Методичка. Учебнометодическое пособие для учителя 2 Все права принадлежат гк digis (ооо цс импэкс)
 Скачать 4.96 Mb.
|
|
53 Знакомство с пультом управления Bluetooth Controller. Пульт управления представляет из себя готовое устройство, оснащенное органами управления в виде двух джойстиков и программируемых кнопок. Как правило, на джойстики выводится собственно ручное управление движением робота, а кнопки используются для задания отдельных готовых функций. В нашем случае, рационально их использовать для задания нескольких стандартных положений робота. Например: Нулевое (начальное положение) Положение в котором нужно захватить предмет Захват предмета (в зависимости от насадки, присоской или механически) Перемещение предмета в нужную точку «Отпускание» предмета На пульте расположено 12 программируемых кнопок. При этом 4 из них выполнены в виде крестовины. Этого более, чем достаточно, для программирования указанных выше операций. Программирование функций происходит без подключения джойстика к компьютеру. 54 Легче всего управлять манипулятором с помощью кнопок крестовины и кнопок 1, 2 ,3 ,4. Так можно более точно и безопасно вручную задавать положение манипулятора. Крестовиной мы будем управлять движением инструмента в горизонтальной плоскости X,Y. Кнопки 2 и 3 будут отвечать за вертикальное перемещение – по оси Z. Кнопки 1 и 4 используем для управления поворотом инструмента. Ещё одну кнопку задействуем для включения помпы. Для того, чтобы блоки программирования пульта управления появились у вас в программе, необходимо правильно выбрать оборудование и добавить расширение Bluetooth Controller в ПО Mblock. Напомним, что платой, которая отвечает за подключение к среде Mblock, является MegaPi от компании Makeblock. Это основной контроллер для робота Makeblock Ultimate 2.0. Именно этого робота мы можем выбрать для программирования внешнего управления нашего манипулятора. Далее, мы должны зайти в центр расширений, найти расширение Bluetooth Controller и нажать «Добавить». Только после этого вы сможете работать с описываемыми блоками. Программа для управления манипулятором при помощи джойстика, будет выглядеть в этом случае вот так: 55 56 Подключение пульта к манипулятору — это достаточно простая операция, не требующая дополнительных настроек. Убедитесь, что модуль Bluetooth в роботе подключен в разъём. Включите робота и пульт. Нажмите на пульте кнопку со значком Bluetooth и удерживайте ее до момента, когда синий светодиод-индикатор на пульте начнет быстро моргать. Поднесите пульт ближе к роботу Дождитесь соединения – светодиод перестанет мигать и загорится ровным светом. Пульт подключен. После этого, при правильной загруженной в робота программе, вы сможете использовать пульт для управления манипулятором. Практическая часть Изучите визуально пульт управления Bluetooth Controller. Запустите ПО Mblock на компьютере и выполните выбор оборудования. Подключите расширение Bluetooth Controller Составьте программу для управления роботом и загрузите её в манипулятор. Подключите Пульт управления к манипулятору Попробуйте управлять роботом при помощи Пульта и загруженной программы. Вопросы к занятию: В каких случаях и почему в жизни необходимо иметь возможность внешнего управления роботами? Почему точность внешнего управления меньше, чем при автономной работе по программе? 57 Занятие 11 Рабочие инструменты манипулятора. Пневмозахват с присоской Цели занятия 1. Изучение устройства захвата 2. Практическое применение пневмозахвата с присоской Необходимые материалы для занятия: 1. Робот-манипулятор серии «Учебный робот SD1-4» 2. Рабочая тетрадь Деятельность в классе: 1. Теоретическое изучение устройства пневмозахвата с присоской. 2. Теоретическое изучение пневматического контура 3. Практическая работа с пневмозахватом с присоской. План занятия: 1. Внешний вид захвата и его составляющие. 2. Схема пневматического контура 3. Практическая часть Проведение занятия: 1. Для проведения занятий используется групповая форма работы. Дети разбиваются на группы в зависимости от количества оборудования, имеющегося в наличии. 2. Теоретическая часть является основой данного занятия. Она знакомит детей с насадкой «Пневмозахват с присоской» и принципом ее работы. 