自动焊接机械臂

必要的工具和机器

	激光切割机（通用）
	用于 Dremel 的旋转刀具切割钻头套件

应用和在线服务

	Arduino IDE
	Microsoft Visual Studio 2015

关于这个项目

介绍

这个项目的想法是在我搜索机械臂的不同能力时偶然想到的，然后我发现有几个人涵盖了这个使用领域（自动焊接和焊接机械臂）。

其实我之前也有过搭建类似项目的经历，但是这次的项目非常有用，效果很好。

在决定它的形状之前，我看到了很多应用程序和其他项目，特别是在工业领域，开源项目帮助我找到了很多合适的形状。

这是因为我们大脑的视觉进食背后的科学。

第 1 步：设计

一开始看到很多专业的项目，因为复杂，没能实现。

然后我决定在其他项目的启发下制作我自己的产品，所以我使用了 Google Sketch up 2017 pro。每个部分都被设计为按照特定顺序并排组装，如下图所示。

在组装之前，我必须测试零件并选择合适的烙铁，这是通过绘制一个虚拟的精加工项目作为指导来实现的。

这些图纸显示了实际精加工尺寸和每个零件的正确尺寸，以选择合适的烙铁。

第二步：操作安装

在工作期间，我遇到了一些我们必须宣布的障碍。

1. 手臂太重了，小型步进电机无法支撑，我们在下一个版本或激光切割打印中修复了这个问题。

2. 由于模型为塑料材质，旋转底座摩擦大，动作不流畅。

第一个解决方案是购买一个能够承受重量和摩擦的更大的步进电机，我们重新设计了底座以适应更大的步进电机。

实际上问题仍然存在，更大的电机并没有解决它，那是因为我们不能按百分比调整锅的两个塑料表面之间的摩擦。最大旋转位置不是驱动器可以提供的最大电流。您必须使用制造商展示的技术，即在转动电位器的同时测量电压。

然后我完全改变了底座设计，在齿轮机构中放置了一个带有金属齿轮的伺服电机。

3. 电压

Arduino 板可以通过 DC 电源插孔 (7 - 12V)、USB 连接器 (5V) 或板的 VIN 引脚 (7-12V) 供电。通过 5V 或 3.3V 引脚供电绕过稳压器，我们决定从 PC 或任何电源购买​​支持 5V 的特殊 USB 电缆。

因此，步进电机和其他组件仅在 5 伏电压下即可正常工作，并确保部件不会出现任何问题，我们修复了降压模块。

降压模块是一个降压转换器（step-down converter）是一种DC-DC电源转换器，它将电压（同时增加电流）从其输入（电源）到其输出（负载）并保持稳定性或电压。

第 3 步：修改

经过一些修改，我们改变了模型的设计，通过减小臂尺寸并为伺服电机齿轮制作合适的孔，如图所示。

在测试伺服电机时，它成功地将配重正确旋转了 180 度，因为它的高扭矩意味着一个机构能够处理更重的负载。伺服机构能输出多大的转动力取决于设计因素——电源电压、轴速度等。

使用 I2c 也很好，因为它只使用两个引脚，您可以将多个 i2c 设备放在相同的两个引脚上。因此，例如，您最多可以在两个引脚上安装 8 个 LCD 背包 + LCD！坏消息是您必须使用“硬件”i2c 引脚。

第 4 步：烙铁架或夹具

夹具采用金属齿轮伺服电机承载烙铁重量固定。

servo.attach(9, 1000, 2000);servo.write (constrain (angle, 10, 160)); 

起初，我们遇到了一个障碍，那就是电机晃动和振动，直到我们找到了一个棘手的代码，可以限制天使。

因为并不是所有的舵机都有完整的 180 度旋转。许多人没有。

所以我们写了一个测试来确定机械极限在哪里。使用servo.write 微秒而不是servo.write 我更喜欢这个，因为它可以让你使用1000-2000 作为基本范围。许多舵机将支持超出该范围，从 600 到 2400。

所以，我们尝试了不同的值，看看你在哪里得到了告诉你已经达到极限的嗡嗡声。然后只在你写作时保持在这些限制内。您可以在使用servo.attach(pin, min, max)时设置这些限制

