Dibujos de un manipulador robótico para fresar con tus propias manos. Brazo mecánico manipulador robótico. Montaje mecanico

Entre las características de este robot en la plataforma Arduino, se puede destacar la complejidad de su diseño. El brazo robótico consta de muchas palancas que le permiten moverse en todos los ejes, agarrar y mover varias cosas utilizando solo 4 servomotores. habiendo recogido con mis propias manos Con un robot de este tipo, definitivamente podrás sorprender a tus amigos y seres queridos con las capacidades y vista agradable de este dispositivo! ¡Recuerda que para programar siempre puedes utilizar nuestro entorno gráfico RobotON Studio!

Si tienes alguna pregunta o comentario, ¡siempre estamos en contacto! ¡Crea y publica tus resultados!

Peculiaridades:

Para montar un brazo robótico con tus propias manos, necesitarás bastantes componentes. La parte principal está ocupada por piezas impresas en 3D, hay alrededor de 18 (no es necesario imprimir la diapositiva si descargaste e imprimiste todo lo que necesitas, necesitarás pernos, tuercas y componentes electrónicos):

• 5 pernos M4 de 20 mm, 1 x 40 mm y tuercas correspondientes con protección antitorsión
• 6 pernos M3 de 10 mm, 1 x 20 mm y sus tuercas correspondientes
• Placa de pruebas con cables de conexión o blindaje.
• Arduino Nano
• 4 servomotores SG 90

Después de ensamblar la carcasa, es IMPORTANTE asegurarse de que se mueva libremente. Si los componentes clave del Roboarm se mueven con dificultad, es posible que los servomotores no puedan soportar la carga. Al ensamblar la electrónica, debe recordarse que es mejor conectar el circuito a la alimentación después de verificar minuciosamente las conexiones. Para evitar daños a los servovariadores SG 90, no es necesario girar el motor con la mano si no es necesario. Si necesita desarrollar SG 90, debe mover suavemente el eje del motor en diferentes direcciones.

Presupuesto:

• Programación sencilla gracias a la presencia de un número reducido de motores y del mismo tipo.
• Presencia de zonas muertas para algunos servos.
• Amplia aplicabilidad del robot en la vida cotidiana.
• Interesante trabajo de ingenieria
• La necesidad de utilizar una impresora 3D.

Municipal institución presupuestaria

educación adicional "Estación jóvenes técnicos»

ciudad de Kamensk Shakhtinsky

escenario municipal competencia regional

“Jóvenes diseñadores del Don para el tercer milenio”

Sección "Robótica"

« Brazo manipulador Arduino"

profesor de educación adicional

MBU DO "SYUT"

Introducción 3

Investigación y análisis 4

Etapas de fabricación de unidades y montaje del manipulador 6.

1. Materiales y herramientas 6

   Componentes mecánicos del manipulador 7.

   Llenado electrónico manipulador 9

Conclusión 11

Fuentes de información 12

Apéndice 13

Introducción

Un manipulador robótico es una máquina tridimensional que tiene tres dimensiones correspondientes al espacio de un ser vivo. En un sentido amplio, un manipulador se puede definir como sistema tecnico, capaz de reemplazar a una persona o ayudarla en el desempeño de diversas tareas.

Actualmente, el desarrollo de la robótica no avanza, sino que avanza, antes de tiempo. Sólo en los primeros 10 años del siglo XXI, se inventaron e implementaron más de 1 millón de robots. Pero lo más interesante es que los avances en este ámbito pueden ser llevados a cabo no sólo por equipos de grandes corporaciones, grupos de científicos e ingenieros profesionales, sino también por escolares comunes de todo el mundo.

Se han desarrollado varios complejos para estudiar robótica en la escuela. Los más famosos de ellos son:

Bioloide Robotis;

Tormentas mentales de LEGO;

• Arduino.

Los constructores de Arduino son de gran interés para los constructores de robots. Las placas Arduino son un kit de diseño de radio, muy simple, pero lo suficientemente funcional como para programar muy rápidamente en el lenguaje Viring (en realidad C++) y dar vida a ideas técnicas.

Pero como muestra la práctica, cada vez más significado práctico Son las obras de jóvenes profesionales de la nueva generación las que se están adquiriendo.

