Tra le caratteristiche di questo robot sulla piattaforma Arduino si può notare la complessità del suo design. Il braccio robotico è composto da numerose leve che gli consentono di muoversi lungo tutti gli assi, afferrare e spostare varie cose utilizzando solo 4 servomotori. Avendo raccolto con le mie stesse mani un robot del genere, sarai sicuramente in grado di sorprendere i tuoi amici e i tuoi cari con le capacità e vista gradevole di questo dispositivo! Ricorda che per la programmazione puoi sempre utilizzare il nostro ambiente grafico RobotON Studio!
Se hai domande o commenti, siamo sempre in contatto! Crea e pubblica i tuoi risultati!
Peculiarità:
Per assemblare un braccio robotico con le tue mani, avrai bisogno di alcuni componenti. La parte principale è occupata da parti stampate in 3D, ce ne sono circa 18 (non è necessario stampare una diapositiva Se hai scaricato e stampato tutto ciò di cui hai bisogno, avrai bisogno di bulloni, dadi ed elettronica:).
- 5 bulloni M4 da 20 mm, 1 x 40 mm e dadi abbinati con protezione antitorsione
- 6 bulloni M3 da 10 mm, 1 x 20 mm e dadi corrispondenti
- Breadboard con cavi di collegamento o schermatura
- Arduino Nano
- 4 servomotori SG 90
Dopo aver assemblato l'alloggiamento, è IMPORTANTE assicurarsi che possa muoversi liberamente. Se i componenti chiave del Roboarm si muovono con difficoltà, i servomotori potrebbero non essere in grado di sostenere il carico. Quando si monta l'elettronica, è necessario ricordare che è meglio collegare il circuito all'alimentazione dopo aver controllato attentamente i collegamenti. Per evitare danni ai servoazionamenti SG 90, non è necessario ruotare manualmente il motore stesso se non necessario. Se è necessario sviluppare l'SG 90, è necessario spostare dolcemente l'albero motore in diverse direzioni.
Caratteristiche:
- Programmazione semplice grazie alla presenza di un numero ridotto di motori, e della stessa tipologia
- Presenza di zone morte per alcuni servi
- Ampia applicabilità del robot nella vita di tutti i giorni
- Interessante lavoro di ingegneria
- La necessità di utilizzare una stampante 3D
Comunale organizzazione finanziata dallo Stato
istruzione aggiuntiva "Stazione giovani tecnici»
città di Kamensk Shakhtinsky
Palcoscenico municipale concorso regionale
“Giovani designer del Don per il terzo millennio”
Sezione "Robotica"
« Braccio manipolatore Arduino"
insegnante di formazione aggiuntiva
MBU DO "SYUT"
Materiali e strumenti 6
Componenti meccanici del manipolatore 7
Riempimento elettronico manipolatore 9
Introduzione 3
Ricerca e analisi 4
Fasi di realizzazione delle unità e di assemblaggio del manipolatore 6
Conclusione 11
Fonti di informazione 12
Appendice 13
introduzione
Un manipolatore robotico è una macchina tridimensionale che ha tre dimensioni corrispondenti allo spazio di un essere vivente. In senso lato, un manipolatore può essere definito come sistema tecnico, capace di sostituire una persona o aiutarla nello svolgimento di vari compiti.
Attualmente lo sviluppo della robotica non sta progredendo, ma correndo, in anticipo sui tempi. Solo nei primi 10 anni del 21° secolo sono stati inventati e implementati più di 1 milione di robot. Ma la cosa più interessante è che gli sviluppi in quest'area possono essere realizzati non solo da team di grandi aziende, gruppi di scienziati e ingegneri professionisti, ma anche da normali scolari di tutto il mondo.
Sono stati sviluppati diversi complessi per studiare la robotica a scuola. I più famosi sono:
Arduino.
Robotis Bioloide;
LEGO Mindstorms;
I costruttori di Arduino sono di grande interesse per i costruttori di robot. Le schede Arduino sono un costruttore radio, molto semplice, ma abbastanza funzionale per programmare molto velocemente nel linguaggio Viring (in realtà C++) e dare vita a idee tecniche.
Ma come dimostra la pratica, sempre di più significato pratico Sono le opere dei giovani professionisti della nuova generazione che vengono acquisite.
Insegnare la programmazione ai bambini sarà sempre rilevante, poiché il rapido sviluppo della robotica è associato, prima di tutto, allo sviluppo Tecnologie informatiche e mezzi di comunicazione.
