Urob si sám stolné robotické rameno, plexi manipulátor na servách alebo reverzné inžinierstvo uArm. Zaujímavý robotický manipulátor založený na Arduino Mechanické komponenty manipulátora

Vytvárame robotický manipulátor pomocou diaľkomeru a implementujeme podsvietenie.

Základ vyrežeme z akrylu. Ako motory používame servopohony.

Všeobecný popis projektu robotického manipulátora

Projekt využíva 6 servomotorov. Na mechanickú časť bol použitý akrylát s hrúbkou 2 mm. Podstavec z diskogule prišiel vhod ako statív (jeden z motorov je namontovaný vo vnútri). Použitý je aj ultrazvukový snímač vzdialenosti a 10 mm LED.

Na ovládanie robota sa používa napájacia doska Arduino. Samotným zdrojom energie je napájanie počítača.

Projekt poskytuje komplexné vysvetlenia pre vývoj robotického ramena. Samostatne sa posudzujú otázky napájania vyvinutého dizajnu.

Hlavné komponenty pre projekt manipulátora

Začnime s vývojom. Budete potrebovať:

• 6 servomotorov (použil som 2 modely mg946, 2 mg995, 2 futuba s3003 (mg995/mg946 majú lepšie vlastnosti ako futuba s3003, ale tie sú oveľa lacnejšie);
• akryl s hrúbkou 2 mm (a malý kúsok s hrúbkou 4 mm);
• ultrazvukový snímač vzdialenosti hc-sr04;
• LED diódy 10 mm (farba - podľa vlastného uváženia);
• statív (používaný ako základňa);
• hliníková rukoväť (stojí asi 10-15 dolárov).

Na ovládanie:

• doska Arduino Uno (projekt využíva domácu dosku, ktorá je úplne podobná Arduinu);
• napájacia doska (budete si ju musieť vyrobiť sami, k tomuto problému sa vrátime neskôr, vyžaduje si osobitnú pozornosť);
• napájanie (v tomto prípade sa používa napájanie počítača);
• počítač na programovanie vášho manipulátora (ak na programovanie používate Arduino, potom Arduino IDE)

Samozrejme, budete potrebovať káble a nejaké základné náradie ako skrutkovače a podobne. Teraz môžeme prejsť k dizajnu.

Mechanická montáž

Pred začatím vývoja mechanickej časti manipulátora stojí za zmienku, že nemám výkresy. Všetky uzly boli vyrobené „na kolene“. Ale princíp je veľmi jednoduchý. Máte dva akrylové články, medzi ktoré musíte nainštalovať servomotory. A ďalšie dva odkazy. Tiež na inštaláciu motorov. No, samotný chvat. Najjednoduchšie sa dá takýto grip kúpiť na internete. Takmer všetko je inštalované pomocou skrutiek.

Dĺžka prvej časti je asi 19 cm; druhá - asi 17,5; Dĺžka predného článku je cca 5,5 cm Zostávajúce rozmery zvoľte podľa rozmerov Vášho projektu. V zásade nie sú veľkosti zostávajúcich uzlov také dôležité.

Mechanické rameno musí poskytovať uhol otáčania 180 stupňov na základni. Takže musíme nainštalovať servomotor dole. V tomto prípade je inštalovaný v rovnakej diskotéke. Vo vašom prípade by to mohla byť akákoľvek vhodná krabica. Robot je namontovaný na tomto servomotore. Ako je znázornené na obrázku, môžete nainštalovať dodatočný kovový prírubový krúžok. Môžete to urobiť bez toho.

Na inštaláciu ultrazvukového snímača sa používa akrylát s hrúbkou 2 mm. Hneď nižšie môžete nainštalovať LED.

Je ťažké podrobne vysvetliť, ako presne skonštruovať takýto manipulátor. Veľa závisí od komponentov a dielov, ktoré máte na sklade alebo nakupujete. Napríklad, ak sú rozmery vašich serv odlišné, zmenia sa aj akrylové články armatúry. Ak sa zmenia rozmery, bude iná aj kalibrácia manipulátora.

Po dokončení vývoja mechanickej časti manipulátora budete určite musieť predĺžiť káble servomotora. Na tieto účely tento projekt použil drôty z internetového kábla. Aby to všetko vyzeralo, nebuďte leniví a nainštalujte adaptéry na voľné konce predlžovacích káblov – samice alebo samce, v závislosti od výstupov vašej dosky Arduino, štítu alebo zdroja napájania.

