মোসল্টি থ্রিডি-প্রিন্টেড রোবোটিক আর্ম যা পুতুল নিয়ন্ত্রণের অনুকরণ করে: 11 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

আমি ভারত থেকে একজন যান্ত্রিক প্রকৌশল ছাত্র এবং এটি আমার আন্ডারগ্র্যাড ডিগ্রি প্রকল্প।

এই প্রকল্পটি কম খরচে রোবোটিক আর্ম তৈরির দিকে মনোনিবেশ করেছে যা বেশিরভাগ 3 ডি প্রিন্টেড এবং 2 টি আঙুলের গ্রিপার সহ 5 টি ডিওএফ রয়েছে। রোবটিক বাহু একটি পুতুল নিয়ন্ত্রক দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা রোবটিক বাহুর একটি ডেস্কটপ মডেল যা স্বাধীনতার সমান ডিগ্রী যার সন্ধি সেন্সর দিয়ে সজ্জিত। হাতে নিয়ন্ত্রককে হস্তান্তর করলে রোবটিক বাহু মাস্টার-স্লেভ ফ্যাশনে চলাচলের অনুকরণ করে। সিস্টেমটি ESP8266 ওয়াইফাই মডিউলকে ডেটা ট্রান্সমিশন মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করে। মাস্টার-স্লেভ অপারেটর ইন্টারফেস রোবোটিক আর্ম ম্যানিপুলেশনের জন্য একটি সহজে শেখার পদ্ধতি প্রদান করে। Nodemcu (Esp8266) একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

এই প্রকল্পের পিছনে লক্ষ্য ছিল কম খরচে রোবট তৈরি করা যা শিক্ষামূলক কাজে ব্যবহার করা যেতে পারে। আমরা এই প্রকল্পটি ওপেন সোর্স তৈরি এবং তৈরির লক্ষ্য নিয়েছি যাতে ব্যক্তিরা নিজেরাই এটি তৈরি, সংশোধন এবং অন্বেষণ করতে পারে। কম খরচে এবং সম্পূর্ণ ওপেন সোর্স হওয়ায় এটি সহকর্মী শিক্ষার্থীদের এই ক্ষেত্রটি শিখতে এবং অন্বেষণ করতে অনুপ্রাণিত করতে পারে।

আমার প্রকল্পের সঙ্গীরা:

• শুভম লেখার
• নিখিল কোরে
• পলাশ লোনারে

বিশেষ ধন্যবাদ:

• আকাশ নরখেড়ে
• রাম বোকাদে
• অঙ্কিত কর্ডে

এই প্রকল্পে তাদের সাহায্যের জন্য।

অস্বীকৃতি: আমি এই প্রকল্প সম্পর্কে একটি ব্লগ বা নির্দেশযোগ্য লেখার পরিকল্পনা করিনি যার কারণে আমার কাছে এখন এটি নথিভুক্ত করার জন্য পর্যাপ্ত তথ্য নেই। প্রকল্পটি শুরু করার অনেক পরে এই প্রচেষ্টা করা হয়েছে। তবুও আমি যতটা সম্ভব বিস্তারিত তথ্য আনতে খুব চেষ্টা করেছি এটিকে আরো বোধগম্য করার জন্য। আপনি কিছু কিছু সময়ে এটি অসম্পূর্ণ মনে করতে পারেন … আশা করি আপনি বুঝতে পেরেছেন:) আমি একটি ইউটিউব ভিডিও অন্তর্ভুক্ত করব যার কাজ এবং অন্যান্য পরীক্ষার জিনিস শীঘ্রই দেখানো হবে

ধাপ 1: সুতরাং, এটি কিভাবে কাজ করে?

এই প্রকল্প সম্পর্কে এটি আমার জন্য সবচেয়ে উত্তেজনাপূর্ণ বিষয়।

(আমি এটিকে বাণিজ্যিক উদ্দেশ্যে ব্যবহার করার জন্য এটি কার্যকর বা সঠিক পদ্ধতি বলে দাবি করি না এটি শুধুমাত্র শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে)

আপনি হয়তো দেখবেন সস্তার রোবটগুলি সার্ভো মোটর দিয়ে যা শুধু ডেমোনেট্রেশনের জন্য। অন্যদিকে গ্রহীয় গিয়ারবক্স ইত্যাদি সহ coslty stepper মোটর রোবট আছে কিন্তু এই রোবট তাদের মধ্যে একটি ভারসাম্য।

সুতরাং, এটি কিভাবে ভিন্ন?

