Настольная робо-рука манипулятор из оргстекла на сервоприводах своими руками. DIY: Рука-манипулятор для сборки деталей с конвейера. Пошаговая инструкция по созданию Как устроен робот манипулятор

Робот-манипулятор MeArm — карманная версия промышленного манипулятора. MeArm - простой в сборке и управлении робот, механическая рука. Манипулятор имеет четыре степени свободы, что позволяет легко захватывать и перемещать различные небольшие предметы.

Данный товар представлен в виде набора для сборки. Включает в себя следующие части:

• набор деталей из прозрачного акрила для сборки механического манипулятора;
• 4 сервопривода;
• плата управления, на которой расположен микроконтроллер Arduino Pro micro и графический дисплей Nokia 5110;
• плата джойстиков, содержащая два двухкоординатных аналоговых джойстика;
• USB кабель питания.

Перед сборкой механического манипулятора необходимо произвести калибровку сервоприводов. Для калибровки будем использовать контроллер Arduino. Подсоединяем сервоприводы к плате Arduino (необходим внешний источник питания 5-6В 2А).

Servo middle, left, right, claw ; // создание 4 объектов Servo

Void setup()
{
Serial.begin(9600);
middle.attach(11); // присоединяет серво на контакт 11 на вращение платформы
left.attach(10); // присоединяет серво на контакт 10 на левое плечо
right.attach(9); // присоединяет серво на контакт 11 на правое плечо
claw.attach(6); // присоединяет серво на контакт 6 claw (захват)
}

Void loop()
{
// устанавливает позицию сервопривода по величине(в градусах)
middle.write(90);
left.write(90);
right.write(90);
claw.write(25);
delay(300);
}
Используя маркер, сделайте линию через корпус серводвигателя и шпиндель. Подключите пластмассовую качалку из комплекта к сервоприводу, как показано ниже с помощью небольшого винта из комплекта креплений к сервоприводу. Мы будем использовать их в этом положении при сборке механической части MeArm. Будьте осторожны, чтобы не переместить положение шпинделя.


Теперь можно производить сборку механического манипулятора.
Возьмём основание и прикрепим ножки к её углам. Затем установим четыре 20 мм болта и накрутим на них гайки (половину от общей длины).

Теперь крепим центральный сервопривод двумя 8-мм болтами к маленькой пластине, и получившуюся конструкцию крепим к основанию с помощью 20 мм болтов.

Собираем левую секцию конструкции.

Собираем правую секцию конструкции.

Теперь необходимо соединить левую и правую секции. Сначала леую к переходной пластине

Потом правую, и получаем

Подсоединяем конструкцию к платформе

И собираем "клешню"

Крепим "клешню"

Для сборки можно использовать следующее руководство (на англ. языке) или руководство по сборке подобного манипулятора (на русском).

Схема расположения выводов

Теперь можно приступать к написанию Arduino кода. Для управления манипуляторм, наряду с возможностью управления управления с помощью джойстика, было бы неплохо направлять манипулятор в какую-то определенную точку декартовых координат (x, y, z). Есть соответствующая библиотека, которую можно скачать с github - https://github.com/mimeindustries/MeArm/tree/master/Code/Arduino/BobStonesArduinoCode .
Координаты измеряются в мм от центра вращения. Исходное положение находится в точке (0, 100, 50), то есть 100 мм вперед от основания и 50 мм от земли.
Пример использования библиотеки для установки манипулятора в определенной точке декартовых координат:

#include "meArm.h"
#include

Void setup() {
arm.begin(11, 10, 9, 6);
arm.openGripper();
}

Void loop() {
// вверх и влево
arm.gotoPoint(-80,100,140);
// захватить
arm.closeGripper();
// вниз, вред и вправо
arm.gotoPoint(70,200,10);
// отпустить захват
arm.openGripper();
// вернуться вт начальную точку
arm.gotoPoint(0,100,50);
}

Методы класса meArm:

void begin (int pinBase , int pinShoulder , int pinElbow , int pinGripper ) - запуск meArm, указываются пины подключения для сервоприводов middle, left, right, claw. Необходимо вызвать в setup();
void openGripper () - открыть захват;
void closeGripper () - захватить;
void gotoPoint (float x , float y , float z ) - переместить манипулятор в позицию декартовых координат (x, y, z);
float getX () - текущая координата X;
float getY () - текущая координата Y;
float getZ () - текущая координата Z.

