🤵 ⚪️ 📆 Bras robotique de table à faire soi-même en plexiglas sur servos à faire soi-même ou uArm de rétro-ingénierie 🤷🏼 🚼 👊🏼

Bonjour Giktayms!

Je veux partager avec vous les résultats de l'ingénierie inverse uArm - un simple manipulateur de bureau en plexiglas sur servos.

Le projet uArm de uFactory a levé des fonds sur kickstarter il y a plus de deux ans. Dès le début, ils ont dit que ce serait un projet ouvert, mais juste après la fin de l'entreprise, ils n'étaient pas pressés de télécharger le code source. Je voulais juste couper du plexiglas selon leurs dessins et c'est tout, mais comme il n'y avait pas de code source et n'était pas prévu dans un avenir prévisible, j'ai commencé à répéter le design des photos.

Maintenant, ma main robotique ressemble à ceci:

Travaillant lentement pendant deux ans, j'ai réussi à créer quatre versions et j'ai acquis beaucoup d'expérience. Description, historique du projet et tous les fichiers de projet que vous pouvez trouver sous la coupe.

Essais et erreurs

En commençant à travailler sur les dessins, je voulais non seulement répéter uArm, mais l'améliorer. Il me semblait que dans mes conditions il était tout à fait possible de se passer de roulements. Je n'aimais pas non plus le fait que l'électronique tourne avec l'ensemble du manipulateur et je voulais simplifier la conception de la partie inférieure de la charnière. De plus, j'ai commencé à le dessiner un peu moins tout de suite.

Avec ces paramètres d'entrée, j'ai dessiné la première version. Malheureusement, je n'avais pas de photos de cette version du manipulateur (qui était faite en jaune). Les erreurs étaient tout simplement épiques. Premièrement, il était presque impossible à assembler. En règle générale, la mécanique que j'ai dessinée avant le manipulateur était assez simple et je n'avais pas à penser au processus d'assemblage. Mais quand même, je l'ai récupéré et j'ai essayé de le faire fonctionner, Et ma main a à peine bougé! Toutes les pièces tournaient autour des vis et, si je les resserrais pour qu'il y ait moins de jeu, elle ne pouvait pas bouger. Si elle était affaiblie pour qu'elle puisse bouger, des contrecoups incroyables apparurent. En conséquence, le concept n'a pas vécu même trois jours. Et il a commencé à travailler sur la deuxième version du manipulateur.

Le rouge était déjà tout à fait apte au travail. Il se réunissait normalement et pouvait se déplacer avec lubrification. Sur celui-ci, j'ai pu tester le logiciel, mais toujours le manque de roulements et de lourdes pertes sur différentes tiges le rendaient très faible.

Ensuite, j'ai abandonné le travail sur le projet pendant un certain temps, mais j'ai rapidement décidé de m'en souvenir. J'ai décidé d'utiliser des servos plus puissants et plus populaires, d'augmenter la taille et d'ajouter des roulements. De plus, j'ai décidé que je n'essaierais pas de tout faire parfaitement tout de suite. J'ai esquissé les plans sans dessiner de beaux compagnons et j'ai commandé la découpe dans du plexiglas transparent. Sur le manipulateur résultant, j'ai pu déboguer le processus d'assemblage, identifier les endroits qui nécessitaient un renforcement supplémentaire et apprendre à utiliser les roulements.

Après avoir suffisamment joué avec un manipulateur transparent, je me suis assis sur les dessins de la version blanche finale. Donc, maintenant toutes les mécaniques sont complètement déboguées, me conviennent et sont prêtes à déclarer que je ne veux rien changer d'autre dans cette conception:

Cela me déprime de ne pouvoir rien apporter de fondamentalement nouveau au projet uArm. Au moment où j'ai commencé à dessiner la version finale, ils avaient déjà déployé des modèles 3D sur GrabCad. En conséquence, je n'ai que légèrement simplifié la griffe, préparé les fichiers dans un format pratique et appliqué des composants très simples et standard.