নির্মাণ:

কম শক্তি এবং উচ্চ মূল্যের স্টেপার মোটর ব্যবহার করার পরিবর্তে আমি ডিসি মোটর ব্যবহার করেছি কিন্তু যেহেতু আমরা জানি ডিসি মোটরগুলির প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা নেই এবং সরাসরি অবস্থান নিয়ন্ত্রণের জন্য ব্যবহার করা যায় না আমি প্রতিক্রিয়া/অবস্থান সেন্সর হিসাবে একটি পোটেন্টিওমিটার যুক্ত করে সেগুলিকে সার্ভো মোটরগুলিতে আবৃত করি।

এখন কাজের সরলতার জন্য আমি যা করেছি তা হল, আমি সস্তার 9g servos স্ট্রিপটি বের করে দিয়েছি এবং তার ডিসি মোটরকে উচ্চ টর্ক ডিসি মোটর দিয়ে প্রতিস্থাপন করেছি এবং তার ছোট পাত্রটি রোবটের জন্য যা ছিল তা দিয়ে এটি আমাকে ডিফল্ট লাইব্রেরি ব্যবহার করতে সক্ষম করেছে arduino আপনি যে সরলীকৃত কোডিং অনেক বিশ্বাস করতে পারেন না!

5V সার্ভো চিপ দিয়ে 12V ডিসি মোটর চালানোর জন্য আমি L298N মোটর ড্রাইভার মডিউল ব্যবহার করেছি যা একযোগে 2 মোটর চালাতে পারে। আইএন 4 থেকে ২ য় মোটর।এর জন্য সার্ভো চিপের আউটপুট টার্মিনাল (2) মূলত (ছোট ডিসি মোটর থেকে) L298N মডিউলের IN1 এবং IN2 এর সাথে সংযুক্ত থাকে যার 12V ডিসি মোটরের সাথে সংযুক্ত থাকে।

কাজ:

এইভাবে যখন মোটর শ্যাফট টার্গেট পজিশনে থাকে না তখন পেন্টিওমিটার সার্ভো চিপে কোণ মান পাঠায় যা মাইক্রোকন্ট্রোলার থেকে প্রাপ্ত কমান্ড অনুসারে CW বা CCW এর পরিবর্তে CW বা CCW চালানোর জন্য L298N মডিউলকে নির্দেশ করে।

স্কিম্যাটিক চিত্রে দেখানো হয়েছে (শুধুমাত্র 1 মোটরের জন্য)

আমাদের কেস কমান্ডে (জয়েন্ট এঙ্গেল ভ্যালু) পাপেট কন্ট্রোলারের মাধ্যমে পাঠানো হয় যা 10 টি টাইম স্কেলড করা হয় রোবট যোগদান যা প্রতিটি যোগদান মোটর চেষ্টা করার চেষ্টা করুন।

প্রতিটি জয়েন্টে একটি পেন্টিওমিটার বেল্ট পুলি মেক্সিমের মাধ্যমে জয়েন্ট শ্যাফ্টের সাথে সংযুক্ত থাকে।

ধাপ 2: ব্যবহৃত উপাদানগুলি:

যেমন আমি বলেছি আমি এখনও কাজ করছি এবং দিন দিন এটি উন্নত করছি, এই উপাদানগুলি ভবিষ্যতের কিছু আপডেটে ভিন্ন হতে পারে।

আমার লক্ষ্য ছিল এটিকে যতটা সম্ভব অর্থনৈতিক করে তোলা তাই আমি খুব নির্বাচনী উপাদান ব্যবহার করেছি। এটি আর্ম টিল তারিখ পর্যন্ত ব্যবহৃত প্রধান উপাদানগুলির তালিকা (আমি ভবিষ্যতে এটি আপডেট করতে থাকব)

