Как да сглобим роботизирана ръка. Механична ръка на роботизирания манипулатор. Основни възли за проекта на манипулатора

Връзка:

Ако сте сглобили частите на манипулатора в съответствие с инструкциите, тогава можете да продължите със сглобяването електронна схема. Предлагаме да свържете серво моторите на манипулатора към Arduino UNO чрез Trerma-Power Shield и да управлявате сервосистемите с помощта на Trema-потенциометри.

Завъртането на копчето на първия съд Trema ще доведе до завъртане на основата.
Завъртането на копчето на втория потенциометър Trema ще доведе до завъртане на лявото рамо.
Завъртането на копчето на третия потенциометър Trema ще доведе до завъртане на дясното рамо.
Завъртането на копчето на четвъртия потенциометър Trema ще премести захвата.

Програмният код (скица) осигурява защита на сервоприводите, която се състои във факта, че техният диапазон на въртене е ограничен от интервала (два ъгъла) на свободна игра. Минимум и максимален ъгълротациите са посочени като последните два аргумента на функцията map() за всяко серво. И стойността на тези ъгли се определя по време на процеса на калибриране, който трябва да се извърши преди започване на работа с манипулатора.

Програмен код:

Ако приложите захранване преди калибриране, манипулаторът може да започне да се движи неадекватно! Първо изпълнете всички стъпки за калибриране.

#включи // Свързване на серво библиотеката за работа със серво задвижвания Servo servo1; // Деклариране на servo1 обект за работа с базовото серво Servo servo2; // Деклариране на servo2 обект за работа със серво серво на лявото рамо Servo servo3; // Деклариране на servo3 обект за работа със серво серво на дясното рамо Servo servo4; // Деклариране на servo4 обект за работа със серво за улавяне int valR1, valR2, valR3, valR4; // Деклариране на променливи за съхраняване на стойности на потенциометъра // Задаване на щифтове: const uint8_t pinR1 = A2; // Дефиниране на константа с изходния номер на управляващия потенциометър. база const uint8_t pinR2 = A3; // Дефиниране на константа с изходния номер на управляващия потенциометър. ляво рамо const uint8_t pinR3 = A4; // Дефиниране на константа с изходния номер на управляващия потенциометър. дясно рамо const uint8_t pinR4 = A5; // Дефиниране на константа с изходния номер на управляващия потенциометър. улавяне const uint8_t pinS1 = 10; // Дефиниране на константа с базовия серво щифт # const uint8_t pinS2 = 9; // Дефиниране на константа с номера на изхода на сервото на лявото рамо const uint8_t pinS3 = 8; // Дефиниране на константа със серво щифт на дясното рамо # const uint8_t pinS4 = 7; // Дефинирайте константа с номера на щифта на серво за улавяне void setup()( // Функционалният код за настройка се изпълнява веднъж: Serial.begin(9600); // Иницииране на трансфер на данни към монитора на серийния порт servo1.attach(pinS1 ); // Присвояване на серво1 на серво за управление на обект 1 servo2.attach(pinS2); // Присвояване на серво за управление на обект servo2 servo 2 servo3.attach(pinS3); // Присвояване на серво за управление на обект servo3 на серво 3 servo4.attach(pinS4); / / Присвояване на серво за управление на обект servo4 4 ) void loop()( // Кодът на функцията на цикъла се изпълнява постоянно: valR1=map(analogRead(pinR1), 0, 1024, 10, 170); servo1.write(valR1); // Завъртете основата Ъглите, посочени в този ред: 10 и 170 може да се наложи да промените (калибрирате) valR2=map(analogRead(pinR2), 0, 1024, 80, 170); servo2.write(valR2); // Контрол наляво рамо Ъглите, посочени в този ред: 80 и 170 може да се наложи да бъдат променени (калибрирани) valR3=map(analogRead(pinR3), 0, 1024, 60, 170);servo3.write(valR3) ; // Контрол на дясното рамо Ъглите, посочени в този ред: 60 и 170 може да се наложи да бъдат променени (калибрирани) valR4=map(analogRead(pinR4), 0, 1024, 40, 70); servo4.write(valR4); // Контролиране на заснемането Ъглите, посочени в този ред: 40 и 70 може да се наложи да бъдат променени (калибрирани) Serial.println((String) "A1 = "+valR1+",\t A2 = "+valR2+", \t A3 = "+valR3+ ", \t A4 = "+valR4); // Ъгли на показване на монитора)

калибриране:

Преди да започнете работа с манипулатора, трябва да го калибрирате!