Po zložení mechanickej časti môžeme prejsť k „mozgom“ nášho manipulátora.

Rukoväť manipulátora

Na inštaláciu gripu budete potrebovať servomotor a niekoľko skrutiek.

Čo presne je teda potrebné urobiť.

Vyberte vahadlo zo serva a skráťte ho, kým nezapadne do vášho držadla. Potom utiahnite dve malé skrutky.

Po inštalácii serva ho otočte do krajnej ľavej polohy a stlačte čeľuste chápadla.

Teraz môžete nainštalovať servo pomocou 4 skrutiek. Zároveň sa uistite, že motor je stále v krajnej ľavej polohe a čeľuste chápadla sú zatvorené.

Servopohon môžete pripojiť k doske Arduino a skontrolovať funkčnosť uchopovača.

Upozorňujeme, že ak sú skrutky príliš utiahnuté, môžu sa vyskytnúť problémy s prevádzkou chápadla.

Pridanie osvetlenia do ukazovateľa

Svoj projekt môžete rozjasniť pridaním osvetlenia. Na to boli použité LED diódy. Je to jednoduché a v tme vyzerá veľmi pôsobivo.

Miesta pre inštaláciu LED diód závisia od vašej kreativity a fantázie.

Elektrická schéma

Na manuálne nastavenie jasu môžete namiesto odporu R1 použiť potenciometer 100 kOhm. Ako odpor R2 boli použité odpory 118 Ohm.

Zoznam hlavných komponentov, ktoré boli použité:

• R1 - 100 kOhm odpor
• R2 - 118 Ohm odpor
• Tranzistor bc547
• Fotorezistor
• 7 LED diód
• Prepínač
• Pripojenie k Arduino doske

Ako mikrokontrolér bola použitá doska Arduino. Ako zdroj bol použitý zdroj z osobného počítača. Pripojením multimetra k červenému a čiernemu káblu uvidíte 5 voltov (ktoré sa používajú pre servomotory a ultrazvukový snímač vzdialenosti). Žltá a čierna vám dá 12 voltov (pre Arduino). Pre servomotory vyrábame 5 konektorov, paralelne pripájame kladné na 5 V a záporné na zem. To isté so snímačom vzdialenosti.

Potom pripojte zostávajúce konektory (jeden z každého serva a dva z diaľkomeru) k doske, ktorú sme spájkovali, a k Arduinu. Zároveň nezabudnite správne označiť piny, ktoré ste v programe v budúcnosti použili.

Okrem toho bol na napájacej doske nainštalovaný indikátor LED napájania. To sa dá ľahko implementovať. Okrem toho bol použitý 100 ohmový odpor medzi 5 V a zemou.

10 mm LED na robote je tiež pripojená k Arduinu. 100 ohmový odpor ide z kolíka 13 na kladnú vetvu LED. Negatívne - na zem. Môžete to vypnúť v programe.

Pre 6 servomotorov sa používa 6 konektorov, pretože 2 nižšie uvedené servomotory používajú rovnaký riadiaci signál. Zodpovedajúce vodiče sú pripojené a pripojené k jednému kolíku.

Opakujem, že ako zdroj sa používa napájanie z osobného počítača. Alebo si, samozrejme, môžete zakúpiť samostatný napájací zdroj. Ale ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že máme 6 diskov, z ktorých každý môže spotrebovať asi 2 A, taký výkonný zdroj nebude lacný.

Upozorňujeme, že konektory zo serv sú pripojené k PWM výstupom Arduina. Pri každom takomto kolíku na nástenke je symbol ~. Na kolíky 6, 7 je možné pripojiť ultrazvukový snímač vzdialenosti. Na kolíky 13 a uzemnenie je možné pripojiť LED. Toto sú všetky špendlíky, ktoré potrebujeme.

Teraz môžeme prejsť k programovaniu Arduina.

Pred pripojením dosky cez USB k počítaču sa uistite, že ste vypli napájanie. Pri testovaní programu tiež vypnite napájanie svojho robotického ramena. Ak napájanie nie je vypnuté, Arduino dostane 5 voltov z usb a 12 voltov z napájacieho zdroja. V súlade s tým sa napájanie z USB prenesie do zdroja energie a trochu sa „prepadne“.

