Robotic Arm: Jensen: 4 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:27

Jensen yog cov neeg hlau caj npab ua rau ntawm Arduino platform nrog kev tsom mus rau kev npaj phiaj xwm yooj yim, ua tiav raws li 1 credit qhov haujlwm ywj pheej raws li kev qhia los ntawm Charles B. Malloch, PhD. Nws tuaj yeem rov ua cov txheej txheem ntawm kev txav los ntawm tus kheej txav caj npab. Kuv tau txais kev tshoov siab los tsim nws los ntawm kev pom lwm cov neeg hlau tsim ua hauv UMass Amherst M5 makerspace. Tsis tas li ntawd, kuv xav kawm paub siv CAD software li cas thiab kuv xav ua kom tiav Arduino project. Kuv pom qhov no yog lub sijhawm los ua txhua yam ntawd.

Kauj Ruam 1: Thawj Tsim thiab Scope

CAD software kuv xaiv los kawm rau txoj haujlwm no yog OnShape, thiab thawj qhov kuv ua qauv yog HiTec HS-422 analog servo. Kuv xaiv qhov servo vim tias nws muaj rau kuv hauv zos thiab nws yog tus nqi tsim nyog. Nws kuj tau ua haujlwm zoo rau kev kawm OnShape ua ntej hloov mus rau kev tsim qauv ntawm kuv tus kheej. Thaum pib ntawm qhov haujlwm no, kuv muaj lub tswv yim dav txog yam kuv xav kom caj npab muaj peev xwm ua tau. Kuv xav kom nws muaj qhov sib txawv ntawm cov lus tsa suab thiab tus tuav rau khaws cov khoom. Cov kev qhia tshwj xeeb no tau qhia txog kev tsim qauv raws li kuv txuas ntxiv ua qauv hauv CAD. Lwm qhov kev txwv tsim kuv muaj nyob ntawm no yog qhov loj me ntawm lub txaj luam ntawm kuv lub tshuab luam ntawv 3D. Tias yog vim li cas lub hauv paus uas koj pom hauv daim duab saum toj no yog cov xwm txheej qub.

Lub sijhawm no ntawm txoj haujlwm, kuv tseem tau tawm tswv yim seb kuv xav tswj caj npab li cas. Ib sab caj npab neeg hlau kuv tau txais kev tshoov siab los ntawm lub chaw tsim khoom siv caj npab menyuam roj hmab rau kev tswj hwm. Lwm qhov siv txoj hauv kev yooj yim rau txoj hauv kev txoj haujlwm uas txhais caj npab tau txav mus rau ntau txoj haujlwm los ntawm tus neeg siv. Lub caj npab yuav rov qab los ntawm cov haujlwm ntawd.

Kuv lub hom phiaj tseem ceeb yog ua kom tiav kev tsim caj npab thiab tom qab ntawd siv ob qho ntawm txoj kev tswj hwm no. Kuv kuj xav ua daim ntawv thov khoos phis tawj rau kev tswj hwm nws ntawm qee kis tom qab ntawd. Raws li koj tuaj yeem tuaj yeem qhia, Kuv tau xaus qhov txo qis ntawm qhov ntawm qhov haujlwm no. Thaum kuv pib ua haujlwm ntawm thawj ob txoj kev tswj hwm, Kuv pom sai sai tias txoj hauv kev yooj yim rau txoj kev ua haujlwm ib qho nyuaj dua li kuv xav tias nws yuav yog. Nov yog thaum kuv txiav txim siab los ua nws kuv lub hom phiaj thiab tso lwm txoj hauv kev tswj hwm qhov tsis muaj hnub kawg.

Kauj ruam 2: Tswj

Txoj kev tswj hwm uas kuv tau xaiv ua haujlwm zoo li no: koj txav caj npab nrog koj txhais tes mus rau ntau txoj haujlwm thiab "txuag" cov haujlwm ntawd. Txhua txoj haujlwm muaj cov ntaub ntawv hais txog lub kaum sab xis ntawm txhua qhov txuas ntawm caj npab. Tom qab koj ua tiav txoj haujlwm txuag, koj ntaus lub pob rov ua haujlwm thiab txhais caj npab rov qab los rau txhua qhov ntawm txoj haujlwm ntawd ua ntu zus.

