Dit project beschrijft het ontwerp en de implementatie van een robot die automatisch kettingen van madeliefjes kan maken, waarmee de drie pijlers van de robotica (elektrisch ontwerp, werktuigbouwkunde en informatica) worden gecombineerd.
Belangrijkste kenmerken:
- Hardware & Mechanica: De robot maakt gebruik van twee core-XZ portalen (gebaseerd op Voron Switchwire), 4-DOF grijpers voor precieze positionering, een transportband voor aanvoer, en een mechanisme met een scalpelblad en koolstofvezelbuis voor het splijten en rijgen van de bloemen.
- Elektronica: Het systeem wordt aangestuurd door een Raspberry Pi 5 en een BIGTREETECH Octopus V1.1 microcontroller. Er is gebruikgemaakt van NEMA 17 stappenmotoren, MG90S servo's en een speciaal ontworpen PCB voor PWM-signaalversterking.
- Software: De robot draait op Klipper-firmware met een aangepaste Python-klasse voor de kinematica. Daarnaast is er een Python-script ontwikkeld dat Engelse commando's vertaalt naar G-code.
Het project behaalde een succesrate van 64,3% en werd bekroond met de IET-productieprijs van de Universiteit van Glasgow.
Robot voor het maken van madeliefjeskettingen
Projectoverzicht
Het hanteren en verwerken van flexibele en organische objecten is een complexe taak binnen de robotica. Dit project had als doel het automatiseren van het cyclisch in elkaar vlechten van madeliefjes door middel van een combinatie van aangepaste hardware, elektronica en software.
Hardware & Mechanica
Portalen
De robot maakt gebruik van twee rechtopstaande, core-XZ portalen die tegenover elkaar staan, gebaseerd op het open-source Voron Switchwire-ontwerp.
Aangepaste grijpers
Twee 4-DOF (degrees of freedom) grijpers fungeren als de handen van de robot. Elke grijper is voorzien van V-profiel vingers die de stelen van de madeliefjes naar een precieze locatie uitlijnen, ongeacht de dikte van de steel. De grijpers kunnen daarnaast knijpen en draaien om het rijgproces te vergemakkelijken.
Hulpmiddelen
- Transportband: Voedt de madeliefjes in de werkruimte met behulp van twee gespiegelde timingriemen.
- Mes: Een statisch scalpelblad met een veerbelaste uitlijningsgeleider splitst de stelen van de madeliefjes betrouwbaar in het midden.
- As: Een aangepaste koolstofvezelbuis en een draadstrikmechanisme rijgen één madeliefje door de gespleten steel van een andere.
Elektronica
Controllers
Het systeem wordt gecoördineerd door een Raspberry Pi 5 single-board computer die de inverse kinematica uitvoert. Deze communiceert met een BIGTREETECH Octopus V1.1 microcontroller voor de hardware-interfacing.
Actuatoren
De beweging wordt aangestuurd door NEMA 17 stappenmotoren voor de portalen en de transportband. Micro-servomotoren (MG90S) worden gebruikt voor de grijpers, en push/pull-solenoids bedienen het mes en de as.
Aangepaste PCB
Er is een aangepaste servobesturingskaart ontworpen met behulp van SN7404 hex-inverters. Deze versterkt en inverseert PWM-signalen om een betrouwbare communicatie met de servo's te garanderen.
Software
Bedieningsfirmware
De robot draait op Klipper, een open-source firmware die complexe kinematische berekeningen uitbesteedt aan de Raspberry Pi.
Aangepaste kinematica
Er is een aangepaste Python-klasse geschreven om de duale core-XZ kinematica te ondersteunen. Dit maakt het mogelijk om de besturing tussen de twee onafhankelijke portalen binnen Klipper te "hot-swappen".
Padplanning
Een specifiek Python-script fungeert als compiler. Het zet operationele commando's in gewone Engelse taal om in gestandaardiseerde G-code die de robot kan uitvoeren.
Resultaten
Het apparaat heeft succesvol aangetoond in staat te zijn om delicate organische materialen te verwerken en te ketenen. Door iteratief ontwerp en het afstemmen van parameters bereikte de robot een totale succesrate van 64,3% onder optimale omstandigheden (specifiek bij stelen dikker dan 1,6 mm). Het project heeft succesvol aan de eisen voldaan en de IET-productieprijs gewonnen.
Robot voor het maken van madeliefjeskettingen
Projectoverzicht
Het hanteren en verwerken van flexibele en organische objecten is een complexe taak binnen de robotica. Dit project had als doel het automatiseren van het cyclisch in elkaar vlechten van madeliefjes door middel van een combinatie van aangepaste hardware, elektronica en software.
Hardware & Mechanica
Portalen
De robot maakt gebruik van twee rechtopstaande, core-XZ portalen die tegenover elkaar staan, gebaseerd op het open-source Voron Switchwire-ontwerp.
Aangepaste grijpers
Twee 4-DOF (degrees of freedom) grijpers fungeren als de handen van de robot. Elke grijper is voorzien van V-profiel vingers die de stelen van de madeliefjes naar een precieze locatie uitlijnen, ongeacht de dikte van de steel. De grijpers kunnen daarnaast knijpen en draaien om het rijgproces te vergemakkelijken.
Hulpmiddelen
- Transportband: Voedt de madeliefjes in de werkruimte met behulp van twee gespiegelde timingriemen.
- Mes: Een statisch scalpelblad met een veerbelaste uitlijningsgeleider splitst de stelen van de madeliefjes betrouwbaar in het midden.
- As: Een aangepaste koolstofvezelbuis en een draadstrikmechanisme rijgen één madeliefje door de gespleten steel van een andere.
Elektronica
Controllers
Het systeem wordt gecoördineerd door een Raspberry Pi 5 single-board computer die de inverse kinematica uitvoert. Deze communiceert met een BIGTREETECH Octopus V1.1 microcontroller voor de hardware-interfacing.
Actuatoren
De beweging wordt aangestuurd door NEMA 17 stappenmotoren voor de portalen en de transportband. Micro-servomotoren (MG90S) worden gebruikt voor de grijpers, en push/pull-solenoids bedienen het mes en de as.
Aangepaste PCB
Er is een aangepaste servobesturingskaart ontworpen met behulp van SN7404 hex-inverters. Deze versterkt en inverseert PWM-signalen om een betrouwbare communicatie met de servo's te garanderen.
Software
Bedieningsfirmware
De robot draait op Klipper, een open-source firmware die complexe kinematische berekeningen uitbesteedt aan de Raspberry Pi.
Aangepaste kinematica
Er is een aangepaste Python-klasse geschreven om de duale core-XZ kinematica te ondersteunen. Dit maakt het mogelijk om de besturing tussen de twee onafhankelijke portalen binnen Klipper te "hot-swappen".
Padplanning
Een specifiek Python-script fungeert als compiler. Het zet operationele commando's in gewone Engelse taal om in gestandaardiseerde G-code die de robot kan uitvoeren.
Resultaten
Het apparaat heeft succesvol aangetoond in staat te zijn om delicate organische materialen te verwerken en te ketenen. Door iteratief ontwerp en het afstemmen van parameters bereikte de robot een totale succesrate van 64,3% onder optimale omstandigheden (specifiek bij stelen dikker dan 1,6 mm). Het project heeft succesvol aan de eisen voldaan en de IET-productieprijs gewonnen.
Groetjes,