كيفية اختيار وبناء ذراع آلية باستخدام محركات السائر والمؤازرات؟

هل سبق لك أن فكرت في صنع ذراع آلية بنفسك، ولكنك ممزق بشكل متكرر بين المحركات السائر ومضاعفاتولا تعرف كيف تختارها وكيف تبنيها لتكون مستقرة ودقيقة وتوفر المال؟ لا تقلق، لقد كنت عالقًا في هذه المشكلة لفترة طويلة عندما بدأت. في الواقع، طالما أنك تفهم نقاط القوة الخاصة بكل منهما وتقسم العمل بشكل معقول وفقًا لاحتياجات مشروعك، فيمكنك جعل هذا "الذراع" مرنًا وقويًا. سنتحدث اليوم عن كيفية استخدام هذا الزوج الذهبي لبناء ذراع آلية سهلة الاستخدام.

كيفية الاختيار بين محرك السائر ومضاعفات

دعونا نتحدث عن محرك السائر أولا. أكبر ميزة لها هي أن التحكم في موضعها دقيق للغاية. سوف يدور في أي زاوية بقدر ما تعطيه من نبضات، ولن يكون كسولًا على الإطلاق. وعزم الدوران الخاص بها كافٍ جدًا. حتى لو رفعت الذراع الآلية جسمًا ثقيلًا وتوقفت في الهواء، فلا يزال بإمكانها الإمساك به بقوة دون الانزلاق. وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص للمفاصل التي تتطلب تحمل الأحمال ودقة عالية في تحديد المواقع، مثل الدوران الأساسي للذراع الآلي ورفع الذراع. ومع ذلك، فإنه يتطلب لوحة تشغيل خاصة، والأسلاك أكثر تعقيدًا بعض الشيء، ولكن من أجل الاستقرار، فإن هذا الجهد يستحق الإنفاق.

دعونا نلقي نظرة على جهاز التوجيه مرة أخرى. ميزتها هي أنها سهلة التحكم. يمكن لخط إشارة واحد التعامل مع تعديل الزاوية. كما أنها صغيرة الحجم وخفيفة الوزن وسعرها معقول. علبة التروس التخفيضية المدمجة فيمضاعفاتيمكن أن ينتج عزم دوران كبير نسبيًا، وهو مناسب جدًا لوضعه على المفاصل الطرفية للمعصم وأصابع الذراع الروبوتية لتحقيق إجراءات إمساك سريعة ومرنة. عيبه هو أنه ليس دقيقًا ولا يمكن التحكم فيه مثل محرك السائر أثناء الدوران المستمر، لذا فإن استخدامه على المفاصل ذات المتطلبات المنخفضة لا يمكن أن يقلل التكاليف فحسب، بل يبسط أيضًا منطق البرمجة.

ما هو نوع المفصل الأفضل للذراع الروبوتية؟

تشبه مفاصل الذراع الآلية أكتاف الإنسان ومفاصل الكوع والمعصمين. كل جزء له طرق مختلفة لتحمل القوة وسيناريوهات عمل مختلفة. يجب أن يتحمل المفصل الأساسي وزن الذراع بالكامل وأن يتغلب أيضًا على القصور الذاتي أثناء الدوران. في هذا الوقت، باستخدام محرك السائر والمخفض التوافقي يمكن أن يحقق صلابة عالية ودقة عالية. إذا اخترت محرك متدرج لمفصل الكتف ومفصل الكوع، فسوف يصبح الذراع ضخمًا. من الأنسب اختيار أجهزة ذات عزم دوران عالي، والتي لا يمكنها توفير القوة الكافية فحسب، بل يمكنها أيضًا التحكم في الوزن ضمن نطاق مقبول.

بالنسبة لمفاصل المعصم والقابضين، تجربتي هي استخدام المؤازرة بشكل حاسم. يتمتع هذان المكانان بتردد حركة عالٍ وتغيرات سريعة في الزوايا ومساحة محدودة للغاية. الحجم الصغير وطريقة التحكم البسيطة للمؤازرة مفيدة. يمكنك تضمين المؤازرة مباشرة في نهاية الذراع الروبوتية وتوصيله بقابض مطبوع ثلاثي الأبعاد لتحقيق حركات دقيقة مثل الفتح والإغلاق والدوران. مع تقسيم العمل هذا، ستكون حركة الذراع الآلية بأكملها منسقة للغاية، من حيث القوة والبراعة.