Руководство по сборке (англ.)

Это проект робота, который содержит шесть степеней свободы манипулятора. Устройство может применяться на производственной линии, как заготовка для конвейерной ленты, работая с паллетами на рабочей станции. Главной целью проекта было проверить, является ли манипулятор достаточно точным для сборки деталей, когда они движутся на конвейере. Эта сборка, конечно, не нашла широкого применения в промышленности, но всё возможно в будущем.

Как он работает?

Существует инкрементный датчик на нижней стороне электродвигателя, который подает информацию к основному блоку процессора манипулятора, чтобы иметь возможность рассчитать фактическую скорость и смещение конвейера.

На стороне конвейера есть несколько индуктивных датчиков, которые могут обнаруживать паллеты алюминия, когда они проходят мимо них. Используя эту информацию, захват руки робота может следовать паллету с той же скоростью, и может сделать все монтажные работы. Скорость конвейерной ленты можно регулировать с помощью двух преобразователей частот. Паллет может быть остановлен в нескольких точках с пневматической пробкой, и он возвращается в исходное положение с помощью селектора пневматическим способом.

Для создания робота было бы неплохо использовать 3D-принтер, который подойдет для печати больших объектов (максимальный размер ~ 1,2 м * 0,8 м). Было бы здорово увеличить головку манипулятора, а также использовать вентилятор компьютера для того, чтобы пластиковые нити остыли быстро. В общем, немного объектов будет необходимо для печатного объекта.

Видеопрезентация работы:

Здесь можно увидеть робота и его рабочую станцию во время выполнения одной простой задачи сборки на 30% от максимальной скорости:

Шаг 1. Робот без рабочей станции:

Так выглядит промышленная рука-манипулятор без какой-либо рабочей станции.

Шаг 2. Разборка конвейерной ленты от старых частей:

Если у вас есть возможность использовать некоторые старые части из конвейерной ленты, вы можете разобрать их, убрав часть от масла и других загрязнений, и повторно собрать один "новый" конвейер нужной длины и размеров, и вернуть все недостающие части.

Шаг 3. Подключение датчика:

Для того, чтобы определить скорость двигателя (и, следовательно, скорость конвейера), поверните ось к нижней стороне электродвигателя. Также ось двигателя необходима, чтобы иметь возможность изменить расширение устройства. На другом конце расширения нужно установить инкрементный датчик Megatron (MHL40 8 1000 5 BZ NA). Основные части датчика: источник света (светодиод), который светит через диск с отверстиями. На другой стороне этого диска есть датчик света, который считает импульсы входящего света, и передает эти сигналы на главный процессор робота. Первая настройка необходима для того, чтобы синхронизировать роботизированную систему координат, переместить конвейерную ленту, и вращать датчик на этом расстоянии.

После этого робот вычисляет сигналы датчика расстояния в его системе координат. Одной из самых сложных и трудоемких задач (после повторного собрания механической части конвейера) было сделать правильные настройки для этой синхронизации. Для этого необходимо написать программу, которая обрабатывает преобразователи частоты для запуска конвейера и открыть-закрыть пневматические пробки, и, конечно, необходимо переместить робота в области и нужные позиции. Основные направления этой синхронизации кода доступны в руководстве по работе с роботом (Mitsubishi RV-3SDB) в формате PDF. Ниже доступен код с настройками.

Шаг 4. Преобразователи частоты:

Преобразователи частоты необходимы, чтобы иметь возможность контролировать скорость вращения двигателя. Он работает первоначально с частотой 50 Гц, но это слишком быстро для этой процедуры. Установите частоту 33Гц на базовой настройке. Благодаря скорости изменения входа селектора, есть также возможность изменения скорости в программном коде робота. Преобразователь частоты поставляется в использованном варианте, но делает свою работу очень хорошо. Также аварийный выключатель (большая красная кнопка) необходим для подключения по соображениям безопасности.

