Обучаемый манипулятор на базе Arduino


Обучаемый манипулятор на Arduino
Впечатлённый возможностями интеллектуального робота-помощника Baxter от Rethink Robotics, робототехник из США, распечатал на 3D-принтере запчасти для простого манипулятора на базе сервомашинок (с выведенным датчиком положения) и написал простой скетч для контроллера Arduino, который считывает положение сервомашинок и сохраняет его в EEPROM. Сохранённые значения, затем можно воспроизводить, что позволяет «обучить» манипулятор любым движениям.
Как показывает пример робота Baxter — это может быть очень полезно для новых промышленных роботов. Т.к. позволяет «перепрограммировать» робота любому работнику.

Видео работы:

Скетч на гитхабе:

#include <Servo.h>
#include <EEPROM.h>

// Servo declarations
Servo one;
Servo two;
Servo three;
Servo four;
Servo five;
// Calibration values
int minDegOne, minDegTwo, minDegThree, minDegFour, minDegFive;
int maxDegOne, maxDegTwo, maxDegThree, maxDegFour, maxDegFive;
int minFeedOne, minFeedTwo, minFeedThree, minFeedFour, minFeedFive;
int maxFeedOne, maxFeedTwo, maxFeedThree, maxFeedFour, maxFeedFive;
int posOne, posTwo, posThree, posFour, posFive;
int posOne1, posTwo1, posThree1, posFour1, posFive1;
int addr = 0;
boolean recorded = false;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  one.attach(8);
  two.attach(9);
  three.attach(10);
  four.attach(11);
  five.attach(12);
  pinMode(13, OUTPUT);  // LED
  pinMode(6, INPUT);    // Replay Button
  pinMode(7, INPUT);    // Train Button
  delay(100);
  // One center to left
  for (int i = 90; i > 29; i--)
  {
    one.write(i);
    delay(10);
  }
  minDegOne = 30;
  minFeedOne = analogRead(1);
  delay(500);
  // One left to right
  for (int i = 30; i < 151; i++)
  {
    one.write(i);
    delay(10);
  }
  maxDegOne = 150;
  maxFeedOne = analogRead(1);
  delay(500);
  // One right to center
  for (int i = 150; i > 89; i--)
  {
    one.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(500);
  // Two up to forward
  for (int i = 90; i > 29; i--)
  {
    two.write(i);
    delay(10);
  }
  minDegTwo = 30;
  minFeedTwo = analogRead(2);
  delay(500);
  // Two forward to backward
  for (int i = 25; i < 151; i++)
  {
    two.write(i);
    delay(10);
  }
  maxDegTwo = 150;
  maxFeedTwo = analogRead(2);
  delay(500);
  // Two backward to up
  for (int i = 150; i > 89; i--)
  {
    two.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(500);
  // Three up to forward
  for (int i = 90; i > 30; i--)
  {
    three.write(i);
    delay(10);
  }
  minDegThree = 30;
  minFeedThree = analogRead(3);
  delay(500);
  // Three forward to backward
  for (int i = 30; i < 151; i++)
  {
    three.write(i);
    delay(10);
  }
  maxDegThree = 150;
  maxFeedThree = analogRead(3);
  delay(500);
  // Three backward to up
  for (int i = 150; i > 89; i--)
  {
    three.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(500);
  // Four up to forward
  for (int i = 90; i > 29; i--)
  {
    four.write(i);
    delay(10);
  }
  minDegFour = 30;
  minFeedFour = analogRead(4);
  delay(500);
  // Four forward to backward
  for (int i = 30; i < 151; i++)
  {
    four.write(i);
    delay(10);
  }
  maxDegFour = 150;
  maxFeedFour = analogRead(4);
  delay(500);
  // Four backward to up
  for (int i = 150; i > 89; i--)
  {
    four.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(500);
  // Five up to forward
  for (int i = 90; i > 19; i--)
  {
    five.write(i);
    delay(10);
  }
  minDegFive = 20;
  minFeedFive = analogRead(5);
  delay(500);
  // Five forward to backward
  for (int i = 20; i < 181; i++)
  {
    five.write(i);
    delay(10);
  }
  maxDegFive = 180;
  maxFeedFive = analogRead(5);
  delay(500);
  // Five backward to up
  for (int i = 180; i > 89; i--)
  {
    five.write(i);
    delay(10);
  }
  delay(500);
  // Center all servos
  one.write(90);
  two.write(90);
  three.write(90);
  four.write(90);
  five.write(90);
  delay(1000);
  // Detach to save power and allow human manipulation
  one.detach();
  two.detach();
  three.detach();
  four.detach();
  five.detach();
  /*
  // Display minimums and maximums for analog feedback
  // Uncomment for debugging
  Serial.print("One Min: ");
  Serial.println(minFeedOne);
  Serial.print("One Max: ");
  Serial.println(maxFeedOne);
  Serial.print("Two Min: ");
  Serial.println(minFeedTwo);
  Serial.print("Two Max: ");
  Serial.println(maxFeedTwo);
  Serial.print("Three Min: ");
  Serial.println(minFeedThree);
  Serial.print("Three Max: ");
  Serial.println(maxFeedThree);
  Serial.print("Four Min: ");
  Serial.println(minFeedFour);
  Serial.print("Four Max: ");
  Serial.println(maxFeedFour);
  Serial.print("Five Min: ");
  Serial.println(minFeedFive);
  Serial.print("Five Max: ");
  Serial.println(maxFeedFive);
  Serial.println();
  */
}