Изключете всички сервоприводи от Trema-Power Shield, качете скицата и включете отново захранването.
Отворете монитора на серийния порт.
Мониторът ще показва ъглите на завъртане на всяко серво (в градуси).
Свържете първото серво (контролирайки въртенето на основата) към щифт D10.
Завъртането на копчето на първия Trema-потенциометър (пин A2) ще завърти първото серво (щифт D10) и стойността на текущия ъгъл на това серво ще се промени в монитора (стойност: A1 = ...). Крайните позиции на първото серво ще лежат в диапазона от 10 до 170 градуса (както е написано в първия ред на кода на цикъла). Този диапазон може да бъде променен чрез замяна на стойностите на последните два аргумента на функцията map() в първия ред на кода на цикъла с нови. Например, промяната на 170 на 180 ще увеличи крайната позиция на сервото в тази посока. И като замените 10 с 20, ще намалите другата крайна позиция на същото серво.
Ако сте променили стойностите, тогава трябва да презаредите скицата. Сега сервото ще се върти в рамките на новите граници, които сте задали.
Свържете второто серво (контролирайки въртенето на лявото рамо) към щифт D9.
Завъртането на копчето на втория Trema-потенциометър (пин A3) ще завърти второто серво (щифт D9) и стойността на текущия ъгъл на това серво ще се промени в монитора (стойност: A2 = ...). Крайните позиции на второто серво ще лежат в диапазона от 80 до 170 градуса (както е написано във втория ред от кода на цикъла на скицата). Този диапазон се променя по същия начин, както при първото серво.
Ако сте променили стойностите, тогава трябва да презаредите скицата.
Свържете третото серво (контролиращо въртенето на дясното рамо) към щифт D8. и го калибрирайте по същия начин.
Свържете четвъртото серво (контролиращо захвата) към щифт D7. и го калибрирайте по същия начин.

Калибрирането е достатъчно за извършване 1 път, след сглобяване на манипулатора. Направените от вас промени (стойностите на граничните ъгли) ще бъдат записани във файла за скица.

Първо ще бъдат засегнати общи въпроси, след спецификациирезултати, детайли и в крайна сметка самият процес на сглобяване.

Като цяло и като цяло

Създаването на това устройство като цяло не трябва да създава трудности. Ще е необходимо качествено да се обмислят само възможностите на механичните движения, които ще бъдат доста трудни за изпълнение от физическа гледна точка, за да може рамото на манипулатора да изпълнява своите задачи.

Технически характеристики на резултата

Ще бъде разгледана проба с параметри дължина/височина/широчина, съответно 228/380/160 милиметра. Теглото на манипулатор "направи си сам" ще бъде приблизително 1 килограм. Окабелени за контрол дистанционно. Очаквано време за монтаж с опит - около 6-8 часа. Ако го няма, тогава може да отнеме дни, седмици и със съдействие на месеци, за да се сглоби рамото на манипулатора. Със собствените си ръце и сами в такива случаи си струва да направите, освен за собствения си интерес. За преместване на компонентите се използват колекторни двигатели. С достатъчно усилия можете да направите устройство, което ще се върти на 360 градуса. Също така, за удобство на работа, в допълнение към стандартните инструменти като поялник и спойка, трябва да се запасите:

Клещи за дълги носове.
Странични ножици.
Кръстосана отвертка.
4D батерии.

Дистанционно дистанционноможе да се реализира с помощта на бутони и микроконтролер. Ако искате да направите дистанционно безжично управление, ще ви е необходим елемент за управление на действието в рамото на манипулатора. Като допълнения ще са необходими само устройства (кондензатори, резистори, транзистори), които ще позволят стабилизиране на веригата и предаване на ток с необходимата величина през нея в точното време.

