„Pasidaryk pats“ stalinė roboto ranka, organinio stiklo manipuliatorius su servo varikliais arba „uArm“ atvirkštinė inžinerija. „Rankinis“ OWI manipuliatoriaus valdymas „Pasidaryk pats“ mechaninis rankinis manipuliatorius

Kuriame robotą manipuliatorių naudodami nuotolio ieškiklį ir diegiame foninį apšvietimą.

Pagrindą iškirpsime iš akrilo. Kaip variklius naudojame servo pavaras.

Bendras robotinio manipuliatoriaus projekto aprašymas

Projekte naudojami 6 servo varikliai. Mechaninei daliai panaudotas 2 mm storio akrilas. Pagrindas iš disko kamuoliuko pravertė kaip trikojis (vienas iš variklių sumontuotas viduje). Taip pat naudojamas ultragarsinis atstumo jutiklis ir 10 mm šviesos diodas.

Roboto valdymui naudojama Arduino maitinimo plokštė. Pats maitinimo šaltinis yra kompiuterio maitinimo šaltinis.

Projekte pateikiami išsamūs roboto rankos kūrimo paaiškinimai. Atskirai nagrinėjami sukurto dizaino maitinimo šaltinio klausimai.

Pagrindiniai manipuliatoriaus projekto komponentai

Pradėkime plėtrą. Jums reikės:

• 6 servovarikliai (naudojau 2 modelius mg946, 2 mg995, 2 futuba s3003 (mg995/mg946 turi geresnes charakteristikas nei futuba s3003, bet pastarieji daug pigesni);
• 2 milimetrų storio akrilas (ir mažas gabalas 4 mm storio);
• ultragarsinis atstumo jutiklis hc-sr04;
• LED 10 mm (spalva - jūsų nuožiūra);
• trikojis (naudojamas kaip pagrindas);
• aliuminio rankena (kainuoja apie 10-15 dolerių).

Norėdami valdyti:

• Arduino Uno lenta (projekte naudojama naminė lenta, kuri yra visiškai panaši į Arduino);
• maitinimo plokštę (ją turėsite pasigaminti patiems, prie šio klausimo grįšime vėliau, reikalauja ypatingo dėmesio);
• maitinimo šaltinis (šiuo atveju naudojamas kompiuterio maitinimo šaltinis);
• kompiuteris manipuliatoriaus programavimui (jei programavimui naudojate Arduino, tada Arduino IDE)

Žinoma, jums reikės kabelių ir kai kurių pagrindinių įrankių, tokių kaip atsuktuvai ir panašiai. Dabar galime pereiti prie dizaino.

Mechaninis surinkimas

Prieš pradedant kurti mechaninę manipuliatoriaus dalį, verta paminėti, kad neturiu brėžinių. Visi mazgai buvo padaryti „ant kelio“. Bet principas labai paprastas. Turite dvi akrilines jungtis, tarp kurių reikia sumontuoti servovariklius. Ir kitos dvi nuorodos. Taip pat variklių montavimui. Na, o pats griebtuvas. Lengviausia tokią rankeną įsigyti internetu. Beveik viskas sumontuota varžtais.

Pirmos dalies ilgis apie 19 cm; antrasis - apie 17,5; Priekinės jungties ilgis yra apie 5,5 cm. Likusius matmenis pasirinkite pagal savo projekto matmenis. Iš esmės likusių mazgų dydžiai nėra tokie svarbūs.

Mechaninė svirtis turi užtikrinti 180 laipsnių sukimosi kampą prie pagrindo. Taigi apačioje turime sumontuoti servo variklį. Šiuo atveju jis sumontuotas tame pačiame disko kamuoliuke. Jūsų atveju tai gali būti bet kokia tinkama dėžutė. Ant šio servo variklio sumontuotas robotas. Kaip parodyta paveikslėlyje, galite sumontuoti papildomą metalinį flanšo žiedą. Galima ir be jo.

Ultragarsiniam jutikliui sumontuoti naudojamas 2 mm storio akrilas. Galite įdiegti šviesos diodą tiesiai žemiau.

Sunku išsamiai paaiškinti, kaip tiksliai sukonstruoti tokį manipuliatorių. Daug kas priklauso nuo komponentų ir dalių, kuriuos turite sandėlyje arba įsigijote. Pavyzdžiui, jei jūsų servo išmatavimai skiriasi, pasikeis ir akrilinės armatūros jungtys. Pasikeitus matmenims, skirsis ir manipuliatoriaus kalibravimas.

Pabaigus manipuliatoriaus mechaninės dalies kūrimą, tikrai teks pratęsti servo variklio laidus. Šiems tikslams šiame projekte buvo naudojami laidai iš interneto kabelio. Kad visa tai atrodytų, nepatingėkite ir ant laisvųjų prailgintų kabelių galų įdiekite adapterius – moterišką ar vyrišką, priklausomai nuo jūsų Arduino plokštės, ekrano ar maitinimo šaltinio išvesties.