Шаг 5. Создание паллет:

Все части паллет являются ручной работой. Были сделаны только "заготовки". К сожалению, возможность 3D печати не доступна здесь, так как эти части должны быть сделаны из алюминия или из пластика. На верхней части паллет нужно установить шарикоподшипники, чтобы иметь лучшие обороты по краям. Большой кусок алюминия необходим из-за близости индуктивных датчиков.

Шаг 6. Завершение конвейерной ленты:

После нужно добавить стартовую точку и конечную точку конвейерной ленты. Также интегрирован выход селектора. Он работает с пневматическими переключателями.

Шаг 7.

Пневматические переключатели останавливают и пропускают паллет. В начальной точке есть индуктивный датчик приближения, чтобы убедиться, что паллет настроен перед началом сборки. Затем коммутатор освобождает паллет, который проходит мимо второго датчика на близком расстоянии. Это дает сигнал на главный процессор, который обрабатывает сигналы датчика, называемые "живые". Расстояние измеряется отсюда. Есть и другая пробка и датчик на конце линии. (Существует возможность поставить более паллет на конвейере в одно и то же время, но тем самым необходима безопасность остановки, прежде чем дать паллету способ выбора.)

"Электрическая часть" рабочей станция находится только в предварительной версии: она должна быть вмонтирована в электрическую кабину. (Вопрос только в деньгах.)

Шаг 8. Программирование робота:

Основные команды для кода сборки:

• M_Out (N) = 1: включение или выключение выходов (например, пневматических переключателей или двигателей)
• Wait M_In(n) = 1: подождите нарастающий сигнал (например, сигналы индуктивных датчиков)
• m1 = M_Enc (1): при запуске функции отслеживания он дает мгновенное значение кодера к m1 целому.
• Trk On,pfog,m1: включение функции отслеживания движений робота.
• Trk Off: выключение функции отслеживания и возвращения к "нормальной" системе координат робота.

Servo On "Robot szervo bekapcsolása
Ovrd 70 "70%-os sebesség
Mov phome2 "a darab várakozási pozícióba álljon
"Futószalag összeszerelő ág nullázása (mert a frekvenciaváltó felfutó és lefutó élre is reagál).
M_Out(5)=0 "összeszerelő ág hátramenet nullázása
M_Out(6)=0 "összeszerelő ág előremenet nullázása
M_Out(8)=0 "visszavezető ág előremenet nullázása
M_Out(9)=0 "visszavezető ág hátramenet nullázása
"
"Vizsgálat kezdés előtt: ha a paletta nincs a kiindulási ponton, oda kell vinni.
If M_In(4)=0 Then GoSub *visszavezet "ha az első induktív jele 0, akkor nincs ott a paletta
*visszavezet
If M_In(4)=1 Then GoTo *indit "mivel ez rekurzív programrész, ha mar ott a paletta, kilépünk
M_Out(6)=1 "összeszerelő futószalag ág előre megy egy kicsit