Schéma zapojenia ukazuje, že boli pridané potenciometre na ovládanie serv. Potenciometre sú voliteľné, ale vyššie uvedený kód bez nich nebude fungovať. Potenciometre je možné pripojiť na piny 0,1,2,3 a 4.

Programovanie a prvé spustenie

Na ovládanie slúži 5 potenciometrov (tento môžete úplne nahradiť 1 potenciometrom a dvomi joystickmi). Schéma zapojenia s potenciometrami je uvedená v predchádzajúcej časti. Náčrt Arduina je tu.

Nižšie je niekoľko videí robotického ramena v akcii. Dúfam, že sa vám bude páčiť.

Vyššie uvedené video ukazuje najnovšie úpravy výzbroje. Musel som trochu pozmeniť dizajn a vymeniť pár dielov. Ukázalo sa, že servá futuba s3003 boli dosť slabé. Ukázalo sa, že sa používajú iba na uchopenie alebo otočenie ruky. Tak nainštalovali mg995. No, mg946 bude vo všeobecnosti vynikajúcou voľbou.

Ovládací program a vysvetlenie k nemu

// pohony sú riadené pomocou premenných odporov - potenciometrov.

int potpin = 0; // analógový pin na pripojenie potenciometra

int val; // premenná na čítanie údajov z analógového pinu

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

pinMode(led, OUTPUT);

( //servo 1 analógový pin 0

val = analogRead(potpin); // načíta hodnotu potenciometra (hodnota medzi 0 a 1023)

// upraví výslednú hodnotu pre použitie so servami (získa hodnotu v rozsahu od 0 do 180)

myservo1.write(val); // uvedie servo do polohy v súlade s vypočítanou hodnotou

oneskorenie(15); // čaká, kým servomotor dosiahne zadanú polohu

val = analogRead(potpin1); // servo 2 na analógovom kolíku 1

val = mapa (val, 0, 1023, 0, 179);

myservo2.write(val);

val = analogRead(potpin2); // servo 3 na analógovom kolíku 2

val = mapa (val, 0, 1023, 0, 179);

myservo3.write(val);

val = analogRead(potpin3); // servo 4 na analógovom kolíku 3

val = mapa (val, 0, 1023, 0, 179);

myservo4.write(val);

val = analogRead(potpin4); //serva 5 na analógovom kolíku 4

val = mapa (val, 0, 1023, 0, 179);

myservo5.write(val);

Načrtnite pomocou ultrazvukového snímača vzdialenosti

Toto je pravdepodobne jedna z najpôsobivejších častí projektu. Na manipulátore je nainštalovaný snímač vzdialenosti, ktorý reaguje na prekážky v okolí.

Základné vysvetlenia kódu sú uvedené nižšie

#define trigPin 7

Nasledujúci kus kódu:

Všetkým 5 signálom (pre 6 pohonov) sme priradili názvy (môže to byť čokoľvek)

Nasledujúce:

Serial.begin(9600);

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

pinMode(led, OUTPUT);

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

Doske Arduino povieme, ku ktorým kolíkom sú pripojené LED diódy, servá a snímač vzdialenosti. Tu netreba nič meniť.

neplatná pozícia1())(

digitalWrite(led, HIGH);

myservo2.writeMicroseconds(1300);

myservo4.writeMicroseconds(800);

myservo5.writeMicroseconds(1000);

Tu sa dajú niektoré veci zmeniť. Nastavil som pozíciu a nazval ju pozícia1. Použije sa v budúcom programe. Ak chcete poskytnúť iný pohyb, zmeňte hodnoty v zátvorkách od 0 do 3000.

Po tomto:

neplatná pozícia2())(

digitalWrite(led,LOW);

myservo2.writeMicroseconds(1200);

myservo3.writeMicroseconds(1300);

myservo4.writeMicroseconds(1400);

myservo5.writeMicroseconds(2200);

Podobne ako v predchádzajúcom kúsku, len v tomto prípade ide o pozíciu2. Rovnakým princípom môžete pridať nové polohy pre pohyb.

dlhé trvanie, vzdialenosť;

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

trvanie = pulseIn(echoPin, HIGH);

vzdialenosť = (trvanie/2) / 29,1;

Teraz začína pracovať hlavný kód programu. Nemali by ste to meniť. Hlavnou úlohou vyššie uvedených riadkov je nakonfigurovať snímač vzdialenosti.

