机器人制作开源方案 | 卧式车床模型

机器谱

1. 功能说明
       本文示例将通过程序控制模拟车床的运动效果--模拟车床进行加工时各个结构的运动方式。车床的主要运动包括夹持工件主轴的旋转运动、刀具进给运动、刀具的换刀旋转运动、溜板的平动、尾座上顶针的进给运动。

2. 结构说明
       该车床主轴旋转运动选择带传动的传动方式；刀具的进给使用滑块平移机构，用于短距离的移动；刀具的换刀装置使用电机直接驱动；溜板的平移选择丝杠传动，丝杠平移的距离较长且运动稳定；尾座的顶针进给运动使用滑块平移机构，用于短距离的平移。

3. 电子硬件
本实验中采用了以下硬件：

主控板	Basra主控板（兼容Arduino Uno）
扩展板	Bigfish2.1扩展板
传感器	触碰传感器
电池	7.4V锂电池

电路连接说明：在下图所示位置安装一个触碰传感器作为限位（限位：限定机械设备的运动极限位置）。

① 触碰传感器连接在Bigfish扩展板的A0端口；
② 3号舵机连接在Bigfish扩展板的D7端口；4号舵机连接在Bigfish扩展板的D4端口；5号舵机连接在Bigfish扩展板的D3端口。
③ 1号电机连接在Bigfish扩展板的D5，D6；2号电机连接在Bigfish扩展板的D9，D10。

4. 功能实现
4.1 实现思路
实现车床模拟加工的功能。

复位：
          溜板箱回到+X向极限位置（由1号电机控制），顶针伸出-X向（5号舵机控制），刀具箱回到+Y极限位置（3号舵机控制），刀具1指向-X向（4号舵机控制），主轴开始旋转（2号电机控制）。


第一步（粗加工）：
          上刀，刀具1指向Y轴正方向（由4号舵机控制）；溜板箱沿-X向移动进入工作区，以刀具1的顶点与顶针顶点在同一直线为止（1号电机开始工作，延迟大概4s）；刀具箱+Y向伸出去（3号舵机控制）；刀具1沿-X向移动1s后停止（1号电机开始工作，延迟1s）。


第二步（换刀，准备精加工）：
          刀具箱沿-Y向移动到极限位置（3号舵机角度控制收回来）；溜板箱沿+X向移动到+X向极限位置（1号电机控制，传感器限位）；换刀，刀具2到刀具1的位置（4号舵机角度控制）。


第三步（精加工）：
          溜板箱沿-X向移动进入工作区，以刀具1的顶点与顶针顶点在同一直线为止（1号电机开始工作，延迟大概4s）；刀具箱+Y向伸出去（3号舵机控制）；刀具1沿-X向移动1s后停止（1号电机开始工作，延迟1s）。


第四步（加工完成）：
          刀具箱收回（3号舵机角度控制）；溜板箱沿+X向移动到+X向极限位置（1号电机控制，传感器限位）；主轴停止转动（2号电机stop）；刀具1回到初始位置（4号舵机角度控制）；顶针收回，沿+X向移动到极限位置（5号舵机角度控制）。

4.2 示例程序
       编程环境：Arduino 1.8.19
下面提供一个参考例程（lathe.ino），具体实验效果可参考演示视频。

1. /*------------------------------------------------------------------------------------
   
2. 
   
3.   版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
   
4. 
   
5.            Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
   
6. 
   
7.            https://opensource.org/licenses/MIT
   
8. 
   
9.            by 机器谱 2023-06-14 https://www.robotway.com/
   
10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. #include <Servo.h>
    
14. 
    
15. 
    
16. Servo servo_pin_4;
    
17. 
    
18. Servo servo_pin_3;
    
19. 
    
20. Servo servo_pin_8;
    
21. 
    
22. Servo servo_pin_11;
    
23. 
    
24. Servo servo_pin_7;
    
25. 
    
26. int _ABVAR_1_i = 0 ;
    
27. 
    
28. 
    
29. void setup()
    
30. 
    
31. {
    
32. 
    
33.   pinMode( 14, INPUT);
    
34. 
    
35.   servo_pin_4.attach(4);
    
36. 
    
37.   servo_pin_3.attach(3);
    
38. 
    
39.   servo_pin_8.attach(8);
    
40. 
    
41.   servo_pin_11.attach(11);
    
42. 
    
43.   servo_pin_7.attach(7);
    
44. 
    
45.   pinMode( 9 , OUTPUT);
    
46. 
    
47.   pinMode( 10 , OUTPUT);
    
48. 
    
49.   pinMode( 5 , OUTPUT);
    
50. 
    
51.   pinMode( 6 , OUTPUT);
    
52. 
    
53.   servo_pin_4.write( 140 );
    
54. 
    
55. 
    
56.   servo_pin_3.write( 170 );
    
57. 
    
58. 
    
59.   servo_pin_8.write( 50 );
    
60. 
    
61. 
    
62.   servo_pin_11.write( 74 );
    
63. 
    
64. 
    
65.   servo_pin_7.write( 94 );
    
66. 
    
67. 
    
68.   delay( 1000 );
    
69. 
    
70. 
    
71. }
    
72. 
    
73. 
    
74. void loop()
    
75. 
    
76. {
    
77. 
    
78.   if (digitalRead(14))
    
79. 
    
80.   {
    
81. 
    
82.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 80 ); _ABVAR_1_i++ )
    
83. 
    
84.     {
    
85. 
    
86.       servo_pin_4.write( ( 140 - _ABVAR_1_i ) );
    
87. 
    
88.       delay( 10 );
    
89. 
    