M_Out(2)=1 "váltó külső állásba tesz
M_Out(2)=0 "váltó nyomás visszavesz
Dly 7 "eddigre biztos a végére ér a paletta az összeszerelő ágnak
M_Out(1)=1 "váltó belső állásba tesz
M_Out(1)=0 "leveszi a váltóról a nyomást
M_Out(6)=0 "összeszerelő futószalag ág leállítása
Dly 0.5
M_Out(9)=1 "visszavezető ág futószalag beindul visszafelé
M_Out(5)=1 "összeszerelő ág hátramenetbe kapcsol
Wait M_In(4)=1 "addig vár, amíg az első induktív nem érzékel
M_Out(8)=0 "visszavezető futószalag leáll
Dly 1 "a paletta már a kiindulási pontban van
M_Out(5)=0 "összeszerelő ág hátra leáll
If M_In(4)=1 Then GoTo *indit
Return
*indit
M_Out(6)=1 "összeszerelő ág előremenetben indítása
M_Out(4)=1 "1. szelep behúz
M_Out(2)=1 "váltó külső állás
M_Out(2)=0 "váltóról leveszi a nyomást
Wait M_In(6)=1 "indítást érzékelő induktív bejelez
m1=M_Enc(1) "ekkor felvesszük az enkóder pozícióját (szinkronizálás)
"*var
"abban az esetben szükséges csak, ha az indító érzékelő a robot munkaterén kívül van
"PC=TrWcur(1,pjel,m1) "meg kell várnia a paletta beérkezését a munkatérbe
"If PosCq(PC)<>1 Then GoTo *var "beért-e a munkatérbe?
"If PC.Y>350 Then GoTo *var "beért-e a szerelési távolságba? (350mm)
"If PC.Y<0 Then GoTo *var "probléma esetén már túlment volna "a szerelési távolságon
Trk On,pjel,m1 "tracking indítása
"pjel: fixen beállítandó érték, a robot koordinátarendszerében az induktív "bejelzésekor a munkadarab pozíciója
"m1: az enkóder pozíciója, amikor a munkadarab elérte az induktívot
"innentől egy mozgó koordináta rendszerben leszünk, amelynek középpontja a munkadarab
Mov phenger,10 "felvesszük az első darabot
Mvs phenger
Dly 0.25
Hclose 1
Dly 0.25
Mvs phenger, 10
Mov pkp,50
Mvs pkp
Dly 0.25
HOpen 1 "leraktuk a hengert
Dly 0.25
Mov pkp, 50
Mov pdugattyu, 10 "dugattyúért megy
Mvs pdugattyu
Dly 0.25
Hclose 1 "felvettük a dugattyút
Dly 0.25
Mvs pdugattyu, 10
Mov pkp, 50
Mvs pkp
Dly 0.25
HOpen 1 "leraktuk a dugattyút
Dly 0.25
Mov pkp, 50
Mov prugo, 10 "rugóért megy
Mvs prugo
Dly 0.25
Hclose 1 "felvettük a rugót
Dly 0.25
Mvs prugo, 10
Mov pkp, 50
Mvs pkp
Dly 0.25
HOpen 1 "leraktuk a rugót
Dly 0.25
Mov pkp, 50
Trk Off
Wait M_In(7)=1 "addig vár, amíg az harmadik(összeszerelő ág vége) induktív nem érzékel
M_Out(4)=0 "1. szelep kienged
M_Out(0)=1 "2. szelep (összeszerelő végpont) behúz
Wait M_In(7)=0 "addig vár, amíg az harmadik(összeszerelő ág vége) induktív előtt mar nincs ott a darab (tehát kifutott a végpontig)
Dly 1
M_Out(6)=0 "összeszerelő ág futószalag előre leállít
M_Out(1)=1 "váltó belső állás
M_Out(1)=0 "váltó belső állást kell nullázni
M_Out(0)=0 "2. szelep (összeszerelő végpont) kienged
M_Out(5)=1 "összeszerelő futószalag hátra indul
M_Out(9)=1 "visszavezető futószalag előre indul
Wait M_In(6)=1 "addig vár, amíg az visszavezető induktív nem érzékel (de nem történik semmi)
Wait M_In(4)=1 "addig vár, amíg az összeszerelő induktív nem érzékel (vissza nem ért a darab)
M_Out(5)=0 "összeszerelő futószalag hátra leáll
M_Out(9)=0 "visszavezető ág futószalag leáll
Mov phome2
Servo Off
Hlt
"
"kimenetek és bemenetek listája
"szelepek
"M_Out(0)=1 "2. szelep (összeszerelő végpont) behúz
"M_Out(0)=0 "végpont szelep kienged
"M_Out(1)=1 "váltó belső állásra vált
"M_Out(1)=0 "váltó belső állás nyomás levesz
"M_Out(2)=1 "váltó külső állásra állít
"M_Out(2)=0 "itt nem kell nyomást levenni
"M_Out(3)=1 "3.szelep (visszavezető ág) behúz
"M_Out(3)=0 "3. szelep kienged
"M_Out(4)=1 "1. szelep behúz
"M_Out(4)=0 "1. szelep kienged
"
"Futószalag ágak nullázása (mindig kell, mert mindig a korábbi érték ellentétjére indul vagy áll meg).
"M_Out(5)=0 "futószalag leáll nullázással kezdünk
"M_Out(6)=0 "futószalag leáll nullázással kezdünk
"M_Out(8)=0 "másik futószalag előre leáll
"M_Out(9)=0 "másik futószalag előre leáll
"
"M_Out(5)=1 "összeszerelő ág futószalag hátra indul
"M_Out(5)=0 "összeszerelő ág futószalag leáll
"M_Out(6)=1 ""összeszerelő ág futószalag előre indul
"M_Out(6)=0 ""összeszerelő ág futószalag előre leáll
"M_Out(8)=1 "visszavezető ág futószalag hátra indul
"M_Out(8)=0 " visszavezető ág futószalag hátra leáll
"M_Out(9)=1 " visszavezető ág futószalag előre indul
"M_Out(9)=0 " visszavezető ág futószalag előre leáll
"
"induktívok
"Wait M_In(4)=1 "addig vár, amíg az első induktív nem érzékel
"Wait M_In(5)=1 "addig vár, amíg az indító induktív nem érzékel
"Wait M_In(6)=1 "addig vár, amíg az visszavezető induktív nem érzékel
"Wait M_In(7)=1 "addig vár, amíg az harmadik(összeszerelő ág vége) induktív nem érzékel