Enseñar a los niños a programar siempre será relevante, ya que el rápido desarrollo de la robótica está asociado, en primer lugar, al desarrollo. tecnologías de la información y medios de comunicación.

El objetivo del proyecto es crear un radioconstructor educativo basado en un brazo manipulador, para enseñar a los niños a programar en el entorno Arduino. forma de juego. Brindar una oportunidad para que el mayor número posible de niños se familiaricen con las actividades de diseño en robótica.

Objetivos del proyecto:

desarrollar y construir un brazo docente: un manipulador con costos mínimos fondos que no son inferiores a sus homólogos extranjeros;

utilizar servos como mecanismos manipuladores;

controlar los mecanismos del manipulador mediante el kit de radio Arduino UNO R 3;

Desarrollar un programa en el entorno de programación Arduino para control proporcional de servos.

Para lograr la meta y los objetivos marcados de nuestro proyecto, es necesario estudiar los tipos de manipuladores existentes, literatura técnica sobre este tema y el hardware y la plataforma informática Arduino.

Investigación y análisis

Estudiar.

Manipulador industrial: diseñado para realizar funciones de motor y control en el proceso de producción, es decir. dispositivo automático, que consta de un manipulador y un dispositivo de control reprogramable, que genera acciones de control que establecen los movimientos requeridos de los órganos ejecutivos del manipulador. Se utiliza para mover artículos de producción y realizar diversas operaciones tecnológicas.

ACERCA DE
el constructor en auge: el manipulador está equipado con un brazo robótico que comprime y afloja. Con su ayuda podrás jugar al ajedrez controlándolo de forma remota. También puedes utilizar una mano robótica para repartir tarjetas de visita. Los movimientos incluyen: muñeca 120°, codo 300°, rotación básica 270°, movimiento básico 180°. El juguete es muy bueno y útil, pero cuesta unos 17.200 rublos.

Gracias al proyecto “uArm”, cualquiera puede montar su propio minirobot de escritorio. “uArm” es un manipulador de 4 ejes, una versión en miniatura del robot industrial “ABB PalletPack IRB460”. El manipulador está equipado con un microprocesador Atmel y un conjunto de servomotores. costo total piezas necesarias - 12959 rublos. El proyecto uArm requiere al menos habilidades básicas de programación y experiencia en la construcción de Legos. El mini robot se puede programar para muchas funciones: desde jugar hasta instrumento musical, antes de cargar algún programa complejo. Actualmente, se están desarrollando aplicaciones para iOS y Android que permitirán controlar “uArm” desde un teléfono inteligente.

Manipuladores "uArm"

La mayoría de los manipuladores existentes implican la colocación de motores directamente en las articulaciones. Este tiene un diseño más simple, pero resulta que los motores deben levantar no solo la carga útil, sino también otros motores.

Análisis.

Tomamos como base el manipulador presentado en el sitio web de Kickstarter, llamado "uArm". La ventaja de este diseño es que la plataforma para colocar la pinza siempre está ubicada paralela superficie de trabajo. Los motores pesados ​​​​están ubicados en la base y las fuerzas se transmiten a través de varillas. Como resultado, el manipulador tiene tres servos (tres grados de libertad), que le permiten mover la herramienta a lo largo de los tres ejes 90 grados.

Decidieron instalar cojinetes en las partes móviles del manipulador. Este diseño del manipulador tiene muchas ventajas sobre muchos modelos que están actualmente a la venta: en total, el manipulador utiliza 11 rodamientos: 10 piezas para un eje de 3 mm y una para un eje de 30 mm.

Características del brazo manipulador:

Alto: 300 mm.

Área de trabajo(con el brazo completamente extendido): 140 mm a 300 mm alrededor de la base

Capacidad de carga máxima con el brazo extendido: 200 g

Consumo actual, no más: 1A

Fácil de montar. Se prestó mucha atención para garantizar que existiera una secuencia de montaje del manipulador en la que fuera extremadamente conveniente atornillar todas las piezas. Esto fue especialmente difícil para las potentes unidades de servoaccionamiento de la base.

El control se implementa mediante resistencias variables, control proporcional. Se puede diseñar un control tipo pantógrafo, como el de los científicos nucleares y el héroe del gran robot de la película “Avatar”, también se puede controlar con el ratón y, utilizando ejemplos de código, se pueden crear sus propios algoritmos de movimiento.