Hauv txoj kev tswj hwm no, muaj ntau yam los daws. Txhawm rau txhua tus servo rov qab mus rau lub kaum ntse ntse uas tau txais kev cawmdim, kuv yuav tsum tau "txuag" cov ces kaum ua ntej. Qhov no xav tau Arduino Uno Kuv tau siv los tuaj yeem tau txais lub kaum ntse ntse tam sim no ntawm txhua qhov kev pabcuam. Kuv tus phooj ywg Jeremy Paradie, uas tau ua caj npab neeg hlau uas siv txoj kev tswj hwm no, ua rau kuv xav siv lub zog sab hauv ntawm txhua qhov kev nyiam ua haujlwm. Qhov no yog lub hwj chim uas cov servo siv nws tus kheej los ntsuas nws lub kaum ntse ntse. Kuv xaiv qhov kev ntsuas servo, xaim xaim mus rau tus pin nruab nrab ntawm lub zog sab hauv, thiab tau siv lub qhov nyob hauv qhov thaiv kom pub xaim sab nraud.

Tam sim no kuv tuaj yeem tau txais lub kaum ntse ntse tam sim no los ntawm kev nyeem qhov hluav taws xob ntawm tus pin nruab nrab ntawm lub hwj chim. Txawm li cas los xij, muaj ob qhov teeb meem tshiab. Ua ntej tshaj, muaj suab nrov nyob rau hauv daim ntawv ntawm qhov hluav taws xob spikes ntawm lub teeb liab los ntawm tus pin nruab nrab. Qhov teeb meem no dhau los ua qhov teeb meem tiag tom qab. Qhov thib ob, qhov ntau ntawm qhov muaj nuj nqis rau kev xa lub kaum sab xis thiab tau txais lub kaum sab xis txawv.

Qhia kev nyiam ua haujlwm servo motors kom txav mus rau qee lub kaum sab xis ntawm 0 thiab 180 degrees cuam tshuam nrog xa nws PWM teeb liab nrog lub sijhawm siab sib xws rau lub kaum ntse ntse. Qhov tsis txaus ntseeg, siv tus lej sib piv ntawm tus lej Arduino los nyeem qhov hluav taws xob ntawm tus pin nruab nrab ntawm lub hwj chim thaum txav lub tshuab raj servo nruab nrab ntawm 0 thiab 180 degrees rov qab sib txawv ntawm qhov muaj txiaj ntsig. Yog li ntawd, qee qhov lej xav tau los txhais cov txiaj ntsig tau khaws tseg rau hauv qhov sib npaug PWM cov txiaj ntsig tsim nyog xav tau los rov qab cov servo mus rau tib lub kaum ntse ntse.

Kuv thawj qhov kev xav yog siv daim ntawv qhia yooj yim kom pom qhov sib xws tso tawm PWM rau txhua lub kaum ntse ntse. Qhov no ua haujlwm, tab sis nws tsis yog qhov tseeb. Hauv qhov xwm txheej ntawm kuv txoj haujlwm, qhov ntau ntawm PWM lub sijhawm siab qhov tseem ceeb sib xws nrog lub kaum sab xis ntawm 180 degrees tau loj dua qhov ntau ntawm cov txiaj ntsig sib piv. Ib qho ntxiv, ob qho ntawm cov kab ke no tsis txuas ntxiv thiab suav nrog tsuas yog cov lej. Yog li ntawd thaum kuv kos cov txiaj ntsig tau txais txiaj ntsig rau tus nqi tso tawm, qhov tseeb tau poob. Nws yog nyob rau lub sijhawm no kuv xav tias kuv xav tau lub voj tswj kom tau kuv cov servos qhov lawv xav tau.

Kuv tau sau cov cai rau PID tswj lub voj uas cov tswv yim yog tus pin nruab nrab qhov hluav taws xob thiab cov zis yog PWM tso tawm, tab sis pom sai sai tias kuv tsuas xav tau kev tswj hwm ib leeg. Hauv qhov xwm txheej no, cov zis thiab cov tswv yim ob qho tib si sawv cev rau lub kaum ntse ntse, yog li ntxiv qhov sib piv thiab cov txiaj ntsig kev tswj hwm ua rau nws dhau los lossis muaj tus cwj pwm tsis xav tau. Tom qab kho qhov kev tswj hwm tseem ceeb, tseem muaj ob qho teeb meem. Ua ntej tshaj, yog qhov pib yuam kev nruab nrab ntawm qhov tam sim no thiab lub kaum sab xis xav tau loj, servo yuav nrawm nrawm dua. Kuv tuaj yeem txo qhov tsis tu ncua rau kev tswj hwm ib qho, tab sis qhov ntawd ua rau tag nrho cov lus tsa suab qeeb dhau. Qhov thib ob, cov lus tsa suab yog jittery. Qhov no yog qhov tshwm sim ntawm lub suab nrov ntawm cov teeb liab analog. Lub voj tswj tau txuas ntxiv nyeem cov teeb liab no, yog li qhov ntsuas hluav taws xob tshwm sim los ntawm kev txav txav. (Txij ntawm no kuv tseem tau txav los ntawm kuv ib qho kev sim servo rau lub rooj sib tham hauv daim duab saum toj no. Kuv kuj tau ua tus tswj lub voj rau txhua qhov kev pabcuam hauv software.)

