Robotyka bez granic – polsko – ukraińska akademia techniki, przedsiębiorczości i ekonomii przyszłości

PORADNIK METODYCZNY / МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК

9. SCENARIUSZ NR 1 / СЦЕНАРІЙ №1

SCENARIUSZ NR 1 – ZESPÓŁ KONSTRUKCJI

Budowa i pełny montaż trzech funkcjonalnych robotów SCARA wraz z dokumentacją techniczną

Trener: Patryk Piasecki   |   Zespół: 6 uczestników (3 pary)   |   Produkt: 3 stanowiska SCARA

Cel zajęć
  • Rozwijanie umiejętności montażu mechanicznego, okablowania, lutowania i uruchamiania układów mechatronicznych.
  • Zrozumienie kinematyki SCARA: dwie osie obrotowe, oś liniowa Z oraz chwytak z obrotem i zaciskiem.
  • Programowanie ESP32, sterowników silników krokowych i serw; realizacja homingu, ograniczeń ruchu i zatrzymania awaryjnego.
  • Praca z dokumentacją 3D, listą części BOM, schematami elektrycznymi, firmware i kartami testów.
  • Współpraca, podział ról, komunikacja techniczna i dokumentowanie montażu po polsku i ukraińsku.
Wyposażenie, narzędzia i oprogramowanie

Dydaktyczne: 3 laptopy, dostęp do Internetu, kamera ≥720p, projektor/monitor, stół dla 6 osób, drukarka 3D (lub przygotowane wydruki), multimetr, zasilacz laboratoryjny z ograniczeniem prądu.

Narzędzia: stacja lutownicza, cyna i topnik, odsysacz, mata silikonowa, klucze imbusowe i nasadowe, wkrętaki, szczypce, obcinaczki, pęsety, ściągacz izolacji, zaciskarka do tulejek, suwmiarka, kątomierz, opcjonalnie czujnik zegarowy.

Oprogramowanie: Fusion 360 lub analog CAD, Visual Studio Code + PlatformIO, środowisko projektu ESP32/Bluepad32, Microsoft Office, DaVinci Resolve (dokumentacja wideo).

Podzespoły na 1 robota – konfiguracja referencyjna
  • Konstrukcja: wydrukowane 3D podstawa, kolumna, dwa ramiona, uchwyty silników, osłony, elementy chwytaka; komplet śrub, podkładek i dystansów zgodny z modelem CAD.
  • Napędy: 3 × NEMA17 (ramię 1, ramię 2, oś Z), 2 × serwo MG92R (obrót narzędzia i zacisk chwytaka), sterowniki A4988 lub zgodne z PCB.
  • Przeniesienie napędu: paski GT2, koła 16T oraz koła pasowe wynikające z aktualnego projektu, łożyska i wałki Ø8; śruba osi Z o skoku 2 mm/obr.
  • Elektronika: ESP32 WeMos D1 mini (wariant użyty w projekcie), płytka sterująca, złącza, osobne stabilne zasilanie napędów i serw, bezpieczniki, przewody i elementy mocujące.
  • Bezpieczeństwo: wyłącznik awaryjny NC sprzętowo blokujący ENABLE, czujniki krańcowe/home dla 3 osi, prowadzenie i odciążenie przewodów.

Uwaga: liczby zębów kół i dokładne długości pasków, rozstawy śrub oraz nastawy prądu trzeba potwierdzić z aktualnym CAD/BOM i użytymi silnikami. Powyższa lista stanowi konfigurację referencyjną, nie zastępuje dokumentacji wykonawczej.

Przebieg zajęć – pełen montaż

Etap / Етап

Czynności / Дії

Czas / Час

Uwagi / Примітки

1. Przygotowanie stanowiska

Podział na 3 pary; kontrola BOM, schematów i wydruków 3D; organizacja śrub; oględziny części, przygotowanie narzędzi i kamery.

45 min

Przed pracą odłączyć wszystkie źródła zasilania.

2. Kontrola elementów

Usunięcie podpór wydruków, gratowanie otworów, sprawdzenie wymiarów; identyfikacja osi, łożysk, wałków, tulei i części ruchomych.

60 min

Nie rozwiercać otworów bez sprawdzenia tolerancji.

3. Montaż podstawy i osi Z

Skręcenie podstawy i kolumny; montaż prowadnic Ø8, łożysk liniowych, śruby i sprzęgła; osadzenie NEMA17 osi Z.