Po tomto:

ak (vzdialenosť<= 30) {

ak (vzdialenosť< 10) {

myservo5.writeMicroseconds(2200); //otvorený grabber

myservo5.writeMicroseconds(1000); //zatvorte drapák

Teraz môžete pridať nové pohyby na základe vzdialenosti nameranej ultrazvukovým senzorom.

ak (vzdialenosť<=30){ // данная строка обеспечивает переход в position1, если расстояние меньше 30 см.

poloha1(); // rameno bude v podstate fungovať podľa toho, čo určíte medzi zátvorkami ( )

else( // ak je vzdialenosť väčšia ako 30 cm, prejdite na pozíciu2

position()2 // podobne ako v predchádzajúcom riadku

Môžete zmeniť vzdialenosť v kóde a robiť, čo chcete.

Posledné riadky kódu

if (vzdialenosť > 30 || vzdialenosť<= 0){

Serial.println("Mimo rozsah"); //vypíše správu na sériový monitor, že sme prekročili zadaný rozsah

Serial.print(vzdialenosť);

Serial.println("cm"); //vzdialenosť v centimetroch

oneskorenie(500); //oneskorenie 0,5 sekundy

Všetko si tu samozrejme môžete previesť na milimetre, metre, zmeniť zobrazovanú správu atď. Môžete sa trochu pohrať s oneskorením.

To je všetko. Užite si, upgradujte svoje vlastné manipulátory, zdieľajte nápady a výsledky!

Ahoj Giktimes!

Projekt uArm od uFactory získal prostriedky na Kickstarteri pred viac ako dvoma rokmi. Od začiatku hovorili, že pôjde o otvorený projekt, no hneď po zániku firmy sa so zverejnením zdrojového kódu neponáhľali. Chcel som len narezať plexisklo podľa ich nákresov a hotovo, ale keďže neboli podklady a v dohľadnej dobe po tom ani stopy, začal som opakovať dizajn z fotografií.

Moje robotické rameno teraz vyzerá takto:

Pomalou prácou za dva roky som stihol spraviť štyri verzie a nazbieral pomerne veľa skúseností. Pod rezom nájdete popis, históriu projektu a všetky súbory projektu.

Pokus a omyl

Keď som začal pracovať na výkresoch, chcel som si uArm nielen zopakovať, ale aj vylepšiť. Zdalo sa mi, že v mojich podmienkach sa to celkom dalo zaobísť bez ložísk. Tiež sa mi nepáčilo, že sa elektronika otáčala spolu s celým manipulátorom a chcel som zjednodušiť dizajn spodnej časti pántu. Plus som ho hneď začala kresliť o niečo menšie.

S týmito vstupnými parametrami som nakreslil prvú verziu. Bohužiaľ nemám žiadne fotografie tejto verzie manipulátora (ktorý bol vyrobený v žltej farbe). Chyby v ňom boli jednoducho epické. Po prvé, bolo takmer nemožné zostaviť. Mechanika, ktorú som nakreslil pred manipulátorom, bola spravidla pomerne jednoduchá a nemusel som premýšľať o procese montáže. Ale napriek tomu som ho zostavil a pokúsil sa ho naštartovať a moja ruka sa takmer nepohla! Všetky diely sa točili okolo skrutiek a ak som ich dotiahol tak, aby bola menšia vôľa, nemohla sa pohnúť. Ak som ho uvoľnil, aby sa mohol pohybovať, objavila sa neuveriteľná hra. Výsledkom bolo, že koncept neprežil ani tri dni. A začal pracovať na druhej verzii manipulátora.

Červená sa už do práce celkom hodila. Normálne sa zložil a mohol sa pohybovať s mazaním. Mohol som na ňom otestovať softvér, no aj tak ho nedostatok ložísk a veľké straty na rôznych ťahoch veľmi oslabili.