void loop()
{
  delay(100);
  if (digitalRead(7))
  {
    recorded = true;
    digitalWrite(13, HIGH);
    delay(1000);
    while (!digitalRead(7))
    {
      delay(50);
      int posOne = map(analogRead(1), minFeedOne, maxFeedOne, minDegOne, maxDegOne);
      EEPROM.write(addr, posOne);
      addr++;
      int posTwo = map(analogRead(2), minFeedTwo, maxFeedTwo, minDegTwo, maxDegTwo);
      EEPROM.write(addr, posTwo);
      addr++;
      int posThree = map(analogRead(3), minFeedThree, maxFeedThree, minDegThree, maxDegThree);
      EEPROM.write(addr, posThree);
      addr++;
      int posFour = map(analogRead(4), minFeedFour, maxFeedFour, minDegFour, maxDegFour);
      EEPROM.write(addr, posFour);
      addr++;
      int posFive = map(analogRead(5), minFeedFive, maxFeedFive, minDegFive, maxDegFive);
      EEPROM.write(addr, posFive);
      addr++;
      if (addr == 512)
      {
        EEPROM.write(addr, 255);
        break;
      }
      delay(50);
    }
    EEPROM.write(addr, 255);
  }
  if (recorded || digitalRead(6))
  {
    digitalWrite(13, LOW);
    // Power up servos
    one.attach(8);
    two.attach(9);
    three.attach(10);
    four.attach(11);
    five.attach(12);
    delay(1000);
    // Center servos
    one.write(90);
    two.write(90);
    three.write(90);
    four.write(90);
    five.write(90);
    delay(1000);
    // Start playback
    addr = 0;
    while (1)
    {
      posOne = EEPROM.read(addr);
      posOne1 = EEPROM.read(addr+5);
      addr++;
      posTwo = EEPROM.read(addr);
      posTwo1 = EEPROM.read(addr+5);
      addr++;
      posThree = EEPROM.read(addr);
      posThree1 = EEPROM.read(addr+5);
      addr++;
      posFour = EEPROM.read(addr);
      posFour1 = EEPROM.read(addr+5);
      addr++;
      posFive = EEPROM.read(addr);
      posFive1 = EEPROM.read(addr+5);
      addr++;