Apertura del proyecto. Cualquiera puede fabricar sus propias herramientas (ventosa o clip para lápiz) y cargar el programa (boceto) necesario para completar la tarea en el controlador.

Etapas de fabricación de componentes y montaje del manipulador.

Materiales y herramientas

Para realizar el brazo manipulador se utilizó un panel compuesto con un espesor de 3 mm y 5 mm. Se trata de un material que consta de dos láminas de aluminio de 0,21 mm de espesor, unidas por una capa de polímero termoplástico, tiene buena rigidez, es liviano y fácil de procesar. Se procesaron fotografías descargadas del manipulador en Internet. programa de computadora Paisaje de tinta (vectorial) editor gráfico). Los dibujos del brazo manipulador se realizaron en el programa AutoCAD (un sistema de dibujo y diseño asistido por ordenador tridimensional).

Piezas confeccionadas para el manipulador.

Piezas terminadas de la base del manipulador.

Contenido mecánico del manipulador.

Se utilizaron servos MG-995 para la base del manipulador. Se trata de servos digitales con engranajes metálicos y rodamientos de bolas; proporcionan una fuerza de 4,8 kg/cm, posicionamiento preciso y velocidad aceptable. Un servoaccionamiento pesa 55,0 gramos con unas dimensiones de 40,7 x 19,7 x 42,9 mm y una tensión de alimentación de 4,8 a 7,2 voltios.

Se utilizaron servos MG-90S para agarrar y girar la mano. También son servos digitales con engranajes metálicos y un rodamiento de bolas en el eje de salida; proporcionan una fuerza de 1,8 kg/cm y un control de posición preciso. Un servoaccionamiento pesa 13,4 gramos y mide 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, tensión de alimentación de 4,8 a 6,0 voltios.

Servoaccionamiento MG-995 Servoaccionamiento MG90S

Se utiliza un rodamiento de 30x55x13 para facilitar la rotación de la base del brazo, un manipulador con carga.

Instalación de rodamientos. Conjunto de dispositivo giratorio.

La base del brazo - conjunto manipulador.

Piezas para el montaje de la pinza. Conjunto de pinzas.

Llenado electrónico del manipulador.

hay uno proyecto abierto, que se llama Arduino. La base de este proyecto es un módulo de hardware básico y un programa en el que se puede escribir código para el controlador en un lenguaje especializado y que permite conectar y programar este módulo.

Para trabajar con el manipulador utilizamos una placa Arduino UNO R 3 y una placa de expansión compatible para conectar servos. Tiene instalado un estabilizador de 5 voltios para alimentar los servos, contactos PLS para conectar servos y un conector para conectar resistencias variables. La energía se suministra desde un bloque de 9V, 3A.

placa controladora arduino ONU R 3.

Diagrama esquemático extensiones para placa controladora Arduino ONU-R 3 Se desarrolló teniendo en cuenta las tareas asignadas.

Diagrama esquemático de la placa de expansión del controlador.

Placa de expansión para el controlador.

Conectamos la placa Arduino UNO R 3 usando Cable USB A-B a la computadora, establezca los ajustes necesarios en el entorno de programación, redacte un programa (boceto) para el funcionamiento de los servos utilizando las bibliotecas de Arduino. Compilamos (verificamos) el boceto y luego lo cargamos en el controlador. CON información detallada Puede encontrar información sobre cómo trabajar en el entorno Arduino en el sitio web http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino para principiantes. Lecciones).

Ventana del programa con un boceto.

Conclusión

Este modelo de manipulador se distingue por su bajo coste en comparación con el sencillo kit de construcción "Duckrobot", que realiza 2 movimientos y cuesta 1.102 rublos, o el kit de construcción Lego "Police Station", que cuesta 8.429 rublos. Nuestro constructor realiza 5 movimientos y cuesta 2384 rublos.

	Componentes y material	Cantidad
	Servoaccionamiento MG-995
	Servoaccionamiento MG90S
	Rodamiento 30x55x13
	Rodamiento 3x8x3
	Soporte hembra-hembra de latón M3x27
	Tornillo M3x10 con portería. bajo h/w
	Tamaño del panel compuesto 0,6m2
	Placa controladora Arduino UNO R 3
	Resistencias variables 100 kom.