L'obiettivo del progetto è creare un radiocostruttore didattico basato su un braccio manipolatore, per insegnare ai bambini la programmazione in ambiente Arduino. forma di gioco. Fornire l'opportunità al maggior numero possibile di bambini di conoscere le attività di progettazione nel campo della robotica.
Obiettivi di progetto:
sviluppare e costruire un braccio didattico - un manipolatore con costi minimi fondi che non sono inferiori agli analoghi stranieri;
utilizzare i servi come meccanismi manipolatori;
comandare i meccanismi del manipolatore utilizzando il kit radio Arduino UNO R 3;
sviluppare un programma nell'ambiente di programmazione Arduino per il controllo proporzionale dei servi.
Per raggiungere lo scopo e gli obiettivi prefissati del nostro progetto, è necessario studiare le tipologie di manipolatori esistenti, documentazione tecnica su questo argomento e sulla piattaforma hardware e informatica Arduino.
Ricerca e analisi
Studio.
Manipolatore industriale - progettato per eseguire funzioni motorie e di controllo nel processo di produzione, ad es. dispositivo automatico, costituito da un manipolatore e da un dispositivo di controllo riprogrammabile, che genera azioni di controllo che impostano i movimenti richiesti degli organi esecutivi del manipolatore. Viene utilizzato per spostare articoli di produzione ed eseguire varie operazioni tecnologiche.
DI 
il costruttore in forte espansione: il manipolatore è dotato di un braccio robotico che comprime e apre. Con il suo aiuto puoi giocare a scacchi controllandolo a distanza. Puoi anche usare una mano robotica per distribuire i biglietti da visita. I movimenti includono: polso 120°, gomito 300°, rotazione base 270°, movimento base 180°. Il giocattolo è molto buono e utile, ma il suo costo è di circa 17.200 rubli.
Grazie al progetto “uArm”, chiunque può assemblare il proprio mini-robot da tavolo. “uArm” è un manipolatore a 4 assi, una versione in miniatura del robot industriale “ABB PalletPack IRB460”. Il manipolatore è dotato di un microprocessore Atmel e di un set di servomotori. costo totale parti necessarie: 12959 rubli. Il progetto uArm richiede almeno competenze di programmazione di base ed esperienza nella costruzione di Lego. Il mini robot può essere programmato per tantissime funzioni: dal gioco al strumento musicale, prima di caricare qualche programma complesso. Attualmente sono in fase di sviluppo applicazioni per iOS e Android che permetteranno di controllare “uArm” da uno smartphone.
Manipolatori "uArm"
La maggior parte dei manipolatori esistenti prevede il posizionamento dei motori direttamente nelle articolazioni. Questo è più semplice nel design, ma risulta che i motori devono sollevare non solo il carico utile, ma anche altri motori.
Analisi.
Abbiamo preso come base il manipolatore presentato sul sito Kickstarter, chiamato “uArm”. Il vantaggio di questa struttura è che la piattaforma su cui posizionare la pinza si trova sempre parallela superficie di lavoro. I motori pesanti si trovano alla base, le forze vengono trasmesse attraverso le aste. Di conseguenza, il manipolatore dispone di tre servi (tre gradi di libertà), che gli consentono di spostare l'utensile lungo tutti e tre gli assi di 90 gradi.
Hanno deciso di installare cuscinetti nelle parti mobili del manipolatore. Questo design del manipolatore presenta molti vantaggi rispetto a molti modelli attualmente in vendita: In totale, il manipolatore utilizza 11 cuscinetti: 10 pezzi per un albero da 3 mm e uno per un albero da 30 mm.
Caratteristiche del braccio manipolatore:
Altezza: 300 mm.
Zona di lavoro(con il braccio completamente esteso): da 140 mm a 300 mm attorno alla base
Capacità di carico massima a distanza di un braccio: 200 g
Consumo corrente, non di più: 1A
Facile da montare. È stata prestata molta attenzione per garantire che esistesse una sequenza di assemblaggio del manipolatore in cui sarebbe estremamente conveniente avvitare tutte le parti. Ciò era particolarmente difficile per i potenti servoazionamenti della base.
Il controllo è implementato utilizzando resistori variabili, controllo proporzionale. Puoi progettare un controllo a pantografo, come quello degli scienziati nucleari e dell'eroe del grande robot del film "Avatar", può anche essere controllato con un mouse e, utilizzando esempi di codice, puoi creare i tuoi algoritmi di movimento.
Apertura del progetto. Chiunque può realizzare i propri strumenti (ventosa o clip per matita) e caricare nel controller il programma (schizzo) necessario per completare l'attività.
