Интересный роботманипулятор на Arduino

Создаем робот-манипулятор с использованием дальномера, реализуем подсветку. Резать основание будем из акрила. В качестве двигателей используем сервопривода.

Общее описание проекта робота-манипулятора

В проекте использовано 6 серводвигателей. Для механической части использован акрил толщиной 2 миллиметра. В качестве штатива пригодилось основание от диско-шара (один из двигателей вмонтирован внутрь). Также использован ультразвуковой датчик расстояния и светодиод диаметром 10 мм.

Для управления роботом используется Arduino плата питания. Сам источник питания — блок питания компьютера.

В проекте изложены исчерпывающие пояснения по разработке робо-руки. Отдельно рассмотрены вопросы питания разработанной конструкции.

Основные узлы для проекта манипулятора

Давайте начнем разработку. Вам понадобятся:

6 серводвигателей (я использовал 2 модели mg946, 2 mg995, 2 futuba s3003 (mg995/mg946 по характеристикам лучше, чем futuba s3003, но последние намного дешевле);
акрил толщиной 2 миллиметра (и небольшой кусок толщиной 4 мм);
ультразвуковой датчик расстояния hc-sr04;
светодиды 10 мм (цвет — на ваше усмотрение);
штатив (используется в качестве основания);
схват аллюминиевый (стоит около 10-15 долларов).

Плата Arduino Uno (в проекте использована самодельная плата, которая полностью аналогична Arduino);
плата питания (вам придется ее сделать самим, к этому вопросу мы вернемся позже, он требует отдельного внимания);
блок питания (в данном случае используется блок питания компьютера);
компьютер для программирования вашего манипулятора (если вы используете для программирования Arduino, значит, среда Arduino IDE)

Конечно же, вам пригодятся кабели и некоторые базовые инструменты вроде отверток и т.п. Теперь мы можем перейти к конструированию.

Сборка механической части

Перед началом разработки механической части манипулятора, стоит отметить, что чертежей у меня нет. Все узлы делались «на коленке». Но принцип очень простой. У вас есть два звена из акрила, между которыми надо установить серводвигатели. И другие два звенья. Тоже для установки двигателей. Ну и сам схват. Подобный схват проще всего купить в интеренете. Практически все устанавливается с помощью винтов.

Длина первой части около 19 см; второй — около 17.5; длина переднего звена около 5.5 см. Остальные габариты подбирайте в соответсвии с размерами вашего проекта. В принципе, размеры остальных узлов не так важны.

Механическая рука должна обеспечивать угол поворота 180 градусов в основании. Так что мы должны установить снизу серводвигатель. В данном случае он устанавливается в тот самый диско-шар. В вашем случае это может быть любой подходящий бокс. Робот устанавливается на этот серводвигатель. Можно, как это показано на рисунке, установить дополнительное металлическое кольцо-фланец. Можно обойтись и без него.

Для установки ультразвукового датчика, используется акрил толщиной 2 мм. Тут же снизу можно установить светодиод.

Детально объяснить как именно сконструировать подобный манипулятор сложно. Многое зависит от тех узлов и частей, которые есть у вас в наличии или вы приобретаете. Например, если габариты ваших сервоприводов отличаются, звенья арма из акрила тоже изменятся. Если изменятся габариты, калибровка манипулятора тоже будет отличаться.

Вам точно придется после завершения разработки механической части манипулятора удлинить кабели серводвигателей. Для этих целей в данном проекте использовались провода из интернет-кабеля. Для того, чтобы все это имело вид, не поленитесь и установите на свободные концы удлиненных кабелей переходники — мама или папа, в зависимости от выходов вашей платы Arduino,шилда или источника питания.

После сборки механической части, мы можем перейти к «мозгам» нашего манипулятора.

Схват манипулятора

Для установки схвата вам понадобится серводвигатель и несколько винтов.

Итак, что именно необходимо сделать.

Берете качалку от сервы и укорачиваете, пока она не подойдет к вашему схвату. После этого закручиваете два маленьких винта.

После установки сервы, проворачиваете ее в крайнее левое положение и сжимаете губки схвата.

Теперь можно установить серву на 4 болта. При этом следите, чтобы двигатель был все так же в крайнем левом положении, а губки схвата закрыты.

Можно подключить сервопривод к плате Arduino и проверить работоспособность схвата.

Учтите, что могут возникнуть проблемы с работой схвата, если болты/винты слишком сильно затянуты.

Добавление подсветки на манипулятор

Можно сделать ваш проект ярче, добавив на него подсветку. Для этого использовались светодиоды. Делается несложно, а в темноте выглядит очень эффектно.

Места для установки светодиодов зависят от вашего креатива и фантазии.

Электросхема

Можно использовать вместо резистора R1 потенциометр на 100 кОм для регулировки яркости вручную. В качестве сопротивлени R2 использовались резисторы на 118 Ом.