Малки части

За да регулирате броя на оборотите, можете да използвате преходните колела. Те ще направят движението на рамото на манипулатора плавно.

Също така трябва да се уверите, че проводниците не усложняват движението му. Би било оптимално да ги поставите вътре в конструкцията. Можете да правите всичко отвън, този подход ще спести време, но потенциално може да доведе до трудности при преместването на отделни възли или на цялото устройство. И сега: как да си направим манипулатор?

Сглобяване като цяло

Сега пристъпваме директно към създаването на рамото на манипулатора. Започваме от основата. Необходимо е да се гарантира, че устройството може да се върти във всички посоки. добро решениетой ще бъде поставен върху дискова платформа, която се задвижва от един двигател. За да може да се върти и в двете посоки, има две опции:

Монтаж на два двигателя. Всеки от тях ще отговаря за завиването в определена посока. Когато единият работи, другият е в покой.
Инсталиране на един двигател с верига, която може да го накара да се върти в двете посоки.

Коя от предложените опции да изберете зависи единствено от вас. Следва основната структура. За удобство на работа са необходими две "фуги". Прикрепен към платформата, той трябва да може да се накланя в различни посоки, което се решава с помощта на двигатели, разположени в основата му. Друг или чифт трябва да се постави на огъването на лакътя, така че захващащата част да може да се движи по хоризонталните и вертикалните линии на координатната система. Освен това, ако искате да получите максимални възможности, можете да инсталирате друг двигател на китката. Освен това най-необходимото, без което не може да си представим рамото на манипулатора. Със собствените си ръце трябва да направите самото устройство за улавяне. Тук има много опции за изпълнение. Можете да дадете съвет за двата най-популярни:

Използват се само два пръста, които едновременно стискат и разкопчават обекта на улавяне. Това е най-простата реализация, която обаче обикновено не може да се похвали със значителен полезен товар.
Създава се прототип на човешка ръка. Тук може да се използва един двигател за всички пръсти, с помощта на който ще се извършва огъване / разгъване. Но можете да направите дизайна по-сложен. Така че можете да свържете двигател към всеки пръст и да ги управлявате отделно.

След това остава да се направи дистанционно управление, с помощта на което ще се влияят отделните двигатели и темпото на тяхната работа. И можете да започнете да експериментирате с помощта на роботизирана ръка "направи си сам".

Възможни схематични изображения на резултата

Манипулаторът "направи си сам" предоставя широки възможности за творчески изобретения. Ето защо на вашето внимание са предоставени няколко реализации, които могат да бъдат взети като основа за създаване на собствено устройство с тази цел.

Всяка представена схема на манипулатора може да бъде подобрена.

Заключение

Важното в роботиката е, че практически няма ограничение за функционалното подобрение. Ето защо, ако искате да създадете истинско произведение на изкуството, не е трудно. Говорейки за възможни начини за допълнително подобрение, трябва да се отбележи кран-манипулатор. Няма да е трудно да направите такова устройство със собствените си ръце, в същото време ще ви позволи да привикнете децата към творческа работа, наука и дизайн. А това от своя страна може да повлияе положително на бъдещия им живот. Ще бъде ли трудно да направите кран-манипулатор със собствените си ръце? Това не е толкова проблематично, колкото може да изглежда на пръв поглед. Струва ли си да се погрижим за наличието на допълнителни малки детайли като кабел и колела, върху които ще се върти.

Първо ще бъдат засегнати общи въпроси, след това техническите характеристики на резултата, детайлите и накрая самият процес на сглобяване.

Като цяло и като цяло

Създаването на това устройство като цяло не трябва да създава трудности. Ще е необходимо качествено да се обмислят само възможностите, които ще бъдат доста трудни за изпълнение от физическа гледна точка, така че рамото на манипулатора да изпълнява възложените му задачи.