Fasi di realizzazione dei componenti e di assemblaggio del manipolatore
Materiali e strumenti
Per realizzare il braccio manipolatore è stato utilizzato un pannello composito dello spessore di 3mm e 5mm. Si tratta di un materiale costituito da due fogli di alluminio, spessi 0,21 mm, collegati da uno strato di polimero termoplastico, ha una buona rigidità, è leggero ed è facile da lavorare. Sono state elaborate le fotografie scaricate del manipolatore su Internet programma per computer Inkscape (vettoriale) redattore grafico). I disegni del braccio manipolatore sono stati disegnati nel programma AutoCAD (un sistema di progettazione e disegno tridimensionale assistito da computer).
Parti già pronte per il manipolatore.
Parti finite della base del manipolatore.
Contenuti meccanici del manipolatore
I servi MG-995 sono stati utilizzati per la base del manipolatore. Si tratta di servi digitali con ingranaggi in metallo e cuscinetti a sfera; forniscono una forza di 4,8 kg/cm, posizionamento preciso e velocità accettabile. Un servoazionamento pesa 55,0 grammi con dimensioni 40,7 x 19,7 x 42,9 mm, tensione di alimentazione da 4,8 a 7,2 volt.
I servi MG-90S venivano utilizzati per afferrare e ruotare la mano. Anche questi sono servi digitali con ingranaggi in metallo e cuscinetto a sfera sull'albero di uscita, forniscono una forza di 1,8 kg/cm e un controllo preciso della posizione; Un servoazionamento pesa 13,4 grammi con dimensioni 22,8 x 12,2 x 28,5 mm, tensione di alimentazione da 4,8 a 6,0 volt.
Servoazionamento MG-995 Servoazionamento MG90S
Un cuscinetto di dimensioni 30x55x13 viene utilizzato per facilitare la rotazione della base del braccio manipolatore con carico.
Installazione dei cuscinetti. Gruppo dispositivo rotante.
La base del gruppo braccio-manipolatore.
Parti per l'assemblaggio della pinza. Assemblaggio della pinza.
Riempimento elettronico del manipolatore
C'è uno progetto aperto, che si chiama Arduino. La base di questo progetto è un modulo hardware di base e un programma in cui è possibile scrivere il codice per il controller in un linguaggio specializzato e che consente di collegare e programmare questo modulo.
Per lavorare con il manipolatore abbiamo utilizzato una scheda Arduino UNO R 3 e una scheda di espansione compatibile per il collegamento dei servi. Ha uno stabilizzatore da 5 volt installato per alimentare i servi, contatti PLS per il collegamento dei servi e un connettore per il collegamento di resistori variabili. L'alimentazione è fornita da un blocco da 9 V, 3 A.
Scheda controller Arduino ONU R3.
Diagramma schematico estensioni per la scheda controller Arduino ONU R3 è stato sviluppato tenendo conto dei compiti assegnati.
Diagramma schematico della scheda di espansione per il controller.
Scheda di espansione per il controller.
Colleghiamo la scheda Arduino UNO R 3 utilizzando cavo USB A-B al computer, impostare le impostazioni necessarie nell'ambiente di programmazione, comporre un programma (schizzo) per il funzionamento dei servi utilizzando le librerie Arduino. Compiliamo (controlliamo) lo schizzo, quindi lo carichiamo nel controller. CON informazioni dettagliate sul lavoro nell'ambiente Arduino può essere trovato sul sito web http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino per principianti. Lezioni).
Finestra del programma con uno schizzo.
Conclusione
Questo modello di manipolatore si distingue per il suo basso costo, rispetto al semplice set di costruzione “Duckrobot”, che esegue 2 movimenti e costa 1.102 rubli, o al set di costruzione “Stazione di polizia” Lego, che costa 8.429 rubli. Il nostro costruttore esegue 5 movimenti e costa 2384 rubli.
| Componenti e materiale | Quantità | |||
| Servoazionamento MG-995 | ||||
| Servoazionamento MG90S | ||||
| Cuscinetto 30x55x13 | ||||
| Cuscinetto 3x8x3 | ||||
| Supporto femmina-femmina in ottone M3x27 | ||||
| Vite M3x10 con obiettivo. sotto h/w | ||||
| Pannello composito dimensioni 0,6 m2 | ||||
| Scheda controller Arduino UNO R3 | ||||
| Resistori variabili 100 kom. | ||||
Il basso costo ha contribuito allo sviluppo di un costruttore tecnico per un braccio manipolatore, un esempio del quale ha chiaramente dimostrato in modo giocoso il principio di funzionamento del manipolatore e l'implementazione dei compiti assegnati.
