X-Bot的由来
关于机器臂,大家该当都理解过,小到3D打印机、激光雕刻机,大到工厂里利用的工业机器臂,都是机器臂掌握的范例运用。随着工业4.0时期的到来,机器臂这样一类最范例的“机器人”,正在逐渐做事于我们生活的方方面面。
X-Bot便是这样一个机器臂作品,确切地说它是我另一个AI项目的先导作品,由于之前看paper创造一个很有趣的条件天生式对抗网络(CGAN)模型,以是产生了一些脑洞准备动手结合硬件造一个AI灵魂画手。既然是画手,光有AI算法当然还不足真切,以是X-Bot就应运而生了。
X-Bot构造篇
当时也考虑过好几种机器臂方案,终极选择了CoreXY构做作为X-Bot的设计方案。CoreXY构造是什么东西呢?首先我们来理解一下目前比较盛行的机器臂构造有哪些:
◆ 最经典的XYZ构造
这一类构造大家该当一眼就能看明白是怎么回事,大略说便是在X、Y、Z三个方向上都是独立的直线运动,虽然形式有多种,比如图中的第一种被称作龙门式,一样平常在雕刻机领域用的很多;而第二种在比较追求小型化的3D打印机上常常可以看到其身影。
XYZ构造的好处就构造非常大略,掌握也很大略,由于三个方向上的运动都是解耦的(一个方向的运动不会影响到另一个方向),而且相对来说由于是纯线性驱动,其运动精度会比较随意马虎掌握。
◆ DELTA构造
由于我们身处三维空间,因此来说只假如三个线性独立的向量都可以用来表征空间中一个唯一的坐标,对应于机器臂中,便是说只要我有三个可以精确驱动掌握的电机,我就可以玩出各种花样让一个机器臂精确地运动到某一点。在XYZ构造中,X、Y、Z三个电机的地位并不是对等的,而DELTA构造则以一种很奥妙的办法完备对称地放置三个电机,如上图所示。
通过三根连杆两端一共六个万向枢纽关头的约束,DELTA机器臂的末端可以运动到三维空间中的任意一点(在行程范围内,且行程空间并不是和XYZ构造一样的一个立方体),这种构造的好处就是非常的炫酷。实在几年前,最早决定设计自己的3D打印机的时候,就对DELTA构造非常的热衷。由于杠杆效应,一样平常来说这类机器臂的运行速率都要比XYZ要快一些,同时由于非线性掌握坐标解算须要花费更多的打算资源,有兴趣的同学可以去理解一下DELTA构造到XYZ坐标的解算公式推导过程。
◆ 圆柱构造
提到XYZ,大家首先想到的是笛卡尔坐标系,然而我们在中学的时候就学过另一种坐标系叫极坐标系,也便是用一个角度和一个长度就可以表征平面内一个点的坐标,而且其跟XY坐标的转换也很方便。那么将极坐标系再加上一个Z轴的直线运动,就得到了这样的圆柱构造机器臂。这类机器臂在实际运用中见到的比较少,由于同为极坐标构造,下面这种SCARA构造有着更“拟人”的效果。
◆ SCARA构造:
这一类机器臂的构造非常像人类手臂(虽然自由度差了很多,人手臂该当是7个自由度),优点很明显便是节省空间,缺陷也很明显,由于远真个偏差放大浸染,对付电机角度掌握的精度哀求非常高,电机的一点点抖动通报到末端都可能造成很大的偏差,因此在工业机器臂中,这类机器臂一样平常都是利用传动偏差极小的谐波减速器。
◆ CoreXY构造
与传统XY构造不同,CoreXY是一种仅利用一根同步带就可以掌握末端在XY两个方向运动的构造,非常奥妙;但是和绝大多数其他构造一样,CoreXY这种构造也会有电机和限位开关分散分布,电路连接走线比较麻烦的缺陷;于是在其根本上,X-Bot改变了电机放置的位置,将其由两边放置改为中心放置,所有的电路板和电机集中支配,构造更紧凑。
实在关于机器臂的构造还有各种各样,构造设计师们的脑洞实在是让人叹为不雅观止,有兴趣的小伙伴可以去google一下国外的各种3D打印机作品,非常的故意思。
X-Bot电路设计
驱动电路比较大略,便是一个STM32的最小系统,电机驱动直策应用了一体式的驱动器,可以tb搜索一下有很多。蓝牙模块利用的是HC-05,12V供电就行。
驱动电路核心器件:STM32F103、HC-05、LP2292、MP1584。
X-Bot固件
关于固件,直接移植了Arduino上面很成熟的grbl固件到STM32上,参数都已经设置好了,也把坐标转换函数从XY改为了CoreXY,keil直接烧录就能用了。
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