Эта статья — вводное руководство для новичков по созданию роботизированных рук, которые программируются при помощи Ардуино. Концепция состоит в том, что проект роборуки будет недорогим и простым в сборке. Мы соберём несложный прототип с кодом, который можно и нужно оптимизировать, это станет для вас отличным стартом в робототехнике. Робот-манипулятор на Ардуино управляется хакнутым джойстиком и может быть запрограммирован на повторение последовательности действий, которую вы зададите. Если вы не сильны в программировании, то можете заняться проектом в качестве тренировки по сборке «железа», залить в него мой код и получить на его основе базовые знания. Повторюсь, проект достаточно простой.

На видео — демка с моим роботом.

Шаг 1: Список материалов

Нам понадобится:

1. Плата Ардуино. Я использовал Уно, но любая из разновидностей одинаково хорошо справится с задачами проекта.
2. Сервоприводы, 4 самых дешевых, что вы найдёте.
3. Материалы для корпуса на ваш вкус. Подойдёт дерево, пластик, метал, картон. Мой проект собран из старого блокнота.
4. Если вы не захотите заморачиваться с печатной платой, то понадобится макетная плата. Подойдёт плата небольшого размера, поищите варианты с джамперами и блоком питания — они бывают достаточно дешевы.
5. Что-то для основания руки — я использовал банку от кофе, это не самый лучший вариант, но это всё, что я смог найти в квартире.
6. Тонкая нить для механизма руки и иголка для проделывания отверстий.
7. Клей и изолента, чтобы скрепить всё воедино. Нет ничего, что нельзя было бы скрепить изолентой и горячим клеем.
8. Три резистора на 10K. Если у вас не найдётся резисторов, то в коде на такие случаи есть обходной манёвр, однако лучшим вариантом будет купить резисторы .

Шаг 2: Как всё работает

На приложенном рисунке изображен принцип работы руки. Также я объясню всё на словах. Две части руки соединены тонкой нитью. Середина нити соединена с сервоприводом руки. Когда сервопривод тянет нить — рука сжимается. Я оснастил руку пружиной из шариковой ручки, но если у вас есть более гибкий материал, можете использовать его.

Шаг 3: Модифицируем джойстик

Предположив, что вы уже закончили сборку механизма руки, я перейду к части с джойстиком.

Для проекта использовался старый джойстик, но в принципе подойдёт любой устройство с кнопками. Аналоговые кнопки (грибы) используются для управления сервоприводами, так как по сути это просто потенциометры. Если у вас нет джойстика, то можете использовать три обычных потенциометра, но если вы, как и я, модифицируете старый джойстик своими руками, то вот что вам нужно сделать.