كيفية توصيل محرك السائر والمؤازرة

تبدو الأسلاك معقدة، لكنها تصبح واضحة بمجرد تفكيكها. تحتوي محركات السائر عادةً على أربعة أو ستة أسلاك وتحتاج إلى توصيلها بمحرك متدرج خاص، والذي يتم بعد ذلك توصيله بمصدر الطاقة ولوحة التحكم الرئيسية. عندما تقوم بتوصيل الأسلاك، فإن المفتاح هو الحصول على تسلسل طور المحرك بشكل صحيح، مع سلكين في مجموعة واحدة. إذا تم توصيل الأسلاك بشكل غير صحيح، فسوف يهتز المحرك أو لا يدور. يوصى بوضع علامة على الخطوط باستخدام ورق الملصق أولاً، خاصة عند استخدام محركات متدرجة متعددة في نفس الوقت. يمكن أن توفر هذه الخطوة الكثير من الوقت لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

إن توصيلات المؤازرة أبسط بكثير، حيث تحتوي على ثلاثة أسلاك: أسلاك موجبة وسالبة وأسلاك إشارة لمصدر الطاقة. يمكنك توصيل الأقطاب الموجبة والسالبة لجميع الماكينات بالتوازي، وتوصيلها بمصدر طاقة منظم 5 فولت أو 6 فولت، وتوصيل خطوط الإشارة بمنافذ PWM المختلفة على لوحة التحكم الرئيسية. إليك نصيحة صغيرة: عندما تقوم الذراع الآلية فجأة بإجراء إمساك سريع، سيكون التيار اللحظي للمؤازرة كبيرًا جدًا. من الأفضل إضافة مكثف كبير إلى طرف مصدر الطاقة لتخزينه مؤقتًا لتجنب تقلبات الجهد التي تتسبب في إعادة تشغيل لوحة التحكم الرئيسية.

كيفية جعل نظام التحكم أكثر استقرارا

نظام التحكم يشبه عقل الذراع الآلية. سواء تم اختياره جيدًا أم لا، فإنه يؤثر بشكل مباشر على استقرار الجهاز بأكمله. أقترح عليك استخدام Mega أو STM32 مباشرة كعنصر التحكم الرئيسي. يحتوي هذا النوع من اللوحات على العديد من أطراف PWM ويمكنه التحكم في العديد من الماكينات في نفس الوقت. يمكن أيضًا إخراج إشارة النبض الخاصة بمحرك السائر بسهولة. عند البرمجة، ما عليك سوى كتابة الزاوية وعدد النبض لكل إجراء، ثم تنفيذها بالتسلسل لجعل ذراع الروبوت تتبع مسارًا سلسًا.

إذا كنت ترغب في جعل الذراع الآلية أكثر "ذكاءً"، فيمكنك أيضًا إضافة Raspberry Pi كجهاز كمبيوتر مضيف للتعامل مع التعرف البصري أو التحكم عن بعد. يرسل الكمبيوتر العلوي التعليمات إلى الكمبيوتر السفلي من خلال المنفذ التسلسلي، ويقوم الكمبيوتر السفلي بتشغيل محرك السائر والمؤازرة بدقة. يعد تقسيم العمل هذا أيضًا شائعًا جدًا في المناورات المكتبية الصناعية. أثناء التصحيح المبكر، يوصى أولاً بترك كل مفصل يتحرك بشكل مستقل، ثم القيام بالربط بعد التأكد من عدم وجود مشكلة. وهذا سيجعل استكشاف الأخطاء وإصلاحها أكثر كفاءة.

