Pokyny pro soutěžící

Transkript

1 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Vysoké učení technické v Brně Technická 10, Brno Pokyny pro soutěžící Brno,

2 Název úlohy: Kresba čtyřlístku pomocí robotické ruky Anotace: Úkolem týmu je sestavit ze stavebnice robotickou ruku s 6-ti stupni volnosti podle návodu. Pomocí softwaru WinSOS vytvoří sekvenci příkazů (pohybů) pro každý servomechanismus tak, aby na papír robotická ruka nakreslila tvar čtyřlístku. Tužka bude uchopena v platové kleštině na konci robotického ramene. Kreslící plocha bude mít formát max. A4. Hodnotit se bude sestavení robotické ruky, kresba alespoň rovné čáry, kresba oblouku, napojení jednotlivých dílčích čar, vzhled celkové kresby. Garantující ústav: Ústav automatizace a měřicí techniky Laboratoř: Laboratoř programovatelných automatů (SE2.131) Foto předlohy: 2

3 Pokyny a návod k realizaci úlohy Důležité: před započetím stavby důkladně prostuduj pokyny a návod. 1. Podstavec robota Z dílů stavebnice Merkur (1017 4x,3038 4x,1035-4x, matice M3,5 a šrouby M3,5 x 6 mm), základny a plechu kotvícího servo (VigorVS-18MB se šestiramenným unašečem) + ložisko pro otočný pohyb Robota, sestavíme dle nákresu podstavec usazený na gumových nožičkách (matice M3). Servo musí být v nulové poloze. 2. Základna ramene Na servo a ložisko podstavce přimontujeme dle nákresu ozubená kolečka Merkur, 2ks na axiální ložisko (šroub M3) a 1ks na servo (vruty). Při montáži ozubených kol na ložisko dbáme na to, aby kola pasovala na sebe, jak dírkami pro upevnění, tak ozubeným věncem. Základna ramene pak 3

4 přijde přišroubovat šrouby M3,5 x 16 mm (4x) vyobrazeným způsobem skrz distanční sloupky (Merkur x) a ozubená kola na axiální ložisko podstavce a to tak, aby dírky pro upevnění držáku serva ramene byly v ose ozubených kol. 3. Servo ramene Servo pro pohyb nosného ramene (Vigor VS-18MB se šestiramenným unašečem), přijde položit na držák serva tak, aby čelní strana serva byla zároveň s přední hranou držáku. Takto posazené servo přiklopíme přepásáním serva a přimontujeme šesti šrouby M3,5 k držáku. Pokud se stane, 4

5 že servo není pevně zafixováno (má v sestavě držáku vůli), použijeme dvě gumičky stavebnice Merkur 1095, které položíme na vrchní stranu serva pod přepásání a stáhneme k držáku. Servo musí být v nulové pozici a šestiramenný unašeč musíme nasadit v poloze, kdy dvě protiběžná ramena budou souběžná s podélnou osou serva. Celou sestavu držáku se servem, přimontujeme šrouby M3,5 (4x) k základně ramene. Servo musí být v nulové poloze. Do otvoru v plastovém víčku serva vložte ocelovou jehlu 3mm (1x). 4. Sestava vodorovného ramene Připravíme si sestavu vodorovného ramene pro následnou montáž do sestavy robota. Vodorovné rameno se skládá ze dvou identických plechových dílců, 2 serv Vigor VS-18MB a 8 plastových distančních sloupků s vnitřními závity M3 o délce 30mm. Serva nastavíme do nulových poloh a vložíme je do výřezů plechového dílce ramene, skrz který je příslušnými otvory prošroubujeme do distančních sloupků šrouby M3. Druhý plechový dílec ramene přišroubujeme na druhou stranu sloupků. Do otvoru v plastových víčku serva vložte ocelovou jehlu 3mm (2x). 5