El bajo coste contribuyó al desarrollo de un constructor técnico para el brazo manipulador, cuyo ejemplo demostró claramente el principio de funcionamiento del manipulador y la ejecución de las tareas asignadas de forma lúdica.

El principio de funcionamiento en el entorno de programación Arduino ha demostrado su eficacia en las pruebas. Esta forma de gestionar y enseñar programación de forma lúdica no sólo es posible, sino también eficaz.

El archivo inicial con un boceto tomado del sitio web oficial de Arduino y depurado en el entorno de programación garantiza una correcta y operación confiable manipulador.

En el futuro, quiero abandonar los costosos servos y utilizar motores paso a paso, para que se mueva con bastante precisión y suavidad.

El manipulador se controla mediante un pantógrafo a través de un canal de radio Bluetooth.

Fuentes de información

Gololobov N.V. Sobre el proyecto Arduino para escolares. Moscú. 2011.

Kurt E. D. Introducción a los microcontroladores con traducción al ruso por T. Volkov. 2012.

Belov A.V. Manual de autoinstrucción para desarrolladores de dispositivos en microcontroladores AVR. Ciencia y Tecnología, San Petersburgo, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ manipulador montado sobre orugas.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipulador a través de Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html enlace al artículo y al vídeo.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino para principiantes.

Solicitud

Dibujo base del manipulador

Dibujo de la pluma y la empuñadura del manipulador.

Tiene retroiluminación. En total, el robot funciona con 6 servomotores. Para crear la parte mecánica se utilizó acrílico de dos milímetros de espesor. Para hacer el trípode, se tomó la base de una bola de discoteca y se incorporó un motor directamente en ella.

El robot funciona sobre una placa Arduino. Se utiliza una unidad de computadora como fuente de energía.

Materiales y herramientas:
- 6 servomotores;
- acrílico de 2 mm de espesor (y otro trozo pequeño de 4 mm de espesor);
- trípode (para crear una base);
- sensor de distancia ultrasónico tipo hc-sr04;
- Controlador Arduino Uno;
- controlador de potencia (fabricado de forma independiente);
- fuente de alimentación de la computadora;
- computadora (necesaria para programar Arduino);
- cables, herramientas, etc.

Proceso de fabricación:

Paso uno. Montaje de la parte mecánica del robot.
La parte mecánica se monta de forma muy sencilla. Es necesario conectar dos piezas de acrílico mediante un servomotor. Los otros dos enlaces están conectados de forma similar. En cuanto al grip, lo mejor es comprarlo online. Todos los elementos se fijan con tornillos.

La longitud de la primera parte es de unos 19 cm y la segunda de unos 17,5 cm. El eslabón frontal tiene una longitud de 5,5 cm. En cuanto al resto de elementos, sus tamaños se eligen a criterio personal.

El ángulo de rotación en la base del brazo mecánico debe ser de 180 grados, por lo que se debe instalar un servomotor en la parte inferior. En nuestro caso, es necesario instalarlo en una bola de discoteca. El robot ya está instalado en el servomotor.

Para instalar el sensor ultrasónico necesitarás un trozo de acrílico de 2 cm de espesor.

Para instalar el capturador necesitarás varios tornillos y un servomotor. Es necesario quitar el balancín del servomotor y acortarlo hasta que encaje en la pinza. Luego puedes apretar los dos tornillos pequeños. Después de la instalación, el servomotor debe girarse hasta la posición extrema izquierda y las mordazas de agarre deben cerrarse.

Ahora el servomotor está sujeto a 4 pernos, es importante asegurarse de que esté en la posición extrema izquierda y que los labios estén presionados entre sí.
Ahora puedes conectar el servo a la placa y comprobar si la pinza funciona.

Paso dos. Iluminación de robots
Para hacer que el robot sea más interesante, puedes iluminarlo. Esto se hace mediante LED de varios colores.

Paso tres. Conexión de la parte electrónica
El controlador principal del robot es la placa Arduino. Se utiliza una unidad de computadora como fuente de energía; en sus salidas es necesario encontrar un voltaje de 5 voltios. Debería estar allí si mides el voltaje en los cables rojo y negro con un multímetro. Este voltaje es necesario para alimentar los servomotores y el sensor de distancia. Los cables amarillo y negro del bloque ya producen 12 voltios, son necesarios para que funcione el Arduino.