Potom som prácu na projekte na nejaký čas opustil, no čoskoro som sa rozhodol, že ho zrealizujem. Rozhodol som sa použiť výkonnejšie a obľúbené servá, zväčšiť veľkosť a pridať ložiská. Navyše som sa rozhodol, že sa nebudem snažiť robiť všetko dokonale naraz. Kresby som načrtla narýchlo, bez nakreslenia krásnych spojení a objednala som vyrezanie z priehľadného plexiskla. Pomocou výsledného manipulátora som bol schopný odladiť proces montáže, identifikovať oblasti, ktoré potrebovali dodatočné spevnenie, a naučil som sa používať ložiská.

Potom, čo som si užil s priehľadným manipulátorom veľa zábavy, začal som kresliť finálnu bielu verziu. Takže teraz sú všetky mechaniky úplne odladené, vyhovujú mi a som pripravený povedať, že na tomto dizajne nechcem nič meniť:

Deprimuje ma, že som do projektu uArm nemohol priniesť nič zásadne nové. V čase, keď som začal kresliť finálnu verziu, už spustili 3D modely na GrabCad. V dôsledku toho som len trochu zjednodušil pazúr, pripravil súbory vo vhodnom formáte a použil veľmi jednoduché a štandardné komponenty.

Vlastnosti manipulátora

Pred príchodom uArm vyzerali stolné manipulátory tejto triedy dosť nudné. Buď nemali vôbec žiadnu elektroniku, alebo mali nejaký druh riadenia s odpormi, alebo mali vlastný proprietárny softvér. Po druhé, zvyčajne nemali systém paralelných pántov a samotná rukoväť počas prevádzky menila svoju polohu. Ak zozbierate všetky výhody môjho manipulátora, dostanete pomerne dlhý zoznam:

1. Tyčový systém, ktorý umožňuje umiestniť výkonné a ťažké motory na základňu manipulátora, ako aj držať chápadlo paralelne alebo kolmo k základni
2. Jednoduchá sada komponentov, ktoré sa dajú ľahko kúpiť alebo vyrezať z plexiskla
3. Ložiská takmer vo všetkých komponentoch manipulátora
4. Jednoduchá montáž. To sa ukázalo ako naozaj náročná úloha. Obzvlášť ťažké bolo premyslieť proces montáže základne
5. Poloha uchopenia sa dá zmeniť o 90 stupňov
6. Otvorený zdroj a dokumentácia. Všetko je pripravené v prístupných formátoch. Poskytnem linky na stiahnutie 3D modelov, rezacie súbory, zoznam materiálov, elektroniku a softvér
7. Kompatibilné s Arduino. Existuje veľa odporcov Arduina, ale verím, že toto je príležitosť rozšíriť publikum. Profesionáli môžu jednoducho napísať svoj softvér v C - toto je bežný ovládač od Atmel!

Mechanika

Na zostavenie je potrebné vyrezať diely z 5 mm hrubého plexiskla:

Za vyrezanie všetkých týchto častí mi účtovali asi 10 dolárov.

Základňa je namontovaná na veľkom ložisku:

Obzvlášť ťažké bolo premyslieť základňu z hľadiska procesu montáže, no dával som pozor na inžinierov z uArm. Vahadly sedia na čape s priemerom 6 mm. Treba poznamenať, že môj ťah lakťom držím na držiaku v tvare U, zatiaľ čo uFactory’s držím na držiaku v tvare L. Je ťažké vysvetliť, v čom je rozdiel, ale myslím, že som to urobil lepšie.

Rukoväť je zostavená samostatne. Môže sa otáčať okolo svojej osi. Samotný pazúr sedí priamo na hriadeli motora:

Na konci článku uvediem odkaz na super podrobný montážny návod na fotografiách. Ak máte všetko, čo potrebujete, môžete to s istotou prekrútiť za pár hodín. Pripravil som aj 3D model v bezplatnom programe SketchUp. Môžete si ho stiahnuť, prehrať a pozrieť sa, čo a ako bolo zostavené.

Elektronika

Aby ruka fungovala, stačí k Arduinu pripojiť päť serv a napájať ich z dobrého zdroja. uArm používa nejaký druh spätnoväzbových motorov. Na ovládanie chápadla som nainštaloval tri bežné motory MG995 a dva malé kovové prevodové motory.