Surinkę mechaninę dalį, galime pereiti prie mūsų manipuliatoriaus „smegenų“.

Manipuliatoriaus rankena

Norėdami sumontuoti rankeną, jums reikės servo variklio ir kai kurių varžtų.

Taigi, ką tiksliai reikia padaryti.

Nuimkite svirtį nuo servo ir sutrumpinkite, kol ji atitiks jūsų rankeną. Po to priveržkite du mažus varžtus.

Sumontavę servo, pasukite jį į kraštinę kairę padėtį ir suspauskite griebtuvo nasrus.

Dabar galite montuoti servo su 4 varžtais. Tuo pačiu metu įsitikinkite, kad variklis vis dar yra kraštutinėje kairėje padėtyje, o griebtuvo nasrai yra uždaryti.

Galite prijungti servo pavarą prie Arduino plokštės ir patikrinti griebtuvo funkcionalumą.

Atkreipkite dėmesį, kad griebtuvo veikimo problemų gali kilti, jei varžtai / varžtai yra per daug priveržti.

Žymiklio įrenginio apšvietimas

Galite pagyvinti savo projektą pridėdami prie jo apšvietimo. Tam buvo naudojami šviesos diodai. Tai lengva padaryti ir atrodo labai įspūdingai tamsoje.

Šviesos diodų montavimo vietos priklauso nuo jūsų kūrybiškumo ir vaizduotės.

Elektros schema

Norėdami rankiniu būdu reguliuoti ryškumą, vietoj rezistoriaus R1 galite naudoti 100 kOhm potenciometrą. Kaip varža R2 buvo naudojami 118 omų rezistoriai.

Pagrindinių naudotų komponentų sąrašas:

• R1 - 100 kOhm rezistorius
• R2 - 118 omų rezistorius
• Tranzistorius bc547
• Fotorezistorius
• 7 šviesos diodai
• Jungiklis
• Prijungimas prie Arduino plokštės

Arduino plokštė buvo naudojama kaip mikrovaldiklis. Naudotas maitinimo šaltinis buvo iš asmeninis kompiuteris. Prijungę multimetrą prie raudonos ir juodos spalvos laidų, pamatysite 5 voltus (kurie naudojami servo varikliams ir ultragarsiniam atstumo jutikliui). Geltona ir juoda suteiks jums 12 voltų („Arduino“). Servo varikliams darome 5 jungtis, lygiagrečiai teigiamas jungiame prie 5 V, o neigiamas - į žemę. Tas pats su atstumo jutikliu.

Po to prijunkite likusias jungtis (po vieną iš kiekvieno servo ir dvi iš nuotolio ieškiklio) prie plokštės, kurią litavome, ir „Arduino“. Tuo pačiu nepamirškite teisingai nurodyti kaiščių, kuriuos ateityje naudojote programoje.

Be to, maitinimo plokštėje buvo sumontuotas maitinimo LED indikatorius. Tai lengva įgyvendinti. Be to, tarp 5 V ir žemės buvo naudojamas 100 omų rezistorius.

10 mm LED ant roboto taip pat yra prijungtas prie Arduino. 100 omų rezistorius eina iš 13 kaiščio į teigiamą šviesos diodo koją. Neigiamas – į žemę. Galite jį išjungti programoje.

6 servo varikliams naudojamos 6 jungtys, nes du servo varikliai apačioje naudoja tą patį valdymo signalą. Atitinkami laidininkai yra prijungti ir prijungti prie vieno kaiščio.

Kartoju, kad maitinimas iš asmeninio kompiuterio naudojamas kaip maitinimo šaltinis. Arba, žinoma, galite įsigyti atskirą maitinimo šaltinį. Bet atsižvelgiant į tai, kad turime 6 diskus, kurių kiekvienas gali sunaudoti apie 2 A, toks galingas maitinimo šaltinis nebus pigus.

Atkreipkite dėmesį, kad servo jungtys yra prijungtos prie Arduino PWM išėjimų. Prie kiekvieno tokio lentos kaiščio yra simbolis~. Ultragarsinis atstumo jutiklis gali būti prijungtas prie kaiščių 6, 7. Šviesos diodas gali būti prijungtas prie 13 kaiščio ir įžeminimo. Tai visi smeigtukai, kurių mums reikia.

Dabar galime pereiti prie Arduino programavimo.

Prieš prijungdami plokštę per USB prie kompiuterio, būtinai išjunkite maitinimą. Kai išbandysite programą, taip pat išjunkite roboto rankos maitinimą. Jei maitinimas nebus išjungtas, Arduino gaus 5 voltus iš USB ir 12 voltų iš maitinimo šaltinio. Atitinkamai, maitinimas iš usb persikels į maitinimo šaltinį ir jis šiek tiek „nukris“.