Il principio di funzionamento nell'ambiente di programmazione Arduino si è dimostrato valido nei test. Questo modo di gestire e insegnare la programmazione in modo giocoso non solo è possibile, ma anche efficace.
Il file iniziale con lo schizzo, preso dal sito ufficiale di Arduino e sottoposto a debug nell'ambiente di programmazione, garantisce la correttezza e funzionamento affidabile manipolatore.
In futuro, voglio abbandonare i servi costosi e utilizzare motori passo-passo, quindi si muoverà in modo abbastanza preciso e fluido.
Il manipolatore viene controllato tramite pantografo tramite un canale radio Bluetooth.
Fonti di informazione
Gololobov N.V. Informazioni sul progetto Arduino per gli scolari. Mosca. 2011.
Kurt E. D. Introduzione ai microcontrollori con traduzione in russo di T. Volkov. 2012.
Belov A.V. Manuale di autoistruzione per sviluppatori di dispositivi su microcontrollori AVR. Scienza e tecnologia, San Pietroburgo, 2008.
http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ manipolatore montato su cingoli.
http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html manipolatore tramite Bluetooth.
http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html collegamento all'articolo e al video.
http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino per principianti.
Applicazione
Disegno base del manipolatore
Disegno del braccio e dell'impugnatura del manipolatore.
Ha retroilluminazione. In totale, il robot funziona con 6 servomotori. Per creare la parte meccanica è stato utilizzato acrilico spesso due millimetri. Per realizzare il treppiede, la base è stata presa da una palla da discoteca e un motore è stato incorporato direttamente al suo interno.
Il robot funziona su una scheda Arduino. Come fonte di alimentazione viene utilizzata un'unità computer.
Materiali e strumenti:
- 6 servomotori;
- acrilico di spessore 2 mm (e un altro pezzettino di spessore 4 mm);
- treppiede (per creare una base);
- sensore di distanza ad ultrasuoni tipo hc-sr04;
-Controller Arduino Uno;
- regolatore di potenza (prodotto indipendentemente);
- alimentazione dal computer;
- computer (necessario per programmare Arduino);
- fili, strumenti, ecc.
Processo di fabbricazione:
Primo passo. Assemblaggio della parte meccanica del robot
La parte meccanica si monta in modo molto semplice. Due pezzi di acrilico devono essere collegati utilizzando un servomotore. Gli altri due collegamenti sono collegati in modo simile. Per quanto riguarda il grip, è meglio acquistarlo online. Tutti gli elementi sono fissati con viti.
La lunghezza della prima parte è di circa 19 cm e la seconda di circa 17,5 cm. La maglia anteriore ha una lunghezza di 5,5 cm. Per quanto riguarda gli elementi rimanenti, le loro dimensioni vengono scelte a discrezione personale.
L'angolo di rotazione alla base del braccio meccanico deve essere di 180 gradi, quindi nella parte inferiore deve essere installato un servomotore. Nel nostro caso, deve essere installato in una palla da discoteca. Il robot è già installato sul servomotore.
Per installare il sensore a ultrasuoni avrete bisogno di un pezzo di acrilico spesso 2 cm.
Per installare la pinza avrai bisogno di diverse viti e di un servomotore. È necessario prendere il bilanciere dal servomotore e accorciarlo finché non si adatta alla pinza. Quindi puoi stringere le due piccole viti. Dopo l'installazione, il servomotore deve essere ruotato nella posizione estrema sinistra e le ganasce di presa devono essere chiuse.
Ora il servomotore è fissato a 4 bulloni, è importante assicurarsi che sia nella posizione estrema sinistra e che le labbra siano premute insieme.
Ora è possibile collegare il servo alla scheda e verificare se la pinza funziona.
Passo due. Illuminazione robotica
Per rendere il robot più interessante, puoi retroilluminarlo. Questo viene fatto utilizzando LED di vari colori.
Passo tre. Collegamento della parte elettronica
Il controller principale del robot è la scheda Arduino. Come fonte di alimentazione viene utilizzata un'unità computer; alle sue uscite è necessario trovare una tensione di 5 Volt. Dovrebbe essere lì se misuri la tensione sui fili rosso e nero con un multimetro. Questa tensione è necessaria per alimentare i servomotori e il sensore di distanza. I fili giallo e nero del blocco producono già 12 Volt, sono necessari per il funzionamento di Arduino.