3. Прежде, чем перейти к непосредственному изучению оборудования, поговорите с детьми о том, что такое пневматика и как она используется в различном оборудовании. Теоретическая часть. Пневмозахват с присоской. Пневмозахват с присоской это рабочий инструмент манипулятора, который служит для перемещения объектов небольшой массы. Благодаря сервоприводу, который установлен на захвате, может быть обеспечено вращение объекта во время перемещения вокруг вертикальной оси. 58 Внешний вид пневмозахвата с присоской. Рассмотрим подробней устройство пневматического контура. Состав: Пневмонасос Электромагнитный клапан Присоска Пневмотрубки. Захват объекта осуществляется присоской за счет вакуума, создаваемого в рабочей зоне пневмонасосом. При этом, насос работает постоянно. Что бы отпустить объект, нам необходимо прекратить откачку воздуха из рабочей зоны. Для этого используется пневмоклапан. В нашем случае мощность насоса небольшая и все компоненты достаточно миниатюрны, но в реальном промышленном производстве могут использоваться и гораздо более мощные системы. Чем мощнее пневмонасос и больше площадь присоски, тем с большей массой переносимого объекта мы можем работать. 59 Схема пневматического контура В процессе перемещения объекта иногда возникает необходимость его поворота, что бы не изменять его ориентацию в пространстве, относительно горизонтальных координат. Наш робот использует для этой цели сервопривод, который обеспечивает точный поворот на заданный угол. Как это работает, мы можем наблюдать, запустив робота в демонстрационном режиме. Сервомотор с присоской 60 Практическая часть Подготовьте рабочую зону робота, установив кубик Установите и подключите насадку с присоской Вручную сымитируйте движение робота для работы захвата Напишите программу для захвата кубика и переноса его на новое место, загрузите ее в манипулятор и запустите. Наблюдайте за работой робота. Отключите робота, попробуйте вместо кубика использовать другие предметы. Экспериментальным путём определите примерную максимальную массу предмета, который робот сможет перенести при помощи пневмозахвата с присоской. Вопросы к занятию: Назовите преимущества и недостатки такого вида захвата От чего зависит масса груза, с которой захват может работать? 61 Занятие 12 Рабочие инструменты манипулятора. Механический захват Цели занятия 1. Изучение устройства захвата 2. Практическое применение механического захвата Необходимые материалы для занятия: 1. Робот-манипулятор серии «Учебный робот SD1-4» 2. Рабочая тетрадь Деятельность в классе: 1. Теоретическое изучение устройства механического захвата. 2. Практическая работа с механическим захватом в Демо-режиме. План занятия: 1. Внешний вид захвата и его составляющие. 2. Практическая часть Проведение занятия: 1. Для проведения занятий используется групповая форма работы. Дети разбиваются на группы в зависимости от количества оборудования, имеющегося в наличии. 2. Теоретическая часть является основой данного занятия. Она знакомит детей с насадкой «Механический захват» и принципом ее работы. 3. Прежде, чем перейти к непосредственному изучению оборудования, поговорите с детьми о том, что такое пневматика и как она используется в различном оборудовании. Теоретическая часть. Механический захват. В жизни далеко не всегда есть возможность работать с объектами, если они перемещаются только в одной плоскости. Иногда, требуется повернуть их для обработки не только вокруг вертикальной, но и вокруг горизонтальной оси. Пневматический захват с присоской, в силу своих особенностей, не в состоянии удержать объект для проведения подобных манипуляций. Для таких целей используются механические захваты. Вот наиболее часто используемые типы механических захватных устройств, используемых в промышленности: 62 63 Во всех описываемых в таблице захватывающих устройствах, рабочие элементы захвата выполнены поворотными. В приводе сжатия-разжатия губок используется пневмоцилиндр двойного действия, шток которого связан с механизмом движения и передачи усилий В клино-рычажном типе, шток пневмоцилидра с помощью клина разжимает губки захвата, а зажим объекта производится усилием пружины, работающей