Para los servomotores necesitas hacer cinco conectores. Conectamos 5V a los positivos, y los negativos a tierra. El sensor de distancia se conecta del mismo modo.

También hay en el tablero. indicador LED nutrición. Para conectarlo se utiliza una resistencia de 100 Ohm entre +5V y tierra.

Las salidas de los servomotores están conectadas a las salidas PWM del Arduino. Estos pines en el tablero se indican con el símbolo "~". En cuanto al sensor de distancia ultrasónico, se puede conectar a los pines 6 y 7. El LED está conectado a tierra y al pin 13.

Ahora puedes empezar a programar. Antes de conectarse a través de USB, debe asegurarse de que la alimentación esté completamente apagada. Al probar el programa, también se debe apagar la alimentación del robot. Si no se hace esto, el controlador recibirá 5V del USB y 12V de la fuente de alimentación.

En el diagrama se puede ver que se han agregado potenciómetros para controlar los servomotores. No son un componente necesario del robot, pero sin ellos el código propuesto no funcionará. Los potenciómetros están conectados a los pines 0,1,2,3 y 4.

Hay una resistencia R1 en el diagrama; se puede reemplazar con un potenciómetro de 100 kOhm. Esto le permitirá ajustar el brillo manualmente. En cuanto a las resistencias R2, su valor nominal es de 118 ohmios.

Aquí hay una lista de los principales componentes que se utilizaron:
- 7 LED;
- R2 - resistencia de 118 ohmios;
- R1 - resistencia de 100 kOhmios;
- cambiar;
- fotorresistor;
-transistor bc547.

Paso cuatro. Programación y primer lanzamiento del robot.
Para controlar el robot se utilizaron 5 potenciómetros. Es muy posible reemplazar dicho circuito con un potenciómetro y dos joysticks. En el paso anterior se mostró cómo conectar un potenciómetro. Después de instalar el boceto, se puede probar el robot.

Las primeras pruebas del robot mostraron que los servomotores instalados del tipo futuba s3003 resultaron ser débiles para el robot. Sólo pueden usarse para girar la mano o para agarrar. En cambio, el autor instaló motores mg995. Opcion ideal Habrá motores como mg946.

¡Hola Giktimes!

El proyecto uArm de uFactory recaudó fondos en Kickstarter hace más de dos años. Dijeron desde el principio que sería un proyecto abierto, pero inmediatamente después del cierre de la empresa no tenían prisa por publicar el código fuente. Solo quería cortar el plexiglás según sus dibujos y eso es todo, pero como no había materiales de origen y no existiría tal cosa en el futuro previsible, comencé a repetir el diseño a partir de fotografías.

Ahora mi brazo robótico se ve así:

Trabajando poco a poco en dos años, logré hacer cuatro versiones y gané bastante experiencia. Puede encontrar la descripción, el historial del proyecto y todos los archivos del proyecto debajo del corte.

Prueba y error

Cuando comencé a trabajar en los dibujos, no solo quería repetir uArm, sino mejorarlo. Me pareció que en mis condiciones era muy posible prescindir de los rodamientos. Tampoco me gustó el hecho de que la electrónica giraba junto con todo el manipulador y quería simplificar el diseño de la parte inferior de la bisagra. Además, comencé a dibujarlo un poco más pequeño de inmediato.

Con estos parámetros de entrada dibujé la primera versión. Desafortunadamente, no tengo fotografías de esa versión del manipulador (que fue hecha en color amarillo). Los errores en él fueron simplemente épicos. En primer lugar, era casi imposible montarlo. Como regla general, la mecánica que dibujé antes del manipulador era bastante simple y no tuve que pensar en el proceso de montaje. Pero aun así lo monté y traté de ponerlo en marcha, ¡y mi mano apenas se movía! Todas las piezas giraban alrededor de los tornillos y si los apretaba para que hubiera menos juego, ella no podía moverse. Si lo aflojaba para que pudiera moverse, aparecía un juego increíble. Como resultado, el concepto no sobrevivió ni siquiera tres días. Y empezó a trabajar en la segunda versión del manipulador.