Технически характеристики на резултата

Ще бъде разгледана проба с параметри дължина/височина/широчина, съответно 228/380/160 милиметра. Изработеното тегло ще бъде приблизително 1 килограм. За управление се използва кабелно дистанционно управление. Очаквано време за монтаж с опит - около 6-8 часа. Ако го няма, тогава може да отнеме дни, седмици и със съдействие на месеци, за да се сглоби рамото на манипулатора. Със собствените си ръце и сами в такива случаи си струва да направите, освен за собствения си интерес. За преместване на компонентите се използват колекторни двигатели. С достатъчно усилия можете да направите устройство, което ще се върти на 360 градуса. Също така, за удобство на работа, в допълнение към стандартните инструменти като поялник и спойка, трябва да се запасите:

Клещи за дълги носове.
Странични ножици.
Кръстосана отвертка.
4D батерии.

Дистанционното управление може да се реализира с помощта на бутони и микроконтролер. Ако искате да направите дистанционно безжично управление, ще ви е необходим елемент за управление на действието в рамото на манипулатора. Като допълнения ще са необходими само устройства (кондензатори, резистори, транзистори), които ще позволят стабилизиране на веригата и предаване на ток с необходимата величина през нея в точното време.

Малки части

Сглобяване като цяло

Сега пристъпваме директно към създаването на рамото на манипулатора. Започваме от основата. Необходимо е да се гарантира, че устройството може да се върти във всички посоки. Добро решение би било да го поставите на дискова платформа, която се задвижва от един двигател. За да може да се върти и в двете посоки, има две опции:

Монтаж на два двигателя. Всеки от тях ще отговаря за завиването в определена посока. Когато единият работи, другият е в покой.
Инсталиране на един двигател с верига, която може да го накара да се върти в двете посоки.

Използват се само два пръста, които едновременно стискат и разкопчават обекта на улавяне. Това е най-простата реализация, която обаче обикновено не може да се похвали със значителен полезен товар.
Създава се прототип на човешка ръка. Тук може да се използва един двигател за всички пръсти, с помощта на който ще се извършва огъване / разгъване. Но можете да направите дизайна по-сложен. Така че можете да свържете двигател към всеки пръст и да ги управлявате отделно.

Възможни схематични изображения на резултата

Предоставя широки възможности за творческо мислене. Ето защо на вашето внимание са предоставени няколко реализации, които могат да бъдат взети като основа за създаване на собствено устройство с тази цел.

Всяка представена схема на манипулатора може да бъде подобрена.

Заключение

Хей Geektimes!

Проектът uArm от uFactory събра средства на kickstarter преди повече от две години. От самото начало казаха, че това ще бъде отворен проект, но веднага след края на компанията не бързаха да качват изходния код. Просто исках да изрежа плексигласа според чертежите им и това е всичко, но тъй като нямаше изходни кодове и не беше предвидено в обозримо бъдеще, започнах да повтарям дизайна от снимки.

Сега моята робо ръка изглежда така:

Работейки бавно за две години, успях да направя четири версии и придобих много опит. Описание, история на проекта и всички файлове на проекта, които можете да намерите под изрязването.

проба и грешка

Когато започнах да работя върху чертежите, исках не просто да повторя uArm, но и да го подобря. Стори ми се, че в моите условия е напълно възможно да се направи без лагери. Също така не ми хареса фактът, че електрониката се върти с цялото рамо и исках да опрости дизайна на долната част на пантата. Освен това веднага започнах да го рисувам малко по-малко.

С тези входове нарисувах първата версия. За съжаление нямах снимки на тази версия на манипулатора (който е направен в жълто). Грешките в него бяха просто епични. Първо, беше почти невъзможно да се сглоби. По правило механиката, която нарисувах преди манипулатора, беше доста проста и не трябваше да мисля за процеса на сглобяване. Но все пак го събрах и се опитах да го пусна, а ръката почти не помръдна! Всички части се въртяха около винтовете и ако ги затегна, така че да има по-малко луфт, тя не можеше да се движи. Ако го разхлабя, за да може да се движи, се появяваше невероятна реакция. В резултат на това концепцията не живее дори три дни. И започнах да работя по втората версия на манипулатора.

Червеното вече беше доста годно за работа. Той обикновено се сглобява и може да се движи със смазване. Успях да тествам софтуера върху него, но все пак липсата на лагери и големите загуби на различни пръти го направиха много слаб.