Sujungimo schema rodo, kad servo valdymui buvo pridėti potenciometrai. Potenciometrai yra neprivalomi, tačiau aukščiau pateiktas kodas neveiks be jų. Potenciometrai gali būti prijungti prie 0, 1, 2, 3 ir 4 kaiščių.

Programavimas ir pirmasis paleidimas

Valdymui naudojami 5 potenciometrai (jį galite visiškai pakeisti 1 potenciometru ir dviem vairasvirtėmis). Sujungimo su potenciometrais schema parodyta ankstesnėje dalyje. Arduino eskizas yra čia.

Žemiau pateikiami keli vaizdo įrašai, kaip veikia roboto ranka. Tikimės, kad jums patiks.

Aukščiau pateiktame vaizdo įraše parodytos naujausios ginkluotės modifikacijos. Teko šiek tiek pakeisti dizainą ir pakeisti keletą dalių. Paaiškėjo, kad futuba s3003 servos buvo gana silpnos. Paaiškėjo, kad jie buvo naudojami tik sugriebti ar pasukti ranką. Taigi jie įdiegė mg995. Na, mg946 paprastai bus puikus pasirinkimas.

Valdymo programa ir jos paaiškinimai

// pavaros valdomos naudojant kintamuosius rezistorius – potenciometrus.

int potpin = 0; // analoginis kaištis potenciometrui prijungti

int val; // kintamasis, skirtas nuskaityti duomenis iš analoginio kaiščio

myservo1.attach(3);

myservo2.attach(5);

myservo3.attach(9);

myservo4.attach(10);

myservo5.attach(11);

pinMode(led, OUTPUT);

( //servo 1 analoginis kaištis 0

val = analoginisRead(potpin); // nuskaito potenciometro reikšmę (reikšmė nuo 0 iki 1023)

// keičia gautą reikšmę, kad būtų galima naudoti su servosistemomis (gaunama vertė diapazone nuo 0 iki 180)

myservo1.write(val); // perkelia servo į padėtį pagal apskaičiuotą vertę

delsimas(15); // laukia, kol servovariklis pasieks nurodytą padėtį

val = analoginisRead(potpin1); // 2 servo ant analoginio kaiščio 1

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

myservo2.write(val);

val = analoginisRead(potpin2); // 3 servo ant analoginio kaiščio 2

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

myservo3.write(val);

val = analoginisRead(potpin3); // 4 servo ant analoginio kaiščio 3

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

myservo4.write(val);

val = analoginisRead(potpin4); //serva 5 ant 4 analoginio kaiščio

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

myservo5.write(val);

Eskizas naudojant ultragarsinį atstumo jutiklį

Tai turbūt viena įspūdingiausių projekto dalių. Ant manipuliatoriaus sumontuotas atstumo jutiklis, kuris reaguoja į aplink esančias kliūtis.

Žemiau pateikiami pagrindiniai kodo paaiškinimai

#define trigPin 7

Ši kodo dalis:

Mes priskyrėme pavadinimus visiems 5 signalams (6 diskams) (gali būti bet koks)

Taip:

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);

Arduino plokštei nurodome, prie kurių kaiščių prijungti šviesos diodai, servo varikliai ir atstumo jutiklis. Čia nieko keisti nereikia.

tuščia pozicija1())(

skaitmeninisWrite (LED, AUKŠTAS);

myservo2.writeMicroseconds(1300);

myservo4.writeMicroseconds(800);

myservo5.writeMicroseconds(1000);

Čia kai kuriuos dalykus galima pakeisti. Aš nustatiau poziciją ir pavadinau ją pozicija1. Jis bus naudojamas būsimoje programoje. Jei norite pateikti kitokį judėjimą, pakeiskite skliausteliuose esančias reikšmes nuo 0 iki 3000.

Po to:

tuščia pozicija2())(

skaitmeninisWrite (LED, LOW);

myservo2.writeMicroseconds(1200);

myservo3.writeMicroseconds(1300);

myservo4.writeMicroseconds(1400);

myservo5.writeMicroseconds(2200);

Panašus į ankstesnį gabalą, tik šiuo atveju tai yra pozicija2. Tuo pačiu principu galite pridėti naujų judėjimo pozicijų.

ilga trukmė, atstumas;

digitalWrite(trigPin, LOW);

delsimasMikrosekundės(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delsimasMikrosekundės(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

trukmė = pulseIn(echoPin, HIGH);

atstumas = (trukmė/2) / 29,1;

Dabar pradeda veikti pagrindinis programos kodas. Jūs neturėtumėte to keisti. Pagrindinė aukščiau pateiktų eilučių užduotis yra sukonfigūruoti atstumo jutiklį.

Po to:

jei (atstumas<= 30) {

jei (atstumas< 10) {

myservo5.writeMicroseconds(2200); //atviras griebtuvas

myservo5.writeMicroseconds(1000); //uždarykite griebtuvą

Dabar galite pridėti naujų judesių pagal ultragarso jutiklio išmatuotą atstumą.