El rojo ya era bastante adecuado para el trabajo. Se ensambló normalmente y podía moverse con lubricación. Pude probar el software en él, pero aún así la falta de cojinetes y las grandes pérdidas en diferentes empujes lo debilitaron mucho.

Luego dejé de trabajar en el proyecto por un tiempo, pero pronto decidí llevarlo a cabo. Decidí usar servos más potentes y populares, aumentar el tamaño y agregar rodamientos. Además, decidí que no intentaría hacer todo perfectamente a la vez. Dibujé los dibujos en manos rapidas, sin dibujar hermosas conexiones y ordenar cortes de plexiglás transparente. Usando el manipulador resultante, pude depurar el proceso de ensamblaje, identifiqué áreas que necesitaban refuerzo adicional y aprendí a usar rodamientos.

Después de divertirme mucho con el manipulador transparente, comencé a dibujar la versión final en blanco. Entonces, ahora todas las mecánicas están completamente depuradas, me convienen y estoy listo para decir que no quiero cambiar nada más en este diseño:

Me deprime no poder aportar nada fundamentalmente nuevo al proyecto uArm. Cuando comencé a dibujar versión final, ya implementaron modelos 3D en GrabCad. Como resultado, simplifiqué un poco la garra, preparé las limas en un formato conveniente y utilicé componentes muy simples y estándar.

Características del manipulador.

Antes de la llegada de uArm, los manipuladores de escritorio de esta clase parecían bastante aburridos. O no tenían ningún tipo de electrónica, o tenían algún tipo de control con resistencias, o tenían su propio software propietario. En segundo lugar, normalmente no tenían un sistema de bisagras paralelas y la propia empuñadura cambiaba de posición durante el funcionamiento. Si recopilas todas las ventajas de mi manipulador, obtendrás una lista bastante larga:

1. Un sistema de varillas que permite colocar motores potentes y pesados ​​en la base del manipulador, así como sujetar la pinza paralela o perpendicular a la base.
2. Un conjunto simple de componentes que son fáciles de comprar o cortar en plexiglás.
3. Rodamientos en casi todos los componentes del manipulador.
4. Fácil de montar. Esta resultó ser una tarea realmente difícil. Fue especialmente difícil pensar en el proceso de montaje de la base.
5. La posición de agarre se puede cambiar en 90 grados.
6. Código abierto y documentación. Todo está preparado en formatos accesibles. Proporcionaré enlaces de descarga para modelos 3D, archivos de corte, lista de materiales, electrónica y software.
7. Compatible con Arduino. Hay muchos detractores de Arduino, pero creo que esta es una oportunidad para ampliar la audiencia. Los profesionales pueden escribir fácilmente su software en C: ¡este es un controlador normal de Atmel!

Mecánica

Para ensamblar, debe cortar piezas de plexiglás de 5 mm de espesor:

Me cobraron unos 10$ por cortar todas estas piezas.

La base está montada sobre un gran rodamiento:

Fue especialmente difícil pensar en la base desde el punto de vista del proceso de ensamblaje, pero estuve atento a los ingenieros de uArm. Los balancines se asientan sobre un pasador con un diámetro de 6 mm. Cabe señalar que mi barra de codo está sujeta a un soporte en forma de U, mientras que la de uFactory está en uno en forma de L. Es difícil explicar cuál es la diferencia, pero creo que lo hice mejor.

La empuñadura se monta por separado. Puede girar alrededor de su eje. La propia garra se asienta directamente sobre el eje del motor:

Al final del artículo os dejaré un enlace a instrucciones de montaje súper detalladas en fotografías. Puedes girarlo todo con confianza en un par de horas si tienes todo lo que necesitas a mano. También preparé un modelo 3D en programa gratuito Bosquejo. Puedes descargarlo, reproducirlo y ver qué y cómo se montó.

Electrónica

Para que tu mano funcione, solo necesitas conectar cinco servos al Arduino y suministrarles energía desde buena fuente. uArm utiliza algún tipo de motores con comentario. Instalé tres motores MG995 normales y dos pequeños motores con engranajes metálicos para controlar la pinza.