Per i servomotori è necessario realizzare cinque connettori. Colleghiamo 5V a quelli positivi e quelli negativi a terra. Il sensore di distanza viene collegato allo stesso modo.
C'è anche sul tabellone indicatore LED nutrizione. Per collegarlo viene utilizzata una resistenza da 100 Ohm tra +5V e terra.
Le uscite dei servomotori sono collegate alle uscite PWM su Arduino. Tali pin sulla scheda sono indicati dall'icona "~". Per quanto riguarda il sensore di distanza ad ultrasuoni, può essere collegato ai pin 6 e 7. Il LED è collegato a terra e al 13° pin.
Ora puoi iniziare a programmare. Prima di connettersi tramite USB, è necessario assicurarsi che l'alimentazione sia completamente spenta. Durante il test del programma, è necessario spegnere anche l'alimentazione del robot. In caso contrario, il controller riceverà 5 V dall'USB e 12 V dall'alimentatore.
Nel diagramma puoi vedere che sono stati aggiunti potenziometri per controllare i servomotori. Non sono un componente necessario del robot, ma senza di essi il codice proposto non funzionerà. I potenziometri sono collegati ai pin 0,1,2,3 e 4.
Nello schema è presente una resistenza R1; può essere sostituita con un potenziometro da 100 kOhm. Ciò ti consentirà di regolare manualmente la luminosità. Per quanto riguarda i resistori R2, il loro valore nominale è di 118 Ohm.
Ecco un elenco dei principali componenti utilizzati:
- 7 LED;
- R2 - Resistenza da 118 Ohm;
- R1 - resistenza da 100 kOhm;
- interruttore;
- fotoresistenza;
-transistor bc547.
Passo quattro. Programmazione e primo avvio del robot
Per controllare il robot sono stati utilizzati 5 potenziometri. È del tutto possibile sostituire un circuito del genere con un potenziometro e due joystick. Come collegare il potenziometro è stato mostrato nel passaggio precedente. Dopo aver installato lo schizzo, è possibile testare il robot.
I primi test del robot hanno dimostrato che i servomotori installati del tipo futuba s3003 si sono rivelati deboli per il robot. Possono essere usati solo per girare la mano o per afferrare. Invece, l'autore ha installato i motori mg995. Opzione ideale ci saranno motori come mg946.
Ciao Giktimes!
Il progetto uArm di uFactory ha raccolto fondi su Kickstarter più di due anni fa. Fin dall'inizio dissero che sarebbe stato un progetto aperto, ma subito dopo la fine dell'azienda non avevano fretta di pubblicare il codice sorgente. Volevo solo tagliare il plexiglass secondo i loro disegni e basta, ma poiché non c'erano materiali di partenza e non esisteva nulla del genere nel prossimo futuro, ho iniziato a ripetere il disegno dalle fotografie.
Ora il mio braccio robotico assomiglia a questo:
Lavorando lentamente in due anni, sono riuscito a realizzare quattro versioni e ho acquisito parecchia esperienza. Puoi trovare la descrizione, la cronologia del progetto e tutti i file di progetto sotto il taglio.
Prove ed errori
Quando ho iniziato a lavorare sui disegni, volevo non solo ripetere uArm, ma migliorarlo. Mi sembrava che nelle mie condizioni fosse del tutto possibile fare a meno dei cuscinetti. Inoltre non mi piaceva il fatto che l’elettronica ruotasse insieme all’intero manipolatore e volevo semplificare il disegno della parte inferiore della cerniera. Inoltre ho iniziato subito a disegnarlo un po' più piccolo.Con questi parametri di input ho disegnato la prima versione. Sfortunatamente non ho fotografie di quella versione del manipolatore (che è stata realizzata in colore giallo). Gli errori in esso contenuti erano semplicemente epici. In primo luogo, era quasi impossibile da montare. Di norma, i meccanismi che ho disegnato davanti al manipolatore erano piuttosto semplici e non dovevo pensare al processo di assemblaggio. Tuttavia, l'ho assemblato e ho provato ad avviarlo, e la mia mano si è mossa a malapena! Tutte le parti ruotavano attorno alle viti e se le stringevo in modo che ci fosse meno gioco, lei non poteva muoversi. Se lo allentavo in modo che potesse muoversi, appariva un gioco incredibile. Di conseguenza, il concetto non è sopravvissuto nemmeno tre giorni. E ha iniziato a lavorare sulla seconda versione del manipolatore.