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

pozicija1(); //iš esmės ranka padarys viską, ką nurodysite tarp skliaustų ( )

else( // jei atstumas didesnis nei 30 cm, eikite į 2 poziciją

pozicija()2 // panašus į ankstesnę eilutę

Galite pakeisti atstumą kode ir daryti ką norite.

Paskutinės kodo eilutės

jei (atstumas > 30 || atstumas<= 0){

Serial.println("Ne diapazone"); // serijiniame monitoriuje išveda pranešimą, kad peržengėme nurodytą diapazoną

Serial.print(atstumas);

Serial.println("cm"); //atstumas centimetrais

delsimas (500); //delsimas 0,5 sekundės

Žinoma, čia galima viską konvertuoti į milimetrus, metrus, keisti rodomą pranešimą ir t.t. Galite šiek tiek pažaisti su vėlavimu.

Tai viskas. Mėgaukitės, atnaujinkite savo manipuliatorius, dalinkitės idėjomis ir rezultatais!

– paprastas stalinis manipuliatorius iš organinio stiklo su servo pavaromis.

„uFactory“ projektas „uArm“ surinko lėšų „Kickstarter“ daugiau nei prieš dvejus metus. Jie nuo pat pradžių sakė, kad tai bus atviras projektas, tačiau iškart po įmonės pabaigos neskubėjo skelbti pirminio kodo. Aš tiesiog norėjau iškirpti organinį stiklą pagal jų brėžinius ir tiek, bet kadangi nebuvo pradinių medžiagų ir artimiausiu metu to nebuvo, pradėjau kartoti dizainą iš nuotraukų.

Dabar mano roboto ranka atrodo taip:

Dirbdamas lėtai per dvejus metus pavyko padaryti keturias versijas ir įgijau nemažai patirties. Po pjūviu rasite projekto aprašymą, istoriją ir visus projekto failus.

Bandymas ir klaida

Kai pradėjau dirbti su brėžiniais, norėjau ne tik pakartoti uArm, bet ir patobulinti. Man atrodė, kad mano sąlygomis visiškai įmanoma apsieiti be guolių. Nepatiko ir tai, kad elektronika sukosi kartu su visu manipuliatoriumi ir norėjau supaprastinti apatinės vyrio dalies dizainą. Be to, iš karto pradėjau piešti jį šiek tiek mažesnį.

Su šiais įvesties parametrais nubraižiau pirmąją versiją. Deja, neturiu tos manipuliatoriaus versijos nuotraukų (kuri buvo pagaminta geltonos spalvos). Klaidos joje buvo tiesiog epinės. Pirma, surinkti buvo beveik neįmanoma. Paprastai mechanika, kurią nupiešiau prieš manipuliatorių, buvo gana paprasta ir man nereikėjo galvoti apie surinkimo procesą. Bet vis tiek aš jį surinkau ir bandžiau užvesti, o mano ranka beveik nejudėjo! Visos dalys sukosi aplink varžtus ir jei aš juos priveržčiau, kad būtų mažiau laisvumo, ji negalėtų pajudėti. Jei jį atlaisvinau, kad jis galėtų judėti, atsirastų neįtikėtinas žaidimas. Dėl to koncepcija neišgyveno net trijų dienų. Ir jis pradėjo dirbti prie antrosios manipuliatoriaus versijos.

Raudona jau visai tiko darbui. Jis surinktas normaliai ir galėjo judėti su tepalu. Galėjau išbandyti programinę įrangą, bet vis tiek dėl guolių trūkumo ir didelių nuostolių dėl skirtingų traukų ji tapo labai silpna.

Tada kuriam laikui mečiau darbą su projektu, bet netrukus nusprendžiau jį įgyvendinti. Nusprendžiau naudoti galingesnius ir populiaresnius servus, padidinti dydį ir pridėti guolius. Be to, nusprendžiau, kad nesistengsiu visko padaryti tobulai iš karto. Brėžinius nubrėžiau paskubomis, nebraižydamas gražių jungčių ir užsisakiau iškirpti iš skaidraus organinio stiklo. Naudodamas gautą manipuliatorių, galėjau derinti surinkimo procesą, nustatyti vietas, kurias reikia papildomai sustiprinti, ir išmokau naudoti guolius.

Po to, kai man buvo labai smagu su skaidriu manipuliatoriumi, pradėjau piešti galutinį baltą variantą. Taigi, dabar visi mechanizmai yra visiškai derinami, jie man tinka ir aš pasiruošęs pasakyti, kad nenoriu nieko daugiau keisti šiame dizaine:

Mane slegia tai, kad uArm projekte negalėjau įnešti nieko iš esmės naujo. Kai pradėjau piešti galutinę versiją, jie jau buvo išleidę 3D modelius „GrabCad“. Dėl to aš tiesiog šiek tiek supaprastinau leteną, paruošiau failus patogiu formatu ir naudojau labai paprastus ir standartinius komponentus.