След това изоставих проекта за известно време, но скоро реших да го напомня. Реших да използвам по-мощни и популярни сервоприводи, да увелича размера и да добавя лагери. И реших, че няма да се опитвам да направя всичко перфектно наведнъж. Рисувах чертежите за припряно, без да рисувам красиви приятелки, и поръчах изрязване от прозрачен плексиглас. На получения манипулатор успях да отстраня грешки в процеса на сглобяване, идентифицирах места, които се нуждаят от допълнително подсилване, и се научих как да използвам лагери.

След като си поиграх с прозрачния манипулатор до насита, седнах да нарисувам окончателната бяла версия. И така, сега цялата механика е напълно отстранена, устройва ме и е готова да декларирам, че не искам да променям нищо друго в този дизайн:

Депресира ме, че не можах да внеса нищо принципно ново в проекта uArm. Докато започнах да рисувам окончателната версия, те вече бяха пуснали 3D модели на GrabCad. В крайна сметка просто опростих малко нокътя, подготвих файловете в удобен формат и използвах много прости и стандартни компоненти.

Характеристики на манипулатора

Преди появата на uArm, настолни манипулаториот този клас изглеждаше доста скучно. Те или изобщо нямаха електроника, или имаха някакъв контрол с резистори, или имаха собствен собствен софтуер. Второ, те обикновено нямаха система от успоредни панти и самата ръкохватка променяше позицията си по време на работа. Ако съберем всички предимства на моя манипулатор, получаваме доста дълъг списък:

Система от пръти, която ви позволява да поставяте мощни и тежки двигатели в основата на манипулатора, както и да държите грайфера успоредно или перпендикулярно на основата
Прост набор от компоненти, които лесно се купуват или изрязват от плексиглас
Лагери в почти всички възли на манипулатора
Лесен монтаж. Оказа се вярно предизвикателна задача. Особено трудно беше да се мисли върху процеса на сглобяване на основата
Позицията на дръжката може да се промени на 90 градуса
Отворен код и документация. Всичко е подготвено в достъпни формати. Ще дам връзки за изтегляне на 3D модели, файлове за рязане, списък с материали, електроника и софтуер
Съвместим с Arduino. Има много противници на Arduino, но вярвам, че това е възможност за разширяване на аудиторията. Професионалистите могат лесно да напишат софтуера си на C - това е обикновен контролер от Atmel!

механика

За сглобяване е необходимо да изрежете части от 5 мм плексиглас:

Те ми таксуваха около $10 за рязане на всички тези части.

Основата е монтирана на голям лагер:

Беше особено трудно да се мисли за основата от гледна точка на процеса на сглобяване, но надничах инженерите от uArm. Люлеещите се столове седят на щифт с диаметър 6 мм. Трябва да се отбележи, че тягата на лакътя ми лежи на U-образен държач, а за uFactory на L-образен. Трудно е да се обясня каква е разликата, но мисля, че се справих по-добре.

Заснемането се събира отделно. Може да се върти около собствената си ос. Самият нокът седи директно върху вала на двигателя:

В края на статията ще дам връзка към супер подробни инструкции за монтаж в снимки. След няколко часа можете уверено да завъртите всичко, ако всичко, от което се нуждаете, е под ръка. Подготвих и 3D модел в безплатна програмаскицирайте. Можете да го изтеглите, да го завъртите и да видите какво и как се събира.

електроника

За да накарате ръката да работи, всичко, което трябва да направите, е да свържете пет сервомотора към Arduino и да ги захранвате от добър източник. uArm използва някои двигатели с обратна връзка. Доставих три обикновени мотора MG995 и два малки метални редуктори за контрол на захвата.

Тук моята история е тясно преплетена с предишни проекти. От известно време започнах да преподавам програмиране на Arduino и дори подготвих моя собствена платка, съвместима с Arduino за тази цел. От друга страна, веднъж получих възможността да правя табла евтино (за което също писах). В крайна сметка всичко завърши с факта, че използвах моя собствена съвместима с Arduino платка и специализиран щит за управление на манипулатора.

Този щит всъщност е много прост. Той има четири променливи резистора, два бутона, пет серво конектора и захранващ конектор. Това е много удобно от гледна точка на отстраняване на грешки. Можете да качите тестова скица и да напишете някакъв макрос за управление или нещо подобно. Ще дам и линк за изтегляне на файла на платката в края на статията, но той е подготвен за производство с покритие на дупки, така че не е много подходящ за домашно производство.