Il rosso era già abbastanza adatto al lavoro. Si è assemblato normalmente e potrebbe muoversi con lubrificazione. Ho potuto testare il software, ma la mancanza di cuscinetti e le grandi perdite su diverse spinte lo hanno reso molto debole.
Poi ho abbandonato per qualche tempo il lavoro sul progetto, ma presto ho deciso di portarlo a compimento. Ho deciso di utilizzare servi più potenti e popolari, aumentare le dimensioni e aggiungere cuscinetti. Inoltre, ho deciso che non avrei provato a fare tutto perfettamente in una volta. Ho abbozzato i disegni mani veloci, senza disegnare bellissimi collegamenti e ritagliare ordinatamente dal plexiglass trasparente. Utilizzando il manipolatore risultante, ho potuto eseguire il debug del processo di assemblaggio, identificare le aree che necessitavano di ulteriore rafforzamento e imparare a utilizzare i cuscinetti.
Dopo essermi divertito molto con il manipolatore trasparente, ho iniziato a disegnare la versione finale in bianco. Quindi, ora tutti i meccanismi sono completamente sottoposti a debug, mi vanno bene e sono pronto a dire che non voglio cambiare nient'altro in questo design:
Mi deprime il fatto di non poter apportare nulla di fondamentalmente nuovo al progetto uArm. Quando ho iniziato a disegnare versione finale, hanno già implementato modelli 3D su GrabCad. Di conseguenza, ho semplicemente semplificato un po' l'artiglio, preparato i file in un formato conveniente e utilizzato componenti molto semplici e standard.
Caratteristiche del manipolatore
Prima dell'avvento di uArm, i manipolatori desktop di questa classe sembravano piuttosto noiosi. O non avevano alcuna elettronica, o avevano qualche tipo di controllo con resistori, o avevano il proprio software proprietario. In secondo luogo, di solito non avevano un sistema di cerniere parallele e l'impugnatura stessa cambiava posizione durante il funzionamento. Se raccogli tutti i vantaggi del mio manipolatore, otterrai un elenco abbastanza lungo:- Un sistema ad asta che consente di posizionare motori potenti e pesanti alla base del manipolatore, oltre a mantenere la pinza parallela o perpendicolare alla base
- Un semplice insieme di componenti facili da acquistare o tagliare dal plexiglass
- Cuscinetti in quasi tutti i componenti del manipolatore
- Facile da montare. Questo si è rivelato un compito davvero difficile. È stato particolarmente difficile pensare al processo di assemblaggio della base
- La posizione dell'impugnatura può essere modificata di 90 gradi
- Open source e documentazione. Tutto è preparato in formati accessibili. Fornirò collegamenti per il download di modelli 3D, file di taglio, elenco di materiali, elettronica e software
- Compatibile con Arduino. Ci sono molti detrattori di Arduino, ma credo che questa sia un'opportunità per ampliare il pubblico. I professionisti possono facilmente scrivere il loro software in C: questo è un normale controller di Atmel!
Meccanica
Per assemblare, è necessario ritagliare le parti dal plexiglass spesso 5 mm:
Mi hanno fatto pagare circa 10 dollari per tagliare tutte queste parti.
La base è montata su un cuscinetto di grandi dimensioni:
È stato particolarmente difficile pensare alla base dal punto di vista del processo di assemblaggio, ma ho tenuto d'occhio gli ingegneri di uArm. I bilancieri poggiano su un perno con un diametro di 6 mm. Va notato che la mia asta a gomito è tenuta su un supporto a forma di U, mentre quella di uFactory è su uno a forma di L. È difficile spiegare quale sia la differenza, ma penso di aver fatto meglio.
L'impugnatura è assemblata separatamente. Può ruotare attorno al proprio asse. L'artiglio stesso si trova direttamente sull'albero motore:
Alla fine dell'articolo fornirò un collegamento alle istruzioni di montaggio super dettagliate nelle fotografie. Puoi mettere insieme il tutto con sicurezza in un paio d'ore se hai tutto ciò di cui hai bisogno a portata di mano. Ho anche preparato un modello 3D in programma gratuito SketchUp. Puoi scaricarlo, riprodurlo e vedere cosa e come è stato assemblato.