Manipuliatoriaus savybės

Prieš atsirandant uArm, šios klasės staliniai manipuliatoriai atrodė gana nuobodžiai. Jie arba visai neturėjo elektronikos, arba turėjo kažkokį valdymą rezistoriais, arba turėjo savo patentuotą programinę įrangą. Antra, jose dažniausiai nebuvo lygiagrečių vyrių sistemos ir pati rankena eksploatacijos metu keitė savo padėtį. Jei surinksite visus mano manipuliatoriaus pranašumus, gausite gana ilgą sąrašą:

1. Strypų sistema, leidžianti ant manipuliatoriaus pagrindo pastatyti galingus ir sunkius variklius, taip pat laikyti griebtuvą lygiagrečiai arba statmenai pagrindui
2. Paprastas komponentų rinkinys, kurį lengva nusipirkti arba išpjauti iš organinio stiklo
3. Guoliai beveik visuose manipuliatoriaus komponentuose
4. Lengva surinkti. Tai pasirodė tikrai nelengva užduotis. Ypač sunku buvo apgalvoti pagrindo surinkimo procesą
5. Rankenos padėtį galima keisti 90 laipsnių kampu
6. Atviras šaltinis ir dokumentacija. Viskas paruošta prieinamais formatais. Pateiksiu 3D modelių atsisiuntimo nuorodas, pjaustymo failus, medžiagų, elektronikos ir programinės įrangos sąrašą
7. Suderinamas su Arduino. Yra daug Arduino niekintojų, bet manau, kad tai yra galimybė išplėsti auditoriją. Profesionalai gali lengvai rašyti savo programinę įrangą C kalba – tai įprastas „Atmel“ valdiklis!

Mechanika

Norėdami surinkti, turite iškirpti dalis iš 5 mm storio organinio stiklo:

Jie apmokestino mane apie 10 USD, kad supjaustyčiau visas šias dalis.

Pagrindas sumontuotas ant didelio guolio:

Ypač sunku buvo mąstyti apie bazę surinkimo proceso požiūriu, bet aš nuolat stebėjau uArm inžinierius. Rokeriai sėdi ant 6 mm skersmens kaiščio. Reikėtų pažymėti, kad mano alkūnės traukimas laikomas ant U formos laikiklio, o uFactory - ant L formos. Sunku paaiškinti, koks skirtumas, bet manau, kad man sekėsi geriau.

Rankena surenkama atskirai. Jis gali suktis aplink savo ašį. Pats letena yra tiesiai ant variklio veleno:

Straipsnio pabaigoje pateiksiu nuorodą į itin išsamias surinkimo instrukcijas nuotraukose. Galite drąsiai viską susukti per porą valandų, jei po ranka turėsite viską, ko reikia. Taip pat nemokamoje SketchUp programoje paruošiau 3D modelį. Galite atsisiųsti, paleisti ir pamatyti, kas ir kaip buvo surinkta.

Elektronika

Kad ranka veiktų, tereikia penkis servo įrenginius prijungti prie „Arduino“ ir tiekti jiems maitinimą iš gero šaltinio. uArm naudoja tam tikrus grįžtamojo ryšio variklius. Griebtuvui valdyti sumontavau tris įprastus MG995 variklius ir du mažus metalinius variklius.

Čia mano pasakojimas glaudžiai susipynęs su ankstesniais projektais. Prieš kurį laiką pradėjau mokyti Arduino programavimo ir netgi paruošiau savo su Arduino suderinamą plokštę šiems tikslams. Kita vertus, vieną dieną atsirado galimybė pigiai pagaminti lentas (apie ką irgi rašiau). Galų gale viskas baigėsi tuo, kad naudojau savo su Arduino suderinamą plokštę ir specializuotą skydą manipuliatoriaus valdymui.

Šis skydas iš tikrųjų yra labai paprastas. Jame yra keturi kintamieji rezistoriai, du mygtukai, penkios servo jungtys ir maitinimo jungtis. Tai labai patogu derinimo požiūriu. Galite įkelti bandomąjį eskizą ir įrašyti kokią nors makrokomandą kontrolei ar panašiai. Straipsnio pabaigoje duosiu ir nuorodą atsisiųsti plokštės failą, bet jis paruoštas gamybai su metalizuotomis skylutėmis, todėl namų gamybai mažai naudos.

Programavimas

Įdomiausias dalykas yra manipuliatoriaus valdymas iš kompiuterio. uArm turi patogią manipuliatoriaus valdymo programą ir darbo su juo protokolą. Kompiuteris siunčia 11 baitų į COM prievadą. Pirmasis visada yra 0xFF, antrasis yra 0xAA, o kai kurie iš likusių yra servo signalai. Tada šie duomenys normalizuojami ir siunčiami į variklius apdoroti. Mano servos yra prijungtos prie skaitmeninių įėjimų / išėjimų 9-12, tačiau tai galima lengvai pakeisti.

uArm terminalo programa leidžia keisti penkis parametrus valdant pelę. Kai pele juda paviršiumi, keičiasi manipuliatoriaus padėtis XY plokštumoje. Sukant ratą keičiasi aukštis. LMB/RMB – suspausti/išspausti leteną. RMB + ratas - pasukite rankeną. Iš tikrųjų tai labai patogu. Jei norite, galite parašyti bet kokią terminalo programinę įrangą, kuri susisieks su manipuliatoriumi naudodama tą patį protokolą.