Програмиране

Най-интересното е управлението на манипулатора от компютъра. uArm има удобно приложение за управление на манипулатора и протокол за работа с него. Компютърът изпраща 11 байта към COM порта. Първият винаги е 0xFF, вторият е 0xAA, а някои от останалите са серво сигнали. Освен това тези данни се нормализират и се дават на двигателите за тестване. Имам сервомотори, свързани към цифров I/O 9-12, но това може лесно да се промени.

Терминалната програма от uArm ви позволява да промените пет параметъра при управление на мишката. При преместване на мишката върху повърхността позицията на манипулатора в равнината XY се променя. Завъртете колелото - променете височината. LMB / RMB - стиснете / отпуснете нокътя. RMB + колело - въртене на захвата. Всъщност много удобно. Ако желаете, можете да напишете всеки терминален софтуер, който ще комуникира с манипулатора, използвайки същия протокол.

Тук няма да давам скици - можете да ги изтеглите в края на статията.

Видео на работа

И накрая, видеото на работата на самия манипулатор. Показва управлението на мишката, резисторите и по предварително записана програма.

Връзки

Файлове за рязане на плексиглас, 3D модели, списък за пазаруване, чертежи на дъски и софтуер могат да бъдат изтеглени в края на моя

Общинска бюджетна институция

допълнително образование„Гарата млади техници»

град Каменск Шахтински

общински етапрегионално рали-състезание

"Младите дизайнери на Дон - до третото хилядолетие"

Раздел "Роботика"

« Манипулатор на ръката на Arduino»

учител по допълнително образование

MBU направи "SUT"

Въведение 3

Изследвания и анализи 4

Етапи на производство на единици и сглобяване на манипулатора 6

Материали и инструменти 6
Механично пълнене на манипулатора 7
Електронна плънкаманипулатор 9

Заключение 11

Източници на информация 12

Приложение 13

Въведение

Робот - манипулатор е триизмерна машина, която има три измерения, съответстващи на пространството на живо същество. В широк смисъл манипулаторът може да се определи като техническа система, способен да замести човек или да му помогне при изпълнение на различни задачи.

В момента развитието на роботиката не върви, а работи, изпреварвайки времето. Само през първите 10 години на 21-ви век са изобретени и внедрени над 1 милион роботи. Но най-интересното е, че разработките в тази област могат да се извършват не само от екипи от големи корпорации, групи от учени и професионални инженери, но и от обикновени ученици по целия свят.

Разработени са няколко комплекса за изучаване на роботика в училището. Най-известните от тях са:

Роботис Биолоид;

LEGO Mindstorms;

Arduino.

Дизайнерите на Arduino представляват голям интерес за строителите на роботи. Платките Arduino са радио-конструктор, много прост, но достатъчно функционален за много бързо програмиране на езика Wiring (всъщност C++) и реализация на технически идеи.

Но както показва практиката, все повече и повече практическа стойностпридобиват именно работата на млади специалисти от новото поколение.

Обучението на децата по програмиране винаги ще бъде актуално, тъй като бързото развитие на роботиката е свързано преди всичко с развитието информационни технологиии средства за комуникация.

Целта на проекта е да се създаде образователен радиоконструктор на базата на манипулатор, който да обучава децата да програмират в средата на Arduino в игрова форма. Да се даде възможност на възможно най-много деца да се запознаят с дизайнерските дейности в роботиката.

Цели на проекта:

проектирайте и изградете обучаваща ръка - манипулатор с минимални разходисредства, които не са по-ниски от чуждестранните аналози;

използвайте серво задвижвания като манипулаторни механизми;

да управлява механизмите на манипулатора с помощта на радиоконструктора Arduino UNO R 3;

разработете програма в средата за програмиране на Arduino за пропорционален контрол на сервоприводите.

За постигане на целта и задачите на нашия проект е необходимо да се проучат видовете съществуващи манипулатори, техническа литературапо тази тема и хардуерната платформа Arduino.

Изследвания и анализи

Проучване.