6 5. Sestava hybného ramene Sestava se skládá ze dvou částí, první sestavou je rameno svislé a druhou je sestava ramene vodorovného, kterou již máme připravenou. Rameno svislé se skládá ze dvou identických plechových dílců. Na každé straně mají tyto dílce různé rozměry otvorů. Na straně jedné je to otvor o průměru 7,8mm na středu a dva menší o průměru 3mm. Na straně druhé je středový otvor o průměru 10mm a dva o průměru 3mm. Vezmeme dílec svislého ramene a přimontujeme jej stranou s menším středovým otvorem na unašeč serva na podstavci vnitřní stranou tak, aby byl kolmo k podstavci (dva vruty). Na druhou stranu, s větším otvorem, přimontujeme ocelový unašeč na vnitřní plochu tohoto dílce (dva šrouby M3). Vezmeme druhý plechový dílec, větším otvorem z vnější strany provlékneme ocelový unašeč a z vnitřní strany jej přišroubujeme (šrouby M3). Na druhé straně z vnější strany provlékneme kulatý unašeč serva a z vnitřní strany jej přišroubujeme (vruty). Středový dílec protizávaží namontujeme na ramena napevno (díly x, Středový díl 2x, včetně šroubů M3,5 x 6mm a M3,5 x 10mm). 6

7 Nyní vezmeme připravenou sestavu vodorovného ramene a na servo s výstupem dále od kraje navlékneme plechový dílec svislého ramene s kulatým unašečem tak, aby tyto svíraly pravý úhel, a zajistíme vzájemné spojení středovým jistícím šroubem. Nyní vodorovné rameno nasadíme zadní stranou serva, na které jsme přimontovali dílec ramene svislého, připraveným nálitkem do středového otvoru ocelového unašeče dílce ramene svislého, který již máme přimontován k servu na podstavci. Dbáme na to, aby stejným způsobem do sebe zapadl ocelový unašeč ramene a nálitek na servu na podstavci. Takto složenou sestavu zajistíme montáží plastového distančního sloupku o délce 50mm do připravených otvorů ve středu dílců svislého ramene (šrouby M3). 7

8 6. Zápěstí robota Zápěstí robota je složeno ze 3 dílců, 2 identických bočnic a čela pro montáž serva. Bočnice mají podobně jako dílce svislého ramene připravené otvory pro montáž buď unašečů serv, či ocelových unašečů. Vezmeme jednu z bočnic a provlékneme velkým středovým otvorem kulatý unašeč serva a z druhé strany jej připravenými menšími otvory k bočnici přišroubujeme dvěma vruty. Na druhou bočnici přiložíme ocelový unašeč, jak je vyobrazeno a přišroubujeme jej dvěma šrouby M3. Vezmeme tu z bočnic, na kterou jsme přimontovali unašeč serva, a nasadíme ho na krajní servo vodorvoného ramene a to tak, aby byla ve vodorovné ose ramene. Toto spojení opět zajistíme středovým zajišťovacím šroubem. Na tuto bočnici přimontujeme třemi šrouby M3,5 čelo zápěstí, na které z druhé strany přišroubujeme druhou bočnici (opět třemi šrouby M3,5) tak, abychom ji nasadili ocelovým unašečem na nálitek na zadní straně krajního serva vodorovného ramene. 8

9 7. Ruka Robota Na zápěstí hybného ramene přiděláme dle vyobrazení servo HiTEC HS 311 pomocí 4 šroubů M3,5 x 10mm do připraveného výřezu. Na takto upevněné servo (opět v nulové poloze 7), nasadíme sestavu plastové ruky, kolmo na svislou osu serva. Ruka má na zadní straně montážní nálitek s vnitřním tisícihranem, který přijde nasadit na výstupní hřídel serva a skrz který je připraven otvor pro upevňovací šroub. Po nasazení ruky a jejím přišroubování (jistícím šroubem z balení u serva), do drážky na její vrchní straně vložíme další servo HiTEC HS 311 (opět v nulové poloze) tak, aby jeho výstupní hřídel prošel připraveným otvorem a zapadl do drážkování v ovládacím mechanismu prstů, který musí být v poloze, kdy jsou prsty rozevřeny cca do půlky možného chodu. Opět i v ovládacím mechanismu je připraven otvor pro jistící šroub. 9

