Brazo robótico basado en microcontrolador PIC: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Desde la línea de montaje de las industrias de fabricación de automóviles hasta los robots de telecirugía en el espacio, los brazos robóticos se encuentran en todas partes. Los mecanismos de estos robots son similares a los de un humano que pueden programarse para una función similar y mayores capacidades. Se pueden utilizar para realizar acciones repetidas de forma más rápida y precisa que los humanos o se pueden utilizar en entornos hostiles sin poner en riesgo la vida humana. Ya hemos construido un brazo robótico de grabación y reproducción con Arduino que podría entrenarse para realizar una tarea en particular y hacer que se repita para siempre.

En este tutorial, utilizaremos el microcontrolador de 8 bits PIC16F877A estándar de la industria para controlar el mismo brazo robótico con potenciómetros. El desafío con este proyecto es que PIC16F877A tiene solo dos pines capaces de PWN, pero necesitamos controlar alrededor de 5 servomotores para nuestro robot que requiere 5 pines PWM individuales. Entonces tenemos que utilizar los pines GPIO y generar señales PWM en los pines PIC GPIO usando las interrupciones del temporizador. Ahora, por supuesto, podríamos actualizar a un mejor microcontrolador o usar un IC demultiplexor para hacer las cosas mucho más fáciles aquí. Pero aún así, vale la pena probar este proyecto para la experiencia de aprendizaje.

La estructura mecánica del brazo robótico que estoy usando en este proyecto se imprimió completamente en 3D para mi proyecto anterior; Puede encontrar los archivos de diseño completos y el procedimiento de montaje aquí. Alternativamente, si no tiene una impresora 3D, también puede construir un brazo robótico simple usando cartones como se muestra en el enlace. Suponiendo que de alguna manera se haya apoderado de su brazo robótico, continuemos con el proyecto.

Paso 1: diagrama de circuito

El diagrama de circuito completo para este brazo robótico basado en microcontrolador PIC se muestra a continuación. Los esquemas se dibujaron con EasyEDA.

El diagrama del circuito es bastante simple; el proyecto completo está alimentado por el adaptador de 12V. Este 12V se convierte luego a + 5V usando dos reguladores de voltaje 7805. Uno está etiquetado como + 5V y el otro está etiquetado como + 5V (2). La razón de tener dos reguladores es que cuando el servo gira, atrae mucha corriente, lo que crea una caída de voltaje. Esta caída de voltaje obliga al PIC a reiniciarse por sí mismo, por lo que no podemos operar tanto el PIC como los servomotores en el mismo riel de + 5V. Entonces, el etiquetado como + 5V se usa para alimentar el microcontrolador PIC, LCD y potenciómetros y una salida de regulador separada que está etiquetada como + 5V (2) se usa para alimentar los servomotores.

Los cinco pines de salida de los potenciómetros que proporcionan un voltaje variable de 0V a 5V están conectados a los pines analógicos An0 a AN4 del PIC. Dado que estamos planeando usar temporizadores para generar PWM, los servomotores se pueden conectar a cualquier pin GPIO. He seleccionado pines de RD2 a RD6 para los servomotores, pero puede ser cualquier GPIO de su elección.

Dado que el programa implica mucha depuración, una pantalla LCD de 16x2 también se conecta al puerto B del PIC. Esto mostrará el ciclo de trabajo de los servomotores que se están controlando. Aparte de esto, también he ampliado las conexiones para todos los pines analógicos y GPIO, por si acaso es necesario conectar algún sensor en el futuro. Finalmente, también he conectado el pin H1 del programador para programar directamente el PIC con pickit3 usando la opción de programación ICSP.

Paso 2: Generación de señales PWM en el pin GPIO para el control del servomotor

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