Projektdokumentation

Unser Roboter Greiphi ist ein Greifarm Automat welcher Wolle greifen soll, in seiner Fähigkeit inspiriert an einem klassischen Greifautomat einer Kirmis. Seine Aufgabe ist primär eine Unterhaltende. Er soll Spaß bringen. Zudem soll er auch bei der Entscheidungsfindung zum nächsten Kreativprojekt helfen und inspirieren. Die Aufgabe vom Roboter selbst besteht dabei daraus, dass sich der Greifer mithilfe von Schienen und Motoren durch einen Joystick gesteuert bewegt. Und dann auf Knopfdruck auch zugreifen, zum Ausgabeloch fahren, die Wolle 'abwerfen' und sich wieder auf den Ausgangspunkt zurücksetzen kann.

Wir haben einen Teil des Roboter zu dem aus dem vorherigen Semester übernommen.

Da wir das Projekt übernommen haben, hat der rote Kasten und ein Teil des Bewegemechanismus bereits existiert. Der Roboter besteht Grundlegend aus dem Kasten, einem Mechanismus zum vor und zurück bewegen, einem Mechanismus zum links und rechts bewegen, dem Greifer welcher nach oben und unten geht, sowie sich öffnet und schließt und dem Joystick mit welchem all diese Bestandteile gesteuert werden.

Abbildung 1: Greiphi

Abbildung 2: Mechanismus zum links und rechts bewegen

Abbildung 3: Mechanismus zum vor und zurück bewegen

Abbildung 4: Greifer

Dieser war zum Teil auch bereits vorhanden. Er funktioniert indem mithilfe eines Motors eine Gewindestange gedreht wird, welche dadurch an Band bewegt, durch welches ein Holzbrett auf schienen beweget wird auf dem sich der Greifer befindet. Die in der Abbildung dargestellten Konstruktion befindet sich an beiden Seiten des Automaten.

Abbildung 5: Rechts-Links-Mechanismus

Den Vorne-Hinten-Mechanismus haben wir selber gebaut, wobei wir uns von anderen Robotern mit ähnlichen Mechanismen im Raum haben inspirieren haben lassen. Hierbei bewegt ein Motor ein Zahnrad mithilfe von welchem dann eine Schiene bewegt wird, auf der sich die Befestigung des Greifers befindet.

Abbildung 6: Vorne-Hinten-Mechanismus

Die Hoch-Runter-Bewegung wird durch einen Motor gesteuert der mit Zahnrädern an einer Seilwinde befestigt ist auf welcher ein Seil aufgewickelt ist, an dem der Greifer befestigt ist.

Abbildung 7: Hoch-Runter-Mechanismus

Der Greifer ist 3D-gedruckt mit einem von uns im Internet herausgesuchten Model. (https://www.thingiverse.com/thing:4534123) Der Greifmechanismus funktioniert mit einer Art großen Schraube, welche den oberen und unteren Teil des Greifers zusammen und auseinander bewegt, wodurch sich der Greifer schließt und öffnet. In die Mitte der Schraube haben wir eine Stange geleimt, an deren Ende ein Zahnrad befestigt ist, so dass sich der Mechanismus mit einem Motor steuern lässt.

Abbildung 8: Greifer mit Motor

Eigentlich war ein anderer Motor hierfür gedacht, welcher kleiner ist, allerdings passt das Zahnrad des Motors leider nicht mit unserem zusammen.

Abbildung 9: nicht kompatibler Motor

Der Greifer wird mit Hilfe eines Joysticks gesteuert. Hierbei bewegt sich der Greifer in die Richtung in die der Joystick bewegt wird. Wird der Knopf des Joystick gedrückt, fährt der Greifer nach unten, schließt sich, fährt wieder hoch, fährt zum Ausgabeloch und öffnet sich. Danach kehrt der Greifer wieder an seine Ausgangsposition (z.B. in die Mitte) zurück und das Ganze kann von vorne beginnen.

Dies ist nur ein theoretischer Schaltplan, da wir nicht fertig geworden sind, aber vielleicht hilft er einer zukünftigen Gruppe. Auf die Farben der Kabel an den Motoren ist kein Verlass. Wichtig ist, dass die beiden Kabel der einen Spule in A1 und B1 und die der anderen Spule in A2 und B2 stecken.

Abbildung 10: Schaltplan

• Arduino Nano
• Breadboard
• 4x Schrittmotoren (Nema 14)
• 4x Treiber (A4988)
• Joystick
• viele Kabel

Abbildung 11: Pinbelegung am Arduino

Die Bewegungsmechanismen funktionieren prinzipiell. Allerdings ist der eigentliche Robotik Teil etwas zu kurz gekommen und sie sind nicht wirklich motorisiert. Grund dafür war zum einen Zeitmangel, aber auch die Tatsache, dass die benötigten Treiber für die Motoren nicht angekommen sind. Als nächstes müssten die Motoren angebracht und verkabelt werden. Bisher sind nur zwei Nema 14 Motoren vorhanden und ein Nema 17. Wenn alles die gleichen Motoren sind, wäre es wahrscheinlich am einfachsten. Danach muss der Code getestet werden, so dass die Zahlen stimmen und dann sollte alles funktionieren. Mit dem momentanen Konzept besteht die Möglichkeit, dass der Arduino ausgeschaltet wird, bevor der Greifer wieder an seiner Startposition ist. Das würde dazu führen, dass der Arduino nicht mehr weiß, wo sich der Greifer befindet. Zudem gibt es noch keinen Mechanismus, der verhindert, dass der Greifer zu weit an den Rand gesteuert wird. Das könnte im Code geändert werden, wenn bekannt ist, wie viele Schritte die Motoren machen können, bis der Rand erreicht ist. Eine Möglichkeit beide Probleme zu lösen wäre es, Abstandssensoren zu verwenden und den Greifer darüber zu steuern, anstatt die Schritte zu zählen.

Dieser Code ist entstanden ohne das der Roboter fertig war und muss unbedingt vorsichtig getestet werden! Die Zahlen für die Steps sind frei erfunden und müssen angepasst werden. Sind sie zu hoch, könnte der Roboter kaputt gehen.
greifi_code.zip