Ohjausrajapinnan toteutus itsevalmistetulle robottikäsivarrelle

Abstract

Työn tarkoituksena oli tutustua robotiikan perusteisiin ja hyödyntämällä robotiikan perusteita rakentaa ohjattava robottikäsivarsi. Lisäksi työn motiivina selvitettiin, että yksinkertaisen robotti-käsivarren valmistukseen ei tarvita suuria budjetteja tai kehitystiimejä. Yksi ihminen voi rakentaa toimivan, pienellä budjetilla valmistetun robottikäsivarren, joka pystyy suorittamaan yksinkertaisia tehtäviä. Työssä valmistettiin robottikäsivarsi. Rakennetulle robottikäsivarrelle luotiin ohjauskäyttöliittymä ja moottorienohjain, joiden avulla robottikäsivartta pystyttiin ohjaamaan. Työssä esitetään valmistetun robottikäsivarren suunnittelu-, ohjelmointi- ja rakennusprosessit sekä robottikäsivarren komponenttien että materiaalien valinta. Robottikäsivarsi on avoimenlähdekoodin MeArm-ro-botti ja sen ohjelmoinnissa hyödynnettiin Agustian et al. tekemää avoimenlähdekoodin MATLAB-ohjelmaa. MATLAB-ohjelma tarjosi MeArm-robotille rakennetun MATLAB mallin sekä pseudoinversio Jacobin (käänteinen Moore–Penrose) ratkaisuun perustuvan kinematiikan ratkaisun, jota voitiin hyödyntää reitinsuunnittelussa. Robottikäsivartta ohjaava ohjelmisto on jaettu kahteen osaan, jossa moottorienohjain on rakennettu Arduino–mikro-ohjaimeen ja ohjauskäyttöliittymä sekä reitinsuunnittelu on rakennettu MATLAB:lla. Moottorienohjaimen tarkoitus on säädellä robottikäsivarren nivelten nopeuksia ja varmistaa, että nivelet saavuttavat niille suunnitellut asennot ajallaan, ryntäämättä kohteeseen. Moottorienohjaimelle voidaan syöttää komentoja mistä tahansa ulkoisesta lähteestä, jolloin robottikäsivartta voidaan ohjata käyttämällä mitä tahansa ulkopuolista reitinsuunnitteluohjelmaa. MAT-LAB-ohjelmaan on rakennettu ohjauskäyttöliittymä. Ohjauskäyttöliittymässä tehdään reitinsuunnittelu luomalla sekvenssilista robottikäsivarren asennoista eri ajanhetkillä, jonka jälkeen se lähetetään moottorienohjaimelle. Työssä tutkittiin robottikäsivartta ja sen ohjausta yksinkertaisella kappaleensiirtotestillä, joka suoritettiin onnistuneesti. Työssä pohdittiin valmiin robottikäsivarren kehitys- ja käyttökohteita. Tulokseksi saatiin, että rakennettu robottikäsivarsi ei sovellu jatkuvaan käyttöön tai teollisuusympäristöön, mutta valitsemalla erilaiset moottorit, materiaalit ja jatkokehittämällä ohjelmistoa, voitaisiin sitä käyttää esimerkiksi suorittamaan jatkuvia yksinkertaisia kappaleensiirtoprosesseja.