Hoy queremos hablar sobre el dispositivo del robot manipulador promocional Oscar. Aunque inicialmente no se hicieron requisitos industriales estrictos para el manipulador, nuestro objetivo era hacer una soluci贸n pr谩ctica y est茅tica, aunque no muy costosa y relativamente simple de hacer en casa.
La longitud del manipulador desde el hombro hasta la punta de los dedos es de 0.6 metros, peso - 2.25 kg. Materiales de fabricaci贸n - PLA. El manipulador se puede dividir condicionalmente en 3 componentes:
- Cepillo bi贸nico
- Mu帽eca (2 grados de libertad)
- Articulaciones de codo y hombro (5 grados de libertad)
Esto se debe al hecho de que cada uno de los componentes tiene su propia soluci贸n t茅cnica.
Cepillo bi贸nico
Para un inicio r谩pido y f谩cil, se decidi贸 tomar como base el proyecto Hackberry de c贸digo abierto. El dise帽o del pincel se modific贸 ligeramente para adaptarse a sus necesidades.
Las unidades de control de dedo se encuentran en el propio cepillo. Hay tres de ellos. Uno en el pulgar, uno en el dedo 铆ndice y uno en el resto.
Con la ayuda de un agarre tan inteligente, el robot puede tomar alg煤n objeto voluminoso, por ejemplo, una botella de agua mineral, as铆 como darle la mano a una persona o agarrar un objeto m谩s peque帽o / delgado, sosteni茅ndolo entre el pulgar y el 铆ndice.
Mu帽eca
La mu帽eca tiene un accionamiento diferencial y est谩 controlada por un par de barras. Un extremo de la barra est谩 unido a la base del cepillo, el otro a la palanca del servo. As铆, se obtienen 2 grados de libertad.
Para una mayor est茅tica, los modelos maestros para el cuerpo del antebrazo se dise帽aron e imprimieron en una impresora 3D.
Y el caso fue hecho por moldeo al vac铆o. El resultado es una mano antropom贸rfica.
En mi opini贸n, se ve bonito.
Articulaciones de codo y hombro
Aqu铆, en mi opini贸n, comienza la diversi贸n. Con el fin de lograr un comportamiento aceptable de estas articulaciones, en contraste con la etapa muy suave de desarrollar una mu帽eca con una mu帽eca, tuvimos que jugar bastante con la mec谩nica y los controles.
Gesti贸n, se decidi贸 implementar servos sobre la base del 37Tx70L DPT habitual, que ten铆amos en la cantidad correcta de proyectos anteriores.
En general, nos gustaron los datos del DPT, pero tienen un inconveniente, a saber, el nivel de ruido. En el futuro planeamos reemplazarlos por otros id茅nticos, pero menos ruidosos.
Los rodamientos y perfiles impresos en una impresora 3D forman la base de la construcci贸n de rodamientos de las juntas. El rodamiento consiste en cuatro medias ranuras juntas en pares, y bolas de metal de 4, 6 y 8 mil铆metros.
Los perfiles tienen ranuras para la interconexi贸n; tambi茅n se usan refuerzos adicionales. Toda esta felicidad se une mediante rayos.
Inicialmente, en algunos grados, el eje del motor estaba unido al rodamiento por medio de un acoplamiento.
Pero por falta de unidades con las velocidades y el esfuerzo correctos, redise帽amos el dise帽o para transmisiones por correa.
Serva
Se impusieron los siguientes requisitos en la gesti贸n del "servidor":
- Control del eje de salida
- Ajuste de velocidad
- Ajuste de esfuerzo (condici贸n con un asterisco)
Primero, buscamos proyectos similares en Internet: no somos los 煤nicos tan "inteligentes". Basado en
uno de los proyectos que nos gust贸, est谩bamos muy descontentos con el resultado. El posicionamiento del eje de transmisi贸n fue muy mediocre.
Como resultado, nos quedamos satisfechos solo con el desarrollo de nuestra soluci贸n personalizada. En este asunto, el art铆culo
"Mantener la posici贸n en el servoaccionamiento: regulaci贸n subordinada vs modo paso" ayud贸 mucho, 隆por lo que muchas gracias al autor!
El esquema de gesti贸n general fue el siguiente (el esquema se tom贸 del art铆culo anterior):
En nuestro circuito, el codificador magn茅tico as5045 se usa como sensor de posici贸n, y las lecturas de corriente se toman usando el sensor GY-712 5A.
Inicialmente, el Arduino Mega se us贸 para controlar las unidades, y aunque el resultado fue satisfactorio, finalmente cambiamos al STM32F4 m谩s confiable y basado en tubos.
Aqu铆 est谩 el resultado de la unidad:
Habiendo logrado un resultado aceptable en el control del eje de salida del "servo" sin carga, se coloc贸 en el brazo del manipulador. Y "de repente" result贸 que controlar una unidad y un manipulador son dos cosas diferentes. El problema era que el manipulador "salchicha" en los puntos de destino, hubo un llamado "rebote de la sarga". Probamos diferentes coeficientes de los reguladores, pero todo fue en vano.
La causa de nuestros problemas fue la notoria gravedad. En la posici贸n de suspensi贸n (cuando el brazo se baja verticalmente hacia abajo), para regular 10 grados en la articulaci贸n del hombro, se necesitan coeficientes de un regulador y otros coeficientes para lograr la misma desviaci贸n en la posici贸n horizontal. Porque el sistema no es demasiado din谩mico, para determinar el nivel de influencia de la gravedad y, posteriormente, su compensaci贸n, utilizamos el aceler贸metro de tres ejes habitual, que resolvi贸 nuestro problema. Esta decisi贸n no pretende ser una panacea, es solo nuestra manera. Quiz谩s entre los lectores de nuestro art铆culo hay conductores el茅ctricos con experiencia que pueden aconsejar algo.
Aqu铆 hay una prueba de video de uno de los grados del hombro (como result贸, el grado m谩s dif铆cil en t茅rminos de manejo).
Y, por supuesto, el video completo del manipulador:
Al final
En general, estamos satisfechos con la implementaci贸n de la primera versi贸n del manipulador. El error promedio de todos los "servicios" var铆a en el rango de 0.2 - 1 grado (no haga esta cirug铆a con este manipulador). Realmente no me gust贸 el agarre, demasiado pesado (350 gramos). Lo m谩s probable es que desarrollemos el nuestro. En el futuro, queremos aumentar la precisi贸n de todos los grados, rehacer la mec谩nica de la mu帽eca, colocar nuestro servo "personalizado" all铆 y crear un sistema de seguridad.
Que sigue
Ahora estamos terminando el trabajo sobre la cabeza de Oscar-a, que se discutir谩 en el pr贸ximo art铆culo.
Gracias por su atencion! 隆Que tengan un buen d铆a todos!