找到真正的运动范围并确保代码不会试图将其推过终点站，constrain () Arduino 函数对此很有用。

第 5 步：编码

Arduino 使用库环境可以通过使用库进行扩展，就像大多数编程平台一样。库提供用于草图的额外功能，例如使用硬件或操作数据。在草图中使用库。

#include AccelStepper.h#include MultiStepper.h#include Servo.h#include Wire.h #include LiquidCrystal_I2C.h 

代码

• 步进器 X Y Z 代码

步进器 X Y Z 代码Arduino

#include "AccelStepper.h" // AccelStepper SetupAccelStepper stepperX(1, 2, 3); // 1 =Easy Driver 接口 // UNO 引脚 2 连接到 Easy Driver 的 STEP 引脚 // UNO 引脚 3 连接到 Easy Driver AccelStepper stepperZ(1, 5, 6); // 1 =Easy Driver 接口 // UNO 引脚 5 连接到 Easy Driver 的 STEP 引脚 // UNO 引脚 6 连接到 Easy DriverAccelStepper stepperY(7, 8, 9); // 1 =Easy Driver 接口 // UNO 引脚 5 连接到 Easy Driver 的 STEP 引脚 // UNO 引脚 6 连接到 Easy Driver 的 DIR 引脚 // Stepper Travel Variableslong TravelX; // 用于存储Serial Monitorlong TravelZ中输入的X值； // 用于存储Serial Monitorlong TravelY中输入的Z值； // 用于存储Serial Monitor中输入的Y值int move_finished=1; // 用于检查移动是否完成vo​​id setup() { Serial.begin(9600); // 以 9600 波特的速度启动串行监视器 // 在启动时在串行监视器上打印说明 Serial.println("输入由逗号分隔的旅行距离：X,Z "); Serial.print("Enter Move Values Now:");// 设置每个步进器的最大速度和加速度 stepperX.setMaxSpeed(500.0); // 设置 X 轴最大速度 stepperX.setAcceleration(500.0); // X 轴加速度 stepperZ.setMaxSpeed(250.0); // 设置 Z 轴的最大旋转速度更慢 stepperZ.setAcceleration(250.0); // Z轴加速度 stepperY.setMaxSpeed(250.0); // 设置 Y 轴的最大旋转速度更慢 stepperY.setAcceleration(250.0); // Y 轴加速度}void loop() {while (Serial.available()>0) { // 检查串行缓冲区中的值是否可用 move_finished=0; // 设置用于检查步进器移动的变量 TravelX=Serial.parseInt(); // 将缓冲区中的第一个数值放入 TravelX 变量 Serial.print(TravelX); Serial.print(" X Travel , "); TravelZ =Serial.parseInt(); // 将缓冲区中的第二个数值放入 TravelZ 变量 Serial.print(TravelZ); Serial.print(" Z Travel , "); TravelY=Serial.parseInt(); // 将缓冲区中的第二个数值放入 TravelY 变量 Serial.print(TravelY); Serial.println(" Y 旅行 "); stepperX.moveTo(TravelX); // 为 X Stepper 设置新的移动位置 stepperZ.moveTo(TravelZ); // 为 Z Stepper 设置新的移动位置 stepperY.moveTo(TravelY); // 为 Z Stepper delay(1000) 设置新的移动位置； // 在移动步进器之前等待 1 秒 Serial.print("Moving Steppers into position..."); }// 检查步进器是否已到达所需位置 if ((stepperX.distanceToGo() !=0) || (stepperZ.distanceToGo() !=0) || (stepperY.distanceToGo() !=0)) { stepperX 。跑（）; // 将步进器 X 移动到位置 stepperZ.run(); // 将步进器 Z 移动到位置 stepperY.run(); // 将 Stepper y 移动到位 }// 如果移动完成，则在串行监视器上显示消息 if ((move_finished ==0) &&(stepperX.distanceToGo() ==0) &&(stepperZ.distanceToGo() ==0) &&(stepperY.distanceToGo() ==0)) { Serial.println("COMPLETED!"); Serial.println(""); Serial.println("输入下一个移动值（0,0,0 表示重置）："); // 为新的串行监视器值做好准备 move_finished=1; // 重置移动变量 }}

示意图