STK-23: от скицата до прототипа – част II

Автор: Щилиана Кирова

 

Как "оживява" конструираната машина? Историята продължава…

 

Софтуерът на STK-23 е под формата на код, написан на Arduino. Функциите, както и общото изпълнение на кода, са описани и представени като блокови диаграми. За да се обясни алгоритъмът на действие, в следващите три точки са представени функциите на роботa.

 

Кодът – душата на коравата машина

 

Началната контролна функция на робота STK-23 е за връщане в изходна позиция. Тя позволява на системата да възстанови началната си позиция, преди да започне работа и преди да извърши действия по другите си функции. Нулирането също така позволява възстановяване след прекъсване на захранването, както и в случай на възникване на фактори, засягащи системата.

 

Основната функция на хващача (наричана още функция "Gripper") е да отваря и затваря двете челюсти, като по този начин освобождава или стиска определената част за захващане. Това се случва чрез изпращане на импулси от сервомотора към задвижващото зъбно колело и измерване от сензора за налягане и регулиране на затварянето на скобите.

 

Работата на функцията "Придвижване нагоре" (Мove-up) е изцяло свързана с вертикалното движение на робота. Това се случва чрез изпращане на импулси от стъпковия двигател към винта, което от своя страна кара цялата структура на захващане да се върти и движи.

 

Функцията за ротация е изцяло свързана с въртенето на робота. Това се случва, като зъбното колело се задвижва от двигателя, което от своя страна кара зацепените зъбни колела, както и цялата конструкция, да се въртят.

 

Управление на робота

 

Връзката и управлението на робота се осъществяват чрез Wi-Fi, тъй като процесорът има такъв модул и дава възможност за управление чрез отдалечен достъп. Кодът служи за стартиране на уебстраницата на робота в браузъра, но няма функционалности, свързани с робота. При успешно свързване към мрежата и въвеждане на адреса на уебсайта се отваря страница, в която са изброени както бутоните за управление на робота, така и полетата за настройка на два от основните параметри – силата, която се упражнява при натискане, както и скоростта на затваряне на клипса.

 

Полетата и бутоните са както следва:

 

• Home бутон – връща робота в първоначална позиция, активен е след изпълнение на функцията от бутона за стартиране;
• Бутон за стартиране – стартира програмата чрез изпълнение на командите, които отговарят за захващането, повдигането и преместването на детайл както нагоре, така и на 90 градуса;
• Бутон за освобождаване – освобождава хващача;
• Силово поле – в това поле се извежда стойността на силата, с която скобата ще притисне детайла, който захваща;
• Поле за скорост – в това поле се визуализира стойността на скоростта, с която скобата се затваря при захващане на детайла.

 

 

В тестовете е истината

 

За тестване и доказване на функционалността на конструираната машина бяха проведени някои експерименти и тестове. Тестовете сами по себе си са доказателството дали всичко, което теоретично е заложено в концепцията и плана за дизайн на устройството, ще "оживее" и на практика. Първоначалните експерименти, които условно биха могли да се нарекат "симулации" на модулите, включват тестването на функционалностите на всеки един модул поотделно.

 

Основната цел на тези тестове е сработването на "душата" (кода) на робота и неговото "тяло" – иначе безжизнената 3D принтирана конструкция. След успешно провеждане на симулациите "то" (защото роботът по това време все още нямаше име) бе готово за следващата и почти финална стъпка – сглобяването.

 

Парчета пъзел… но не съвсем

 

Поетапното сглобяване на робота бе в разрез с всякакви възможни логични последователности – номерата на модулите и логиката на подреждане на числата тук не бяха в стандартния ред. Асемблирането на частите на отделните модули, съответно Модул 1, Модул 2 и Модул 3, вървеше по план. Съединяването на тези три модула обаче бе голямото предизвикателство – като ключова се оказа фината настройка на уж грубите механични части.

 

И преди да си кажеш "Ура, направих го!", се сещаш за дребен детайл. Един въпрос, който тормози съзнанието ти:

 

А дали всичко това ще проработи заедно?

 

Благодарение на редица функционални тестове, много търпение и калибриране основните параметри на робота бяха изведени. В заключение бе установено, че с увеличаване на приложената сила към захванатия детайл, скоростта на изпълнение на функцията на робота намалява.

