🏇 🔼 🏦 Robot tiga sumbu 👨🏿 🥇 🚴🏻

Penulis: Nikolai Khabarov

Banyak orang, mendengar "robot", mewakili beberapa jenis perangkat humanoid. Namun, robot tidak selalu terlihat seperti ini. Terkadang robot hanyalah "mesin pintar" yang mampu membuat berbagai hal. Mari kita lihat varietas robot apa yang ada, bagaimana mereka dapat diterapkan dan diprogram untuk membuat hal-hal yang berbeda.

Mesin robot pertama

Salah satu robot pertama dari jenis ini dibuat pada tahun 1804 - alat tenun Jacquard, yang dapat diprogram untuk membuat kain dengan pola yang berbeda menggunakan kartu punch, yang kita lihat di sebelah kanan:

Kartu berlubang dimasukkan ke dalam mesin dan mengatur urutan untuk menarik benang untuknya, karena mesin membuat kain dengan pola yang sesuai. Mengubah kartu punch, Anda bisa mendapatkan pola berbeda pada mesin yang sama.

Mesin CNC

Dan kemudian, mesin dengan kontrol numerik (CNC, atau CNC) muncul:

Mesin tersebut memungkinkan Anda untuk membuat berbagai hal dengan bantuan alat menggunakan alat yang dipakai pada sumbu mesin bergerak dalam tiga arah - sepanjang sumbu X, Y dan Z.

Mesin penggilingan

Salah satu mesin yang paling umum dari jenis ini adalah penggilingan, yang memungkinkan Anda untuk memproses logam, kaca atau kayu. Di mesin Anda dapat menempatkan benda kerja dari bahan yang sesuai, dan dari itu, tergantung pada programnya, Anda mendapatkan hal yang berbeda. Seperti yang kita lihat, kincir bergerak dalam tiga sumbu relatif terhadap benda kerja, menggergaji pola sesuai dengan program yang diberikan:

Selain pemotong frais, Anda dapat menggunakan berbagai latihan. Bahannya bisa apa saja jika bisa dibor atau digergaji. Keakuratan mesin tersebut sangat tinggi - bahkan yang termurah memberikan akurasi posisi kepala 1/400 milimeter. Mesin seperti itu bisa sangat besar:

Ada juga mesin penggilingan lima sumbu. Mereka cukup kompleks dan mahal - tidak mudah untuk menyediakan mekanik yang secara akurat memindahkan pemotong frais dalam lima sumbu untuk bekerja dengan bahan yang kuat. Di sini, misalnya, mesin seperti itu memutar benda kerja di sekitar porosnya dan gilingan itu sendiri sepanjang lima sumbu:

Pemotongan plasma

Pemotong plasma dapat digunakan dalam mesin CNC, sehingga mudah untuk memotong logam. Berikut adalah contoh mesin dengan pemotong plasma:

Sebuah obor plasma bekerja dengan cara yang sama seperti pengelasan busur listrik: sebuah busur dinyalakan, dan udara dimasukkan ke dalam busur ini di bawah sedikit tekanan, yang dipanaskan hingga 10-15 ribu derajat; karena pemanasan, tekanan meningkat, dan jet ini menembus logam. Pemotong plasma murah yang dapat dibeli siapa pun di toko dapat memotong baja sepanjang 13 mm. Setelah memperbaiki pemotong plasma pada mesin CNC, dimungkinkan untuk memotong lembaran logam yang agak tebal dengan akurasi sangat tinggi.

Pemotongan laser

Juga baru-baru ini, pemotong laser telah digunakan pada mesin CNC. Tidak seperti pemotong plasma, yang hanya dapat memotong logam, pemotong laser dapat memotong hampir semua bahan.

Namun, dengan pemotong laser ada beberapa kesulitan yang terkait dengan keamanan aplikasi: misalnya, mesin yang ditunjukkan pada foto di atas dilengkapi dengan laser CO ₂ dengan kekuatan beberapa ratus watt. Dalam hal ini, sinar laser tidak terlihat, karena berada dalam rentang inframerah. Ini membutuhkan langkah-langkah keamanan khusus.