Elettronica
Per far funzionare la tua mano, devi solo collegare cinque servi ad Arduino e fornire loro energia buona fonte. uArm utilizza una sorta di motori con feedback. Ho installato tre normali motori MG995 e due piccoli motoriduttori in metallo per controllare la pinza.Qui la mia narrazione è strettamente intrecciata con i progetti precedenti. Qualche tempo fa ho iniziato a insegnare la programmazione di Arduino e ho persino preparato la mia scheda compatibile con Arduino per questi scopi. D'altra parte, un giorno ho avuto l'opportunità di realizzare tavole a buon mercato (di cui ho anche scritto). Alla fine, ho utilizzato la mia scheda compatibile con Arduino e uno scudo specializzato per controllare il manipolatore.
Questo scudo è in realtà molto semplice. Ha quattro resistori variabili, due pulsanti, cinque connettori servo e un connettore di alimentazione. Questo è molto conveniente dal punto di vista del debug. Puoi caricare uno schizzo di prova e registrare alcune macro per il controllo o qualcosa del genere. Darò anche un link per scaricare il file della scheda alla fine dell'articolo, ma è predisposta per la produzione con fori metallizzati, quindi è di scarsa utilità per la produzione casalinga.
Programmazione
La cosa più interessante è controllare il manipolatore da un computer. uArm ha una comoda applicazione per controllare il manipolatore e un protocollo per lavorarci. Il computer invia 11 byte alla porta COM. Il primo è sempre 0xFF, il secondo è 0xAA e alcuni dei rimanenti sono segnali per i servi. Successivamente, questi dati vengono normalizzati e inviati ai motori per l'elaborazione. I miei servi sono collegati agli ingressi/uscite digitali 9-12, ma questo può essere facilmente modificato.Il programma terminale di uArm consente di modificare cinque parametri durante il controllo del mouse. Mentre il mouse si sposta sulla superficie, la posizione del manipolatore nel piano XY cambia. Ruotando la ruota si modifica l'altezza. LMB/RMB: comprime/decomprime l'artiglio. RMB + ruota: ruota l'impugnatura. In realtà è molto conveniente. Se lo desideri, puoi scrivere qualsiasi software terminale che comunicherà con il manipolatore utilizzando lo stesso protocollo.
Non fornirò schizzi qui: puoi scaricarli alla fine dell'articolo.
Video del lavoro
E, infine, il video del manipolatore stesso. Mostra come controllare un mouse, resistori e un programma preregistrato.Collegamenti
I file per il taglio del plexiglass, i modelli 3D, la lista acquisti, i disegni delle tavole e il software possono essere scaricati alla fine del mioUno dei principali forze motrici automazione produzione moderna sono manipolatori robotici industriali. Il loro sviluppo e implementazione ha consentito alle imprese di raggiungere un nuovo livello scientifico e tecnico di esecuzione dei compiti, ridistribuire le responsabilità tra tecnologia e persone e aumentare la produttività. Parleremo dei tipi di assistenti robotici, delle loro funzionalità e dei prezzi nell'articolo.
Assistente n. 1 – manipolatore robotico
L’industria è il fondamento della maggior parte delle economie del mondo. Il reddito non solo della produzione individuale, ma anche del bilancio statale dipende dalla qualità dei beni offerti, dai volumi e dai prezzi.
Alla luce dell'introduzione attiva di linee automatizzate e della loro diffusione tecnologia intelligente i requisiti per i prodotti forniti sono in aumento. Oggi è quasi impossibile resistere alla concorrenza senza l’utilizzo di linee automatizzate o manipolatori robotici industriali.
Come funziona un robot industriale?
Il braccio robotico si presenta come un enorme “braccio” automatizzato controllato da un sistema di controllo elettrico. Non ci sono elementi pneumatici o idraulici nella progettazione dei dispositivi; tutto è basato sull'elettromeccanica. Ciò ha ridotto il costo dei robot e ne ha aumentato la durata.
I robot industriali possono essere a 4 assi (utilizzati per la posa e l'imballaggio) e a 6 assi (per altre tipologie di lavoro). Inoltre i robot si differenziano a seconda del grado di libertà: da 2 a 6. Più è alto, più accuratamente il manipolatore ricrea il movimento mano umana: rotazione, movimento, compressione/decompressione, inclinazione, ecc.
Il principio di funzionamento del dispositivo dipende da esso Software e attrezzature, e se all'inizio del suo sviluppo l'obiettivo principale era la liberazione dei lavoratori da pesanti e dall'aspetto pericoloso lavoro, oggi la gamma di compiti svolti è aumentata in modo significativo.
L'uso di assistenti robotici consente di affrontare più compiti contemporaneamente:
- riduzione dello spazio di lavoro e rilascio di specialisti (la loro esperienza e conoscenza possono essere utilizzate in un altro settore);
- aumento dei volumi di produzione;
- migliorare la qualità del prodotto;
- Grazie alla continuità del processo il ciclo produttivo si accorcia.