на растяжение, которое регулируется за счет изменения ее натяжения. С целью повышения надежности работы захватных устройств и, расширения их технологических возможностей, при разработке обычно стараются увеличить площадь контакта рабочих элементов с поверхностью объекта. Необходимый эффект может быть достигнут, например, за счет применения многозвенных элементов в губках захвата. Рассмотрим подробней конструкцию захвата в нашем роботе. Конструкция механического захвата «Учебного робота SD1-4» Такая конструкция отличается от «классических» схем, представленных выше, что вызвано некоторыми особенностями нашего робота. Рычажная конструкция обеспечивает параллельное движение губок и приводится в действие с помощью пневмоцилиндра двойного действия, расположенного в боковой части захвата. Плюсами такой конструкции являются: Простота исполнения Высокая надёжность Параллельное движение губок при захвате объекта. Лёгкость крепления к серводвигателю. К минусам можно отнести относительно невысокое усилие захвата, но в нашем случае не предполагается работы с тяжелыми объектами и это можно считать не существенным моментом. 64 Как уже говорилось выше, одна из функций нашего захвата это поворот перемещаемого объекта вокруг горизонтальной оси. Для реализации этой функции используется сервопривод. Вот схема крепления нашего захвата к сервоприводу: Сервопривод с механическим захватом в сборе Вся конструкция в сборе и представляет из себя насадку «Механический захват» для нашего манипулятора. Практическая часть Подготовьте рабочую зону робота, установив кубики на предназначенные для них места. Запустите робота в режиме «С механическим захватом» Наблюдайте за работой робота. Отключите робота, попробуйте вместо кубиков использовать другие предметы. Экспериментальным путём определите примерную максимальную массу предмета, который робот сможет перенести при помощи механического захвата. Вопросы к занятию: Назовите преимущества и недостатки такого вида захвата От чего зависит максимальная масса груза с которой захват может работать? 65 Занятие 13 Рисование и лазерная гравировка . Цели занятия 1. Задача перемещения инструмента в одной горизонтальной плоскости. 2. Насадки для рисования и лазерной гравировки. 3. Практическая работа. Необходимые материалы для занятия: 1. Компьютер с доступом в интернет 2. Рабочая тетрадь 3. Робот-манипулятор серии«Учебный робот SD1-4» 4. Насадки для лазерной гравировки и рисования. Деятельность в классе: 1. Теоретическое изучение перемещения рабочего инструмента в одной плоскости. 2. Изучение насадок для лазерной гравировки и рисования 3. Повторение Техники безопасности при работе с лазерной насадкой. (Урок 2) 4. Практическая работа План занятия: 1. Теория 2. Практическое изучение насадок и их крепления и подключения. 3. Техника безопасности, журнал техники безопасности, ответственность. (Урок 2) 4. Практическая работа с насадкой для рисования и лазерной насадкой. Проведение занятия: 1. Для проведения занятия используется групповая форма работы. Дети разбиваются на группы в зависимости от количества оборудования, имеющегося в наличии. 2. Теоретическая часть является основой данного занятия. Она знакомит детей с инструментами для рисования и лазерной гравировки, а также с техникой безопасности при работе с лазерным оборудованием. 3. В ходе занятия дети изучают принцип движения инструмента для задач рисования и лазерной гравировки, и практически применяют полученные знания для управления манипулятором. 4. Практическое управление роботом-манипулятором даёт представление о сложности подобных действий и позволяет на практике глубже понять принципы движения данного оборудования. 