Ρομποτικός βραχίονας βασισμένος σε μικροελεγκτή PIC: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Από τη γραμμή συναρμολόγησης των βιομηχανιών αυτοκινητοβιομηχανίας έως τα τηλεχειρουργικά ρομπότ στο διάστημα, τα Robotic Arms βρίσκονται παντού. Οι μηχανισμοί αυτών των ρομπότ είναι παρόμοιοι με έναν άνθρωπο ο οποίος μπορεί να προγραμματιστεί για παρόμοια λειτουργία και αυξημένες δυνατότητες. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτέλεση επαναλαμβανόμενων ενεργειών γρηγορότερα και ακριβέστερα από τους ανθρώπους ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε σκληρά περιβάλλοντα χωρίς να διακινδυνεύουν ανθρώπινες ζωές. Έχουμε ήδη δημιουργήσει ένα Record and Play Robotic Arm χρησιμοποιώντας το Arduino το οποίο θα μπορούσε να εκπαιδευτεί για να κάνει μια συγκεκριμένη εργασία και να επαναληφθεί για πάντα.

Σε αυτό το σεμινάριο, θα χρησιμοποιήσουμε το βιομηχανικό πρότυπο 8-bit μικροελεγκτή PIC16F877A για τον έλεγχο του ίδιου ρομποτικού βραχίονα με ποτενσιόμετρα. Η πρόκληση με αυτό το έργο είναι ότι το PIC16F877A έχει μόνο δύο ακίδες με δυνατότητα PWN, αλλά πρέπει να ελέγχουμε περίπου 5 σερβοκινητήρες για το ρομπότ μας, οι οποίοι απαιτούν 5 μεμονωμένες ακίδες PWM. Πρέπει λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε τις καρφίτσες GPIO και να δημιουργήσουμε σήματα PWM σε καρφίτσες PIC GPIO χρησιμοποιώντας τις διακοπές του χρονοδιακόπτη. Τώρα, φυσικά, θα μπορούσαμε να αναβαθμιστούμε σε έναν καλύτερο μικροελεγκτή ή να χρησιμοποιήσουμε ένα IC απο-πολυπλέκτη για να κάνουμε τα πράγματα πολύ πιο εύκολα εδώ. Ωστόσο, αξίζει να δοκιμάσετε αυτό το έργο για τη μαθησιακή εμπειρία.

Η μηχανική δομή του ρομποτικού βραχίονα που χρησιμοποιώ σε αυτό το έργο ήταν πλήρως εκτυπωμένη 3D για το προηγούμενο έργο μου. μπορείτε να βρείτε τα πλήρη αρχεία σχεδίασης και τη διαδικασία συναρμολόγησης εδώ. Εναλλακτικά, εάν δεν έχετε τρισδιάστατο εκτυπωτή, μπορείτε επίσης να δημιουργήσετε έναν απλό ρομποτικό βραχίονα χρησιμοποιώντας χαρτόνια όπως φαίνεται στο σύνδεσμο. Αν υποθέσουμε ότι έχετε κάπως πιάσει το ρομποτικό σας χέρι, αφήστε να προχωρήσουμε στο έργο.

Βήμα 1: Διάγραμμα κυκλώματος

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος για αυτόν τον ρομποτικό βραχίονα που βασίζεται σε μικροελεγκτές PIC φαίνεται παρακάτω. Τα διαγράμματα σχεδιάστηκαν χρησιμοποιώντας το EasyEDA.

Το διάγραμμα κυκλώματος είναι αρκετά απλό. το πλήρες έργο τροφοδοτείται από τον προσαρμογέα 12V. Αυτό το 12V στη συνέχεια μετατρέπεται σε +5V χρησιμοποιώντας δύο ρυθμιστές τάσης 7805. Το ένα φέρει την ένδειξη +5V και το άλλο το +5V (2). Ο λόγος για τον οποίο υπάρχουν δύο ρυθμιστές είναι ότι όταν το σερβο περιστρέφεται τραβά πολύ ρεύμα το οποίο δημιουργεί πτώση τάσης. Αυτή η πτώση τάσης αναγκάζει το PIC να επανεκκινηθεί, επομένως δεν μπορούμε να λειτουργήσουμε τόσο τον PIC όσο και τους σερβοκινητήρες στην ίδια ράγα +5V. Έτσι, αυτό με την ένδειξη +5V χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του μικροελεγκτή PIC, LCD και ποτενσιόμετρα και μια ξεχωριστή έξοδος ρυθμιστή που επισημαίνεται ως +5V (2) χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των σερβοκινητήρων.

Οι πέντε ακίδες εξόδου των ποτενσιόμετρων που παρέχουν μεταβλητή τάση από 0V έως 5V συνδέονται με τους αναλογικούς πείρους An0 έως AN4 του PIC. Δεδομένου ότι σχεδιάζουμε να χρησιμοποιήσουμε χρονοδιακόπτες για τη δημιουργία PWM, οι σερβοκινητήρες μπορούν να συνδεθούν σε οποιαδήποτε καρφίτσα GPIO. Έχω επιλέξει καρφίτσες από RD2 έως RD6 για τους σερβοκινητήρες, αλλά μπορεί να είναι οποιοδήποτε GPIO της επιλογής σας.

Δεδομένου ότι το πρόγραμμα περιλαμβάνει πολλά σφάλματα, μια οθόνη LCD 16x2 διασυνδέεται επίσης στη θύραB του PIC. Αυτό θα εμφανίσει τον κύκλο λειτουργίας των σερβοκινητήρων που ελέγχονται. Εκτός από αυτό, έχω επίσης επεκτείνει τις συνδέσεις για όλους τους GPIO και αναλογικούς ακροδέκτες, σε περίπτωση που χρειαστεί να συνδεθούν αισθητήρες στο μέλλον. Τέλος, έχω συνδέσει επίσης τον πείρο προγραμματιστή H1 για άμεσο προγραμματισμό του PIC με pickit3 χρησιμοποιώντας την επιλογή προγραμματισμού ICSP.

Βήμα 2: Δημιουργία σημάτων PWM σε καρφίτσα GPIO για έλεγχο σερβοκινητήρα

"loading =" τεμπέλης ">