sierpień 21, 2025

Witamy w naszym kompleksowym przewodniku na temat tworzenia własnej maszyny typu pick and place przy użyciu Arduino! Projekt ten jest idealny dla hobbystów, entuzjastów majsterkowania i wszystkich zainteresowanych automatyką, robotyką lub elektroniką. W tym wpisie na blogu przeprowadzimy Cię przez cały proces, od potrzebnych części po programowanie Arduino w celu uzyskania precyzyjnych ruchów. Przygotuj się na zanurzenie!

Co to jest maszyna Pick and Place?

Maszyna typu pick and place to rodzaj zrobotyzowanego urządzenia używanego do przenoszenia obiektów z jednej lokalizacji do drugiej z dużą precyzją. Powszechnie stosowane w liniach produkcyjnych i montażowych, maszyny te mogą pobierać komponenty z pojemnika i umieszczać je na płytce drukowanej (PCB) lub w innych wyznaczonych miejscach. Dzięki zestawowi opartemu na Arduino możesz dostosowywać, majsterkować i dowiedzieć się więcej o automatyzacji w domu.

Wymagane komponenty

Aby zbudować własną maszynę Arduino pick and place, będziesz potrzebować następujących komponentów:

  • Arduino UNO lub Mega
  • 4 silniki krokowe (popularnym wyborem jest NEMA 17)
  • Sterowniki silników krokowych (A4988 lub DRV8825)
  • Zasilanie 5 V
  • Rama mechaniczna (profile aluminiowe lub drewno)
  • Chwytak / efektor końcowy (można użyć serwomechanizmu lub wydrukować niestandardowy projekt 3D)
  • Paski rozrządu i koła pasowe dla ruchu silnika
  • Wyłączniki krańcowe do wykrywania położenia
  • Przewody i złącza
  • Opcjonalnie: Czujniki odległości na podczerwień lub ultradźwiękowe

Montaż krok po kroku

1. Projektowanie ramy mechanicznej

Zacznij od zaprojektowania ramy maszyny. Wymiary będą zależeć od przestrzeni roboczej i rozmiaru komponentów, których zamierzasz użyć. Ogólnie rzecz biorąc, kwadratowy lub prostokątny układ zapewnia dobre pokrycie.

2. Zamontuj silniki krokowe

Umieść silniki krokowe w rogach ramy. Będą one sterować osiami X i Y. Użyj odpowiednich wsporników montażowych, aby mocno zamocować silniki.

3. Konfiguracja efektora końcowego

Chwytak końcowy jest zasadniczo ręką maszyny. Niezależnie od tego, czy używasz serwomotoru, czy niestandardowego chwytaka, zamontuj go w osi Z, aby umożliwić ruch pionowy. Upewnij się, że może on skutecznie podnosić i umieszczać obiekty bez ich upuszczania.

4. Zamontować paski rozrządu i koła pasowe

W przypadku osi X i Y zainstaluj paski rozrządu podłączone do silników krokowych, aby umożliwić im ruch w poziomie i w pionie. Upewnij się, że napięcie jest odpowiednie, aby uniknąć poślizgu.

5. Podłącz wyłączniki krańcowe

Do narożników należy dodać wyłączniki krańcowe, aby upewnić się, że maszyna wie, kiedy osiągnie swoje mechaniczne limity. Zapobiegnie to pracy silników w nieskończoność i potencjalnemu uszkodzeniu maszyny.

6. Okablowanie komponentów

Po zmontowaniu sprzętu nadszedł czas, aby podłączyć wszystko do Arduino. Postępuj zgodnie ze schematem, aby podłączyć silniki krokowe do odpowiednich sterowników, a następnie do Arduino. Pamiętaj o prawidłowym podłączeniu zasilania, aby uniknąć uszkodzenia komponentów.

Programowanie Arduino

Teraz, gdy masz już gotowy sprzęt, nadszedł czas na zaprogramowanie Arduino. Do tego celu zostanie użyty moduł AccelStepper do sterowania silnikami krokowymi w celu płynniejszego przyspieszania i zwalniania. Oto przykładowy fragment kodu na początek:

    
    1TP5W zestawie

    // Zdefiniuj typ interfejsu silnika
    #define motorInterfaceType 1

    // Utwórz instancję silników krokowych
    AccelStepper stepperX(motorInterfaceType, stepPinX, dirPinX);
    AccelStepper stepperY(motorInterfaceType, stepPinY, dirPinY);

    void setup() {
        stepperX.setMaxSpeed(1000);
        stepperY.setMaxSpeed(1000);
    }

    void loop() {
        stepperX.moveTo(stepsX);
        stepperY.moveTo(stepsY);
        stepperX.run();
        stepperY.run();
    }

W powyższym kodzie należy ustawić stepPinX, dirPinX, stepsXitp., zgodnie z określoną konfiguracją okablowania i pożądanymi ruchami.

Testowanie i kalibracja

Po zaprogramowaniu Arduino nadszedł czas na testowanie. Zacznij od małych ruchów, aby upewnić się, że wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami. Sprawdź responsywność, upewnij się, że nie ma dziwnych odgłosów lub tarcia i przetestuj funkcję pick and place.

Ulepszanie maszyny Pick and Place

Po opanowaniu podstaw działania, istnieje niezliczona ilość sposobów na ulepszenie maszyny typu pick and place:

  • Integracja kamery z funkcjami wizji komputerowej w celu identyfikacji i lokalizacji komponentów.
  • Wykorzystaj Raspberry Pi do zaawansowanego przetwarzania i algorytmów uczenia maszynowego.
  • Wdrożenie interfejsu użytkownika, z przyciskami lub ekranem dotykowym, w celu ułatwienia obsługi.
  • Dodaj czujniki, aby omijać przeszkody i zwiększyć precyzję umieszczania.

Wnioski

W tym artykule omówiono podstawowe kroki niezbędne do zbudowania maszyny typu pick and place zasilanej przez Arduino. Od wyboru komponentów i montażu po programowanie urządzenia, masz teraz wiedzę, aby stworzyć projekt, który jest nie tylko funkcjonalny, ale także konfigurowalny w celu przyszłych ulepszeń. Poznaj świat automatyzacji i ciesz się procesem budowania i wprowadzania innowacji!