Kuv daws qhov teeb meem ntawm kev nrawm nrawm nrawm los ntawm kev tso qhov hnyav hnyav txav mus los nruab nrab (EWMA) lim ntawm cov zis. Los ntawm qhov nruab nrab ntawm qhov tso tawm, qhov loj spikes hauv cov lus tsa suab tau txo qis (suav nrog kev tawm suab los ntawm lub suab nrov). Txawm li cas los xij, lub suab nrov ntawm lub teeb liab nkag mus tseem yog qhov teeb meem, yog li theem tom ntej ntawm kuv txoj haujlwm tau sim daws qhov ntawd.

Kauj Ruam 3: Suab nrov

Daim Duab Saum Ntuj Ceeb Tsheej

Hauv liab: thawj lub teeb liab nkag

Hauv xiav: teeb liab tawm tswv yim tom qab ua tiav

Thawj kauj ruam hauv kev txo cov suab nrov ntawm lub teeb liab nkag los nkag siab nws qhov ua rau. Kev tshuaj xyuas lub teeb liab ntawm lub oscilloscope tau qhia tias qhov ntsuas hluav taws xob tau tshwm sim ntawm tus nqi ntawm 50Hz. Kuv tau tshwm sim kom paub tias PWM teeb liab raug xa mus rau servos kuj tseem nyob ntawm tus nqi 50Hz, yog li kuv kwv yees qhov ntsuas hluav taws xob tau nce muaj qee yam ua nrog qhov ntawd. Kuv xav tias qhov kev txav ntawm servos tau ua li cas ua rau muaj qhov hluav taws xob nrawm ntawm V+ tus pin ntawm lub hwj chim, uas nyeg tau cuam tshuam qhov nyeem ntawm tus pin nruab nrab.

Nov yog qhov kuv tau ua thawj zaug ntawm kev txo cov suab nrov. Kuv qhib txhua qhov servo ntxiv thiab ntxiv cov xaim los ntawm V+ tus pin ntawm lub hwj chim. Kuv xav tau ntau cov tswv yim sib piv los nyeem lawv dua li Arduino Uno muaj, yog li kuv kuj tau tsiv mus rau Arduino Mega ntawm qhov no. Hauv kuv tus lej, Kuv hloov pauv lub kaum sab xis los ntawm kev nyeem sib piv ntawm qhov hluav taws xob ntawm tus pin nruab nrab rau qhov sib piv nruab nrab ntawm qhov hluav taws xob ntawm tus pin nruab nrab mus rau qhov hluav taws xob ntawm V+ tus pin. Kuv qhov kev cia siab yog tias yog tias muaj qhov hluav taws xob nrawm ntawm tus pin, nws yuav thim tawm hauv qhov piv.

Kuv muab txhua yam rov los ua ke thiab sim nws, tab sis qhov spikes tseem tshwm sim. Qhov kuv yuav tsum tau ua ntawm qhov no yog sojntsuam kuv hauv av. Hloov chaw, kuv lub tswv yim tom ntej yog kom muab lub hwj chim ntsuas hluav taws xob tso rau qhov sib cais. Kuv txiav tawm V+ cov xov hlau los ntawm cov tswv yim sib piv ntawm Arduino, thiab txuas lawv mus rau lub zog sib cais. Kuv tau tshuaj xyuas cov koob ua ntej yog li kuv paub tias qhov hluav taws xob muaj zog rau lawv li cas. Kuv kuj tau hla qhov kev sib txuas ntawm pawg tswj hwm thiab V+ tus pin hauv txhua qhov kev pabcuam. Kuv muab txhua yam rov qab los ua ke, rov qab hloov lub kaum sab xis nkag mus rau qhov nws tau ua ntej, thiab tom qab ntawd sim nws. Raws li xav tau, tsis muaj qhov ntsuas hluav taws xob ntau ntxiv ntawm tus pin nkag. Txawm li cas los xij, muaj teeb meem tshiab - tso lub hwj chim ntawm lub zog hluav taws xob cais tau ua tag nrho cov kev tswj hwm sab hauv ntawm cov servos. Txawm hais tias V+ tus pin tau txais qhov hluav taws xob zoo ib yam li ua ntej, kev txav ntawm servos tau ua tsis raug thiab tsis ruaj khov.