1. Esp8266 (2x)
2. ডিসি মোটর (বিভিন্ন স্পেসিফিকেশন টর্ক এবং গতি, 5x)
3. L298N মোটর ড্রাইভার মডিউল (2x)
4. পোটেন্টিওমিটার (8x)
5. অ্যালুমিনিয়াম চ্যানেল (30x30, 1 মিটার)
6. বিবিধ হার্ডওয়্যার

ধাপ 3: গণনা এবং আর্ম ডিজাইন

আর্ম ডিজাইনের জন্য আমি catia v5 সফটওয়্যার ব্যবহার করেছিলাম। ডিজাইন প্রক্রিয়া শুরু করার আগে প্রথম জিনিসটি ছিল প্রতিটি লিঙ্কের দৈর্ঘ্য এবং টর্ক গণনা করা যা প্রতিটি জয়েন্টকে টিকিয়ে রাখতে হবে।

প্রথমে আমি কিছু অনুমান দিয়ে শুরু করেছি যার মধ্যে রয়েছে:

1. রোবটের সর্বোচ্চ প্লেলোড হবে 500 গ্রাম (1.1 পাউন্ড)
2. রোবটের মোট নাগাল 500 মিমি হবে
3. রোবটের ওজন 3 কেজির বেশি হবে না।

লিঙ্ক দৈর্ঘ্য গণনা

এর সাথে চালিয়ে আমি গবেষণাপত্র "আইএমএইচ ভ্যান হ্যারেন দ্বারা একটি রোবোটিক আর্মের ডিজাইন" এর রেফারেন্স সহ লিঙ্ক দৈর্ঘ্য গণনা করেছি

I. M. H. ভ্যান হ্যারেন একটি চমৎকার উদাহরণ দিয়েছেন কিভাবে তিনি একটি জৈবিক রেফারেন্স ব্যবহার করে লিঙ্কের দৈর্ঘ্য নির্ণয় করেন যেখানে প্রধান শরীরের অংশগুলির দৈর্ঘ্য মোট উচ্চতার একটি ভগ্নাংশ হিসাবে প্রকাশ করা হয়। এটি ডুমুরে দেখানো হয়েছে।

গণনার পরে লিঙ্কের দৈর্ঘ্য বেরিয়ে আসে

L1 = 274 মিমি

এল 2 = 215 মিমি

এল 3 = 160 মিমি

গ্রিপারের দৈর্ঘ্য = 150 মিমি

টর্ক গণনা:

টর্ককে গণনা করার জন্য আমি ইঞ্জিনে প্রয়োগ করা টার্ক এবং মুহুর্তের মৌলিক ধারণাগুলি ব্যবহার করেছি।

গতিশীল গণনায় না গিয়ে আমি কিছু বিপরীত কারণে শুধুমাত্র স্ট্যাটিক টর্ক গণনায় বিশ্রাম নিয়েছি।

এখানে 2 টি প্রধান খেলোয়াড় আছে আমি T = FxR অর্থাৎ আমাদের ক্ষেত্রে লোড (ভর) এবং লিঙ্কের দৈর্ঘ্য হিসাবে। প্রকৃতপক্ষে এটি পরিমাপ না করে প্রতিটি উপাদানের ওজন।

সুতরাং, আমি পুনরাবৃত্তিতে এই গণনাগুলি করেছি।

1. আমি অ্যালুমিনিয়াম চ্যানেলটিকে তার দৈর্ঘ্য জুড়ে একটি অভিন্ন উপাদান হিসাবে ধরে নিয়েছিলাম এবং মোট 1 মিটার পিসের ওজনকে ভাগ করেছিলাম যা আমি ব্যবহার করতে যাচ্ছিলাম।
2. জয়েন্টগুলির জন্য, আমি মোট রোবট ওজন অনুমানের উপর ভিত্তি করে প্রতিটি জয়েন্টের (মোটর ওজন + 3D মুদ্রিত অংশের ওজন + অন্যান্য) জন্য কিছু মান গ্রহণ করেছি।
3. আগের 2 টি ধাপ আমাকে ১ ম পুনরাবৃত্তি যুগ্ম টর্ক মান দিয়েছে।
4. দ্বিতীয় পুনরাবৃত্তিতে আমি মোটরগুলির মূল ওজন ব্যবহার করেছি (যা আমি তৃতীয় ধাপে খুঁজে পেয়েছি) এবং আবার প্রতিটি জয়েন্টের জন্য স্ট্যাটিক টর্কে গণনা করেছি।
5. যদি ধাপ 4 এ চূড়ান্ত টর্ক মানগুলি ধাপ 3 এ নির্বাচিত মোটরগুলির জন্য উপযুক্ত ছিল তবে আমি মোটরটি চূড়ান্ত করেছিলাম অন্যথায় ধাপ 3 এবং 4 পুনরাবৃত্তি করুন যতক্ষণ না প্রণীত মানগুলি প্রকৃত মোটর চশমা পূরণ করে।