Tu je môj príbeh úzko prepojený s predchádzajúcimi projektmi. Pred časom som začal učiť programovanie Arduina a dokonca som si na tieto účely pripravil vlastnú dosku kompatibilnú s Arduino. Na druhej strane sa mi jedného dňa naskytla možnosť vyrobiť si dosky lacno (o čom som aj písal). Nakoniec to všetko skončilo tým, že som použil vlastnú dosku kompatibilnú s Arduino a špecializovaný štít na ovládanie manipulátora.

Tento štít je v skutočnosti veľmi jednoduchý. Má štyri variabilné odpory, dve tlačidlá, päť servo konektorov a napájací konektor. To je veľmi výhodné z hľadiska ladenia. Môžete nahrať testovací náčrt a nahrať nejaké makro na kontrolu alebo niečo podobné. Odkaz na stiahnutie súboru dosky dám aj na koniec článku, ale je pripravený na výrobu s pokovenými dierkami, takže na domácu výrobu je málo použiteľný.

Programovanie

Najzaujímavejšie je ovládanie manipulátora z počítača. uArm má pohodlnú aplikáciu na ovládanie manipulátora a protokol na prácu s ním. Počítač odošle 11 bajtov do portu COM. Prvý je vždy 0xFF, druhý je 0xAA a niektoré zo zvyšných sú signály pre servá. Ďalej sú tieto údaje normalizované a odoslané do motorov na spracovanie. Moje servá sú pripojené na digitálne vstupy/výstupy 9-12, ale to sa dá ľahko zmeniť.

Terminálový program uArm vám umožňuje zmeniť päť parametrov pri ovládaní myši. Pri pohybe myši po povrchu sa mení poloha manipulátora v rovine XY. Otáčaním kolieska sa mení výška. LMB/RMB - komprimovať/rozbaľovať pazúr. RMB + koliesko - otočte rukoväť. Je to vlastne veľmi pohodlné. Ak chcete, môžete napísať ľubovoľný terminálový softvér, ktorý bude komunikovať s manipulátorom pomocou rovnakého protokolu.

Nebudem tu poskytovať náčrty - môžete si ich stiahnuť na konci článku.

Video z práce

A na záver video samotného manipulátora. Ukazuje, ako ovládať myš, odpory a vopred nahraný program.

Odkazy

Súbory na rezanie plexiskla, 3D modely, nákupný zoznam, výkresy dosiek a softvér si môžete stiahnuť na konci môjho

Najprv sa budú diskutovať o všeobecných otázkach, potom o technických charakteristikách výsledku, detailoch a nakoniec o samotnom procese montáže.

Vo všeobecnosti a všeobecne

Vytvorenie tohto zariadenia ako celku by nemalo spôsobiť žiadne ťažkosti. Bude potrebné dôkladne zvážiť len možnosti mechanických pohybov, ktoré budú z fyzického hľadiska dosť ťažko realizovateľné, aby manipulačné rameno plnilo zadané úlohy.

Technické charakteristiky výsledku

Bude sa brať do úvahy vzorka s parametrami dĺžka/výška/šírka 228/380/160 milimetrov. Hmotnosť manipulátora vyrobeného vlastnými rukami bude približne 1 kilogram. Na ovládanie slúži káblové diaľkové ovládanie. Odhadovaný čas montáže, ak máte skúsenosti, je cca 6-8 hodín. Ak tam nie je, potom môže zostavenie ramena manipulátora trvať dni, týždne a s vedomím aj mesiace. V takýchto prípadoch by ste to mali robiť vlastnými rukami len pre svoj vlastný záujem. Na pohyb komponentov sa používajú komutátorové motory. S dostatočným úsilím môžete vyrobiť zariadenie, ktoré sa bude otáčať o 360 stupňov. Pre uľahčenie práce musíte okrem štandardných nástrojov, ako je spájkovačka a spájka, zásobiť aj:

1. Kliešte s dlhým nosom.
2. Bočné frézy.
3. Krížový skrutkovač.
4. 4 batérie typu D.

Diaľkové ovládanie je možné realizovať pomocou tlačidiel a mikrokontroléra. Ak chcete vyrobiť diaľkové bezdrôtové ovládanie, budete potrebovať aj akčný ovládací prvok v ruke manipulátora. Ako doplnky budú potrebné iba zariadenia (kondenzátory, odpory, tranzistory), ktoré umožnia stabilizáciu obvodu a prenos prúdu požadovanej veľkosti cez neho v správnych časoch.