In Giappone, Cina, Stati Uniti e Germania, le imprese impiegano un minimo di dipendenti la cui responsabilità è solo quella di controllare il funzionamento dei manipolatori e la qualità dei prodotti fabbricati. Vale la pena notare che robot industriale-un manipolatore non è solo un assistente funzionale nell'ingegneria meccanica o nella saldatura. I dispositivi automatizzati sono presentati in vasta gamma e sono utilizzati nella metallurgia, nella luce e Industria alimentare. A seconda delle esigenze dell'azienda, è possibile selezionare un manipolatore adatto responsabilità funzionali e bilancio.
Tipologie di manipolatori robotici industriali
Oggi esistono circa 30 tipi di bracci robotici: da modelli universali ad assistenti altamente specializzati. A seconda delle funzioni svolte, i meccanismi dei manipolatori possono differire: ad esempio si può saldare, tagliare, forare, piegare, smistare, impilare e imballare le merci.
Contrariamente allo stereotipo esistente sull'alto costo della tecnologia robotica, tutti, anche una piccola impresa, potranno acquistare un tale meccanismo. I piccoli manipolatori robotici universali con una piccola capacità di carico (fino a 5 kg) di ABB e FANUC costeranno da 2 a 4 mila dollari.
Nonostante la compattezza dei dispositivi, sono in grado di aumentare la velocità del lavoro e la qualità della lavorazione del prodotto. Per ciascun robot verrà scritto un software unico che coordina con precisione il funzionamento dell'unità.
Modelli altamente specializzati
I saldatori robot hanno trovato la loro strada massima applicazione nell'ingegneria meccanica. Dato che i dispositivi sono in grado di saldare non solo parti diritte, ma anche di eseguire efficacemente lavori di saldatura ad angolo, in luoghi difficili da raggiungere installare intere linee automatizzate.
Viene lanciato il sistema di trasporto, dove ogni robot certo tempo fa la sua parte di lavoro, quindi la linea inizia a passare alla fase successiva. Organizzare un sistema del genere con le persone è piuttosto difficile: nessuno dei lavoratori dovrebbe assentarsi nemmeno per un secondo, altrimenti tutto processo di fabbricazione o appare un matrimonio.
Saldatori
Le opzioni più comuni sono i robot di saldatura. Le loro prestazioni e precisione sono 8 volte superiori a quelle umane. Tali modelli possono eseguire diversi tipi di saldatura: ad arco o a punti (a seconda del software).
I manipolatori robotici industriali Kuka sono considerati leader in questo campo. Costo da 5 a 300mila dollari (a seconda della capacità di carico e delle funzioni).
Raccoglitori, traslocatori e imballatori
Pesante e dannoso per corpo umano la manodopera ha portato alla nascita di assistenti automatizzati in questo settore. I robot di imballaggio preparano la merce per la spedizione in pochi minuti. Il costo di tali robot arriva fino a 4mila dollari.
I produttori ABB, KUKA ed Epson offrono l'uso di dispositivi per sollevare carichi pesanti di peso superiore a 1 tonnellata e trasportarli dal magazzino al punto di carico.
Produttori di manipolatori robot industriali
Giappone e Germania sono considerati i leader indiscussi in questo settore. Rappresentano oltre il 50% di tutta la tecnologia robotica. Tuttavia, non è facile competere con i giganti e, nei paesi della CSI, propri produttori e startup.
Sistemi KNN. L'azienda ucraina è partner della tedesca Kuka e sta sviluppando progetti di robotizzazione di operazioni di saldatura, fresatura, taglio al plasma e pallettizzazione. Grazie al loro software è possibile riconfigurare un robot industriale il nuovo tipo compiti in un solo giorno.
Rozum Robotics (Bielorussia). Gli specialisti dell'azienda hanno sviluppato il manipolatore robotico industriale PULSE, che si distingue per la sua leggerezza e facilità d'uso. Il dispositivo è adatto per assemblare, imballare, incollare e riorganizzare parti. Il prezzo del robot è di circa 500 dollari.
"ARKODIM-Pro" (Russia). Impegnata nella produzione di manipolatori robotici lineari (che si muovono lungo assi lineari) utilizzati per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche. Inoltre, i robot ARKODIM possono funzionare come parte di un sistema di trasporto ed eseguire le funzioni di un saldatore o di un imballatore.