হাতের নকশা:

এই পুরো প্রজেক্টের মধ্যে এটি ছিল সবচেয়ে ক্লান্তিকর কাজ এবং এটি ডিজাইন করতে প্রায় এক মাস সময় লেগেছে। যেভাবে আমি CAD মডেলের ছবি সংযুক্ত করেছি।

ধাপ 4: 3 ডি প্রিন্টিং পার্টস

সমস্ত অংশের মোসলেটি হল জয়েন্টগুলোতে 3D মুদ্রিত 99 $ প্রিন্টারে 100x100x100 মিমি প্রিন্ট এরিয়া (হ্যাঁ এটা সত্য !!)

প্রিন্টার: ইজি থ্রিড X1

আমি স্লাইসারের বাইরে মেজর পার্টস ফটোগুলি অন্তর্ভুক্ত করেছি এবং আমি সিএডি ফাইল ক্যাটফাইলের পাশাপাশি এসটিএল -এর সমস্ত অংশের সাথে লিঙ্ক করব যাতে আপনি আপনার ইচ্ছামত ডাউনলোড এবং সম্পাদনা করতে পারেন।

ধাপ 5: কাঁধের যৌথ সমাবেশ (যৌথ J1 এবং J2)

বেস পুলি একটি ভিন্ন প্রিন্টারে মুদ্রিত হয়েছিল কারণ এটি 160 মিমি ব্যাস। নীচের অংশটি হল যেখানে বিয়ারিংগুলি ফিট করে যা একটি কেন্দ্রীয় খাদে একটি প্ল্যাটফর্মে মাউন্ট করা হয় যা বাহু সরানোর জন্য তৈরি করা হয় (ট্যাঙ্ক, ভবিষ্যতে এর আরও বেশি)।

বড় গিয়ার (ছবিতে হলুদ) অ্যালুমিনিয়াম চ্যানেলে বাদাম বোল্ট দিয়ে মাউন্ট করা হয় যার মাধ্যমে 8 মিমি স্টিল শ্যাফ্ট যা দিয়ে যৌথ 2 সরানো হয়। প্রথম জয়েন্টে গিয়ার অনুপাত 4: 1 এবং দ্বিতীয় জয়েন্টের 3.4: 1

ধাপ 6: কনুই এবং জয়েন্ট (যৌথ J3)

(কিছু ছবি তৈরির পরে আছে যেহেতু আমি সম্পূর্ণ প্রক্রিয়ার ছবিগুলি পাই না)

কনুই জয়েন্ট হল কাঁধের জয়েন্টের পর একটি।

টুকরো 1 এর একটি ডিসি মোটর রয়েছে যার সাথে ড্রাইভিং পিনিয়ান এবং টুকরা 2 এর সাথে বড় গিয়ার সংযুক্ত এবং শ্যাফ্টকে সমর্থন করার জন্য ভারবহন জোড়া রয়েছে গিয়ার অনুপাত J2 এর মতই অর্থাৎ 3.4: 1 কিন্তু মোটর 12.5 কেজি-সিএম 60 আরপিএম।

যৌথ J3 এর চলাচলের 160 ডিগ্রি পরিসীমা রয়েছে।

ধাপ 7: কব্জি যুগ্ম (যৌথ J4 এবং J5)

(কিছু ছবি তৈরির পরে আছে যেহেতু আমি সম্পূর্ণ প্রক্রিয়ার ছবিগুলি পাই না)

কনুই জয়েন্টের পর কব্জি জয়েন্ট হয়।এটি আবার 2 টি টুকরো করে থাকে আগের লিঙ্কে একটি (অর্থাৎ লিঙ্ক 2) এবং একটি J5 মোটোট নিয়ে গঠিত যা কব্জি সমাবেশ ঘোরায়। গিয়ার অনুপাত 1.5: 1 এবং ব্যবহৃত ডিসি মোটর 10 RPM 8 KG -সেমি.