 

Що се отнася до детайлите, които роботът може да повдигне, то най-тежкият такъв е с маса 60 g, а минимумът за маса на детайл е 30 g. Средно роботът изпълнява алгоритъма за захващане, повдигане, завъртане на 90 градуса, пускане на детайла и връщане в начална позиция за около 29 секунди.

 

"То" работи, но как се казва?

 

Роботът бе готов, но името си оставаше загадка… А авторът (в случая аз) нямаше абсолютно никакви идеи и бе в творческо затъмнение. Когато подготвяш и пишеш дипломна работа, като паралелно се опитваш да направиш и работещ прототип, то (нека сме честни) последното нещо, което те вълнува, е името. И все пак роботът трябваше да бъде кръстен някак.

 

Някои сигурно биха го счели за проява на нарцисизъм, но в крайна сметка той получи наименованието "STK-23" – от първите две букви на името и първата буква от фамилията на създателката си на латиница. А "23" дойде от годината на конструиране на робота. Кратко, точно и ясно. Това, което не очаквах обаче, е че извън дипломната работа името STK-23 ще бъде споменавано още толкова много пъти.

 

А след защитата накъде?

 

Несъмнено роботът STK-23 впечатли комисията, защитата мина успешно и заветната цел бе постигната. И в общи линии бъдещето на робота се свеждаше само до настоящето – нищо друго не бе предвидено.

 

До есента на 2023 г., когато се състоя ежегодната конференция "Science and innovations for sustainable development" ("Наука и иновации за устойчиво развитие"), организирана от Факултета по германско инженерно обучение и промишлен мениджмънт (ФАГИОПМ) в Технически университет – София.

 

Там STK-23 бе представен пред широка международна публика, включваща множество представители на научните среди, сред които професори, доктори и академици.

 

Освен че видяха презентация на робота, експертите имаха възможност да прочетат и научен труд, озаглавен "Development of STK-23 – gripper machine with mechanism for vertical movement and right-angle rotation" ("Разработване на STK-23 – машина хващач с механизъм за вертикално движение и правоъгълно завъртане").

 

Своя истински триумф роботът направи на състезанието "Дни на роботиката" '24, организирано от Клуба по роботика към ТУ-София.

 

Там той спечели сърцата на публиката, както и на представители на някои от водещите фирми в сектора у нас. Така този робот, стартирал в един студен февруарски ден като една неясна идея за дипломна работа, извървя своя труден, но и изключително интересен и завладяващ път нагоре, печелейки награди и доказвайки, че мечтите се сбъдват.

 

А ключът към успеха винаги е бил и ще си остане комбинацията от упорит труд, здрави нерви и вяра в себе си.

 

Материал от поредицата "В кухнята на Robotics-Bulgaria"

Още от нея вижте тук.

 

/Снимки: TLL Media - "Дни на роботиката" '24, личен архив на инж. Щилиана Кирова/

 

Инж. Щилиана Кирова е почетен "робошеф" в премиерното издание на инициативата "В кухнята на Robotics-Bulgaria.com". Тя е на 24 години и има 24-каратова усмивка.

 

Родена и израснала е в Пещера, където вече я наричат "Повелителката на роботите" след успешното й участие в националното състезание "Дни на роботиката" '24 в ТУ-София и в нашата специализирана инициатива, посветена на медийните аспекти на роботизираните технологии.

 

Щилиана е завършила "Мехатроника и информационна техника" във Факултета за германско инженерно обучение и промишлен мениджмънт на Техническия университет в София, а отскоро вече е и магистър инженер. Освен роботите и мехатронните системи я вълнуват още много сфери и направления, включително изкуство, литература, пътешествия…

 

В рамките на инициативата "В кухнята на Robotics-Bulgaria.com" маг. инж. Кирова се представя и в ролята на автор на медийни публикации – на подбрани от нея интересни и актуални теми от света на роботиката.

 

Източник: TLL Media; автор и снимки: Щилиана Кирова

Ключови думи: STK-23   прототип   индустриален робот   робот хващач   интелигентен захват   3D принтиране   Индустрия 4.0  

Област: Роботика