Robotique DIY - Bras de robot éducatif à 6 axes : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

La cellule éducative DIY-Robotics est une plateforme qui comprend un bras robotique 6 axes, un circuit électronique de commande et un logiciel de programmation. Cette plateforme est une introduction au monde de la robotique industrielle. A travers ce projet, DIY-Robotics souhaite offrir une solution abordable mais de qualité à tous ceux qui voudraient en savoir plus sur ce domaine fascinant. Ce projet est une excellente occasion de développer diverses connaissances et compétences dans les domaines de la mécanique, de l'électricité ainsi que de l'informatique. Avec la cellule éducative DIY-Robotics, la robotique est à la portée de tous. Ce manuel présente les différentes étapes du montage mécanique, de l'assemblage électrique ainsi que l'installation et l'utilisation du logiciel Cellule éducative DIY-Robotics V1.0. Vous trouverez tous les fichiers liés au développement de la cellule robotique pédagogique dans le dossier compressé. Il comprend les dessins 3D du robot, les schémas électriques du contrôleur, le code Arduino, les codes sources des logiciels ainsi que la nomenclature nécessaire. Avant de vous lancer, assurez-vous d'avoir accès à une imprimante 3D et d'acheter tous les composants nécessaires. Vous trouverez une liste de tous les composants nécessaires ainsi que leur prix et où les commander dans la nomenclature (bill-of-materials.pdf). Si vous êtes bloqué ou avez besoin d'aide, assurez-vous de consulter le forum DIY-Robotics. Vous pouvez créer un compte gratuitement et poser votre question à notre communauté de spécialistes accrédités et passionnés de robotique. Commençons! (et amusez-vous bien !)Téléchargez l'intégralité du projet:https://diy-robotics.com/

Étape 1: Programmation Arduino

Téléchargez le logiciel Arduino IDE directement depuis le site Web d'Arduino:

www.arduino.cc/en/Main/Software

Ouvrez le fichier DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELL_Arduino_V1_0.ino inclus dans le dossier compressé DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Connectez l'Arduino Micro à votre ordinateur avec le câble USB.

Sélectionnez le type Arduino / Genuino Micro et le bon port de communication.

Référez-vous à l'image 1.

Programmez l'Arduino Micro en appuyant sur le bouton Upload:

Référez-vous à l'image 2.

Étape 2: Assemblage du contrôleur électronique du robot (PCB)

1. Vue d'ensemble

Le contrôleur électronique de la cellule éducative robotique est le pont entre le logiciel de programmation et le robot. Le microcontrôleur utilisé sur le circuit imprimé, l'Arduino Micro, effectue les tâches suivantes:

• Communication entre le contrôleur électronique et le logiciel de programmation• Contrôle des 6 moteurs du robot (servo moteurs 5V)• Contrôle de 3 signaux de sortie numériques (niveaux logiques 0-5V)• Lecture de 3 signaux d'entrée numériques (niveaux logiques 0-5V)

Référez-vous à l'image 1 pour voir la description du PCB.

2. Commande de circuits imprimés (PCB)

La carte de circuit imprimé (PCB) du contrôleur de robot peut être commandée auprès de n'importe quel fabricant de PCB avec les fichiers "GERBER" inclus dans le dossier compressé DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Nous vous suggérons de commander auprès du fabricant JLCPCB (jlcpcb.com) qui offre un service simple et rapide à un prix très bas. Suivez les étapes suivantes pour commander le PCB:

A) Sur la page d'accueil de jlcpcb.com, sélectionnez QUOTE NOW, puis ajoutez votre fichier gerber. Sélectionnez le fichier Gerber.zip dans le dossier compressé DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

B) Sélectionnez les paramètres par défaut.

C) Sélectionnez Enregistrer dans le panier et procédez au paiement pour terminer la commande.

3. Assemblage de la carte de circuit imprimé (PCB)

Une fois le PCB du contrôleur de robot en main, procédez à son assemblage. Vous devrez souder tous les composants.

Chaque composant du PCB est identifié.

bill-of-materials.pdf liste des matériaux inclus dans le dossier compressé DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip vous aidera à trier les composants.

Référez-vous à l'image 2.

Faites particulièrement attention à la polarité des composants suivants:

LED1, LED2, U1, U3, C1, C2, D1, D2, D3, D4, D5, D6, Q1, Q2, Q3

Ces composants doivent être soudés dans le bon sens, sinon ils brûleront. Par exemple, notez que les diodes électroluminescentes (DEL) et les condensateurs (C) ont une broche longue et une broche courte. La longue broche, l'anode, doit être insérée et soudée dans le trou identifié par un +.

Reportez-vous à l'image 3 pour souder correctement ces composants.