индустриален манипулатор- предназначени да изпълняват двигателни и управляващи функции в производствен процест.е. автоматично устройство, състоящо се от манипулатор и препрограмируемо управляващо устройство, което генерира управляващи действия, които определят необходимите движения на изпълнителните органи на манипулатора. Използва се за преместване на производствени обекти и извършване на различни технологични операции.

О
ревящ конструктор - манипулаторът е снабден с роботизирана ръка, която се компресира и разгъва. С него можете да играете шах с дистанционно управление. Можете също да раздавате визитни картички с помощта на робо-ръка. Движенията включват: китка 120°, лакът 300°, основна ротация 270°, основни движения 180°. Играчката е много добра и полезна, но цената й е около 17 200 рубли.

Благодарение на проекта uArm всеки може да сглоби свой собствен настолен мини-робот. "uArm" е 4-осен манипулатор, миниатюрна версия промишлен робот"ABB PalletPack IRB460" Манипулаторът е оборудван с микропроцесор Atmel и комплект серводвигатели, обща цена необходими подробности- 12959 рубли. Проектът uArm изисква поне основни умения за програмиране и опит в изграждането на Lego. Мини роботът може да бъде програмиран за много функции: от игра до музикален инструмент, преди да заредите някаква сложна програма. В момента се разработват приложения за iOS и Android, които ще ви позволят да управлявате "uArm" от вашия смартфон.

Манипулатори "uArm"

Повечето от съществуващите манипулатори предполагат местоположението на двигателите директно в ставите. Това е конструктивно по-просто, но се оказва, че двигателите трябва да повдигат не само полезния товар, но и други двигатели.

Анализ.

Те взеха за основа манипулаторът, представен на сайта Kickstarter, който се наричаше "uArm". Предимството на този дизайн е, че платформата за поставяне на грайфера винаги е успоредна на работната повърхност. Тежките двигатели са разположени в основата, силите се предават чрез тяга. В резултат на това манипулаторът има три сервомотора (три степени на свобода), които му позволяват да движи инструмента по трите оси на 90 градуса.

Беше решено да се монтират лагери в подвижните части на манипулатора. Този дизайн на манипулатора има много предимства пред много модели, които сега се продават: Общо в манипулатора се използват 11 лагера: 10 броя за вал 3 мм и един за вал 30 мм.

Характеристики на рамото на манипулатора:

Височина: 300 мм.

Работна зона(с напълно изпънато рамо): 140 мм до 300 мм около основата

Максимален капацитет на тегло на една ръка разстояние: 200g

Консумиран ток, не повече от: 1A

Лесен монтаж. Много внимание беше обърнато на осигуряването на такава последователност на сглобяване на манипулатора, при която е изключително удобно да се завинтват всички детайли. Беше особено трудно да се направи това за мощните серво възли в основата.

Управлението се осъществява с помощта на променливи резистори, пропорционално управление. Възможно е да се проектира управление от типа на пантограф, като това на ядрени учени и герой в голям робот от филма Аватар, може да се управлява и с мишка и като използвате примери за код, можете да създадете свои собствени алгоритми за движение.

Отвореност на проекта. Всеки може да направи свои собствени инструменти (вендуза или клипс за молив) и да качи програмата (скица), необходима за изпълнение на задачата, в контролера.

Етапи на производство на единици и сглобяване на манипулатора

Материали и инструменти

За производството на рамо на манипулатора е използван композитен панел с дебелина 3 мм и 5 мм. Този материал, който се състои от два алуминиеви листа с дебелина 0,21 мм, свързани с термопластичен полимерен слой, има добра твърдост, лек е и е добре обработен. Изтеглените снимки на манипулатора в интернет бяха обработени компютърна програма Inkscape (редактор на векторни графики). В програмата AutoCAD (триизмерна компютърно подпомагана система за проектиране и чертане) бяха нарисувани чертежи на рамо на манипулатора.

Готови части за манипулатора.

Готови части на основата на манипулатора.

