Návrh tříosého SCARA manipulátoru

Abstract

Práce popisuje návrh tříosého SCARA robota. Nejprve je proveden přehled možných zpřevodování v robotickém rotačním aktuátoru. Na základě toho je navržen rotační aktuátor s planetovou převodovkou a 3D tištěným ložiskem. Je vybaven komutátorovým stejnosměrným elektromotorem s řízením pomocí MPC, které je implementováno v jazyce C. Firmware doplňuje navržený komunikační protokol. Motor, elektronické prvky aktuátoru a firmware vytváří samostatnou jednotku servomotoru. Ten je použit i pro návrh lineárního aktuátoru, který přenáší rotační pohyb motoru na svůj lineární pohyb pomocí ozubeného pásu. Následně je využito navržených aktuátorů k vytvoření návrhu celého robota. V něm je na ramena os a konstrukci základny použito hliníkových profilů 2020. Poté je SCARA robot realizován a je implementována třída v jazyce Python, která slouží k jeho ovládání. Robot je propojen s řídícím PC skrz USB. Nakonec je prezentován měřený průběh pohybu robota a jsou diskutována možná vylepšení.

The work describes the design of a three-axis SCARA robot. First, an overview of possible gearings in a robotic rotary actuator is conducted. Based on this, a rotary actuator with a planetary gearbox and 3D-printed bearing is designed. It is equipped with a brushed DC motor controlled by MPC, which is implemented in C. The firmware includes a purpose-designed communication protocol. The motor, electronic components of the actuator, and firmware create an independent servomotor unit. This unit is also used for the design of a linear actuator, which transfers the rotary motion of the motor to linear motion using a toothed belt. Subsequently, the designed actuators are used to create the entire robot. Aluminum profiles 2020 are used for the links of the axes and the base structure. Then, the SCARA robot is built, and a class in Python is implemented to control it. The robot is connected to the control PC via USB. Finally, the measured motion of the robot is presented, and possible improvements are discussed.