এই যৌথ J4 এর ঘূর্ণনের 90 ডিগ্রী পরিসীমা এবং J5 এর 360 ডিগ্রী রয়েছে।

ধাপ 8: গ্রিপার

এটি ছিল নকশা করা সবচেয়ে কঠিন কাজগুলির মধ্যে একটি। এটি এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছিল যে এটি বেশিরভাগ বস্তু বাছাই করতে পারে এবং আমাদের চারপাশের বেশিরভাগ জিনিস যেমন ধরার দরজা, হাতল, বার ইত্যাদি ধরতে পারে।

ছবিতে দেখানো হয়েছে একটি মোটর ড্রাইভের সাথে সংযুক্ত একটি হেলিকাল গিয়ার ঘড়ির কাঁটার দিকে বা উল্টো ঘড়ির কাঁটার দিকে যা আঙ্গুলের সাথে সংযুক্ত এবং তাদের বন্ধ করা হয়।

গ্রিপারের সমস্ত অংশ সংযুক্ত ছবিতে দেখানো হয়েছে।

ধাপ 9: রোবোটিক আর্মের জন্য পুতুল নিয়ন্ত্রক তৈরি করা

পাপেট কন্ট্রোলারটি প্রকৃত রোবোটিক আর্মের 10 গুণ স্কেল ডাউন সংস্করণ। এতে 4 টি জোড়ায় 4 টি পোটেন্টিওমিটার লাগানো আছে যেমন J1, J2, J3, J4 এবং যৌথ J5 ক্রমাগত ঘোরানোর জন্য একটি পুশ বোতাম দিয়ে পরিচালিত হবে (যেকোনো জন্য গ্রিপারের ঘূর্ণন অপারেশন)

potentiometers জয়েন্টের ঘূর্ণন কোণ বুঝতে এবং এই মান 1-1023 মধ্যে Nodemcu পাঠান যা 1-360 এ রূপান্তরিত হয় এবং wifi এর মাধ্যমে অন্য Nodemcu- এ পাঠানো হয়।

esp8266 সহ 4051 মাল্টিপ্লেক্সার ব্যবহারের টিউটোরিয়াল-https://www.instructables.com/id/How-to-Use-Multip…

পরিকল্পিত ডায়াগ্রাম:

আমি এটি শেষ করার সাথে সাথে একটি পরিকল্পিত ডায়াগ্রাম যুক্ত করব (যদি কারও প্রয়োজন হয় তবে ততক্ষণ পর্যন্ত আমার সাথে যোগাযোগ করুন)

কোড: (এছাড়াও এখানে অন্তর্ভুক্ত)

drive.google.com/open?id=1fEa7Y0ELsfJY1lHt6JnEj-qa5kQKArVa

ধাপ 10: ইলেকট্রনিক্স

আমি বর্তমান কাজের ছবি সংযুক্ত করছি। সম্পূর্ণ ইলেকট্রনিক্স এবং পরিকল্পিত ডায়াগ্রাম এখনো সম্পূর্ণ হয়নি। আমি শীঘ্রই আপডেট পোস্ট করব তারপর সংযুক্ত থাকুন:)

(দ্রষ্টব্য: এই প্রকল্পটি এখনও সম্পূর্ণ হয়নি। আমি ভবিষ্যতে কোন আপডেট অনুসরণ করব)

ধাপ 11: এক জায়গায় কোড এবং পরিকল্পিত

আমি সম্পূর্ণ রোবট স্কিম্যাটিক্স এবং চূড়ান্ত কোডটি শেষ করার সাথে সাথেই করব!