Aquí mi narrativa está estrechamente entrelazada con proyectos anteriores. Hace un tiempo comencé a enseñar programación Arduino e incluso preparé mi propia placa compatible con Arduino para estos fines. Por otro lado, un día tuve la oportunidad de hacer tablas baratas (sobre lo cual también escribí). Al final, todo terminó usando mi propia placa compatible con Arduino y un escudo especializado para controlar el manipulador.

Este escudo es realmente muy simple. Tiene cuatro resistencias variables, dos botones, cinco conectores de servo y un conector de alimentación. Esto es muy conveniente desde el punto de vista de la depuración. Puedes subir un boceto de prueba y grabar alguna macro para control o algo así. También dejaré un enlace para descargar el archivo del tablero al final del artículo, pero está preparado para fabricar con agujeros metalizados, por lo que sirve de poco para la producción casera.

Programación

Lo más interesante es controlar el manipulador desde una computadora. uArm tiene una aplicación conveniente para controlar el manipulador y un protocolo para trabajar con él. La computadora envía 11 bytes al puerto COM. El primero es siempre 0xFF, el segundo es 0xAA y algunos de los restantes son señales para servos. A continuación, estos datos se normalizan y se envían a los motores para su procesamiento. Mis servos están conectados a las entradas/salidas digitales 9-12, pero esto se puede cambiar fácilmente.

El programa de terminal de uArm le permite cambiar cinco parámetros al controlar el mouse. A medida que el mouse se mueve por la superficie, la posición del manipulador en el plano XY cambia. Al girar la rueda se cambia la altura. LMB/RMB - comprimir/descomprimir la garra. Rueda RMB +: gira la empuñadura. De hecho, es muy conveniente. Si lo desea, puede escribir cualquier software de terminal que se comunique con el manipulador utilizando el mismo protocolo.

No proporcionaré bocetos aquí; puede descargarlos al final del artículo.

vídeo de trabajo

Y por último, el vídeo del propio manipulador. Muestra cómo controlar un mouse, resistencias y un programa pregrabado.

Campo de golf

Los archivos para cortar plexiglás, modelos 3D, una lista de compras, dibujos de tableros y software se pueden descargar al final de mi

Uno de los principales fuerzas impulsoras automatización producción moderna Son manipuladores robóticos industriales. Su desarrollo e implementación permitieron a las empresas alcanzar un nuevo nivel científico y técnico de desempeño de tareas, redistribuir responsabilidades entre tecnología y personas y aumentar la productividad. Hablaremos de los tipos de asistentes robóticos, su funcionalidad y precios en el artículo.

Asistente No. 1 – manipulador robótico

La industria es la base de la mayoría de las economías del mundo. Los ingresos no sólo de la producción individual, sino también del presupuesto estatal dependen de la calidad de los productos ofrecidos, los volúmenes y los precios.

A la luz de la introducción activa de líneas automatizadas y el uso generalizado tecnología inteligente Los requisitos para los productos suministrados están aumentando. Hoy en día es casi imposible resistir la competencia sin el uso de líneas automatizadas o manipuladores robóticos industriales.

¿Cómo funciona un robot industrial?

El brazo robótico parece un enorme “brazo” automatizado controlado por un sistema de control eléctrico. En el diseño de los dispositivos no hay neumática ni hidráulica; todo se basa en la electromecánica. Esto ha reducido el coste de los robots y ha aumentado su durabilidad.

Los robots industriales pueden ser de 4 ejes (utilizados para tendido y embalaje) y de 6 ejes (para otro tipo de trabajos). Además, los robots se diferencian según el grado de libertad: de 2 a 6. Cuanto más alto es, con mayor precisión el manipulador recrea el movimiento. mano humana: rotación, movimiento, compresión/descompresión, inclinación, etc.
El principio de funcionamiento del dispositivo depende de su software y equipos, y si al comienzo de su desarrollo el objetivo principal era la liberación de los trabajadores de tareas pesadas y aspecto peligroso trabajo, hoy la gama de tareas realizadas ha aumentado significativamente.

El uso de asistentes robóticos le permite realizar varias tareas simultáneamente:

• reducción del espacio de trabajo y liberación de especialistas (su experiencia y conocimientos pueden utilizarse en otra área);
• aumento de los volúmenes de producción;
• mejorar la calidad del producto;
• Gracias a la continuidad del proceso, el ciclo de producción se acorta.

