Þú getur lært hvernig á að smíða vélfærahandlegg árið 2025 með því að fylgja einföldum skrefum. Margir byrjendur búa til vélfærahandleggi fyrir skólann, forritun og skemmtileg verkefni. Til að byrja geturðu notað sett eins og LEGO Mindstorms, Raspberry Pi vélmenni eða EZ-Robot til að læra og gera tilraunir. Vinsæl vörumerki fyrir varahluti eru meðal annars FANUC, KUKA og Standard Bots.
Skipuleggja og undirbúa
Skilgreindu tilgang
Áður en þú byrjar skaltu ákveða hvers vegna þú vilt smíða vélfæraarmMargir nota vélmennahandleggi til að læra, taka upp hluti eða stjórna þeim með símanum. Þú ættir að hugsa um stærðina, hversu marga liði þú vilt og hvaða verkefni handleggurinn mun sinna.
Botninn veitir handleggnum stöðugleika og hjálpar honum að hreyfast mjúklega.
Liðir ráða því hvernig handleggurinn beygist og snýst.
Fleiri liðir þýða að handleggurinn getur hreyfst á fleiri vegu.
Endi armsins, kallaður endaáhrifavaldur, grípur eða hreyfir hluti.
Úlnliðurinn gerir handleggnum kleift að snúast og snúast fyrir betri stjórn.
Ráð: Ef þú vilt læra hvernig á að smíða vélmenni fyrir Bluetooth-stýringu eða hluttínslu, skipuleggðu þá nægilega marga liði og grip.
Veldu efni
Þú getur notað mismunandi efni fyrir vélmennaarminn þinn. Hvert efni hefur sína eigin styrkleika og veikleika.
Efni | Kostir | Gallar |
|---|---|---|
Akrýl | Létt, auðvelt að skera, lítur vel út | Getur brotnað undir álagi |
Wood | Ódýrt, auðvelt að móta | Ekki eins sterkt og málmur |
3D Prentað | Sérsniðin form, ljós | Þarfnast þrívíddarprentara |
Pappi | Mjög ódýrt, auðvelt að finna | Ekki endingargott, veikt |
Veldu efni sem hentar verkefninu þínu og fjárhagsáætlun. Léttari efni hjálpa handleggnum að hreyfast hraðar en sterk efni endast lengur.
Safnaðu íhlutum
Þú þarft nokkra hluti til að smíða vélmennaarm. Flest verkefni nota servómótora til hreyfingar og örstýringu eins og Arduino til stýringar.
Mótorar eða stýrivélar (servómótorar virka vel)
Örstýring (Arduino er vinsæll)
Potentiómetrar, viðnám, hnappar
Vírar og aflgjafi
Þú getur fundið gæðahluti frá vörumerkjum eins og EVst, Elephant Robotics eða Standard Bots. EVst býður upp á bæði sett og einstaka hluti fyrir byrjendur og áhugamenn. Ef þú vilt vita hvernig á að smíða vélmennaarm sem virkar vel, notaðu alltaf áreiðanlega íhluti.
Hvernig á að smíða vélmenni
Hönnun og samsetning
Fyrst þarftu að skipuleggðu hvernig vélmennaarmurinn þinn mun líta út. Teiknaðu hugmyndina þína á blað eða notaðu ókeypis verkfæri eins og Tinkercad. Ákveddu hversu marga liði þú vilt. Hugsaðu um hvar hver hluti á að tengjast. Margir nota þrívíddarprentun til að búa til sérstaka hluti fyrir handlegginn sinn. Þú getur líka skorið akrýl eða tré með einföldum verkfærum.
Til að setja handlegginn saman skaltu fylgja þessum skrefum:
Skerið hvert stykki í rétta stærð. Notið reglustiku og tússpenna til aðstoðar.
Festið samskeytin með skrúfum, boltum og festingum.
Setjið nylon millilegg, þvottavélar og hnetur í öll liðamót. Þetta hjálpar handleggnum að hreyfast mjúklega og kemur í veg fyrir núning.
Haldið servóunum á sínum stað með festingum og skrúfum. Gakktu úr skugga um að hneturnar passi í götin á pallinum til að styrkja þær.
Tengdu aðalarminn, snúningstengingarnar, hallarmana og griparmanninn með sama vélbúnaði.
Setjið stóra flansa á milli hluta sem hreyfast ekki og hluta sem snúast. Þetta gefur pláss og gerir arminum kleift að snúast auðveldlega.
Herðið skrúfurnar með höndunum ef þið getið ekki notað verkfæri. Þetta kemur í veg fyrir að armurinn titri.
