Механика

Идеальный выбор для данного проекта — алюминиевый профиль. В нашем опытном образце мы в основном использовали профиль с П-образным сечением 15×15 мм толщиной 3 мм. Для панелей, на которых монтировались электронные модули, был задействован лист ПВХ толщиной 3 мм.

Поскольку конструкция должна адаптироваться под имеющиеся детали (особенно двигатели и коробки передач), лучше всего продвигаться в процессе разработки изнутри наружу. Центральный узел робота — X-рама. Ее изготавливают из двух отрезков алюминиевого профиля длиной 100 мм, привинченных к двум поперечным планкам длиной 50 мм.
Элементы Х-рамы, как и большая часть узлов портального робота, скреплены болтами МЗ и гайками с виброустойчивыми шайбами. Гайки зафиксированы на резьбе с помощью анаэробного клея.
В центре каждой поперечной планки Х-рамы сверлится отверстие, предназначенное для привязывания троса, тянущего Х-раму вдоль направляющих. В длинных отрезках сверлятся отверстия, для установки колес и ПВХ-панели, имеющей габариты 70х50 мм.
Мы использовали меньший из имеющихся двух размеров колес (приблизительно 8 мм в диаметре).
Ступицы колес (без шин) плотно науживаются на выступы квадратных баз, обеспечивая минимум трения, для данного случая — идеально. Колесная база имеет два выступаo для установки колес, из которых неиспользуемый спиливается. В центре азы сверлится отверстие диаметром 3 мм, предназначенное для узла к раме.
Когда рама собрана, расстояние между канавками На противоположных колесах составляет 57 мм.
Обязательно выясните этот размер перед продолжением сборочных работ, поскольку от него зависят размеры следующего звена: Y-рамы.
Габариты описанной выше Х-рамы минимальны для удержания размеров завершенного портального робота в приемлемых границах, однако никто не мешает сделать ее шире и/или длиннее для возможности установки конкретных инструментов.
Y-рама значительно длиннее Х-рамы, поскольку должна обеспечивать перемещение инструмента по всей ширине рабочей области. В данном случае мы предполагаем, что рабочая область будет похожа на шахматную доску с 64 квадратами, сгруппированными в восьми строках и восьми столбцах. Если сторона каждого квадрата составляет 30 мм, то минимальная длина Y-рамы равна ширина поперечины х 2 + длина панели двигателя + длина Х-рамы + ширина рабочей области + свободное пространство по обе стороны рабочей области.
В опытном образце соответствующие размеры были следующими: (15 х 2 ) + 80+ 100+ (30 х 8)+40 = 450 мм.
Как показано, поперечины выступают за края базы — квадратные со стороной около 16 мм, поэтому поперечины должны выступать за раму на 17 мм с каждой стороны. Общая длина поперечины определяется как:
промежуток между Х-направляющими + ширина профиля х 2 + s выступ х 2.
В опытном образце соответствующие размеры имели значения: 57 + + (15 х 2) + (17 х 2 )= 121 мм.
Главная рама состоит из передней, задней и двух боковых направляющих, скрепленных по углам болтами.
Эти направляющие вырезаны из алюминиевого П-образного профиля и скреплены болтами. При этом передняя и задняя направляющие ориентированы открытой стороной профиля вверх, а две боковые — вниз. Длина направляющих выбирается произвольно, однако помните, что рабочая область робота меньше области, охваченная рамой. Расстояние между боковыми направляющими должно быть равно расстоянию между канавками противоположных колес Y-рамы. В опытном образце это составляет 455 мм. Передняя и задняя направляющие — длиной 485 мм (при ширине профиля 15 мм), а боковые направляющие — 510 мм.
Рама включает в себя переднюю панель размерами 485×100 мм, изготовленную из ПВХ.
В ее углах просверлены отверстия диаметром 3 мм для прикрепления болтами между передней и боковыми направляющими главной рамы. Это означает, что на болтах между задней и боковыми направляющими на задних углах главной рамы должны быть установлены шайбы или гайки эквивалентной толщины.
Учтите также, что еще одной функцией передней панели является поддержка прямоугольной формы рамы.
Сборка портального робота завершается установкой четырех стоек, урезанных из алюминиевого П-образного профиля.
Их длина выбирается произвольно (так, в опытном образце она составила 340 мм). Стойки должны быть достаточно длинными для того, чтобы противовесы могли перемещать обе рамы на всю длину направляющих. Передние две стойки привинчиваются болтами к боковым направляющим сразу же за передней панелью. При сверлении отверстия у верхнего края стойки просверлите обе стороны профиля, чтобы обеспечить доступ для отвертки.
Сборка задних стоек немного сложнее, поскольку они располагаются на задних углах главной рамы и должны привинчиваться болтами как к боковой, так и к задней направляющей. При разметке стоек для сверления следует учитывать наличие шайбы или гайки между направляющими.
Следующий этап — установка лебедок и концевых микропереключателей. Вначале Рассмотрим лебедки: их размещение и назначение. Х-лебедка перемещает Х-раму по Х-направляющим. В качестве привода используется небольшой двигатель постоянного тока Ml, работающий от напряжения 8 3 В. Этот двигатель соединяется с Х-рамой тросом, который может Наматываться или разматываться в зависимости от направления вращения вала. Трос поддерживается в натянутом состоянии, прикрепленным на другом конце рамы.
Аналогичный метод используется и для перемещением Y-рамы.
Противовес должен быть достаточно тяжелым для того, чтобы толкать Х-раму вдоль направляющих по мере раскручивания лебедки, однако не настолько тяжелым, чтобы двигатель не смог вновь намотать трос. В опытном образце в качестве противовеса использовались четыре рыболовных грузила по 35 грамм каждый, однако подошел бы и любой другой компактный предмет примерно такого же веса. Y-рама перемещается аналогичным механизмом.
Его лебедка монтируется на передней панели главной рамы, а в качестве противовеса используется восемь грузил по 35 грамм.

Источник: qwedr.com