Я подключил потенциометры к макетной плате, у каждого из них есть по три клеммы. Одну из них нужно соединить с GND, вторую с +5V на Ардуино, а среднюю на вход, который мы определим позже. Мы не будем использовать ось Y на левом потенциометре, поэтому нам нужен только потенциометр над джойстиком.

Что касается переключателей, соедините +5V с одним его концом, а провод, который идёт на другой вход Ардуино со вторым концом. Мой джойстик имеет общую для всех переключателей линию на +5V. Я подключил всего 2 кнопки, но затем подключил еще одну, так как в ней появилась необходимость.

Также важно обрезать провода, которые идут к чипу (черный круг на джойстике). Когда вы завершите всё вышеописанное, можно приступить к проводке.

Шаг 4: Электропроводка нашего устройства

На фотографии изображена электропроводка устройства. Потенциометры — это рычажки на джойстике. Локоть (Elbow) — это правая ось Y, Основа (Base) — это правая ось X, Плечо (Shoulder) — это левая ось X. Если вам захочется поменять направление движения сервоприводов, просто смените положение проводов +5V и GND на соответствующем потенциометре.

Шаг 5: Загрузка кода

На этом этапе нам нужно скачать приложенный код на компьютер, а затем загрузить его на Ардуино.

Заметка: если до этого вы уже загружали код на Ардуино, то просто пропустите этот шаг — вы не узнаете ничего нового.

1. Откройте ИДЕ Ардуино и вставьте в него код
2. В Tools/Board выберите вашу плату
3. В Tools/Serial Port выберите порт, к которому подключена ваша плата. Скорее всего, выбор будет состоят из одного пункта.
4. Нажмите кнопку Upload.

Вы можете изменить диапазон работы сервоприводов, в коде я оставил заметки о том, как это осуществить. Скорее всего, код будет работать без проблем, вам нужно будет лишь поменять параметр сервопривода руки. Этот параметр зависит от того, как вы настроили нить, поэтому я рекомендую точно подобрать его.

Если вы не используете резисторы, то вам нужно будет модифицировать код в том месте, где я оставил об этом заметки.

Файлы

Шаг 6: Запуск проекта

Робот контролируется движениями на джойстике, рука сжимается и разжимается при помощи кнопки для руки. На видео показано, как все работает в реальной жизни.

Вот способ, которым можно запрограммировать руку:

1. Откройте Serial Monitor в Ардуино ИДЕ, это позволить проще следить за процессом.
2. Сохраните начальную позицию, кликнув Save.
3. За один раз двигайте лишь одним сервоприводом, например, Плечо вверх, и жмите save.
4. Активируйте руку также только на её шаге, а затем сохраняйте нажатием save. Деактивация также производится на отдельном шаге с последующим нажатием save.
5. Когда закончите последовательность команд, нажмите кнопку play, робот перейдёт в начальное положение и затем начнёт двигаться.
6. Если вы захотите остановить его — отсоедините кабель или нажмите кнопку reset на плате Ардуино.

Если вы всё сделали правильно, то результат будет похож на этот!

Надеюсь, урок был вам полезен!

Привет, гиктаймс!

Проект uArm от uFactory собрал средства на кикстартере уже больше двух лет назад. Они с самого начала говорили, что это будет открытый проект, но сразу после окончания компании они не торопились выкладывать исходники. Я хотел просто порезать оргстекло по их чертежам и все, но так как исходников не было и в обозримом будущем не предвиделось, то я принялся повторять конструкцию по фотографиям.

Сейчас моя робо-рука выглядит так:

Работая не спеша за два года я успел сделать четыре версии и получил достаточно много опыта. Описание, историю проекта и все файлы проекта вы сможете найти под катом.

Пробы и ошибки

С такими входными параметрами я нарисовал первую версию. К сожалению, у меня не сохранилось фотографий той версии манипулятора (который был выполнен в желтом цвете). Ошибки в ней были просто эпичнейшие. Во-первых, ее было почти невозможно собрать. Как правило, механика которую я рисовал до манипулятора, была достаточно простая, и мне не приходилось задумываться о процессе сборки. Но все-таки я его собрал и попробовал запустить, И рука почти не двигалась! Все детли крутились вокруг винтов и, сли я затягивал их так, чтобы было меньше люфтов, она не могла двигаться. Если ослаблял так, чтобы она могла двигаться, появлялись невероятные люфты. В итоге концепт не прожил и трех дней. И приступил к работе над второй версией манипулятора.