Kuv tsis nkag siab vim li cas qhov no tau tshwm sim, yog li thaum kawg kuv tau tshawb xyuas kuv qhov kev sib txuas hauv av hauv servos. Muaj qhov nruab nrab qhov poob qis ntawm kwv yees li 0.3 Volts hla hauv av, thiab nws tau nce siab txawm tias siab dua thaum cov servos rub tawm tam sim no. Nws yog qhov tseeb rau kuv ces cov pins no tsis tuaj yeem txiav txim siab "hauv av," thiab tuaj yeem piav qhia zoo dua li "siv" pins. Cov tswj hwm pawg hauv cov servos yuav tsum tau ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob ntawm tus pin nruab nrab ntawm lub hwj chim ntsuas tus txheeb ze rau ob qhov hluav taws xob ntawm V+ thiab siv tus pin. Fais fab potentiometers cais cais qhov kev txheeb ze vim tam sim no hloov pauv qhov ntsuas hluav taws xob tshwm sim ntawm txhua tus pin, nws tsuas yog tshwm sim ntawm tus pin siv.

Kuv tus kws cob qhia, Dr. Malloch, tau pab kuv debug txhua qhov no thiab qhia tias kuv tseem ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob ntawm tus pin nruab nrab piv rau lwm tus pin. Qhov ntawd yog qhov kuv tau ua rau kuv qhov kev sim zaum thib peb thiab zaum kawg ntawm kev txo lub suab nrov ntawm lub kaum sab xis. Kuv tau qhib txhua qhov kev pabcuam, rov txuas cov xov tooj uas kuv tau txiav, thiab ntxiv cov xov tooj thib peb los ntawm tus pin siv ntawm lub hwj chim. Hauv kuv tus lej, kuv ua lub kaum sab xis sib npaug rau cov lus qhia hauv qab no: (tus pin nruab nrab - tus pin siv) / (V+tus pin - tus pin siv). Kuv sim nws thiab nws ua tiav txo qhov cuam tshuam ntawm qhov hluav taws xob nce. Ib qho ntxiv, kuv kuj muab EWMA lim rau ntawm cov lus nkag no. Qhov teeb meem ua tiav no thiab cov cim qub yog cov duab saum toj no.

Kauj Ruam 4: Qhib Cov Khoom

Nrog cov teeb meem suab nrov daws qhov zoo tshaj plaws ntawm kuv lub peev xwm, Kuv tau teeb tsa kho thiab ua qhov kawg ntawm qhov tsim. Sab caj npab tau hnyav hnyav dhau ntawm qhov kev pabcuam hauv lub hauv paus, yog li kuv tau ua lub hauv paus tshiab uas txhawb nqa qhov hnyav ntawm caj npab siv lub cev loj. Kuv kuj tau luam tawm tus tuav thiab ua me ntsis ntawm nws kom nws ua haujlwm.

Kuv zoo siab heev nrog qhov kawg. Kev npaj phiaj xwm tswv yim ua haujlwm tsis tu ncua thiab kev txav mus los tau yooj yim thiab raug, txiav txim siab txhua yam. Yog tias lwm tus xav ua txoj haujlwm no, kuv xub xav txhawb lawv kom ua qhov yooj yim dua ntawm nws. Hauv qhov rov qab, ua qee yam zoo li qhov no siv hobby servo motors tau ua rau neeg vwm, thiab qhov nyuaj kuv tau txais nws ua haujlwm mus qhia qhov ntawd. Kuv xav tias nws yog qhov txuj ci tseem ceeb uas txhais caj npab ua haujlwm ib yam li nws ua. Kuv tseem xav ua lub caj npab neeg hlau uas tuaj yeem cuam tshuam nrog lub khoos phis tawj, khiav cov haujlwm nyuaj dua, thiab txav mus nrog qhov tseeb ntau dua, yog li rau kuv txoj haujlwm tom ntej kuv yuav ua qhov ntawd. Kuv yuav siv cov cuab yeej siv neeg hlau zoo, thiab cia siab tias yuav ua rau kuv zam ntau yam teeb meem uas kuv tau ntsib hauv txoj haujlwm no.

Cov ntaub ntawv CAD:

cad.onshape.com/documents/818ea878dda7ca2f…