90.     }
    
91. 
    
92.     delay( 1000 );
    
93. 
    
94.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 80 ); _ABVAR_1_i++ )
    
95. 
    
96.     {
    
97. 
    
98.       servo_pin_4.write( ( 60 + _ABVAR_1_i ) );
    
99. 
    
100.       delay( 10 );
     
101. 
     
102.     }
     
103. 
     
104.     digitalWrite( 9 , HIGH );
     
105. 
     
106.     digitalWrite( 10 , LOW );
     
107. 
     
108.     delay( 2000 );
     
109. 
     
110.     digitalWrite( 9 , LOW );
     
111. 
     
112.     digitalWrite( 10 , LOW );
     
113. 
     
114.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 100 ); _ABVAR_1_i++ )
     
115. 
     
116.     {
     
117. 
     
118.       servo_pin_3.write( ( 170 - _ABVAR_1_i ) );
     
119. 
     
120.       delay( 20 );
     
121. 
     
122.     }
     
123. 
     
124.     digitalWrite( 5 , HIGH );
     
125. 
     
126.     digitalWrite( 6 , LOW );
     
127. 
     
128.     delay( 1000 );
     
129. 
     
130.     digitalWrite( 5 , LOW );
     
131. 
     
132.     digitalWrite( 6 , LOW );
     
133. 
     
134.     delay( 1000 );
     
135. 
     
136.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 69 ); _ABVAR_1_i++ )
     
137. 
     
138.     {
     
139. 
     
140.       servo_pin_3.write( ( 70 - _ABVAR_1_i ) );
     
141. 
     
142.       delay( 20 );
     
143. 
     
144.     }
     
145. 
     
146.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 41 ); _ABVAR_1_i++ )
     
147. 
     
148.     {
     
149. 
     
150.       servo_pin_8.write( ( 50 + _ABVAR_1_i ) );
     
151. 
     
152.       delay( 20 );
     
153. 
     
154.     }
     
155. 
     
156.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 73 ); _ABVAR_1_i++ )
     
157. 
     
158.     {
     
159. 
     
160.       servo_pin_11.write( ( 74 - _ABVAR_1_i ) );
     
161. 
     
162.       delay( 20 );
     
163. 
     
164.     }
     
165. 
     
166.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 85 ); _ABVAR_1_i++ )
     
167. 
     
168.     {
     
169. 
     
170.       servo_pin_7.write( ( 94 - _ABVAR_1_i ) );
     
171. 
     
172.       delay( 20 );
     
173. 
     
174.     }
     
175. 
     
176.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 64 ); _ABVAR_1_i++ )
     
177. 
     
178.     {
     
179. 
     
180.       servo_pin_11.write( ( 1 + _ABVAR_1_i ) );
     
181. 
     
182.       delay( 20 );
     
183. 
     
184.     }
     
185. 
     
186.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 70 ); _ABVAR_1_i++ )
     
187. 
     
188.     {
     
189. 
     
190.       servo_pin_8.write( ( 91 - _ABVAR_1_i ) );
     
191. 
     
192.       delay( 20 );
     
193. 
     
194.     }
     
195. 
     
196.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 64 ); _ABVAR_1_i++ )
     
197. 
     
198.     {
     
199. 
     
200.       servo_pin_11.write( ( 65 - _ABVAR_1_i ) );
     
201. 
     
202.       delay( 20 );
     
203. 
     
204.     }
     
205. 
     
206.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 169 ); _ABVAR_1_i++ )
     
207. 
     
208.     {
     
209. 
     
210.       servo_pin_3.write( ( 1 + _ABVAR_1_i ) );
     
211. 
     
212.       delay( 20 );
     
213. 
     
214.     }
     
215. 
     
216.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 170 ); _ABVAR_1_i++ )
     
217. 
     
218.     {
     
219. 
     
220.       servo_pin_7.write( ( 9 + _ABVAR_1_i ) );
     
221. 
     
222.       delay( 20 );
     
223. 
     
224.     }
     
225. 
     
226.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 39 ); _ABVAR_1_i++ )
     
227. 
     
228.     {
     
229. 
     
230.       servo_pin_11.write( ( 1 + _ABVAR_1_i ) );
     
231. 
     
232.       delay( 20 );
     
233. 
     
234.     }
     
235. 
     
236.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 40 ); _ABVAR_1_i++ )
     
237. 
     
238.     {
     
239. 
     
240.       servo_pin_8.write( ( 20 + _ABVAR_1_i ) );
     
241. 
     
242.       delay( 20 );
     
243. 
     
244.     }
     
245. 
     
246.     for (_ABVAR_1_i= 1; _ABVAR_1_i<= ( 85 ); _ABVAR_1_i++ )
     
247. 
     
248.     {
     
249. 
     
250.       servo_pin_7.write( ( 179 - _ABVAR_1_i ) );
     
251. 
     
252.       delay( 20 );
     
253. 
     
254.     }
     
255. 
     
256.   }
     
257. 
     
258.   else
     
259. 
     
260.   {
     
261. 
     
262.     servo_pin_4.write( 140 );
     
263. 
     
264.     servo_pin_3.write( 170 );
     
265. 
     
266.     servo_pin_8.write( 50 );
     
267. 
     
268.     servo_pin_11.write( 74 );
     
269. 
     
270.     servo_pin_7.write( 94 );
     
271. 
     
272.     delay( 1000 );
     
273. 
     
274.   }
     
275. 
     
276. }

复制代码

5. 资料下载
资料内容：
①程序源代码
②样机3D文件
资料下载地址：卧式车床模型-概述 https://www.robotway.com/h-col-243.html