10 8. Montáž řídící desky Servo Anim Řídicí deska je přimontována na čtyřech plastových distančních sloupcích o délce 30mm a se závity M3 na obou stranách. Tyto sloupky jsou přidělány na držáku ze součástek stavebnice Merkur na zadní straně podstavce robota. Držák je sestaven ze dvou součástek 1009 (kovový pásek 9 dírek), jedné 1006 (kovový pásek 6 dírek) a dvou gumiček Vezmeme součástku 1009 a za krajní dírku ji přišroubujeme k základní desce podstavce robota, do krajní dírky volného pole. Jelikož je v sousední dírce základní desky ukotvena součástka 1035 (podstavec robota krok 1), podložíme součástku 1009 gumičkou 1095 (musíme použít delší šroubek M3,5 x 10mm). Takto přišroubujeme i druhou součástku 1009 do druhého krajního otvoru v základní desce, rovnoběžně s první. Vezmeme součástku 1006 a přišroubujeme ji do obou součástek 1009 krajními dírkami tak, jak je výše vyobrazeno. Poté na takto zhotovený držák přišroubujeme plastové sloupky délky 30mm a na ně následně řídící desku. 10

11 9. Montáž vyrovnávacího protizávaží Rameno protizávaží (2x) je na středový dílec přiděláno níže vyobrazeným způsobem tak, aby se volně otáčelo na středovém šroubu (zajištění maticemi M3,5 proti vypadnutí) vedené vodícím šroubem v čtvrt-kruhové drážce. Protizávaží je zajištěno na ramenech sponou 1050 (2x). 10. Pořadí a zapojení serv 11

12 Důležité: dávat pozor na dodržení předepsané polarity serv a to i při použití prodlužovacích kabelů serv. Změna polarizace zničí serva. Zapojení serv: Servo otáčení svorka 1 Servo ramene 1 svorka 2 Servo ramene 2 svorka 3 Servo ramene 3 svorka 4 Servo zápěstí - svorka 5 Servo prstů - svorka Zapojení elektroniky Zapojení elektroniky je velmi jednoduché. Řídicí modul Servo Anim má dvě různá napájení. Z 9V baterie se napájí řídicí elektroniky a ze síťového zdroje se napájí pohon servomechanismů. Pro připojení k 9V baterii je přiložen klips, od kterého vedou dva spojené dráty jeden červený (+) a druhý černý (-). Tento klips přijde připojit k malé svorkovnici, která je přiložena k modulu Servo anim a to ve vyobrazené polaritě. 12

13 Pro připojení k síťovému adaptéru je rovněž přiložen konektor, od kterého rovněž vedou dva vodiče. Jeden černý s červeným proužkem (+) a druhý černý (-). Tento konektor přijde připojit k velké svorkovnici ve vyobrazené polaritě. UPOZORNĚNÍ: dbáme na správnou polaritu zapojení může dojít k poškození řídicího modulu či řídicí elektroniky serv. 13

14 Příhlášení na PC Kombinace kláves Ctrl+Alt+Delete Zaškrtnout workstation only Login: student Heslo: student Řízení serv programem WinSOS 2 Na ploše spustíte program WinSOS 2 (ikona uprostřed obrazovky). Program WinSOS 2 je určen pro ovládání servokontroléru ServoAnim. 14

