Mógłbyś powiedzieć coś więcej na temat przegubów? W jaki sposób rozwiązałeś przerzucenie napędu z jednej strony plexi na drugą? 
Sprzęgło i wał łożyskowany? Jakich łożysk użyłeś w projekcie? 🙂