Enfin, 3 résistances de 10k Ohm doivent être ajoutées au circuit afin de rendre les signaux d'entrée numériques (Di) fonctionnels. Ces résistances sont décrites comme suit dans la liste des matériaux:

RES 10K OHM 1/4W 5% AXIAL

Reportez-vous à l'image 4 pour voir où souder ces résistances supplémentaires.

Étape 3: Assemblage mécanique du robot

1. Vue d'ensemble

Pour assembler mécaniquement votre robot, vous aurez besoin des composants et outils suivants:

• 4 servomoteurs MG966R
• 2 micro servomoteurs 9g
• 8 pièces de robot imprimées en 3D
• 24 écrous métriques M2
• 24 boulons métriques M2
• 2 boulons métriques M2.5
• 4 boulons métriques M3
• Imprimante 3D
• Fer à souder
• Briquet
• Clés hexagonales

Reportez-vous à la liste des matériaux DIY_ROBOTICSEDUCATIVECELLV1_0_BOM.pdf incluse dans le DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

2. Impression 3D

Vous trouverez les fichiers 3D des 8 pièces du robot dans le dossier compressé DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Imprimez les pièces à l'aide d'une imprimante 3D. Nous vous recommandons d'utiliser les paramètres suivants:

• Couche supérieure 4 couches
• Couche inférieure 4 couches
• Mur 4 couches

3. Alignez les servos

Avant d'assembler le robot, il est important de s'assurer que tous les servomoteurs sont à mi-parcours. Afin d'aligner les servos, assurez-vous d'avoir préalablement programmé le microcontrôleur Arduino et assemblé le contrôleur de robot. Suivez les instructions ci-dessous pour aligner les servomoteurs:

Connectez les 6 servomoteurs au contrôleur du robot. Assurez-vous que les connecteurs sont correctement branchés.

• Fil marron: 0V (-)
• Fil rouge: 5V (+)
• Fil orange: PWM

Connectez le régulateur 12V à votre prise murale 120V AC. Connectez le régulateur 12V au connecteur d'alimentation du contrôleur de robot. Activez l'interrupteur d'alimentation SW1. Le voyant LED1 doit s'allumer et le voyant LED2 doit clignoter. Le robot doit positionner tous ses servomoteurs à 90 degrés. Vous pouvez éteindre le contrôleur du robot et déconnecter les servomoteurs.

Référez-vous à l'image 2.

4. Insérez les écrous

Avant l'assemblage, insérez un écrou M2 x 0,4 mm dans chaque trou hexagonal des pièces imprimées en 3D pour permettre l'assemblage. Utilisez un fer à souder pour faciliter l'insertion.

Référez-vous à l'image 3.

5. Coulez les engrenages dans les trous de jonction

La jonction mécanique entre les servomoteurs et les pièces du robot imprimées en 3D est directe: l'engrenage doit être inséré directement dans le trou. Pour assurer une bonne jonction mécanique, les trous sont légèrement plus petits que les engrenages après impression 3D. Avec un plus léger, légèrement chauffer le trou, puis insérer l'engrenage d'un servomoteur (le plus droit possible). Le plastique fondu prendra la forme d'un engrenage. Terminez l'insertion en serrant doucement un boulon. Répétez cette étape pour chaque jonction. Attention, la surchauffe des pièces imprimées en 3D pourrait les déformer et les rendre inutilisables.

Référez-vous à l'image 4.

6. Assemblage

Utilisez des boulons métriques M3 pour fixer les engrenages du servomoteur aux pièces de robot imprimées en 3D. Utilisez des boulons métriques M2 pour fixer les boîtiers de servomoteur aux pièces de robot imprimées en 3D. Utilisez des boulons métriques M2 pour assembler les deux pièces de robot imprimées en 3D de J2 à J4. Assembler le robot de manière à ce que chaque articulation soit à son milieu (robot droit, comme illustré ci-dessous).

Référez-vous aux images 1 et 5.

Étape 4: Configuration du logiciel de programmation du robot

1. Configuration du logiciel

Ouvrez le fichier d'installation inclus dans le dossier compressé DIY_ROBOTICS_EDUCATIVECELL_V1_0.zip.

Suivez les instructions de l'installateur pour terminer l'installation.

Une fois l'installation terminée, lancez le logiciel en cliquant sur l'icône DIY Robotics sur votre bureau.

2. Naviguer dans l'interface

Reportez-vous aux images 1 et 2 pour les descriptions des panneaux logiciels.

3. Création d'un programme de robot

Le panneau de programmation vous permet de créer un programme de robot avec jusqu'à 200 lignes d'instructions. Voici une description de chaque type d'instruction:

POINT instruction

Enregistre un point de robot (position).

L'exécution de cette instruction déplacera le robot en fonction de la position et de la vitesse enregistrées.