أسهل مأزق عند صنع ذراع آلية

المأزق الأول هو أن إمدادات الطاقة غير كافية. يقوم العديد من الأشخاص بتوصيل جميع المحركات بمصدر طاقة صغير. ونتيجة لذلك، تنقطع الطاقة ويتم إعادة تشغيل وحدة التحكم الرئيسية بمجرد بدء تشغيلها. النهج الصحيح هو توفير الطاقة لمحرك السائر والمؤازرة بشكل منفصل. يستخدم محرك السائر مصدر طاقة تحويل 24 فولت، ويستخدم المؤازرة وحدة تثبيت جهد منفصلة. من الأفضل استخدام مصدر طاقة صغير منفصل أو مصدر طاقة USB للوحة التحكم الرئيسية لتجنب التداخل المتبادل. تذكر أن تقوم بتوصيل جميع الأسلاك الأرضية معًا، وإلا فلن يتم إرسال الإشارة بشكل طبيعي.

المأزق الثاني هو عدم كفاية الصلابة الهيكلية. إذا كنت تستخدم أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد، فيجب إضافة البطانات أو المحامل المعدنية إلى وصلات المفاصل، وإلا فسوف تهتز بمرور الوقت وستفقد الدقة. خاصة بالنسبة للقاعدة والأكتاف، وهما المكانان اللذان يتعرضان لأكبر قدر من الضغط، يوصى بتركيب مقاطع الألمنيوم أو ألواح ألياف الكربون مباشرة. نقطة أخرى هي أن فتحات التثبيت الخاصة بمحرك السائر والمؤازرة يجب أن تكون مثبتة بمسامير معدنية. الأجزاء البلاستيكية عرضة للانزلاق تحت ضغط طويل الأمد، ومن ثم سوف ينهار الذراع بالكامل وستضيع كل الجهود.

كيفية جعل الأسلحة الآلية أكثر عملية

إذا كنت تريد استخدام هذه الذراع الآلية فعليًا، بدلاً من مجرد التحرك، فأنت بحاجة إلى تجهيزها بالأدوات النهائية المناسبة. أبسط شيء هو صنع قابض بإصبعين، يتم تشغيله بواسطة مؤازرة، يمكنه الإمساك بأجزاء صغيرة أو أقلام أو حتى صنع آلة يانصيب سطح مكتب بسيطة. لكي تكون أكثر تقدمًا، يمكنك تركيب أداة لاصقة لالتقاط الورق الرقيق أو الرقائق الصغيرة، وهو أمر مفيد بشكل خاص في سيناريوهات الأتمتة الصغيرة. يمكنك أيضًا دمج كاميرا صغيرة على المقبض لإجراء تتبع الألوان لتحقيق الفرز التلقائي.

بالإضافة إلى ذلك، يعد التحسين على مستوى البرنامج مهمًا أيضًا. يمكنك توفير وظيفة تعليمية بسيطة للذراع الروبوتية: حرك كل مفصل إلى الموضع المطلوب يدويًا، وقم بتسجيل الزاوية الحالية، ثم دع الذراع الروبوتية تقوم بتشغيل هذه الإجراءات تلقائيًا. بهذه الطريقة، حتى لو كنت لا تعرف الخوارزميات الحركية المعقدة، يمكنك إنشاء تسلسلات عملية بسرعة. طالما أن المحرك المتدرج والمؤازرة متطابقان بشكل جيد، ستجد أن الحيل التي يمكنك لعبها هي أبعد من خيالك، ويمكنك صنع ذراع آلية عملية تلبي احتياجات منتجك تمامًا.

هل هي الذراع الآلية التي تخطط حاليًا لاستخدامها لعرض المنتجات أو تجارب التدريس أو خطوط الأتمتة الصغيرة؟ مرحبًا بك في الدردشة حول سيناريوهات التطبيق المحددة الخاصة بك في منطقة التعليق، وسأقدم لك اقتراحات اختيار أكثر تفصيلاً بناءً على احتياجاتك. إذا كانت هذه المقالة مفيدة لك، فلا تنس الإعجاب بها وحفظها حتى يتمكن المزيد من الأصدقاء الذين يصنعون أذرعًا آلية من رؤيتها.