Caractéristiques du manipulateur

Avant l'avènement de uArm, les manipulateurs de bureau de cette classe avaient l'air plutôt ennuyeux. Ils n'avaient pas du tout d'électronique, ou avaient un contrôle avec des résistances, ou avaient leur propre logiciel propriétaire. Deuxièmement, ils n'avaient généralement pas de système de joints parallèles et la poignée elle-même changeait de position pendant le fonctionnement. Si vous récupérez tous les avantages de mon manipulateur, vous obtenez une liste assez longue:

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

Pour l'assemblage, il faut couper des pièces en plexiglas de 5 mm d'épaisseur:

... et 3 mm:

j'ai pris environ 10 $ pour couper toutes ces pièces.

La base est montée sur un grand roulement:

il était particulièrement difficile de penser à la base en termes de processus d'assemblage, mais j'ai espionné les ingénieurs de uArm. Les fauteuils à bascule reposent sur une épingle d'un diamètre de 6 mm. Il convient de noter que ma traction du coude est maintenue sur le support en forme de U et uFactory sur le support en forme de L. Il est difficile d'expliquer quelle est la différence, mais je pense que j'ai fait mieux.

La capture est collectée séparément. Il peut tourner autour de son axe. La griffe elle-même repose directement sur l'arbre du moteur:

À la fin de l'article, je donnerai un lien vers des instructions de montage super détaillées sur les photos. En quelques heures, vous pouvez tout faire en toute confiance, si tout ce dont vous avez besoin est à portée de main. J'ai également préparé un modèle 3D dans le programme gratuit SketchUp. Il peut être téléchargé, tordu et voir quoi et comment assemblé.

Électronique

Pour faire fonctionner votre main, il vous suffit de connecter cinq servos à l'Arduino et de les alimenter à partir d'une bonne source. UArm a utilisé certains moteurs de rétroaction. J'ai installé trois moteurs MG995 conventionnels et deux petits motoréducteurs métalliques pour le contrôle des pinces.

Ici, mon histoire est étroitement liée aux projets précédents. Depuis quelque temps, j'ai commencé à enseigner la programmation Arduino et à ces fins, j'ai même préparé ma carte compatible Arduino . D'autre part , une fois je me suis tourné la possibilité de faire des frais pas cher (que j'ai également écrit) En conséquence, tout cela a fini par utiliser ma propre carte compatible Arduino et un bouclier spécialisé pour contrôler le manipulateur.

Ce bouclier est en fait très simple. Il a quatre résistances variables, deux boutons, cinq connecteurs pour le servo variateur et un connecteur d'alimentation. C'est très pratique en termes de débogage. Vous pouvez charger une esquisse de test et enregistrer une sorte de macro à contrôler ou quelque chose comme ça. Je vais également donner un lien pour télécharger le fichier de la carte à la fin de l'article, mais il est préparé pour la fabrication avec métallisation de trous, il n'est donc pas adapté à la production à domicile.

Programmation

La chose la plus intéressante est le contrôle du manipulateur depuis l'ordinateur. UArm a une application pratique pour contrôler le manipulateur et un protocole pour travailler avec lui. L'ordinateur envoie 11 octets au port COM. Le premier d'entre eux est toujours 0xFF, le second est 0xAA et certains des autres sont des signaux pour les servos. De plus, ces données sont normalisées et transmises aux moteurs pour les tests. Mes servos sont connectés aux entrées / sorties numériques 9-12, mais cela peut facilement être modifié.

Le programme terminal de uArm vous permet de modifier cinq paramètres lorsque vous contrôlez la souris. Lorsque la souris se déplace sur la surface, la position du manipulateur dans le plan XY change. Rotation des roues - changement de hauteur. LMB / RMB - serrez / desserrez une griffe. RMB + roue - rotation de capture. C'est en fait très pratique. Si vous le souhaitez, vous pouvez écrire n'importe quel logiciel de terminal qui communiquera avec le manipulateur en utilisant le même protocole.

Je n'apporterai pas de croquis ici - vous pouvez les télécharger à la fin de l'article.

Vidéo de travail

Et enfin, la vidéo du manipulateur lui-même. Il montre le contrôle d'une souris, de résistances et d'un programme préenregistré.

Les références

Des fichiers pour la découpe du plexiglas, des modèles 3D, une liste d'achat, des dessins de planches et des logiciels peuvent être téléchargés à la fin de mon article principal .
Instructions de montage détaillées en photos (soigneusement, circulation).