Красный был уже вполне пригоден к работе. Он нормально собирался и со смазкой мог двигаться. На нем я смог протестировать софт, но все-таки отсутствие подшипников и большие потери на разных тягах делали его очень слабым.

Затем я забросил работу над проектом на какое-то время, но вскоре принял решении довести его до ума. Я решил использовать более мощные и популярные сервоприводы, увеличить размер и добавить подшипники. Причем я решил, что не буду пытаться сделать сразу все идеально. Я набросал чертежи на скорую руки, не вычерчивая красивых сопряжений и заказал резку из прозрачного оргстекла. На получившемся манипуляторе я смог отладить процесс сборки, выявил места, нуждающиеся в дополнительном укреплении, и научился использовать подшипники.

После того, как я вдоволь наигрался с прозрачным манипулятором, я засел за чертежи финальной белой версии. Итак, сейчас вся механика полностью отлажена, устраивает меня и готов заявить, что больше ничего не хочу менять в этой конструкции:

Меня удручает то, что я не смог привнести ничего принципиально нового в проект uArm. К тому времени, как я начал рисовать финальную версию, они уже выкатили 3D-модели на GrabCad. В итоге я только немного упростил клешню, подготовил файлы в удобном формате и применил очень простые и стандартные комплектующие.

Особенности манипулятора

1. Система тяг, позволяющих разместить мощные я тяжелые двигатели в основании манипулятора, а также удерживающие захват параллельно или перпендикулярно основанию
2. Простой набор комплектующих, которые легко купить или вырезать из оргстекла
3. Подшипники почти во всех узлах манипулятора
4. Простота сборки. Это оказалось действительно сложной задачей. Особенно трудно было продумать процесс сборки основания
5. Положение захвата можно менять на 90 градусов
6. Открытые исходники и документация. Все подготовлено в доступных форматах. Я дам ссылки для скачивания на 3D-модели, файлы для резки, список материалов, электронику и софт
7. Arduino-совместимость. Есть много противников Arduino, но я считаю, что это возможность расширения аудитории. Профессионалы вполне могут написать свой софт на C - это же обычный контроллер от Atmel!

Механика

С меня за резку всех этих деталей взяли около $10.

Основание монтируется на большом подшипнике:

Особенно трудно было продумать основание с точки зрения процесса сборки, но я подглядывал за инженерами из uArm. Качалки сидят на штифте диаметром 6мм. Надо отметить, что тяга локтя у меня держится на П-образном держателе, а у uFactory на Г-образном. Трудно объяснить в чем разница, но я считаю у меня получилось лучше.

Захват собирается отдельно. Он может поворачиваться вокруг своей оси. Сама клешня сидит прямо на валу двигателя:

В конце статьи я дам ссылку на суперподробную инструкцию по сборке в фотографиях. За пару часов можно уверенно все это скрутить, если все необходимое есть под рукой. Также я подготовил 3D-модель в бесплатной программе SketchUp. Её можно скачать, покрутить и посмотреть что и как собрано.

Электроника

Тут мое повествование тесно сплетается с предыдущими проектами. С некоторых пор я начал и для этих целей даже подготовил свою Arduino-совместимую плату . С другой стороны как-то раз мне подвернулась возможность дешево изготовить платы (о чем я тоже ). В итоге все это закончилось тем, что я использовал для управления манипулятором свою собственную Arduino-совместимую плату и специализированный шилд.

Этот шилд на самом деле очень простой. На нем четыре переменных резистора, две кнопки, пять разъемов для сервопривода и разъем питания. Это очень удобно с точки зрения отладки. Можно загрузить тестовый скетч и записать какой-нибудь макрос для управления или что-нибудь вроде того. Ссылку для скачивания файла платы я тоже дам в конце статьи, но она подготовлена для изготовления с металлизацией отверстий, так что мало пригодна для домашнего производства.

