1. Inleiding
Dit eindwerk toont een volledig zelfgebouwde 5-assige robotarm, gebaseerd op een open-source 3D-printbaar ontwerp. De arm bevat kleurenherkenning en obstakel detectie van de blokkejes. De arm kan eventueel uitgebreid worden met een pneumatische zuignap.
Doelstelling en bepaling van de keuze
Hoofddoel: Een betaalbaar, educatief en volledig functioneel pick-and-place systeem ontwikkelen dat objecten detecteert op kleur, oppakt en overdraagt.
Belangrijkste keuzes en motivatie
Biedt voldoende bewegingsvrijheid en laat toe om een eigen touch toe te voegen aan het ontwerp, ten opzichte van standaard 4- of 6-assige ontwerpen. Het orignele bestand komt van een opensource ontwerp dat ik heb aangepast en verbeterd.
Maakt objectherkenning en sorteren op kleur mogelijk en verhoogt de complexiteit en leerwaarde van het project.
Voegt obstakeldetectie en veiligheidsfunctionaliteit toe aan de arm.
Goedkoop, krachtig, veel aansluitingen en een enorme community-ondersteuning. Ideaal dus voor complexe aansturing en IoT-integratie.
Zeer kostenefficiënt, volledige ontwerp vrijheid en eenvoudige structuur wanneer aanpassingen nodig zijn.
Belangrijkste componenten & uitleg
Elektronica & sensoren
2× NEMA23 stepper motoren
Hoge-koppel motoren voor de basis- en schouderas. Standaard 1.8° staphoek (200 stappen/omwenteling). Robuust genoeg voor zware delen van de arm te laten bewegen zonder significant stappenverlies.
3× NEMA17 stepper motoren
Compactere en lichtere motoren voor de elleboog, de pols en de optionele extra as. Voldoende precisie en koppel voor fijnere bewegingen, met een lager stroomverbruik.
4× TB6600 stepper drivers
Sturen de steppers aan tot 4A per fase. Ondersteunen microstepping tot 1/32 voor zeer vloeiende bewegingen. Makkelijker te beveiligen tegen oververhitting en kortsluiting.
Arduino Mega 2560 + Uno R4 WiFi
De Mega fungeert als hoofdcontroller (veel I/O-pins). De Uno R4 WiFi voegt draadloze communicatie toe via ingebouwde ESP32. Samen verzorgen ze de aansturing van de sensoren.
TCS34725 kleurenensor
Digitale RGB-sensor met hoge nauwkeurigheid en ingebouwd IR-filter. Communiceert via I²C. Detecteert objectkleuren onder wisselende lichtomstandigheden voor betrouwbaar sorteren.
HC-SR04 ultrasone sensor
Eenvoudige afstandssensor (2–400 cm). Wordt gebruikt voor obstakeldetectie en positioneringsveiligheid voor de loopband.
Hoe het complete systeem samenwerkt
- Eerst wacht op een startcommando.
- De kleurenensor op de robotarm detecteert een gekleurd object.
- De ultrasone sensor controleert of de zone vrij is en meet de afstand.
- De robotarm beweegt naar het object, activeert de grijper en pakt het op.
- Het object wordt gecontroleerd en veilig op de eigen plaats geplaatst.
- Via WiFi/Bluetooth communicatie krijgt de arduino het signaal om te vertrekken.
- De robotarm kan het object later oppakken en terugplaatsen in een magazijn of sorteerzone.