Bras robotique basé sur un microcontrôleur PIC : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

De la chaîne de montage des industries de fabrication automobile aux robots de téléchirurgie dans l'espace, les bras robotiques sont présents partout. Les mécanismes de ces robots sont similaires à ceux d'un humain qui peut être programmé pour une fonction similaire et des capacités accrues. Ils peuvent être utilisés pour effectuer des actions répétées plus rapidement et avec précision que les humains ou peuvent être utilisés dans des environnements difficiles sans risquer la vie humaine. Nous avons déjà construit un bras robotique Record and Play en utilisant Arduino qui pourrait être formé pour effectuer une tâche particulière et se répéter indéfiniment.

Dans ce didacticiel, nous utiliserons le microcontrôleur 8 bits PIC16F877A standard de l'industrie pour contrôler le même bras robotique avec des potentiomètres. Le défi de ce projet est que le PIC16F877A n'a que deux broches compatibles PWN, mais nous devons contrôler environ 5 servomoteurs pour notre robot, ce qui nécessite 5 broches PWM individuelles. Nous devons donc utiliser les broches GPIO et générer des signaux PWM sur les broches PIC GPIO à l'aide des interruptions de la minuterie. Maintenant, bien sûr, nous pourrions passer à un meilleur microcontrôleur ou utiliser un circuit intégré de démultiplexage pour rendre les choses beaucoup plus faciles ici. Mais encore, il vaut la peine d'essayer ce projet pour l'expérience d'apprentissage.

La structure mécanique du bras robotique que j'utilise dans ce projet a été entièrement imprimée en 3D pour mon projet précédent; vous pouvez trouver les fichiers de conception complets et la procédure d'assemblage ici. Alternativement, si vous n'avez pas d'imprimante 3D, vous pouvez également construire un simple bras robotique en utilisant des cartons, comme indiqué dans le lien. En supposant que vous ayez en quelque sorte mis la main sur votre bras robotique, passons au projet.

Étape 1: schéma de circuit

Le schéma de circuit complet de ce bras robotique basé sur un microcontrôleur PIC est illustré ci-dessous. Les schémas ont été dessinés à l'aide d'EasyEDA.

Le schéma de circuit est assez simple; le projet complet est alimenté par l'adaptateur 12V. Ce 12V est ensuite converti en +5V à l'aide de deux régulateurs de tension 7805. L'un est étiqueté +5V et l'autre est étiqueté +5V(2). La raison d'avoir deux régulateurs est que lorsque le servo tourne, il attire beaucoup de courant, ce qui crée une chute de tension. Cette chute de tension force le PIC à se redémarrer, nous ne pouvons donc pas faire fonctionner à la fois le PIC et les servomoteurs sur le même rail +5V. Ainsi, celui étiqueté +5V est utilisé pour alimenter le microcontrôleur PIC, l'écran LCD et les potentiomètres et une sortie de régulateur séparée qui est étiquetée +5V(2) est utilisée pour alimenter les servomoteurs.

Les cinq broches de sortie des potentiomètres qui fournissent une tension variable de 0V à 5V sont connectées aux broches analogiques An0 à AN4 du PIC. Étant donné que nous prévoyons d'utiliser des minuteries pour générer des PWM, les servomoteurs peuvent être connectés à n'importe quelle broche GPIO. J'ai sélectionné des broches de RD2 à RD6 pour les servomoteurs, mais cela peut être n'importe quel GPIO de votre choix.

Comme le programme implique beaucoup de débogage, un écran LCD 16x2 est également interfacé au port B du PIC. Cela affichera le cycle de service des servomoteurs qui sont contrôlés. En dehors de cela, j'ai également étendu les connexions pour toutes les broches GPIO et analogiques, juste au cas où des capteurs auraient besoin d'être interfacés à l'avenir. Enfin, j'ai également connecté la broche de programmation H1 pour programmer directement le PIC avec pickit3 en utilisant l'option de programmation ICSP.

Étape 2: génération de signaux PWM sur la broche GPIO pour le contrôle du servomoteur

"loading=" paresseux ">