Čia pateiksiu eskizus – juos galite atsisiųsti straipsnio pabaigoje.

Darbo vaizdo įrašas

Ir galiausiai – paties manipuliatoriaus vaizdo įrašas. Jame parodyta, kaip valdyti pelę, rezistorius ir iš anksto įrašytą programą.

Nuorodos

Failus organinio stiklo pjaustymui, 3D modelius, pirkinių sąrašą, lentų brėžinius ir programinę įrangą galima atsisiųsti mano pagrindinio straipsnio pabaigoje.
(saugokitės eismo).

Sveiki Giktimes!

„uFactory“ projektas „uArm“ surinko lėšų „Kickstarter“ daugiau nei prieš dvejus metus. Jie nuo pat pradžių sakė, kad tai bus atviras projektas, tačiau iškart po įmonės pabaigos neskubėjo skelbti pirminio kodo. Aš tiesiog norėjau iškirpti organinį stiklą pagal jų brėžinius ir tiek, bet kadangi nebuvo pradinių medžiagų ir artimiausiu metu to nebuvo, pradėjau kartoti dizainą iš nuotraukų.

Dabar mano roboto ranka atrodo taip:

Dirbdamas lėtai per dvejus metus pavyko padaryti keturias versijas ir įgijau nemažai patirties. Po pjūviu rasite projekto aprašymą, istoriją ir visus projekto failus.

Bandymas ir klaida

Su šiais įvesties parametrais nubraižiau pirmąją versiją. Deja, neturiu tos manipuliatoriaus versijos nuotraukų (kuri buvo pagaminta geltonos spalvos). Klaidos joje buvo tiesiog epinės. Pirma, surinkti buvo beveik neįmanoma. Paprastai mechanika, kurią nupiešiau prieš manipuliatorių, buvo gana paprasta ir man nereikėjo galvoti apie surinkimo procesą. Bet vis tiek aš jį surinkau ir bandžiau užvesti, o mano ranka beveik nejudėjo! Visos dalys sukosi aplink varžtus ir jei aš juos priveržčiau, kad būtų mažiau laisvumo, ji negalėtų pajudėti. Jei jį atlaisvinau, kad jis galėtų judėti, atsirastų neįtikėtinas žaidimas. Dėl to koncepcija neišgyveno net trijų dienų. Ir jis pradėjo dirbti prie antrosios manipuliatoriaus versijos.

Raudona jau visai tiko darbui. Jis surinktas normaliai ir galėjo judėti su tepalu. Galėjau išbandyti programinę įrangą, bet vis tiek dėl guolių trūkumo ir didelių nuostolių dėl skirtingų traukų ji tapo labai silpna.

Tada kuriam laikui mečiau darbą su projektu, bet netrukus nusprendžiau jį įgyvendinti. Nusprendžiau naudoti galingesnius ir populiaresnius servus, padidinti dydį ir pridėti guolius. Be to, nusprendžiau, kad nesistengsiu visko padaryti tobulai iš karto. Brėžinius nubrėžiau paskubomis, nebraižydamas gražių jungčių ir užsisakiau iškirpti iš skaidraus organinio stiklo. Naudodamas gautą manipuliatorių, galėjau derinti surinkimo procesą, nustatyti vietas, kurias reikia papildomai sustiprinti, ir išmokau naudoti guolius.

Po to, kai man buvo labai smagu su skaidriu manipuliatoriumi, pradėjau piešti galutinį baltą variantą. Taigi, dabar visi mechanizmai yra visiškai derinami, jie man tinka ir aš pasiruošęs pasakyti, kad nenoriu nieko daugiau keisti šiame dizaine:

Mane slegia tai, kad uArm projekte negalėjau įnešti nieko iš esmės naujo. Kai pradėjau piešti galutinę versiją, jie jau buvo išleidę 3D modelius „GrabCad“. Dėl to aš tiesiog šiek tiek supaprastinau leteną, paruošiau failus patogiu formatu ir naudojau labai paprastus ir standartinius komponentus.

