Сейчас в мире происходит глобальная автоматизация производств, из-за этого тысячи людей могут потерять рабочие места в связи с тем, что им придется работать с новым оборудованием, после чего неквалифицированных сотрудников нельзя будет пустить к высокоточному промышленному оборудованию без специальной подготовки. Наш проект поможет решить эту проблему засчет внедрения обучающих платформ, на которых возможно будет обучиться программированию и обслуживанию промышленных роботов.
Целью проекта стало создание мобильной платформы с манипулятором. Для оптимизации работы проект был разделен на четыре модуля:
- Платформа
- Манипулятор
- Печатные платы
- Написание ПО
Мобильная платформа
Платформа управляется одноплатным компьютером Raspberry Pi в связке с микроконтроллером Atmega328p для управления периферией. Такая архитектура позволяет разделить низкоуровневое программирование микроконтроллеров и высокоуровневое программирование под одноплатный микрокомпьютер RPI.
Высокая производительность RPI позволяет решать широкий спектр задач по локализации и взаимодействию с другими объектами, используя такие технологии, как машинное зрение, алгоритм slam в связке с lidar, в то время как atmega328p отвечает за независимое управление периферийными устройствами.
Манипулятор
Платформа оснащена 5-осевым манипулятором с двупалым захватом, позволяющим ему поднимать различные грузы. Манипулятор был спроектирован в программе Fusion 360 и распечатан на 3D-принтере. Приводится в движение при помощи шаговых двигателей и сервоприводов.
Печатные платы
Для управления моторами мы создали свою печатную плату, которую м спроектировали в программе sprint layout. Затем на лазерном принтере мы распечатали плату на фотобумаге. После этого с помощью нагревательного элемента мы перенесли это на лист фольгированного текстолита. Далее с помощью раствора хлорного железа мы вытравили плату, просверлили в ней отверстия и залудили её, а в конце припаяли все компоненты на свои места.
Написание ПО
Для управления платформой и манипулятором были использованы программы, написанные на языке С++, и для реализации машинного зрения на роботе была написана программа на языке питон. В связке с использованием библиотеки Open CV было реализовано распознавание QR меток. Сейчас мы используем ручное управление с пульта.
Процесс работы
Сначала мы разделились на три команды: моделирование, электроника, программирование. Некоторые ребята обучались, а те, кто уже имел багаж знаний, начали работу над проектом. После получения необходимых знаний, вся команда приступила к работе. Для начала, расставив компоненты платформы, мы спроектировали ее в программе Fusion 360, после чего изготовили детали на лазерном станке с ЧПУ. Собрали платформу и доработали конструкционные недостатки.
Отталкиваясь от длины ремней и мощности двигателей был спроектирован манипулятор в программе Fusion 360, после чего распечатан на 3D-принтере. В это время команда, занимающаяся электроникой, начали проектировать печатные платы. Собрав это все воедино, программисты приступили к написанию кода для работы платформы и манипулятора.
