مبدأ التحكم في جهاز التوجيه للذراع الآلي: كيف تحرك عضلات المفاصل الذراع الآلي؟

فهم كيفيةمضاعفاتيجعل حركة الذراع الروبوتية تفتح الباب أمام الروبوت DIY. يجد الكثير من الناس الأمر سحريًا للغاية عندما يرون ذراعًا آلية تدور بمرونة لأول مرة، ويشعرون بالحيرة بشأن المبدأ الكامن وراء ذلك. لا تقلق، دعنا نقسمها ونسحقها لنفهمها اليوم.

ما هو المبدأ البسيط لجهاز التوجيه للتحكم في الذراع الآلية؟

ببساطة، جهاز التوجيه هو "المفصل" و"العضلة" للذراع الآلي. يمكنك التفكير في الأمر مثل المفاصل في أجسامنا، مثل الكتفين والمرفقين. إذا أراد الذراع الميكانيكي أن يدور أو يرتفع أو ينخفض، فكل هذا يعتمد على الشيء الصغير الذي يسمىمضاعفاتإلى "ممارسة القوة" داخليا. يوجد محرك صغير داخل ترس التوجيه، بالإضافة إلى مجموعة من تروس التخفيض ولوحة تحكم. عندما يتلقى الأمر، يدور المحرك الصغير بسرعة عالية، وبعد التباطؤ من خلال الترس، يتحول إلى دوران قوي وبطيء، يمكنه فقط تحريك مفاصل الذراع الآلية. العملية برمتها تشبه توجيه ذراعك، يرسل الدماغ التعليمات، وتنقبض العضلات، وتتحرك المفاصل. يتلقى جهاز التوجيه "أمر" الإشارة الكهربائية، ثم يتحول بدقة إلى الزاوية التي تحتاجها، ويتحرك نطاق ذراع الذراع الآلي جنبًا إلى جنب معها.

كيفية جعل ذراع الروبوت تدور في مسار محدد مسبقًا

إذا كنت تريد أن تتبع الذراع الآلية المسار الذي رسمته، فإن الخطوة الأساسية هي كتابة "برنامج نصي" لها، أي البرمجة. يمكنك أولاً استخدام برامج الكمبيوتر، مثل IDE، لتدوين بوضوح متى تقوم بتشغيل الملفمضاعفات، وكم درجة يجب تحويلها إليها، وما مدى سرعة تحويلها، تمامًا مثل كتابة قائمة بالخطوات. بعد كتابة هذا "البرنامج النصي"، قم بتحميله إلى لوحة التحكم (مثل لوحة التطوير) المتصلة بالمؤازرة. لوحة التحكم تشبه المدير الموثوق. سوف يرسل إشارة PWM (تعديل عرض النبض) إلى كل أجهزة في وقت محدد وفقًا للبرنامج النصي. هذا النوع من الإشارات يشبه "إشارة سرية" مختلفة، تخبر جهاز التوجيه: "أنت، انعطف إلى 30 درجة الآن!" "أنت، استدر إلى 60 درجة في الثانية التالية!" بهذه الطريقة، يمكن للذراع الروبوتية أن ترسم المسار الذي تريده بطاعة.

ما مدى تأثير اختيار جهاز التوجيه على أداء الذراع الآلية؟

إن اختيار المؤازرة يحدد بشكل مباشر ما إذا كانت ذراعك الآلية رجلاً قويًا أم ضعيفًا، أو يدًا بارعة أو مرض باركنسون. هناك ثلاثة معايير رئيسية عليك أن تنظر إليها بعناية. الأول هو عزم الدوران، والذي يُقاس عادة بالكيلوجرام والسنتيمتر (kg·cm)، والذي يحدد مقدار ما يمكن أن يحمله. إذا أرادت ذراعك الآلية الاستيلاء على جزء صغير وكان المؤازرة ضعيفة، فسوف تهتز وترتجف، ولن تتمكن من رفعها على الإطلاق. والثانية هي سرعة الدوران، الوحدة هي ثانية/60 درجة، وهي مرتبطة بسرعة الحركة. يجب أن يكون خط اللحام سريعًا، ويجب أن تكون الطباعة ثلاثية الأبعاد مستقرة، كل هذا يتوقف على احتياجاتك. والثالث هو الدقة. تعد الماكينات الرقمية أكثر دقة من الماكينات التناظرية ويمكنها ضمان توقف كل دوران عند نفس النقطة. هذا مهم جدًا للعمل المتكرر والدقيق. تمامًا مثل شراء الأحذية، يجب أن تناسب قدميك. إذا كانت كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا، فلن تتمكن من الركض بسرعة.