Manipuliatoriaus savybės

1. Strypų sistema, leidžianti ant manipuliatoriaus pagrindo pastatyti galingus ir sunkius variklius, taip pat laikyti griebtuvą lygiagrečiai arba statmenai pagrindui
2. Paprastas komponentų rinkinys, kurį lengva nusipirkti arba išpjauti iš organinio stiklo
3. Guoliai beveik visuose manipuliatoriaus komponentuose
4. Lengva surinkti. Tai pasirodė tikrai nelengva užduotis. Ypač sunku buvo apgalvoti pagrindo surinkimo procesą
5. Rankenos padėtį galima keisti 90 laipsnių kampu
6. Atviras šaltinis ir dokumentacija. Viskas paruošta prieinamais formatais. Pateiksiu 3D modelių atsisiuntimo nuorodas, pjaustymo failus, medžiagų, elektronikos ir programinės įrangos sąrašą
7. Suderinamas su Arduino. Yra daug Arduino niekintojų, bet manau, kad tai yra galimybė išplėsti auditoriją. Profesionalai gali lengvai rašyti savo programinę įrangą C kalba – tai įprastas „Atmel“ valdiklis!

Mechanika

Jie apmokestino mane apie 10 USD, kad supjaustyčiau visas šias dalis.

Pagrindas sumontuotas ant didelio guolio:

Ypač sunku buvo mąstyti apie bazę surinkimo proceso požiūriu, bet aš nuolat stebėjau uArm inžinierius. Rokeriai sėdi ant 6 mm skersmens kaiščio. Reikėtų pažymėti, kad mano alkūnės traukimas laikomas ant U formos laikiklio, o uFactory - ant L formos. Sunku paaiškinti, koks skirtumas, bet manau, kad man sekėsi geriau.

Rankena surenkama atskirai. Jis gali suktis aplink savo ašį. Pats letena yra tiesiai ant variklio veleno:

Straipsnio pabaigoje pateiksiu nuorodą į itin išsamias surinkimo instrukcijas nuotraukose. Galite drąsiai viską susukti per porą valandų, jei po ranka turėsite viską, ko reikia. Taip pat nemokamoje SketchUp programoje paruošiau 3D modelį. Galite atsisiųsti, paleisti ir pamatyti, kas ir kaip buvo surinkta.

Elektronika

Čia mano pasakojimas glaudžiai susipynęs su ankstesniais projektais. Aš pradėjau prieš kurį laiką ir netgi paruošiau savo „Arduino“ suderinamą plokštę šiems tikslams. Kita vertus, vieną dieną turėjau galimybę pigiai pagaminti lentas (apie ką ir aš kalbu). Galų gale viskas baigėsi tuo, kad aš naudoju savo su Arduino suderinamą plokštę ir specializuotą skydą manipuliatoriaus valdymui.

Šis skydas iš tikrųjų yra labai paprastas. Jame yra keturi kintamieji rezistoriai, du mygtukai, penkios servo jungtys ir maitinimo jungtis. Tai labai patogu derinimo požiūriu. Galite įkelti bandomąjį eskizą ir įrašyti kokią nors makrokomandą kontrolei ar panašiai. Straipsnio pabaigoje duosiu ir nuorodą atsisiųsti plokštės failą, bet jis paruoštas gamybai su metalizuotomis skylutėmis, todėl namų gamybai mažai naudos.

Programavimas

uArm terminalo programa leidžia keisti penkis parametrus valdant pelę. Kai pelė juda paviršiumi, keičiasi manipuliatoriaus padėtis XY plokštumoje. Sukant ratą keičiasi aukštis. LMB/RMB – suspausti/išspausti leteną. RMB + ratas - pasukite rankeną. Iš tikrųjų tai labai patogu. Jei norite, galite parašyti bet kokią terminalo programinę įrangą, kuri susisieks su manipuliatoriumi naudodama tą patį protokolą.

Eskizų čia nepateiksiu – juos galite atsisiųsti straipsnio pabaigoje.

Darbo vaizdo įrašas

Nuorodos

Pirmiausia bus aptariami bendrieji klausimai, vėliau – techninės rezultato charakteristikos, detalės, galiausiai – pats surinkimo procesas.

Apskritai ir apskritai

Sukūrus šį įrenginį kaip visumą, neturėtų kilti jokių sunkumų. Reikės gerai apgalvoti galimybes, kurias įgyvendinti fiziniu požiūriu bus gana sunku, kad manipuliuojanti ranka atliktų jai pavestas užduotis.

Techninės rezultato charakteristikos

Bus svarstomas pavyzdys, kurio ilgio / aukščio / pločio parametrai yra atitinkamai 228/380/160 milimetrų. Gatavo produkto svoris bus maždaug 1 kilogramas. Valdymui naudojamas laidinis nuotolinio valdymo pultas. Numatomas surinkimo laikas, jei turite patirties, yra apie 6-8 valandas. Jei jo nėra, manipuliatoriaus rankenos surinkimas gali užtrukti kelias dienas, savaites ir sumanant net mėnesius. Tokiais atvejais turėtumėte tai padaryti savo rankomis tik dėl savo interesų. Komponentams perkelti naudojami komutatoriaus varikliai. Įdėdami pakankamai pastangų, galite sukurti įrenginį, kuris pasisuks 360 laipsnių. Be to, kad būtų lengviau dirbti, be standartinių įrankių, tokių kaip lituoklis ir lituoklis, turite turėti atsargų:

1. Ilgos nosies replės.
2. Šoniniai pjaustytuvai.
3. Phillips atsuktuvas.
4. 4 D tipo baterijos.

Nuotolinio valdymo pultas gali būti įgyvendintas naudojant mygtukus ir mikrovaldiklį. Jei norite sukurti nuotolinį belaidį valdymą, manipuliatoriaus rankoje taip pat reikės veiksmų valdymo elemento. Kaip papildymai bus reikalingi tik prietaisai (kondensatoriai, rezistoriai, tranzistoriai), kurie leis stabilizuoti grandinę ir reikiamu momentu per ją perduoti reikiamo dydžio srovę.