Pour enregistrer un point de robot dans une instruction, déplacez manuellement le robot à la position souhaitée et sélectionnez la vitesse de déplacement souhaitée à l'aide des boutons du panneau de commande. Appuyez sur le bouton Pointer. Une ligne d'instruction est alors ajoutée dans le panneau de programmation. La ligne d'instructions indique la valeur en degrés de chaque articulation ainsi que la vitesse de déplacement.

FAIRE l'instruction

Modifie l'état d'un signal de sortie Do.

L'exécution de cette instruction modifiera l'état de l'un des signaux de sortie Do (ON/OFF).

Pour créer une instruction DO, appuyez sur le bouton Do. Un panneau de paramètres s'affiche. Choisissez le numéro du signal de sortie Do (1, 2 ou 3) ainsi que l'état souhaité (ON ou OFF). Appuyez sur le bouton Ajouter une instruction pour ajouter l'instruction.

Une ligne d'instruction est alors ajoutée dans le panneau de programmation. La ligne d'instruction indique le numéro du signal Do et le changement d'état.

ÉTIQUETTE instruction

Ajoute une étiquette dans le programme du robot.

L'exécution de cette instruction n'aura aucun effet. Cette ligne est une étiquette qui permettra à l'instruction JUMP de sauter à cette ligne d'instruction LABEL.

Pour créer une instruction LABEL, appuyez sur le bouton Jump Label. Un panneau de paramètres s'affiche. Choisissez l'option Etiquette et le numéro de l'étiquette souhaitée (1 à 5). Appuyez sur le bouton Ajouter une instruction pour ajouter l'instruction.

Une ligne d'instruction est alors ajoutée dans le panneau de programmation. La ligne d'instructions indique le numéro de l'étiquette.

Instructions de SAUT

Saute à la ligne de programme qui contient l'étiquette correspondante.

L'exécution de cette instruction provoquera un saut dans le programme à la ligne qui contient l'étiquette correspondante.

Pour créer une instruction JUMP, appuyez sur le bouton Jump Label. Un panneau de paramètres s'affiche. Choisissez l'option Jump et le numéro de l'étiquette souhaitée (1 à 5). Appuyez sur le bouton Ajouter une instruction pour ajouter l'instruction.

Une ligne d'instruction est alors ajoutée dans le panneau de programmation. La ligne d'instruction indique le numéro de l'étiquette cible.

Si plusieurs étiquettes ont le même numéro, l'instruction JUMP sautera à la première étiquette correspondante à partir du début du programme.

S'il n'y a pas d'étiquette correspondant au numéro d'instruction JUMP, le programme sautera à la dernière ligne du programme.

WAITDI instruction

Attend un état spécifique d'un signal d'entrée Di.

L'exécution de cette instruction mettra le contrôleur de robot en attente tant que l'état du signal d'entrée Di est différent de l'état attendu.

Pour créer une instruction WAITDI, appuyez sur le bouton Wait Di. Un panneau de paramètres s'affiche. Choisissez le numéro du signal d'entrée Di (1, 2 ou 3) ainsi que l'état souhaité (ON ou OFF). Appuyez sur le bouton Ajouter une instruction pour ajouter l'instruction.

Une ligne d'instruction est alors ajoutée dans le panneau de programmation. La ligne d'instruction indique le numéro du signal d'entrée Di et l'état attendu.

Étape 5: Connectez Robot + PCB + Logiciel

1. Connexions électriques

Connectez les 6 servomoteurs du robot au contrôleur du robot. Assurez-vous que les connecteurs sont branchés dans le bon sens.

Fil marron: 0V (-) Fil rouge: 5V (+) Fil orange: PWM

Connectez le régulateur 12V à votre prise murale 120V AC. Connectez le régulateur 12V au connecteur d'alimentation du contrôleur de robot. Activez l'interrupteur d'alimentation SW1. Le voyant LED1 doit s'allumer et le voyant LED2 doit clignoter. Le robot doit positionner tous ses servomoteurs à 90 degrés.

Connectez le câble USB du contrôleur de robot à votre ordinateur.

Référez-vous à l'image 1.

2. Exécutez le logiciel

Exécutez le logiciel DIY Robotics Educative Cell V1.0 en cliquant sur l'icône DIY Robotics sur votre bureau. Le logiciel s'ouvre sur le panneau de connexion.

Référez-vous à l'image 2.

3. Définir la communication série PC Robot

Appuyez sur le bouton Analyser les ports série.

Sélectionnez le bon port de communication dans la liste déroulante.

Appuyez sur le bouton Connecter.

Référez-vous à l'image 3.

4. Que la création commence

Contrôlez le robot depuis le panneau de commande.

Créez votre programme de robot à partir du panneau de programmation.

S'amuser!

Étape 6: Conclusion

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