Malé detaily

Na reguláciu počtu otáčok môžete použiť kolieska adaptéra. Vďaka nim bude pohyb ruky manipulátora plynulý.

Je tiež potrebné zabezpečiť, aby drôty nekomplikovali jeho pohyb. Optimálne by bolo položiť ich vo vnútri konštrukcie. Všetko môžete robiť zvonku, tento prístup ušetrí čas, ale môže potenciálne viesť k ťažkostiam pri presúvaní jednotlivých komponentov alebo celého zariadenia. A teraz: ako vyrobiť manipulátora?

Montáž vo všeobecnosti

Teraz prejdeme priamo k vytvoreniu ramena manipulátora. Začnime od základu. Je potrebné zabezpečiť, aby sa zariadenie dalo otáčať vo všetkých smeroch. Dobrým riešením by bolo umiestniť ho na diskovú platformu, ktorá je poháňaná jediným motorom. Aby sa mohol otáčať v oboch smeroch, existujú dve možnosti:

1. Inštalácia dvoch motorov. Každý z nich bude zodpovedný za otáčanie sa konkrétnym smerom. Keď jeden pracuje, druhý odpočíva.
2. Inštalácia jedného motora s obvodom, ktorý dokáže roztočiť v oboch smeroch.

Ktorú z navrhovaných možností si vyberiete, závisí výlučne od vás. Ďalej sa vytvorí hlavná konštrukcia. Pre pohodlnú prácu sú potrebné dva „kĺby“. Keď je pripevnený k plošine, musí byť schopný nakláňať sa v rôznych smeroch, čo sa dosahuje pomocou motorov umiestnených na jeho základni. Ďalší alebo pár by mal byť umiestnený v ohybe lakťa, aby sa časť úchopu mohla pohybovať pozdĺž horizontálnych a vertikálnych línií súradnicového systému. Ďalej, ak chcete získať maximálne možnosti, môžete na zápästie nainštalovať ďalší motor. Ďalej je to najnutnejšie, bez ktorého je manipulačná ruka nemožná. Samotné snímacie zariadenie si budete musieť vyrobiť vlastnými rukami. Tu je veľa možností implementácie. Môžete dať tip na dve najobľúbenejšie:

1. Používajú sa len dva prsty, ktoré súčasne stláčajú a uvoľňujú uchopovaný predmet. Ide o najjednoduchšiu realizáciu, ktorá sa však väčšinou nemôže pochváliť výraznou nosnosťou.
2. Vznikne prototyp ľudskej ruky. Tu je možné použiť jeden motor pre všetky prsty, pomocou ktorého sa bude vykonávať ohýbanie/predlžovanie. Ale dizajn môže byť zložitejší. Ku každému prstu teda môžete pripojiť motor a ovládať ich samostatne.

Ďalej ostáva vyrobiť diaľkové ovládanie, pomocou ktorého sa budú ovplyvňovať jednotlivé motory a rýchlosť ich chodu. A môžete začať experimentovať s robotickým manipulátorom, ktorý ste si sami vyrobili.

Možné schematické znázornenia výsledku

DIY manipulačná ruka poskytuje dostatok príležitostí pre kreativitu. Preto vám predstavujeme niekoľko implementácií, ktoré môžete použiť ako základ pre vytvorenie vlastného zariadenia na podobný účel.

Akýkoľvek prezentovaný obvod manipulátora môže byť vylepšený.

Záver

Dôležité na robotike je, že prakticky neexistuje žiadne obmedzenie funkčného zlepšovania. Preto, ak si budete priať, vytvorenie skutočného umeleckého diela nebude ťažké. Keď už hovoríme o možných spôsoboch ďalšieho zlepšenia, stojí za zmienku žeriav. Výroba takéhoto zariadenia vlastnými rukami nebude zároveň náročná, naučí deti tvorivej práci, vede a dizajnu. A to zase môže mať pozitívny vplyv na ich budúci život. Bude ťažké vyrobiť žeriav vlastnými rukami? Nie je to také problematické, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Pokiaľ nestojí za to postarať sa o prítomnosť ďalších malých častí, ako je kábel a kolesá, na ktorých sa bude točiť.