Mažos detalės

Norėdami reguliuoti apsisukimų skaičių, galite naudoti adapterio ratus. Jie padarys manipuliatoriaus rankos judesį sklandų.

Taip pat būtina užtikrinti, kad laidai neapsunkintų jo judesių. Būtų optimalu juos kloti konstrukcijos viduje. Jūs galite padaryti viską iš išorės. O dabar: kaip pasidaryti manipuliatorių?

Asamblėja apskritai

Dabar pereikime tiesiai prie manipuliatoriaus rankos kūrimo. Pradėkime nuo pamatų. Būtina užtikrinti, kad prietaisą būtų galima pasukti visomis kryptimis. Geras sprendimas būtų įdėti jį ant disko platformos, kurią varo vienas variklis. Kad jis galėtų suktis į abi puses, yra dvi parinktys:

1. Dviejų variklių montavimas. Kiekvienas iš jų bus atsakingas už pasukimą tam tikra kryptimi. Kai vienas dirba, kitas ilsisi.
2. Įdiekite vieną variklį su grandine, kuri gali priversti jį suktis abiem kryptimis.

Kurį iš siūlomų variantų pasirinkti, visiškai priklauso nuo jūsų. Toliau gaminama pagrindinė konstrukcija. Norint patogiai dirbti, reikalingos dvi "sąnariai". Pritvirtinta prie platformos, ji turi turėti galimybę pakreipti įvairiomis kryptimis, o tai pasiekiama jos bazėje esančių variklių pagalba. Dar vienas ar pora turi būti dedami ties alkūnės lenkimu, kad dalis rankenos būtų judama išilgai horizontalių ir vertikalių koordinačių sistemos linijų. Be to, jei norite išnaudoti maksimalias galimybes, prie riešo galite sumontuoti kitą variklį. Kitas yra pats reikalingiausias, be kurio neįmanoma manipuliuoti ranka. Patį fiksavimo įrenginį turėsite pasigaminti savo rankomis. Čia yra daug įgyvendinimo variantų. Galite duoti patarimą apie du populiariausius:

Vaizdo įrašas: kaip pasidaryti manipuliatorių

1. Naudojami tik du pirštai, kurie vienu metu suspaudžia ir atspaudžia čiuopiamą objektą. Tai paprasčiausias įgyvendinimas, kuris, tačiau dažniausiai negali pasigirti didele keliamoji galia.
2. Sukuriamas žmogaus rankos prototipas. Čia visiems pirštams gali būti naudojamas vienas variklis, kurio pagalba bus atliekamas lenkimas/pratęsimas. Tačiau dizainas gali būti sudėtingesnis. Taigi, prie kiekvieno piršto galite prijungti variklį ir valdyti juos atskirai.

Toliau belieka pasigaminti nuotolinio valdymo pultelį, kurio pagalba bus įtakojami atskiri varikliai ir jų darbo greitis. Ir jūs galite pradėti eksperimentuoti naudodami robotą manipuliatorių, kurį pasigaminote patys.

Galimi schematiški rezultato atvaizdai

„Pasidaryk pats“ manipuliuojanti ranka suteikia daug galimybių kūrybiškumui. Todėl jūsų dėmesiui pateikiame keletą įgyvendinimų, kuriais galite remtis kurdami savo įrenginį panašiam tikslui.

Vaizdo įrašas: „pasidaryk pats“ manipuliatorius.mpg

Bet kurią pateiktą manipuliatoriaus grandinę galima patobulinti.

Išvada

Svarbus dalykas, susijęs su robotika, yra tai, kad funkciniam tobulėjimui praktiškai nėra ribų. Todėl, jei norite, sukurti tikrą meno kūrinį nebus sunku. Kalbant apie galimus tolesnio tobulinimo būdus, verta paminėti kraną. Padaryti tokį įrenginį savo rankomis nebus sunku, jis išmokys vaikus kūrybinio darbo, mokslo ir dizaino. O tai, savo ruožtu, gali turėti teigiamos įtakos tolimesniam jų gyvenimui. Ar bus sunku savo rankomis pasidaryti kraną? Tai nėra tokia problemiška, kaip gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio. Nebent verta pasirūpinti, kad būtų papildomų smulkių dalių, tokių kaip trosas ir ratai, ant kurių jis suksis.