Video di bawah ini adalah contoh pemotong laser sederhana, laser semikonduktor pada alat mesin yang saya rakit sendiri. Kemudian dia memotong sebuah tulisan di selembar kertas - logo DeviceHive, salah satu proyek internal perusahaan. Ini adalah laser semikonduktor 300 miliwatt dengan panjang gelombang 405 nanometer. Kekuatan ini memungkinkan Anda memotong kertas dan membakar kayu lapis:

Printer 3D

Aplikasi lain yang sangat populer untuk peralatan mesin robot adalah printer 3D:

Pada kenyataannya, printer 3D adalah mesin yang sama dengan tiga sumbu yang sama, tetapi dilengkapi dengan extruder:

Extruder adalah perangkat kecil dengan motor stepper dan pemanas yang mendorong kawat plastik, mencairkannya dan dengan bantuan lapisan membentuk produk plastik. Biasanya, plastik ABS atau PLA digunakan. Di bawah ini adalah contoh penggunaan extruder pada mesin yang sama di mana laser dipasang. Kita melihat bagaimana lapisan yang tumpang tindih secara bertahap untuk mencetak segitiga tiga dimensi terjadi:

Openron

Aplikasi lain yang menarik dari mesin robot diusulkan oleh perusahaan muda OpenTron - untuk eksperimen biologi:

Ini adalah desain tiga sumbu, sebagai alat kerja yang pipet kimia untuk transfusi cairan ditetapkan. Berbagai bahan kimia dan biomaterial diletakkan di atas desktop, dan robot mencampurkannya sesuai dengan program yang telah ditentukan. Dan pengguna dapat mengunggah program percobaan yang telah selesai ke jaringan.

Cap makanan

Printer 3D tidak hanya digunakan untuk mencetak plastik, tetapi juga, misalnya, untuk mencetak makanan:

Mencetak Bangunan

Yang juga menarik adalah ide bangunan percetakan:

Tentu saja, untuk bangunan percetakan, instalasi CNC harus sangat besar, tetapi prinsipnya tetap sama: ada gerakan dalam tiga sumbu, dan bangunan itu dibangun dari semen. Pada saat yang sama, semen khusus diperlukan agar bangunan dapat dibangun tanpa penguat; atau robot semacam itu perlu menambahkan kemungkinan penguatan, yang akan sangat menyulitkannya. Robot seperti itu dapat bekerja siang dan malam tanpa henti:

Pabrik Tesla

Pabrik produksi Tesla hampir sepenuhnya otomatis. Jika Anda melihat lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa robot dalam foto semuanya adalah mesin CNC yang sama. Mereka memiliki beberapa sumbu di mana alat bergerak. Dengan bantuan robot seperti itu, bodi mobil dirakit dengan pengelasan.

Kode Kontrol Mesin

Mesin-mesin semacam itu dikendalikan, biasanya menggunakan yang disebut kode-G. G-code menjelaskan pergerakan sumbu mesin. Di bawah ini di kolom kedua, kode menjelaskan cara melingkari huruf W:

Baris pertama (G90 G40 G17) mengatur mode operasi mesin. Baris kedua termasuk spindle pada kecepatan 500 rpm. Di baris ketiga, G0 adalah perintah untuk memindahkan head idling (pada kecepatan maksimum dan dalam kategori paling aman). Pada baris keempat, Z-1.0 mengindikasikan bahwa mesin perlu mendekati benda kerja. Di baris kelima, G1 adalah langkah kerja ketika mesin mulai menggergaji atau meremas sesuatu dengan sendirinya. Dan sebagainya.

Ada banyak program untuk membuat kode-G seperti dari model 3D, gambar, atau bahkan gambar SVG.

Contoh Mesin Buatan Rumah

Di bawah ini adalah mesin yang saya rakit sendiri berdasarkan bingkai standar (atas), yang dapat Anda beli dengan aman:

Saya menambahkan ke bingkai, di samping pemotong biasa, ekstruder untuk printer 3D dan laser semikonduktor kecil. Sebelum itu, kami melihat dua video (dengan pencetakan 3D dan laser) menunjukkan pekerjaan pada mesin seperti itu.

Inilah yang ada di dalam mesin:

Di sini kita melihat STM32 mikrokontroler kecil. Firmware membutuhkan sekitar 200 kb. Dengan menggunakan mikrokontroler ini, Anda dapat mengontrol lima sumbu dan dua perangkat yang berbeda menggunakan modulasi lebar-pulsa (baik kecepatan spindel atau daya laser). Mikrokontroler itu sendiri, seperti yang dapat kita lihat di foto, ada di bawah layar. Seluruh belakang adalah catu daya dan driver motor stepper pada mesin. Kiri bawah pada gambar, sebagai contoh driver motor stepper, adalah papan dengan sirkuit mikro, yang juga dijual terpisah. Perangkat semacam itu dapat menghasilkan berbagai objek dengan akurasi tinggi. Berikut ini adalah video demo singkat dari mesin ini:

Firmware mesin ditulis dari awal dalam kode C murni. Anda dapat mencoba merancang mesin seperti itu sendiri - semua sumber dapat diambil di GitHub .

Robot tiga sumbu