Notið læsingarmötur á skrúfurnar á gripnum. Þessar hnetur leyfa gripnum að hreyfast en losna ekki.
Byggðu upp sterkan grunn eða klemmdu arminn við borðið. Þetta kemur í veg fyrir að armurinn detti.
Margir byrjendur búa til einfalda handleggi með gripum til að taka upp smáhluti. Sumir bæta við gervigreindarsjónkerfum til að finna hluti í rauntíma. Veldu stíl sem passar við það sem þú vilt gera og það sem þú veist.
Setja upp mótorar og raflögn
Þú þarft að setja mótorar í hvern lið. Flestir nota servó mótorar vegna þess að þau eru auðveld í notkun. Festið hvern mótor með sviga og skrúfum. Dragið servóvírana í gegnum göt í arminum. Þetta heldur vírunum öruggum og kemur í veg fyrir flækjur.
Fylgdu þessum skrefum fyrir raflögn:
Athugaðu plús- og mínusenda rafhlöðunnar. Tengdu rauða vírinn við plús og svarta vírinn við mínus.
Leggðu rauða rafmagnssnúruna í gegnum aðalrofann að rafmagnsdreifiborðinu (PDP).
Tengdu aflgjafainntak hvers mótorstýringar við hástraumsútganginn á rafeindastýringunni (PDP).
Notið vírafleiðara til að undirbúa vírana. Setjið þá í tengiklemmurnar.
Tengdu útganga mótorstýringarinnar við mótorana með Wago 221 tengjum. Paraðu rauðu vírana við rauða og svarta við svarta.
Fyrir langar vírar skal nota 12 AWG framlengingarvíra. Leggið þá örugglega eftir arminum.
Athugið alltaf tengingar með því að skoða og toga varlega í vírana. Gakktu úr skugga um að þeir séu þéttir og öruggir.
Settu vélmennaarminn á kubba á meðan þú ert að tengja raflögn og prófa. Þetta kemur í veg fyrir að hann hreyfist skyndilega.
Mótorstýringar fara á milli örstýringarinnar og mótoranna. Þær gefa rétt magn af afli. Tengdu aflgjafainntök stýringarinnar við 5V og jarðtengingar örstýringarinnar. Stýrimerki nota PWM eða UART. Fyrir burstalausa mótora verður þú að setja upp ESC. Arduino Servo bókasafnið hjálpar þér að senda PWM merki til að stjórna hraðanum.
Forrit og próf
Þú notar örstýringu eins og Arduino til að stjórna vélfærahandleggnum þínum. Skrifaðu kóða til að hreyfa hvern lið. Margir nota Python fyrir einföld verkefni vegna þess að það er einfalt og hefur mörg bókasöfn. C++ er gott fyrir hraða stjórnun og vélbúnað. Java virkar á mörgum tölvum og MATLAB er gott fyrir prófanir og líkanagerð.
Forritunarmál | Styrkleikar og dæmigerð notkunartilvik | Takmarkanir |
|---|---|---|
Python | Einföld orð, mörg bókasöfn, fljótleg hugmyndaprófun | Ekki gott fyrir hraðvirk verkefni |
C + + | Hröð, rauntíma stjórnun, virkar með vélbúnaði | Erfitt fyrir nýja notendur |
Java | Auðvelt í notkun, virkar á mörgum tölvum | Ekki best fyrir hraða stjórn |
MATLAB | Gott fyrir prófanir og líkanagerð | Ekki notað til lokaeftirlits |
Þú þarft að skipuleggja hvernig liðirnir munu hreyfast. Denavit-Hartenberg samkomulagið hjálpar þér að gera þetta. Þú gefur hverjum lið hnitramma með því að nota fjórar reglur. Þessar reglur nota fjórar tölur: θ (theta), α (alfa), r og d. Þú setur þessar tölur í töflu og býrð til umbreytingarfylki. Þegar þú margfaldar þessi fylki finnur þú staðsetningu og stefnu endaáhrifavaldsins. Þetta lætur þig vita hvert armurinn mun fara út frá liðhornum og lengd tengla.
Prófun og kvörðun eru mikilvæg skref þegar smíðað er vélmenni. Fylgdu þessum skrefum:
Skipuleggið hreyfitölur vélmennisins.
Mælið stöðuvillur með afturvirkri aðferð eða öðrum tækjum.
Finndu rúmfræðilegar villur með stærðfræðilegum aðferðum.
Lagfærið hreyfifræðilega líkanið til að gera það nákvæmara.
Notið þrívíddar mælitæki eins og leysigeisla eða straumamæla (CMM) fyrir kvörðun í opinni lykkju.