Pohľad do vnútra dlane humanoidného robota RKP-RH101-3D. Dlaň ruky humanoidného robota je upnutá na 50 %. (pozri obr. 2).

V tomto prípade sú možné zložité pohyby ruky humanoidného robota, ale programovanie sa stáva zložitejším, zaujímavejším a vzrušujúcejším. Zároveň je možné na každý z prstov ruky humanoidného robota nainštalovať ďalšie rôzne senzory a senzory, ktoré riadia rôzne procesy.

Toto je vo všeobecnosti konštrukcia manipulátora RKP-RH101-3D. Čo sa týka náročnosti úloh, ktoré konkrétny robot vybavený rôznymi manipulátormi, ktoré mu nahrádzajú ruky, dokáže vyriešiť, tie vo veľkej miere závisia od zložitosti a dokonalosti ovládacieho zariadenia.
Bežne sa hovorí o troch generáciách robotov: priemyselných, adaptívnych a robotov s umelou inteligenciou. Ale bez ohľadu na to, aký druh robota je navrhnutý, nezaobíde sa bez rúk manipulátora na vykonávanie rôznych úloh. Články manipulátora sú voči sebe pohyblivé a môžu vykonávať rotačné a translačné pohyby. Niekedy namiesto jednoduchého uchopenia predmetu z priemyselných robotov je posledným článkom manipulátora (jeho ruka) nejaký pracovný nástroj, napríklad vŕtačka, kľúč, striekačka alebo zvárací horák. Humanoidné roboty môžu mať na dosah ruky svojich ručne tvarovaných manipulátorov aj rôzne ďalšie miniatúrne zariadenia, napríklad na vŕtanie, gravírovanie alebo kreslenie.

Celkový pohľad na humanoidného bojového robota na servách s rukami RKP-RH101-3D (pozri obr. 3).

Medzi vlastnosti tohto robota na platforme Arduino patrí zložitosť jeho dizajnu. Robotické rameno sa skladá z mnohých pák, ktoré mu umožňujú pohybovať sa pozdĺž všetkých osí, uchopovať a presúvať rôzne veci pomocou iba 4 servomotorov. Po zostavení takéhoto robota vlastnými rukami budete určite môcť prekvapiť svojich priateľov a blízkych schopnosťami a príjemným vzhľadom tohto zariadenia! Pamätajte, že na programovanie môžete vždy použiť naše grafické prostredie RobotON Studio!

Ak máte akékoľvek otázky alebo pripomienky, sme vždy v kontakte! Vytvorte a uverejnite svoje výsledky!

Zvláštnosti:

Na zostavenie robotického ramena vlastnými rukami budete potrebovať pomerne málo komponentov. Hlavnú časť zaberajú 3D tlačené diely, je ich asi 18 (nie je potrebné tlačiť diapozitív Ak ste si stiahli a vytlačili všetko, čo potrebujete, budete potrebovať skrutky, matice a elektroniku:

• 5 skrutiek M4 20 mm, 1 x 40 mm a zodpovedajúcich matíc s ochranou proti pootočeniu
• 6 skrutiek M3 10 mm, 1 x 20 mm a zodpovedajúcich matíc
• Doska na pečenie so spojovacími drôtmi alebo štítom
• Arduino Nano
• 4 servomotory SG 90

Po zložení krytu je DÔLEŽITÉ zabezpečiť, aby sa voľne pohybovalo. Ak sa kľúčové komponenty Roboarm pohybujú s ťažkosťami, servomotory nemusia byť schopné zvládnuť záťaž. Pri montáži elektroniky musíte pamätať na to, že je lepšie pripojiť obvod k napájaniu po dôkladnej kontrole spojov. Aby ste predišli poškodeniu servopohonov SG 90, nie je potrebné otáčať samotným motorom ručne, pokiaľ to nie je nevyhnutné. Ak potrebujete vyvinúť SG 90, musíte hladko pohybovať hriadeľom motora v rôznych smeroch.

špecifikácie:

• Jednoduché programovanie vďaka prítomnosti malého počtu motorov rovnakého typu
• Prítomnosť mŕtvych zón pre niektoré servá
• Široká použiteľnosť robota v každodennom živote
• Zaujímavá inžinierska práca
• Nutnosť použiť 3D tlačiareň