A dokładniej: zbuduj i uruchom ramię manipulatora! A jeszcze dokładniej: dwa ramiona! Prezentujemy pierwszy z artykułów z serii „Makers’ time”, który może okazać się interesujący zarówno dla hobbystów, jak też firm zajmujących się produkcją prostych maszyn lub szukających metod niskokosztowej robotyzacji procesów. W projekcie wykorzystano m.in. prosty system sterowania napędami, części wytwarzane addytywnie (druk 3D) i wprowadzony niedawno do sprzedaży manipulator firmy igus.
Firma RS Components opublikowała kilkuczęściowy poradnik dotyczący budowy, konfiguracji i uruchomienia prostego ramienia robotycznego, który w skrócie przedstawiamy poniżej. W pierwszej części ramię jest wytwarzane z elementów wycinanych i drukowanych przyrostowo, zaś w kolejnej – system napędowy jest instalowany w dostępnym komercyjnie manipulatorze igus robolink D.
Poniższy artykuł ma charakter niekomercyjny – pozostawiłem w nim odwołania do produktów w celach informacyjnych. W wielu miejscach linki prowadzą do angielskojęzycznej strony DesignSpark, stąd też całość warto traktować bardziej jako inspirację, a nie gotowy poradnik. Z chęcią jednak przeczytam komentarze na jego temat. Zapraszam do dyskusji pod artykułem!
Część 1: Projekt i wykonanie ramienia z napędami
Poradnik, o którym mowa, został opracowany na bazie prac Massimo Temporellego, założyciela The Fablab, który przedstawia wytyczne do stworzenia funkcjonującego modelu robota.
Jako sterownik wykorzystany został PLC typu open-source bazujący na platformie Arduino, który oferuje Industrial Shields. Był to dokładniej M-Duino PLC. Do tego dołożone zostały napędy silników skokowych oraz same silniki (m.in. Sanyo Denki) i zasilacz. Wykaz komponentów dostępny jest w opisie pierwszej części projektu.
Ramię robotyczne, jako że był to projekt hobbystyczny, zostało wykonane z drewna (skorzystano z wycinarki laserowej), zaś część elementów wytworzono korzystając z wytwarzania przyrostowego (druku 3D).
Wykaz użytych podzespołów, pliki dla wycinarki laserowej, pliki dla drukarki 3D oraz kod programu dostępny jest darmowo w portalu DesignSpark (wymagana jest rejestracja).
Pierwsza część artykułu znajduje się tutaj. W drugiej części publikacji można zobaczyć działanie manipulatora.
Część 2: Wykorzystanie sterowania w ramieniu komercyjnym
Najpierw dwa słowa o systemie igus robolink D. Dostępne są dwa pięcioosiowe ramiona przegubowe – występujące jako zestawy montażowe zawierające konstrukcję ramienia, silniki krokowe i przekładnie, jak też jako gotowe do podłączenia ramiona przegubowe. Możliwe jest też łączenie silników oraz przegubów o różnych wielkościach z powszechnie stosowanymi sterownikami w celu zbudowania kompletnego robota z tworzywa sztucznego i aluminium.
Zestaw robotyczny dostępny jest w dwóch wariantach: mniejszym o nośności do 0,5 kg oraz większym o nośności do 2,5 kg. Ponadto można go zamawiać jako podzespół – np. jako jednostkę obrotową, wychylną lub 2-osiowe ramię wychylne. Gotowe ramię może być łatwo używane do różnorodnych zastosowań w przemyśle.
Kontynuując projekt Temporelli wykorzystał wykonany na potrzeby swojego robota system sterowania ruchem i zaimplementował go do ramienia robotycznego igusa robolink D. „Odbiorcy mogą stworzyć szybko i łatwo robota, który dodatkowo – dzięki użyciu łożyska bezsmarowego – praktycznie nie będzie wymagał serwisowania” – komentuje autor.
Parametry ramion robolink D dostępne są na stronie producenta, zaś aktualne koszty zakupu można znaleźć m.in. tutaj. Generalnie przy zamawianiu jednej sztuki cena ramienia bez sterowania wynosi około 6 tys. euro (dotyczy większego z wariantów).
Tutaj przykładowy wykaz elementów potrzebnych do stworzenia omawianej aplikacji.
Część 3: Zdalne sterowanie pracą i testy w „realnym świecie”
Wykorzystany w projekcie kontroler Industrial Shields PLC wyposażony jest w interfejs ethernetowy, co daje możliwość łatwej komunikacji sieciowej z systemem nadrzędnym. Stąd też kolejnym etapem rozwoju było wykorzystanie oprogramowania Groov do stworzenia HMI (interfejsu człowiek-maszyna) do kontroli pracy ramienia robotycznego.
Omawiane oprogramowanie można na pobrać z tej strony, przy czym darmowo dostępne jest w pełni funkcjonalne demo. Projekt tworzy się korzystając z interfejsu graficznego, co pozwala na łatwe zbudowanie interfejsu do wyświetlania i kontroli stanu pracy robota. Warto dodać, że omawiane oprogramowanie pozwala na rozbudowę istniejących, starszych systemów sterowania i innych w stronę przemysłowego Internetu Rzeczy.
Na koniec przyszdłe czas na sprawdzenie działania ramienia w warunkach „przemysłowych”. Oczywiście nie była to aplikacja heavy-duty czy nawet do niej zbliżona, ale jednak dosyć dobrze odwzorowująca jedno z potencjalnych zastosowań robota.
W ramach testu robot przenosi pojemnik z próbką. Próby odbywały się w zakładzie produkcyjnym Converting (branża FMCG).
Cześć 4: Wykorzystane podzespoły, pozostałe informacje
Usługi druku 3D
Takich jest na rynku coraz więcej – pozostając przy omawianych firmach, można wskazać ofertę igusa.
Przykład aplikacji z ramionami Robolink D
https://www.youtube.com/watch?time_continue=27&v=Oukug5RTQMM
Źródło zdjęć: RS, igus