كيفية تنسيق الماكينات المتعددة لتجنب التداخل المتبادل

تحتوي الأذرع الآلية عمومًا على عدة مفاصل، ولكل مفصل مؤازرة. يتطلب الأمر بعض البراعة لمنعهم من القتال والتعاون بسلاسة. المشكلة الأكثر شيوعًا هي أن مصدر الطاقة غير كافٍ. تمارس العديد من الماكينات القوة في نفس الوقت، ويمكن أن يتسبب التيار اللحظي في تعطل لوحة التحكم الرئيسية. لذا فإن الخطوة الأولى هي إعداد مصدر طاقة خارجي قوي بدرجة كافية. لا تعتمد على طاقة USB. الخطوة الثانية هي تنسيق التوقيت. يجب عليك ترتيب ذلك في البرمجة سواءً لتدوير الذراع أولاً أو المعصم أولاً. إذا كان الأمر خاطئا، قد تضرب نفسك. على سبيل المثال، إذا كنت تريد الإمساك بجسم ما من اليسار ووضعه على اليمين، فيجب أن يتحرك الجزء العلوي من الذراع والجزء السفلي من الذراع والمعصم في نفس الوقت ولكن بزوايا مختلفة. وهذا يتطلب استخدام الخوارزميات الحركية. الفهم البسيط هو حساب مقدار الزاوية التي يجب أن يساهم بها كل مفصل حتى يتمكن المستجيب النهائي من التحرك بسلاسة.

هل من الصعب برمجة زاوية دوران جهاز التوجيه؟

الأمر ليس بهذه الصعوبة حقًا، فحتى المبتدئ يمكنه البدء بسرعة باستخدام الأدوات المناسبة. الأجهزة الأكثر استخدامًا هي، جنبًا إلى جنب مع مكتبة المؤازرة، يمكن لبضعة أسطر من التعليمات البرمجية تحريك المؤازرة. ما عليك سوى استخدام.كتابة(زاوية);الأمر، املأ الأقواس برقم يتراوح بين 0 و 180، وسوف يتحول المؤازرة إلى هذا الموضع بطاعة. إذا كنت تريد أن تتحرك مثل الموجة، أضف ألحلقة لزيادة الزاوية ببطء من 0 إلى 180، ثم تقليلها من 180 إلى 0. إذا كنت تريد تنفيذ حركات معقدة لذراع الروبوت، مثل رسم مربع، فيجب عليك حساب الزوايا المشتركة المقابلة للقمم الأربعة، ثم استخدام مصفوفة لتخزين الزوايا والسماح للبرنامج بتنفيذها واحدة تلو الأخرى. هذه العملية تشبه إلى حد ما العزف على البيانو. تضغط على المفاتيح بالتسلسل (إرسال التعليمات)، وتخرج الموسيقى (الإجراء).

كيفية معايرة جهاز التوجيه إذا كانت دقة دورانه غير كافية؟

عند القيام بعمل دقيق، قد تجد أن المؤازرة لا تدور بدقة كافية. الأمر هو إعطاء 90 درجة، لكنها تصل إلى 88 درجة فقط. وهذا ما يسمى خطأ. قد تكون هذه مشكلة في جودة المؤازرة نفسها، أو قد يكون سببها تشوه طفيف في هيكل الذراع الميكانيكية. الخطوة الأولى في المعايرة هي العثور فعليًا على موضع الصفر. يمكنك إزالة ذراع المؤازرة، وإرسال إشارة 90 درجة إليه، ثم ضبط ذراع المؤازرة يدويًا على الوضع الفعلي 90 درجة وتثبيته، وبالتالي إنشاء خط أساسي. والخطوة الثانية هي تعويض البرمجيات. يمكنك قياس الانحراف الفعلي. على سبيل المثال، إذا كان الانحراف درجتين في كل مرة، ففي الكود، عندما تريد التدوير 90 درجة، اكتب الأمر على أنه 92 درجة. من خلال قياس بضع نقاط إضافية، يمكنك ملاءمة منحنى المعايرة وكتابته في الكود، ويمكن تحسين الدقة بشكل كبير.

بعد قراءة هذا، هل لديك بالفعل فكرة جيدة عن مبدأ المؤازرة التي تقود الذراع الآلية؟ هل تريد تجربتها بنفسك؟ فقط تخيل، إذا كنت تقوم بمشروعك الصغير الأول، ما هو نوع الأشياء الصغيرة في الحياة التي ترغب في استخدامها لالتقاطها؟ مرحبًا بك في الدردشة حول إبداعك في منطقة التعليق. إذا وجدت المقال مفيدًا، فلا تنسَ الإعجاب به ومشاركته حتى يتمكن المزيد من الأشخاص من الانضمام إليه!