66 Теоретическая часть Рассмотрим ещё 2 насадки для нашего робота-манипулятора, которые позволяют выполнять операции рисования (черчения) и лазерной гравировки на подходящих для этого материалах. В основе данных операций лежит движение рабочего инструмента в одной плоскости. Для выполнения операций используется специальное ПО, одинаковое для случает рисования и гравировки, которое мы рассмотрим более подробно немного позже. В начале, познакомимся с устройством и внешним видом насадок. Насадка для рисования. Насадка представляет из себя зажим для карандаша, ручки или маркера, который закрепляется на манипуляторе в качестве рабочего инструмента. Карандаш, ручка или маркер вставляются в центральное отверстие насадки и зажимаются в нём при помощи винтов. Диаметр центрального отверстия – 15,93 мм Исходя из этих параметров, диаметр зажимаемого объекта (карандаш, маркер или ручка) не должен превышать 15,5 мм. Поверхность объекта должна быть гладкой и прямолинейной – без выступов и впадин, что бы при креплении не возникло перекоса. Что бы наш объект располагался строго вертикально, он зажимается в двух точках. Будьте внимательны. Перекос или плохая фиксация могут сказаться на точности и качестве результата работы. 67 Насадка для лазерной гравировки. Насадка представляет собой маломощный лазерный твердотельный блок, работающий в синем или фиолетовом диапазоне. Мощность лазера, в зависимости от комплектации, может варьироваться в пределах от 500 до 1600 mWt Перед началом работы обязательно еще раз прочтите инструкцию по технике безопасности при работе с лазерной насадкой. Обязательно используйте принудительную вентиляцию. Лазерная насадка предназначена именно для гравировки и не подходит для резки материалов. Для работы, насадка должна быть подключена в соответствующий разъём на корпусе манипулятора. Программное обеспечение для рисования и лазерной гравировки. В качестве программы для рисования и лазерной гравировки, используется ПО mDraw. Это свободно распространяемое программное обеспечение, не требующее покупки лицензии. 68 Для того, что бы наш робот-манипулятор смог работать с этой программой, необходимо залить в него специальную прошивку. Программа не требует особенных настроек. После заливки прошивки в робота и подключения его к компьютеру, запустите ПО mDraw, загрузите файл изображения в формате .SVG (стандартный векторный рисунок) и запустите процесс рисования или гравировки. Интерфейс ПО mDraw В правом верхнем углу окна программы раскройте вкладку и выберите оборудование XY Выставьте значения для опущенного и поднятого инструмента (подбираются экспериментально) Для загрузки файла выберите иконку папки слева сверху Для запуска рисования или гравировки нажмите кнопку со стрелкой. Практическая часть Установите на манипулятор насадку для рисования и закрепите в ней пишущий инструмент (карандаш, ручку или фломастер) таким образом, что бы рабочая часть инструмента выступала из насадки на расстояние 20 мм 69 Подключите манипулятор к компьютеру, запустите ПО mDraw и обновите прошивку робота. Экспериментально подберите значения нижнего и верхнего положения инструмента (эти значения зависят от того как закреплен в зажиме насадки объект. Загрузите файл изображения в векторном формате SVG. Убедитесь, что материал на который будет нанесен рисунок, находится в рабочей зоне и закреплен. Запустите процесс рисования. Для работы с лазерной гравировкой установите и подключите лазерную насадку. Убедитесь, что все люди, находящиеся в помещении, надели защитные очки от лазера. Подключите манипулятор к компьютеру, запустите ПО mDraw и обновите прошивку робота. Загрузите файл изображения в векторном формате SVG. Убедитесь, что материал на который будет нанесена гравировка, находится в рабочей зоне и закреплен. Запустите процесс гравировки. Вне зависимости от того с какой насадкой вы работаете, не забывайте после работы перевести манипулятор в Транспортное положение, выключить при помощи кнопки отключения и отключить оборудование от электрической сети. Вопросы к занятию. Чем отличается движение манипулятора при рисовании от движения при лазерной гравировке? Какие правила нужно соблюдать при работе с лазерной насадкой? Придумайте, какой ещё инструмент можно использовать с насадкой для рисования, что бы добавить роботу еще один функционал. В каком формате загружаются файлы в ПО mDraw? 70 Занятие 14 Работа с насадкой для 3D-печати Цели занятия 1. Задача перемещения инструмента в двух плоскостях. 2. Насадка для 3D-печати. . 3. Практическая работа. Необходимые материалы для занятия: 1. Компьютер с доступом в интернет 2. Рабочая тетрадь 3. Робот-манипулятор серии «Учебный робот SD1-4» 4. Насадки для лазерной гравировки и рисования. |