120 min

Równoległość prowadnic, swobodny przesuw; brak siły bocznej na śrubie.

4. Montaż ramienia 1

Montaż łożyskowania i osi ramienia 1; uchwyty, silnik, koła GT2, pasek i napinanie; kontrola luzów i płaszczyzn kół.

90 min

Bez zasilania ręcznie sprawdzić pełny zakres dopuszczalnego obrotu.

5. Montaż ramienia 2

Montaż przegubu i drugiego ramienia; NEMA17, przekładnia GT2, łożyskowanie; regulacja naprężenia i kolizji.

90 min

Bez ocierania pasków i bez nadmiernego naprężania.

6. Montaż efektora

Instalacja obrotnicy narzędzia i chwytaka; 2 serwa MG92R; ustawienie położeń neutralnych i prowadzenie przewodów wzdłuż ramienia.

75 min

Najpierw pozycja neutralna serw, dopiero potem montaż orczyków.

7. Okablowanie i PCB

Osadzenie ESP32 w złączach, sterowników i listew; lutowanie połączeń PCB, zaciskanie przewodów, podłączenie STEP/DIR, serw i masy.

120 min

Kontrola polaryzacji, zwarć i napięć. Nie podawać napięcia serw na piny ESP32.

8. Krańcówki i ESTOP

Montaż czujników home 3 osi; przycisku ESTOP NC; prowadzenie przewodów, odciążenia i zabezpieczenie przed wciągnięciem do ruchomych części.

75 min

ESTOP ma blokować napędy sprzętowo, niezależnie od kodu.

9. Testy elektryczne

Pomiar ciągłości PE, jeśli występuje, mas, linii zasilania; sprawdzenie prądu driverów i ograniczenia prądowego zasilacza; pierwsze uruchomienie bez obciążenia.

60 min

Pod nadzorem trenera; pierwsze włączenie przy odłączonych napędach lub z bezpiecznym limitem.

10. Firmware i sterowanie

Wgranie firmware PlatformIO do ESP32; konfiguracja pinów, Bluepad32, trybów JOINT/IK i obsługi chwytaka; test pojedynczych osi z małą prędkością.

120 min

Test kierunków, ENABLE i reakcji na utratę łączności; nie dopuszczać do samoczynnego ruchu.

11. Homing i kalibracja

Konfiguracja bazowania trzech osi, znaków kierunków, kroków/mm osi Z, kroków/stopień przegubów, limitów i bezpiecznych prędkości.

120 min

Testować każdą oś osobno; po homingu zweryfikować zgodność pozycji z rzeczywistością.

12. Próby i odbiór

Próby JOINT i ruchu TCP, chwyt 3 przedmiotów, zapis/odtworzenie 5 punktów, praca bez gubienia kroków; ESTOP i odzyskiwanie stanu; dokumentacja i prezentacja.

120 min

Testy z ograniczonym obszarem i prędkością; każdą awarię zapisać w karcie testów.

Łączny orientacyjny czas: 1095 min (18 h 15 min) na zespół, przy pracy równoległej trzech par. Dodatkowo należy uwzględnić czas drukowania części 3D, poprawek i ewentualnych napraw.

Schemat połączeń – lista kontrolna projektu

ESP32: ARM1 STEP GPIO13 / DIR GPIO26; ARM2 STEP GPIO23 / DIR GPIO14; Z STEP GPIO18 / DIR GPIO19; serwo obrót GPIO27; serwo zacisk GPIO32; TEACH GPIO25; MODE GPIO33; ESTOP GPIO39; home Z GPIO34, ARM1 GPIO35, ARM2 GPIO36; I²C GPIO21/22; LED BT GPIO4, ERROR GPIO16, STATUS GPIO17.

Ważne: GPIO34–GPIO39 w typowych ESP32 są wejściami bez wewnętrznych rezystorów podciągających. Czujniki i przyciski należy podłączyć zgodnie z aktualnym schematem PCB, z odpowiednimi rezystorami i zgodnymi poziomami logicznymi. ESTOP nie może opierać się wyłącznie na GPIO39.

Dokumentacja przekazywana na zakończenie
  • Złożenie CAD/rysunki wykonawcze z oznaczeniem osi, BOM i źródłami elementów.
  • Schemat elektryczny i tabela okablowania, fotografie etapów montażu, plik konfiguracji pinów i wersja firmware.
  • Karta pomiarów i kalibracji: osie, przełożenia, kroki, limity kątowe, prędkości oraz ustawienia driverów.
  • Protokół odbioru: bazowanie, ruch każdej osi, ESTOP, chwytak, TEACH/PLAYBACK, ocena powtarzalności i wykaz usterek.