Механично пълнене на манипулатора

За основата на манипулатора са използвани серво задвижвания MG-995. Това са цифрови серво мотори с метални зъбни колела и сачмени лагери, осигуряват сила от 4,8 кг/см, прецизно позициониране и приемлива скорост. Едно серво с тегло 55,0 грама с размери 40,7 х 19,7 х 42,9 мм, захранващото напрежение е от 4,8 до 7,2 волта.

За улавяне и завъртане на ръката бяха използвани сервоприводи MG-90S. Това също са цифрови серво мотори с метални зъбни колела и сачмен лагер на изходящия вал, осигуряват сила от 1,8 кг/см и прецизно позициониране. Едно серво с тегло 13,4 грама с размери 22,8 x 12,2 x 28,5 мм, захранващото напрежение е от 4,8 до 6,0 волта.

Серво MG-995 Серво MG90S

Размер на лагера 30x55x13 се използва за улесняване на въртенето на основата на рамото - манипулатор с товар.

Монтаж на лагери. Ротационен монтаж.

Основата на рамото - манипулатор.

Части за сглобяване на ръкохватката. Събран захват.

Електронно пълнене на манипулатора

Има проект с отворен код, наречен Arduino. Основата на този проект е основен хардуерен модул и програма, в която можете да пишете код за контролера на специализиран език и която позволява този модул да бъде свързан и програмиран.

За работа с използвания манипулатор Arduino платка UNO R 3 и съвместима серво разширителна платка. Има 5 волтов стабилизатор за захранване на сервоприводите, PLS контакти за свързване на сервоприводите и конектор за свързване на променливи резистори. Захранването се осъществява от блок 9V, 3A.

Контролна платка ArduinoООН R 3.

електрическа схемаразширения за контролната платка ArduinoООН R 3 разработени според поставените задачи.

Схематична схема на разширителната платка за контролера.

Разширителна платка на контролера.

Свързваме платката Arduino UNO R 3 с USB A-B кабел към компютъра, задаваме необходимите настройки в средата за програмиране, съставяме програма (скица) за работа на серво машини с помощта на библиотеките на Arduino. Компилираме (проверяваме) скицата, след което я качваме в контролера. С подробна информацияза работата в средата на Arduino можете да намерите на уебсайта http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino за начинаещи. Уроци).

Прозорец на програмата със скица.

Заключение

Този модел на манипулатора се различава по ниска цена, като например обикновен конструктор "Duckrobot", който извършва 2 движения и струва 1102 рубли, или Lego - конструктор "Полицейски участък" на стойност 8429 рубли. Нашият дизайнер изпълнява 5 движения и струва 2384 рубли.

	Аксесоари и материали	количество
	Серво MG-995
	Серво MG90S
	Лагер 30х55х13
	Лагер 3х8х3
	Стелаж М3х27 месинг женски-женски
	Винт с глава M3x10 под h/w
	Композитен панелразмер 0,6м 2
	Контролна платка Arduino UNO R 3
	Променливи резистори 100com.

Ниската цена допринесе за разработването на технически конструктор на ръка - манипулатор, на примера на който беше ясно демонстриран принципът на действие на манипулатора, изпълнението на задачите по игрив начин.

Принципът на работа в средата за програмиране Arduino се е доказал в тестове. Този начин на управление и преподаване на програмиране по игрив начин е не само възможен, но и ефективен.

Първоначалният файл със скица, взет от официалния уебсайт на Arduino и отстранен в програмната среда, предоставя правилните и надеждно изпълнениеманипулатор.

В бъдеще искам да изоставя скъпите сервомотори и да използвам стъпкови двигатели, по този начин ще се движи достатъчно точно и плавно.

Манипулаторът се управлява с пантограф чрез Bluetooth радиоканал.

Източници на информация

Гололобов Н. В. За проекта Arduino за ученици. Москва. 2011 г.

Kurt E. D. Въведение в микроконтролерите с превод на руски от Т. Волкова. 2012 г.

Белов А. В. Ръководство за самообучение за разработчик на устройства, базирани на AVR микроконтролери. Наука и технологии, Санкт Петербург, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ манипулатор на гъсеницата.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html манипулатор чрез Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html връзка към статия и видео.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino за начинаещи.

Приложение

Чертеж на основата на манипулатора

Чертеж на стрелата и захвата на манипулатора.