En Japón, China, Estados Unidos y Alemania, las empresas emplean un mínimo de empleados cuya responsabilidad es únicamente controlar el funcionamiento de los manipuladores y la calidad de los productos fabricados. Vale la pena señalar que robots industriales-un manipulador no es solo un asistente funcional en ingeniería mecánica o soldadura. Los dispositivos automatizados se presentan en amplia gama y se utilizan en metalurgia, iluminación y industria alimentaria. Dependiendo de las necesidades de la empresa, puede seleccionar un manipulador que coincida responsabilidades funcionales y presupuesto.

Tipos de manipuladores robóticos industriales.

Hoy en día existen alrededor de 30 tipos de brazos robóticos: desde modelos universales a asistentes altamente especializados. Dependiendo de las funciones realizadas, los mecanismos de los manipuladores pueden diferir: por ejemplo, pueden ser soldadura, corte, perforación, doblado, clasificación, apilado y embalaje de mercancías.

A diferencia del estereotipo existente sobre el alto coste de la tecnología robótica, cualquiera, incluso una pequeña empresa, podrá adquirir un mecanismo de este tipo. Los pequeños manipuladores robóticos universales con una pequeña capacidad de carga (hasta 5 kg) de ABB y FANUC costarán entre 2 y 4 mil dólares.
A pesar de la compacidad de los dispositivos, pueden aumentar la velocidad de trabajo y la calidad del procesamiento del producto. Para cada robot, se escribirá un software único que coordina con precisión el funcionamiento de la unidad.

Modelos altamente especializados

Los robots soldadores han encontrado su camino mayor aplicación en ingeniería mecánica. Debido al hecho de que los dispositivos son capaces de soldar no solo piezas rectas, sino también realizar trabajos de soldadura de manera efectiva en ángulo, en lugares difíciles de alcanzar Instalar líneas automatizadas completas.

Se pone en marcha el sistema transportador, donde cada robot cierto tiempo hace su parte del trabajo y luego la línea comienza a pasar a la siguiente etapa. Organizar un sistema de este tipo con personas es bastante difícil: ninguno de los trabajadores debería ausentarse ni un segundo, de lo contrario todo el mundo proceso de producción, o aparece un matrimonio.

soldadores
Las opciones más habituales son los robots de soldadura. Su rendimiento y precisión son 8 veces superiores a los de los humanos. Estos modelos pueden realizar varios tipos de soldadura: por arco o por puntos (según el software).

Los manipuladores robóticos industriales de Kuka se consideran líderes en este campo. Cuesta de 5 a 300 mil dólares (dependiendo de la capacidad de carga y funciones).

Recolectores, transportistas y empacadores
Pesado y perjudicial para cuerpo humano El trabajo ha llevado a la aparición de asistentes automatizados en esta industria. Los robots de embalaje preparan los productos para su envío en cuestión de minutos. El coste de estos robots es de hasta 4 mil dólares.

Los fabricantes ABB, KUKA y Epson ofrecen el uso de dispositivos para levantar cargas pesadas de más de 1 tonelada y transportarlas desde el almacén hasta el lugar de carga.

Fabricantes de manipuladores de robots industriales.

Japón y Alemania son considerados los líderes indiscutibles en esta industria. Representan más del 50% de toda la tecnología robótica. Sin embargo, no es fácil competir con los gigantes de los países de la CEI. propios productores y nuevas empresas.

Sistemas KNN. La empresa ucraniana es socia de la alemana Kuka y está desarrollando proyectos de robotización de soldadura, fresado, corte por plasma y paletización. Gracias a su software, un robot industrial puede reconfigurarse para nueva apariencia tareas en tan solo un día.

Rozum Robotics (Bielorrusia). Los especialistas de la empresa han desarrollado el manipulador robótico industrial PULSE, que se distingue por su ligereza y facilidad de uso. El dispositivo es adecuado para ensamblar, empaquetar, pegar y reorganizar piezas. El precio del robot ronda los 500 dólares.

"ARKODIM-Pro" (Rusia). Se dedica a la producción de manipuladores robóticos lineales (que se mueven a lo largo de ejes lineales) utilizados para el moldeo por inyección de plástico. Además, los robots ARKODIM pueden trabajar como parte de un sistema transportador y realizar las funciones de un soldador o empacador.