3D Printer 로봇팔 제작 - 5

 벌서 다섯번째 포스팅 입니다. 

기구적으로 어느정도 5축 까지는 완성되었는데 마지막 축을 결정하는데는 좀 더 시간이 걸릴것 같으므로, 제어를 시작 했습니다. 

 

시작한지 1~2주만에 제어부를 완성 했습니다. 예정에 "2-wheel Balance robot" 만든 경험으로 시행착오 없이 금방 만들었어요~

 

오늘까지 완성된 로봇팔 입니다. 

오른쪽에 있는 빨간 버튼은 긴급정지 버튼 입니다. 좌표를 잘못 설정 했다면 빠른속도로 정지해야겠죠?

PID 제어를 사용해서 속도와 각도를 제어하고, 모터에 대한 피드백을 지속적으로 받을 수 있습니다.

 

 

목표 지점까지 이동하는 영상입니다. 

 

 

약 10mm 를 1000단계의 분해능으로 20초간 움직이는 영상입니다.

 

 

 

 

 

 

 

이제 개선 과정을 볼까요? 

 

 

5DOF 구성 사진 입니다.  끝 부분이 완성되면 6축이 됩니다.

 

 

 

배선 정리 입니다. 26개의 선을 하나하나 이어 붙입니다. 엔코더 선과 모터 선이 일치하도록 끝마킹을 합니다.(다시 풀지 않으려면 ㅋ)

 

 

 

 

배선 정리 후 모터 전류제어 보드를 연결합니다. 좌측 보드로 테스트해봤었는데 모터 순간 전류에 빠르게 발열이 올라가서 사용 못 하고, 10A 짜리 보드로 교체했습니다.

 

그리고 엔코더 펄스도 확인하다가 6개 모터 중 1개 모터가 엔코더 카운팅이 이상해서 체크 해보니 Hall Sensor 와 자성 축 센서 간의 거리가 멀어서 AB 신호 구분이 명확하지 않은 문제를 조정하였습니다.

 

 

이제 MCU 를 사용해서 PID 제어 알고리즘을 넣었습니다.  모터를 모델링할 수는 없어서 빠른 속도로 Goal Position에 안정적으로 도달될 수 있도록 상수 값 비례(Proportional),

적분(Integrator), 미분(Differential) 값을 적절히 조절하였습니다.

 

모터 조정 간격(Sampling)은 14khz 입니다. 예전에 밸런스 로봇에 적용 했을때는  200hz으로 오차 보정시간이 걸렸었는데 지금은 훨씬 빠른 속도로 보정됩니다.

 

 

그리고 하나의 Slave MCU는 3개의 모터를 제어하고 MCU 는 2개의 Slave를 제어합니다.

 

 

 

MCU 셋팅하는 모습입니다. 클럭을 맞추려면 데이터시트를 참고 해야하는데(AVR 당시..), 

이 프로그램을 사용하면 자동으로 셋팅 됩니다.ㅋㅋ

 

 

그리고 오랜만에 MPU 개발하니까 재미있었네요 ㅋㅋ 

AVR 당시에는 예전에 개발한 코드를 참고하면서 개발 했었는데 

지금은 STM32CubeMX 라는 ST 에서 제공하는 툴을 사용하여 초기셋팅을 했는데 많이 편리합니다.

 

 

 

브래드보드에서 동작 확인 후 만능기판에 작업을 합니다.  (소요시간은 3시간) 

정상 동작하는하는걸 보니 아직 실력이 죽지 않은것 같습니다. 

 

 

 

모터 1회전 분해능은 22660이며, 1~3관절부 1회전은 185738 이 됩니다. 4~6관절부 1회전은 133731 됨니다.  

 

각 관절 해상력은 충분히 나올 수 있도록 설계되었기때문에  0.1mm 정밀도가 나올것이라 기대하고 있습니다. (감속기어 백레쉬가 커서 반복정밀도는 안나오겟지만요. ㅜ)

 

이제 역기구설계를 통해서 카테시안좌표로 모든 관절이 움직입니다.

 

다음 포스팅에서는 소프트웨어를 통해서 로봇 시뮬레이션하는 과정을 보여드리고자 합니다. 

1. 로봇 캘리브레이션 하기 (엔코더 위치값 초기화)

2. 원하는 좌표로 이동하기 

3. 카메라를 사용하여 로봇과 월드좌표계 캘리브레이션후 마커 인식포인트로 이동

 

3가지 목표 입니다.  ㅋㅋ

 

 

1,2 을 얼른 끝내고  3번 영상처리를 시작하고 싶습니다. 전공 살리기 힘드네요 ㅋㅋㅋㅋㅋ

 

 

 

 

 

1920x1080 60fps USB3.0 카메라 입니다. 영상처리를 해보니 디코더가 내장되어 있어서 손실압축을 하는것 같네요. 

고품질 영상을 얻을 수는 없겠지만, 정지영상에서 물체를 식별할 수는 있습니다. 

 

카메라 케이스 제작하여 알루미눔 프로파일에 장착을 합니다.

 

 

짜잔~

lidar는 Slam에 사용하려고 잠깐 테스트 했었는데, 성능 테스트겸 집을 대상으로 위치를 추정해보려 합니다. 

 

 

 

 

 

 

각 위치로 이동하는 테스트 입니다. 

 

 

 

3D Printer 로봇팔 제작 - 6 편을 기대해 주세요~