Snertið kúlur með þekktri fjarlægð og berið saman mældar stöður við það sem þið bjuggust við.
Færðu handlegginn á sama stað á mismunandi vegu til að finna og laga liðamót.
Einbeittu þér að rúmfræðilegum villum því þær valda flestum mistökum.
Notið hraða endurkvörðun með endurgjöf ef þið eruð ekki með utanaðkomandi tæki.
Athugaðu kvörðunina með því að sjá hvort nákvæmnin batnar.
Kostnaðarsjónarmið
Þú gætir velt því fyrir þér hvað það kostar að smíða vélfæraarm. Einfaldir samvinnuarmar kosta á bilinu $25,000 til $75,000 fyrir einn arm. Uppsetningarkostnaðurinn er $40,000 til $150,000. Þessir armar eru öruggir, auðveldir í uppsetningu og góðir fyrir byrjendur. Ítarlegri iðnaðararmar kosta $50,000 til $200,000 fyrir arminn. Uppsetningarkostnaðurinn getur verið allt að $500,000. Þessir armar geta lyft meira og eru nákvæmari en þurfa öryggisbúra og uppsetningu sérfræðinga.
Tegund vélfæraarms | Verðbil (grunneining) | Uppsett kostnaðarbil | Helstu eiginleikar og notkunartilvik |
|---|---|---|---|
Einfalt (samvinnuverkefni) | $ 25,000 - $ 75,000 | $ 40,000 - $ 150,000 | Öruggt, létt, auðvelt í uppsetningu, engin girðing, getur lyft um 18-20 kg, engin forritun, sveigjanleg notkun |
Ítarleg (iðnaðar) | $ 50,000 - $ 200,000 | $ 150,000 - $ 500,000 | Lyftir meira, mjög nákvæmt, þarf öryggisgrindur, notað fyrir suðu, CNC, staflanir, þungavinnu |
Að smíða úr hlutum getur kostað 20,000 til 30,000 dollara fyrir hugbúnað og öryggi. Viðhaldskostnaður er um 5–12% af verðinu á ári. Rafmagn kostar 500–1,000 dollara á ári.
Ráð: Byrjaðu með einföldum arm ef þú ert nýr í vélfærafræði. Uppfærðu eftir því sem þú lærir meira um smíði vélfæraarms.
Bilanaleit og öryggi
Algeng mál
Þegar þú smíðar vélmennaarm gætirðu lent í einhverjum vandræðum algeng vandamálAð þekkja þessi vandamál hjálpar þér að laga þau fljótt og halda verkefninu gangandi.
Vélrænn óstöðugleiki getur valdið því að handleggurinn titrar eða minnkar nákvæmni. Þú getur leyst þetta með því að nota sterkari legur og ása.
Stífleiki liða og slit á gírum hægja oft á hreyfingu. Smyrjið liðina eða skiptið um slitna hluti til að endurheimta mjúka hreyfingu.
Rafmagnsrof getur stöðvað handlegginn skyndilega og skemmt hluta. Endurnýjandi hemlunarrásir hjálpa handleggnum að hægja á sér á öruggan hátt við rafmagnsleysi.
Ryk og raki geta skaðað rafeindabúnað. Hyljið allan rafeindabúnað til að vernda hann fyrir umhverfinu.
Of margir snúrur gera uppsetningu og viðgerðir erfiðar. Reynið að nota eina snúru milli vélmennisins og stjórntækisins.
Óstöðug spenna eða gallað raflagnir geta valdið því að armurinn hættir að virka. Athugaðu alltaf aflgjafann og tengingar raflagnanna.
Ráð um öryggi
Þú verður að fylgja öryggisreglur til að vernda sjálfan þig og aðra þegar unnið er með vélmennaörmum.
Skoðið raflögnina og hlutana oft. Leitið að skemmdum eða lausum tengingum.
Setjið upp öryggisgirðingar eins og girðingar eða ljósatjöld til að halda fólki frá hreyfanlegum hlutum.
Setjið neyðarstöðvunarhnappa á staði sem auðvelt er að ná til. Gangið úr skugga um að allir viti hvernig á að nota þá.
Notið skynjara til að greina fólk eða hluti nálægt handleggnum. Þetta hjálpar vélmenninu að stöðva áður en slys verður.
Hafðu vinnusvæðið þitt bjart og hreint. Góð lýsing hjálpar þér að sjá hættusvæði.
Kynntu þér öryggisstaðla eins og ISO 10218 og ANSI/RIA R15.06. Þessir staðlar leiðbeina öruggri hönnun og notkun.
Þjálfið alla sem vinna með vélmenninu. Æfið öryggisæfingar og uppfærið þjálfunina oft.