 

СЦЕНАРІЙ № 1 – КОМАНДА КОНСТРУКТОРІВ

Повне складання трьох функціональних роботів SCARA з технічною документацією

Тренер: Патрик Пясецькі   |   Команда: 6 учасників (3 пари)   |   Результат: 3 роботизовані стенди

Мета занять
  • Розвиток навичок механічного монтажу, паяння, електричних підключень та програмування роботів.
  • Вивчення структури SCARA: дві обертальні осі, вертикальна вісь Z, поворот і захват інструмента.
  • Налаштування ESP32, драйверів крокових двигунів, сервоприводів, процедури homing та аварійної зупинки.
  • Командна робота, перевірка якості, створення креслень, BOM і протоколу випробувань.
Обладнання та компоненти

3 ноутбуки, камера, проектор, робочий стіл, паяльна станція, мультиметр, лабораторне джерело живлення, штангенциркуль, ручний інструмент, 3D-друковані деталі, 3 × NEMA17 і 2 × MG92R на одного робота, ремені й шківи GT2, підшипники, вал Ø8, гвинт осі Z з кроком 2 мм/оберт, ESP32, керуюча плата, драйвери, кінцеві датчики, аварійний вимикач NC.

Програми: CAD (Fusion 360 або аналог), Visual Studio Code / PlatformIO, проєкт ESP32 / Bluepad32, офісний пакет, відеоредактор.

Послідовність повного складання

Etap / Етап

Czynności / Дії

Czas / Час

Uwagi / Примітки

1. Робоче місце

Розподіл на пари, звірення BOM, перевірка деталей, підготовка інструментів та камери.

45 хв

Живлення вимкнено.

2. Контроль деталей

Очищення 3D-друків, перевірка отворів, розмірів, підшипників і валів.

60 хв

Не змінювати посадки без вимірювань.

3. Основа і вісь Z

Збірка стійки, напрямних, лінійних підшипників, гвинта, муфти і двигуна Z.

120 хв

Перевірити паралельність і легкість ходу.

4. Перше плече

Установлення осі, підшипників, NEMA17, шківів і ременя GT2.

90 хв

Перевірити натяг і відсутність тертя.

5. Друге плече

Складання другого шарніра, приводу, ременя і кріплень.

90 хв

Перевірити робочі кути та зіткнення.

6. Захват

Монтаж двох сервоприводів, механізму повороту й затискання, прокладання кабелів.

75 хв

Спочатку виставити нейтраль сервоприводів.

7. Плата та кабелі

Паяння роз’ємів, установка ESP32 і драйверів, підключення STEP/DIR та сервоприводів.

120 хв

Перевірити полярність і відсутність коротких замикань.

8. Датчики та ESTOP

Установка трьох датчиків home, аварійного вимикача NC і кабельних фіксаторів.

75 хв

Аварійна зупинка апаратно вимикає приводи.

9. Електричні перевірки

Контроль напруг, заземлення за потреби, струму драйверів; перше безпечне включення.

60 хв

Лише під наглядом тренера.

10. Програмне забезпечення

Завантаження firmware через PlatformIO, тестування осей, Bluepad32, JOINT/IK та захвата.

120 хв

Початкові випробування на низькій швидкості.

11. Калібрування

Homing, напрямки осей, кроки/мм і кроки/градус, обмеження та безпечні швидкості.

120 хв

Кожну вісь перевіряти окремо.

12. Приймання

Тест TCP, перенесення трьох предметів, запис 5 позицій, ESTOP, протокол і презентація.

120 хв

Зафіксувати результати та несправності.

Орієнтовна тривалість: 1095 хвилин (18 год 15 хв). Час на 3D-друк і переробки окремо.

Підсумкові матеріали

Збірка CAD, креслення, BOM, електросхема та кабельна таблиця, конфігурація GPIO і версія firmware, результати калібрування, відео та протокол випробувань. Параметри трансмісій, точні розміри й струми драйверів перевірити за актуальною версією проєкту.

Next Post

Previous Post

© 2026 Robotyka bez granic – polsko – ukraińska akademia techniki, przedsiębiorczości i ekonomii przyszłości

Theme by Anders Norén