Robot SCARA: ¡Aprendiendo sobre cinemática inversa e inversa! (Plot Twist Aprenda a hacer una interfaz en tiempo real en ARDUINO usando PROCESAMIENTO !!!!): 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Un robot SCARA es una máquina muy popular en el mundo industrial. El nombre significa Brazo robótico de ensamblaje compatible selectivo o Brazo robótico articulado compatible selectivo. Básicamente es un robot de tres grados de libertad, siendo los dos primeros desplazamientos rotacionales en el plano XY y el último movimiento lo realiza un deslizador en el eje Z en el extremo del brazo. Los dos grados de libertad se planearon para ofrecer más precisión; Sin embargo, debido a la calidad de los servos que tenemos disponibles para nuestro uso, el brazo construido no tenía tanta movilidad como cabría esperar debido a sus dos grados de libertad. La parte electrónica es fácil de entender. Sin embargo, es difícil de construir. Como el brazo necesita tres actuadores, tenemos tres canales. En lugar de programar con la interfaz común de Arduino, decidimos usar Processing, que es un software muy similar al de Arduino.

Suministros

Listas de materiales: Para construir el prototipo se utilizaron varios materiales, en la siguiente lista se mencionan todos esos materiales:

• 3 servomotores MG 996R
• 1 Arduino Uno
• MDF (3 mm de espesor)
• Correas de distribución Perfil GT2 (paso de 6 mm)
• Epoxy
• Tuercas y tornillos
• 3 rodamientos

Paso 1: el prototipo

El primer paso fue hacer el modelo en un software CAD, en este caso Solid Works es un software bastante bueno para él, otra opción puede ser Fusion 360 u otro software CAD de su preferencia. Las imágenes adjuntas en el Paso 1 fue el primer prototipo debido a varios errores que debemos modificar, y terminamos con el Model Show en el video y la introducción.

Se utilizó Laser Cut para hacer el prototipo, no tengo ningún video del proceso de fabricación, pero tengo los archivos que utilicé. La parte más importante de este proyecto es la codificación de la interfaz para que pueda hacer su propio modelo y utilizar nuestro código en su propio robot SCARA.

Paso 2: Conexiones de motores

Los componentes electrónicos son tan simples como cocinar cereales. Simplemente conecte todo como se muestra en la imagen (en el código principal, la señal enviada a los servos proviene de los pines (11, 10 y 11))

Paso 3: Comprenda la cinemática hacia adelante e invierte

Cinemática de avance

La forma en que funciona el código para las trayectorias es la siguiente: Después de seleccionar este modo, debe seleccionar una forma para dibujar. Puede elegir entre Línea, Triángulo, Cuadrado y Elipse. Dependiendo de la selección, se cambia una variable que luego funciona como un argumento de 'caso' para un tipo de selección programado más adelante en la secuencia. Gracias a la flexibilidad de Processing, podemos interactuar con la interfaz con comandos conocidos por Windows y otros sistemas operativos, lo que permite asignar la posición del cursor (mouse) a una variable dentro del programa, que a través de la conexión a Arduino comanda los servomotores. qué ángulos conducir en qué secuencia.

El algoritmo para dibujar se puede reducir en el pseudocódigo: asignar valor a x1, y1 asignar valor a x2, y2 calcular la diferencia entre x1 y x2 calcular la diferencia entre y1 e y2 calcular los puntos por los que pasará la bajada (triángulo, cuadrado, círculo) (se usa geometría con estos dos puntos) si (botondibujar == true) secuencia completa en el caso de grabación, las variables enviadas al servomotor se guardan en un arreglo de 60 unidades, que al presionar el botón 'grabar' nos permiten guardar los datos obtenidos con cualquier modo (Manual, Adelante, Inverso, Trayectorias) y luego ser replicados al presionar el botón de inicio con un simple cambio de variable.

Cinemática inversa

El problema de la cinemática inversa consiste en encontrar las entradas necesarias para que el robot llegue a un punto de su espacio de trabajo. Dado el mecanismo, la cantidad de posibles soluciones para una posición deseada puede ser un número infinito. El robot que hemos construido es un mecanismo en serie con dos grados de libertad. Después de un análisis geométrico, se han encontrado dos soluciones para este mecanismo en particular. Figura 13. Ejemplo de cinemática inversa Donde: θ1 y θ2 son los ángulos de entrada del robot con mecanismo en serie de dos DoF y X1 y X2 son la posición en el plano de la herramienta en el brazo final. De la imagen de arriba:

También existe una configuración de codo ARRIBA, pero para el propósito del programa que fue escrito, solo se usó la configuración de codo ABAJO. Una vez que se encuentran los ángulos de entrada, esa información se ejecuta en el programa de cinemática directa y se alcanza la posición deseada con un error de menos de un centímetro debido a los servos y las correas.

Paso 4: Modo manual, trayectoria y aprendizaje

Manual

Para este modo solo necesita mover el mause en la interfaz y el robot seguirá el puntero de la interfaz, puede programar esto en una programación que es una plataforma increíble

Trayectorias Para este modelo utilizamos los recursos de la cinemática inversa y realizamos las figuras solicitadas por el cliente que fueron: Recta Cuadrado Triángulo Círculo Las figuras se pueden dibujar en la interfaz con las formas que se desee. La trayectoria usa el modo inverso para calcular cada punto de las líneas de cada una de las figuras por lo que facilita el seguimiento de las figuras al hacer clic en reproducir después de dibujar la figura que pones como entrada en la interfaz.

Modo de aprendizaje

El modo de aprendizaje considera todos los demás modos que son el manual, avance, inverso y trayectorias, por lo que puedes realizar cualquier movimiento que desees en la interfaz y luego reemplazar con el mismo movimiento que antes pero lento ya que se reproduce e intenta hacerlo más exactamente.

Paso 5: el código

En realidad, el código es un poco difícil de explicar, así que dejé el código para que puedas leerlo. Si tienes alguna duda al respecto, puedes preguntar en los comentarios y te lo explicaré (actualizaré este paso con una explicación completa de el código ten paciencia) por el momento puedes enviarme un correo electrónico para cualquier duda: [email protected]