💃🏻 👵🏼 👧🏼 Brazo robótico de sobremesa de bricolaje hecho de plexiglás en servos de bricolaje o brazo de ingeniería inversa 😬 👇🏻 🌮

Hola giktayms

Quiero compartir con ustedes los resultados de la ingeniería inversa uArm , un simple manipulador de escritorio de plexiglás en servos.

El proyecto uArm de uFactory recaudó fondos en kickstarter hace más de dos años. Desde el principio dijeron que sería un proyecto abierto, pero justo después del final de la empresa no tenían prisa por cargar el código fuente. Solo quería cortar plexiglás de acuerdo con sus dibujos y eso es todo, pero como no había códigos fuente y no estaba previsto en el futuro previsible, comencé a repetir el diseño de las fotografías.

Ahora mi mano robótica se ve así:

trabajando lentamente durante dos años, logré hacer cuatro versiones y obtuve mucha experiencia. Descripción, historial del proyecto y todos los archivos de proyecto que puede encontrar debajo del corte.

Prueba y error

Comenzando a trabajar en los dibujos, quería no solo repetir uArm, sino mejorarlo. Me pareció que en mis condiciones es completamente posible prescindir de rodamientos. Tampoco me gustó el hecho de que la electrónica gira con todo el manipulador y quería simplificar el diseño de la parte inferior de la bisagra. Además, comencé a dibujarlo un poco menos de inmediato.

Con estos parámetros de entrada, dibujé la primera versión. Desafortunadamente, no tenía fotos de esa versión del manipulador (que estaba hecha en amarillo). Los errores fueron simplemente épicos. En primer lugar, era casi imposible de armar. Como regla general, la mecánica que dibujé antes del manipulador era bastante simple, y no tuve que pensar en el proceso de ensamblaje. Pero aún así, lo recogí e intenté ejecutarlo, ¡y mi mano apenas se movió! Todas las partes giraron alrededor de los tornillos y, si los apretaba para que hubiera menos contragolpes, no podría moverse. Si se debilitaba para poder moverse, aparecían increíbles reacciones violentas. Como resultado, el concepto no vivió ni siquiera tres días. Y comenzó a trabajar en la segunda versión del manipulador.

Red ya estaba en condiciones de trabajar. Normalmente se ensamblaba y podía moverse con lubricación. En él, pude probar el software, pero aún así la falta de cojinetes y las grandes pérdidas en diferentes barras lo hicieron muy débil.

Luego dejé de trabajar en el proyecto por un tiempo, pero pronto decidí recordarlo. Decidí usar servos más potentes y populares, aumentar el tamaño y agregar rodamientos. Además, decidí que no trataría de hacer todo perfectamente de inmediato. Dibujé los planos sin dibujar compañeros hermosos y ordené cortar con plexiglás transparente. En el manipulador resultante, pude depurar el proceso de ensamblaje, identifiqué lugares que necesitaban un refuerzo adicional y aprendí a usar rodamientos.

Después de jugar lo suficiente con un manipulador transparente, me senté a los dibujos de la versión blanca final. Entonces, ahora toda la mecánica está completamente depurada, me conviene y está lista para declarar que no quiero cambiar nada más en este diseño:

Me deprime que no haya podido aportar nada fundamentalmente nuevo al proyecto uArm. Cuando comencé a dibujar la versión final, ya habían lanzado modelos 3D en GrabCad. Como resultado, solo simplifiqué un poco la garra, preparé los archivos en un formato conveniente y apliqué componentes muy simples y estándar.

Características del manipulador

Antes de la llegada de uArm, los manipuladores de escritorio de esta clase parecían bastante aburridos. No tenían electrónica en absoluto, o tenían control con resistencias, o tenían su propio software propietario. En segundo lugar, por lo general no tenían un sistema de articulaciones paralelas y la empuñadura misma cambió su posición durante la operación. Si reúne todas las ventajas de mi manipulador, obtendrá una lista bastante larga:

, ,
,
. .
90
. . 3D-, , ,
Arduino-. Arduino, , . C — Atmel!

Para el ensamblaje, es necesario cortar piezas de plexiglás de 5 mm de espesor:

... y 3 mm:

tomé alrededor de $ 10 por cortar todas estas piezas.

La base está montada en un rodamiento grande:

fue especialmente difícil pensar sobre la base en términos del proceso de ensamblaje, pero espié a los ingenieros de uArm. Las mecedoras se sientan en un pasador con un diámetro de 6 mm. Cabe señalar que la tracción de mi codo se mantiene en el soporte en forma de U, y uFactory en el soporte en forma de L. Es difícil explicar cuál es la diferencia, pero creo que lo hice mejor.

La captura se recoge por separado. Puede rotar alrededor de su eje. La garra misma se asienta directamente en el eje del motor:

Al final del artículo daré un enlace a instrucciones de ensamblaje súper detalladas en fotografías. En un par de horas, puede torcerlo todo con confianza, si tiene todo a mano. También preparé un modelo 3D en el programa gratuito SketchUp. Se puede descargar, retorcer y ver qué y cómo se ensambla.

Electrónica

Para que su mano funcione, solo necesita conectar cinco servos al Arduino y suministrarles energía de una buena fuente. UArm utilizó algunos motores de retroalimentación. Instalé tres motores MG995 convencionales y dos pequeños motores de engranajes metálicos para el control de la pinza.

Aquí mi historia está estrechamente entrelazada con proyectos anteriores. Desde hace algún tiempo comencé a enseñar programación Arduino y para estos propósitos incluso preparé mi placa compatible con Arduino . Por otro lado, un día tuve la oportunidad de hacer tableros a bajo costo (que también escribí sobre) Como resultado, todo esto terminó usando mi propia placa compatible con Arduino y un escudo especializado para controlar el manipulador.

Este escudo es realmente muy simple. Tiene cuatro resistencias variables, dos botones, cinco conectores para el servoaccionamiento y un conector de alimentación. Esto es muy conveniente en términos de depuración. Puede cargar un boceto de prueba y grabar algún tipo de macro para controlar o algo así. También daré un enlace para descargar el archivo de la placa al final del artículo, pero está preparado para la fabricación con metalización de agujeros, por lo que no es adecuado para la producción doméstica.

Programacion

Lo más interesante es el control del manipulador desde la computadora. UArm tiene una aplicación conveniente para controlar el manipulador y un protocolo para trabajar con él. La computadora envía 11 bytes al puerto COM. El primero de ellos siempre es 0xFF, el segundo es 0xAA y algunos de los restantes son señales para servos. Además, estos datos se normalizan y se entregan a los motores para su prueba. Mis servos están conectados a las entradas / salidas digitales 9-12, pero esto se puede cambiar fácilmente.

El programa de terminal de uArm le permite cambiar cinco parámetros al controlar el mouse. Cuando el mouse se mueve sobre la superficie, cambia la posición del manipulador en el plano XY. Rotación de la rueda: cambio de altura. LMB / RMB: aprieta / suelta una garra. Rueda RMB +: rotación de captura. En realidad es muy conveniente. Si lo desea, puede escribir cualquier software de terminal que se comunicará con el manipulador utilizando el mismo protocolo.

No traeré bocetos aquí; puede descargarlos al final del artículo.

Video de trabajo

Y finalmente, el video del manipulador en sí. Muestra el control de un mouse, resistencias y un programa pregrabado.

Referencias

Los archivos para cortar plexiglás, modelos 3D, una lista para comprar, dibujos de tablas y software se pueden descargar al final de mi artículo principal .
Instrucciones detalladas de montaje en fotos (cuidadosamente, tráfico).