15 V okně programu jsou na panelu zobrazena okénka ovládacích posuvníků serv s výchozím názvem Servo 1 až Servo 8. Kliknutím do plochy tohoto okénka mimo posuvník klikneme pravým tlačítkem myši, otevře se dialogové okno nastavení parametrů Settings, ve kterém můžeme změnit název posuvníku a rozsah pohybu serva. V těchto okénkách jsou umístěny posuvníky, kterými můžeme přímo ovládat pohyb serva a aktuální pozice posuvníku je současně zobrazena v tabulce ve spodní části okna programu jako číslo. Pokud jsme s nastavenou pozicí serv spokojeni, stiskneme tlačítko Next a aktuální pozice serv se zapíše do následující pozice tabulky. Při zápisu nedojde k pohybu serv ze zvolené pozice. Nyní můžeme posuvníky nastavit další pozici serv a postup opakovat až do vytvoření celé sekvence pohybu. Protože ručně vytváříme pouze pozice klíčové, při přehrávání zaznamenané sekvence je mezi těmito pozicemi prováděna interpolace. Celkový počet takto interpolovaných kroků je při ukládání každé klíčové pozice možno nastavit posuvníkem v okénku Steps. Tímto posuvníkem zvolíme počet kroků, které budou automaticky vloženy mezi dvě klíčové pozice serva. Rozestup mezi jednotlivými vkládanými kroky je pevně nastaven na 40 ms (1/25 s). Nastavení posuvníku Steps na 25 kroků tedy odpovídá 1 s pohybu mezi dvěma klíčovými pozicemi. Posuvník je při startu programu nastaven na hodnotu 15, která 15

16 zamezí nežádoucím rychlým pohybům připojeného zařízení při ladění programu. Pokud máme klíčové pozice nastaveny, můžeme sekvenci přehrát. Nejprve zvolíme, od kterého do kterého kroku (řádky tabulky) se má sekvence přehrávat. To nastavíme v okénkách from a to. Zvolíme také způsob přehrávání sekvence: Once pouze jednou Loop přehrávat stále dokola Zigzag tam a zpět Stiskem tlačítka Play začne přehrávání sekvence od pozice, zadané v položce from. Rychlost přesunu ze současné pozice do prvního bodu přehrávané sekvence je omezena, nedojde tedy k prudkému pohybu serv. Serva nejprve plynule najedou na výchozí pozici sekvence. Tlačítko Play se při běhu přehrávání změní na Stop. Přehrávání sekvence lze ukončit stiskem tlačítka Stop; přehrávaná sekvence se ukončí po dokončení aktuálně prováděné klíčové pozice a tlačítko Stop se znovu změní na Play. Pokud máme celou sekvenci doladěnu, můžeme ji uložit volbou položky Save z nabídky File. Sekvenci pohybů, kterou jsme vytvořili, můžeme nahrát do vnitřní paměti modulu ServoAnim a program nadále používat nezávisle na nadřízeném počítači. Předpokládejme, že modul ServoAnim je k počítači připojen, sekvence pohybů je odladěna a vyhovuje vašim představám. Nyní odpojíme modulu ServoAnim napájecí napětí U1 a přepneme konfigurační přepínače od 16

17 polohy Program Load (1 - OFF, 2 OFF). V programu otevřeme volbu ServoAnim a klikneme na nabídku Write. Na obrazovce se otevře okénko s názvem ServoAnim, v němž vás program vyzývá k zapojení napájecího napětí U1 Turn power on! Jakmile tak učiníme, začne automaticky nahrávání dat do vnitřní paměti ServoAnimu, což je graficky zobrazováno narůstajícím modrým proužkem v okénku ServoAnim. Nahrávání můžete přerušit stiskem tlačítka Cancel. Po skončení nahrávání sekvence vás program vyzve k vypnutí napájecího napětí U1 Turn power off! a potvrzení stiskem tlačítka OK. Tím jsou data sekvence pohybů přenesena do modulu ServoAnim a připravena ke spuštění. Přepněte konfigurační spínače na modulu ServoAnim do polohy ServoAnim (1 - ON, 2 OFF), zapojte znovu napájecí napětí U1. Stiskem tlačítka na modulu ServoAnim nyní můžete spustit sekvenci pohybů, nahranou v jeho vnitřní paměti. Kreslení čar Oblouk podle osy otáčení robotické ruky pohyb pouze servem otáčení Oblouk negativně k ose otáčení robotické ruky pohyb serv otáčení, rameno 1, rameno 2, rameno 3 Rovná čára v ose otáčení robotické ruky pohyb serv rameno 1, rameno 2, rameno 3 Rovná čára tečně k ose otáčení robotické ruky pohyb serv otáčení, rameno 1, rameno 2, rameno 3 Při pohybech je možné si vypomoci i otáčením serva zápěstí. 17

18 Kusovník 18