Программирование

Терминальная программа от uArm позволяет изменять пять параметров при управлении мышью. При движении мыши по поверхности изменяется положение манипулятора в плоскости XY. Вращение колесика - изменение высоты. ЛКМ/ПКМ - сжать/разжать клешню. ПКМ + колесико - поворот захвата. На самом деле очень удобно. При желании можно написать любой терминальный софт, который будет общаться с манипулятором по такому же протоколу.

Я не буду здесь приводить скетчи - скачать их можно будет в конце статьи.

Видео работы

Ссылки

Имеет подсветку. Всего робот работает на 6-ти серводвигателях. Для создания механической части использовался акрил толщиной два миллиметра. Для изготовления штатива было взято основание от диско-шара, при этом один мотор строен прямо в него.

Робот работает на плате Arduino . В качестве источника питания используется компьютерный блок.

Материалы и инструменты:
- 6 серводвигателей;
- акрил толщиной 2 мм (и еще небольшой кусок толщиной 4 мм);
- штатив (для создания основания);
- ультразвуковой датчик расстояния типа hc-sr04;
- контроллер Arduino Uno;
- контроллер питания (изготавливается самостоятельно);
- блок питания от компьютера;
- компьютер (нужен для программирования Arduino);
- провода, инструменты и прочее.

Шаг первый. Собираем механическую часть робота
Механическая часть собирается очень просто. Два куска акрила нужно соединить с помощью серводвигателя. Другие два звена соединяются аналогичным образом. Что касается схвата, то его лучше всего купить через интернет. Все элементы крепятся с помощью винтов.

Длина первой части составляет порядка 19 см, а второй примерно 17.5 см. Переднее звено имеет длину 5.5 см. Что касается остальных элементов, то их размеры выбираются на личное усмотрение.

Для установки ультразвукового датчика понадобится кусок акрила толщиной 2 см.

Чтобы установить схват будет нужно несколько винтов и серводвигатель. Нужно взять качалку от серводвигателя и укорачивать ее до тех пор, пока она не подойдет ко схвату. Затем можно закрутить два маленьких винта. После установки серводвигатель нужно повернуть в крайнее левое положение и свести губки захвата.

Теперь серводвигатель крепится на 4 болта, при этом важно следить, чтобы он находился в крайнем левом положении, а губы были сведены.
Теперь сервпривод можно подключить к плате и проверить, работает ли схват.

Для сервомоторов нужно сделать пять коннекторов. К позитивным подключаем 5В, а негативные к земле. Аналогичным образом подключается и датчик расстояния.

Еще на плате имеется светодиодный индикатор питания. Для его подключения используется резистор 100 Ом между +5В и землей.

Теперь можно приступать к программированию. Перед тем как подключаться через USB, нужно убедиться, что питание полностью отключено. При тестировании программы питание робота тоже нужно отключать. Если это не сделать, контроллер получить 5В от USB и 12В от блока питания.

На схеме можно увидеть, что для управления серводвигателями были добавлены потенциометры. Они не являются необходимой составляющей робота, но без них предложенный код работать не будет. Потенциометры подключаются к пинам 0,1,2,3 и 4.

На схеме есть резистор R1, его можно заменить потенциометром на 100 кОм. Это позволит регулировать яркость вручную. Что касается резисторов R2, то их номинал 118 Ом.

Вот перечень основных узлов, которые применялись:
- 7 светодиодов;
- R2 - резистор на 118 Ом;
- R1 - резистор на 100 кОм;
- переключатель;
- фоторезистор;
- транзистор bc547.

Шаг четвертый. Программирование и первый запуск робота
Чтобы управлять роботом, было использовано 5 потенциометров. Вполне реально заменить такую схему на один потенциометр и два джойстика. Как подключить потенциометр, было показано в предыдущем шаге. После установки скеча робота можно испытать.

Первые испытания робота показали, что установленные серводвигатели типа futuba s3003 оказались слабыми для робота. Их можно применять лишь для поворота руки или для схвата. Вместо них автор установил двигатели mg995. Идеальным вариантом будут двигатели типа mg946.