      /*
      // Display positions being written to the servos
      // Uncomment for debugging
      Serial.print("One: ");
      Serial.print(posOne);
      Serial.print("\t\t\t");
      Serial.println(posOne1);
      Serial.print("Two: ");
      Serial.print(posTwo);
      Serial.print("\t\t");
      Serial.println(posTwo1);
      Serial.print("Three: ");
      Serial.print(posThree);
      Serial.print("\t\t");
      Serial.println(posThree1);
      Serial.print("Four: ");
      Serial.print(posFour);
      Serial.print("\t\t");
      Serial.println(posFour1);
      Serial.print("Five: ");
      Serial.print(posFive);
      Serial.print("\t\t");
      Serial.println(posFive1);
      Serial.println();
      */

      // Check for the end of the recorded commands, if so then break out of the infinite loop
      if ((posOne == 255) || (posOne1 == 255) || (posTwo == 255) || (posTwo1 == 255) || (posThree == 255) || (posThree1 == 255) || (posFour == 255) || (posFour1 == 255) || (posFive == 255) || (posFive1 == 255))
      {
        break;
      }

      // Step from one recording to the next for each servo
      if ((posOne1 - posOne) > 0)
      {
        for (int i = posOne; i < posOne1; i++)
        {
          one.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      else if ((posOne1 - posOne) < 0)
      {
        for (int i = posOne; i > posOne1; i--)
        {
          one.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      if ((posTwo1 - posTwo) > 0)
      {
        for (int i = posTwo; i < posTwo1; i++)
        {
          two.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      else if ((posTwo1 - posTwo) < 0)
      {
        for (int i = posTwo; i > posTwo1; i--)
        {
          two.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      if ((posThree1 - posThree) > 0)
      {
        for (int i = posThree; i < posThree1; i++)
        {
          three.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      else if ((posThree1 - posThree) < 0)
      {
        for (int i = posThree; i > posThree1; i--)
        {
          three.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      if ((posFour1 - posFour) > 0)
      {
        for (int i = posFour; i < posFour1; i++)
        {
          four.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      else if ((posFour1 - posFour) < 0)
      {
        for (int i = posFour; i > posFour1; i--)
        {
          four.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      if ((posFive1 - posFive) > 0)
      {
        for (int i = posFive; i < posFive1; i++)
        {
          five.write(i);
          delay(5);
        }
      }
      else if ((posFive1 - posFive) < 0)
      {
        for (int i = posFive; i > posFive1; i--)
        {
          five.write(i);
          delay(5);
        }
      }
    }
    recorded = false;
    addr = 0;
    delay(1000);
    // Center all servos
    one.write(90);
    two.write(90);
    three.write(90);
    four.write(90);
    five.write(90);
    delay(500);
    // Detach them to save power and allow human manipulation
    one.detach();
    two.detach();
    three.detach();
    four.detach();
    five.detach();
  }
}

Ссылки
Learning Robotic Arm

По теме
Программирование Arduino — библиотека Servo
Самодельный манипулятор под управлением Arduino
InMoov — робо-рука под управлением Arduino
Клешня из ПКЛ
Хаки сервомашинок. Переделка в серву постоянного вращения


Добавить комментарий

Arduino

Что такое Arduino?
Зачем мне Arduino?
Начало работы с Arduino
Для начинающих ардуинщиков
Радиодетали (точка входа для начинающих ардуинщиков)
Первые шаги с Arduino

Разделы

  1. Преимуществ нет, за исключением читабельности: тип bool обычно имеет размер 1 байт, как и uint8_t. Думаю, компилятор в обоих случаях…

  2. Добрый день! Я недавно начал изучать программирование под STM32 и ваши уроки просто бесценны! Хотел узнать зачем использовать переменную типа…

3D-печать AI Android Arduino Bluetooth CraftDuino DIY IDE iRobot Kinect LEGO OpenCV Open Source Python Raspberry Pi RoboCraft ROS swarm ИК автоматизация андроид балансировать бионика версия видео военный датчик дрон интерфейс камера кибервесна конкурс манипулятор машинное обучение наше нейронная сеть подводный пылесос работа распознавание робот робототехника светодиод сервомашинка собака управление ходить шаг за шагом шаговый двигатель шилд

OpenCV
Робототехника
Будущее за бионическими роботами?
Нейронная сеть - введение