Перечень основных узлов, которые использовались:

R1 — резистор на 100 кОм
R2 — резистор на 118 Ом
Транзистор bc547
Фоторезистор
7 светодиодов
Переключатель
Подключение к плате Arduino

В качестве микроконтроллера использовалась плата Arduino. В качестве питания использовался блок питания от персонального компьютера. Подключив мультиметр к красному и черному кабелям, вы увидите 5 вольт (которые используются для серводвигателей и ультразвукового датчика расстояния). Желтый и черный дадут вам 12 вольт (для Arduino). Делаем 5 коннекторов для сервомоторов, параллельно подключаем позитивные к 5 В, а негативные — к земле. Аналогично с датчиком расстояния.

После этого подключите оставшиеся коннекторы (по одному с каждой сервы и два с дальномера) к распаянной нами плате и Arduino. При этом не забудьте в программе в дальнейшем корректно указать пины, которые вы использовали.

Кроме того, на плате питания был установлен светодиод-индикатор питания. Реализуется это несложно. Дополнительно использовался резистор на 100 Ом между 5 В и землей.

10 миллиметровый светодиод на роботе тоже подключен к Arduino. Резистор на 100 Ом идет от 13 пина к к позитивной ноге светодиода. Негативный — к земле. В программе его можно отключить.

Для 6 серводвигателей использовано 6 коннекторов, так как 2 серводвигателя снизу используют одинаковый сигнал управления. Соответствующие проводники соединяются и подключаются к одному пину.

Повторюсь, что в качестве питания используется блок питания от персонального компьютера. Либо, конечно, вы можете приобрести отдельный источник питания. Но с учетом, того, что у нас 6 приводов, каждый из которых может потреблять около 2 А, подобный мощный блок питания обойдется недешево.

Обратите внимание, что коннекторы от серв подключаются к ШИМ-выходам Arduino. Возле каждого такого пина на плате есть условное обозначение

. Ультразвуковой датчик расттояния можно подключить к пинам 6, 7. Светодиод — к 13 пину и земле. Это все пины, которые нам понадобятся.

Теперь мы можем перейти к программированию Arduino.

Перед тем как подключить плату через usb к компьютеру, убедитесь, что вы отключили питание. Когда будете тестировать программу, также отключайте питание вашей робо-руки. Если питание не выключить, Arduino получит 5 вольт от usb и 12 вольт от блока питания. Соответственно, мощность от usb перекинется к источнику питания и он немного «просядет».

На схеме подключения видно, что были добавлены потенциометры для управления сервами. Потенциометры не являются обязательным звеном, но приведенный код не будет работать без них. Потенциометры можно подключить к пинам 0,1,2,3 и 4.

#define trigPin 7 //toevoegen aan code
#define echoPin 6
#define led 13
#include

Servo myservo1; //naam geven
Servo myservo2;
Servo myservo3;
Servo myservo4;
Servo myservo5;

Что купить вместо Arduino Starter Kit: обзор готовых ардуино-роботов

Обычно знакомство с ардуино-совместимыми платами начинается с набора Arduino Starter Kit, но можно идти по пути обратного инжиниринга и купить готового робота. В сегодняшнем обзоре 5 образовательных моделей.

Чтобы начать изучение Arduino самостоятельно можно купить набор Arduino Starter Kit и воспользоваться онлайн-уроками для начинающих. В такой набор входит плата Arduino UNO и другие электронные компоненты: светодиоды, резисторы, сервопривод, двигатель, кнопку, жидкокристаллический экран, пьезоэлемент, датчики и прочее. Стартовые комплекты выпускаются разными производителями, состав может быть разным. Любой вариант подойдет для первого знакомства. Очень удобны для освоения и при этом дешево стоят наборы производства Maker Studio:

Но можно приступить к обучению и с другой стороны — купить готового робота. Для школьников это может быть более интересно. Собрать готовую модель и воспользоваться уже написанным программным кодом легче, чем создать робота с нуля. Игра и природная любознательность подтолкнут к обучению.

Такие роботы состоят из элементов корпуса, платы, датчиков и других компонентов. В разобранном виде — это тоже своеобразный стартовый набор. Стоимость готовых роботов часто сопоставима с ценой на наборы Arduino Starter Kit.

Робот-автомобиль, управляемый по Bluetooth

В предыдущий обзор готовых Arduino-роботов был включен 4WD-автомобиль. 2WD-модификация дешевле. Такая машинка, управляемая по bluetooth, стоит $59. Производство Maker Studio.

2WD робот-машинка с управлением по Bluetooth. Фото Aliexpress.

Читать еще: Интересные ключи для генерации мира в майнкрафт

Фото робота-машинки в разобранном виде:

2WD робот-машинка с управлением по Bluetooth в разобранном виде. Фото Aliexpress.

В наборе есть все для сборки корпуса, включая отвертку, колеса, зарядное устройство для аккумуляторов, электронные компоненты: плата аналог Arduino UNO, плата прототипирования, драйвер моторов, ультразвуковой дальномер, датчик линии, Bluetooth-модуль.

Гусеничный робот (танк)

Классический ардуино-робот на гусеничном шасси компании Dagu Electronics идеально подходит для любого небольшого робототехнического проекта. Ардуино-танк поставляется в 4 различных конфигурациях. Шасси имеет отверстия и слоты, позволяющие легко крепить дополнительное оборудование. В наборе кроме деталей корпуса,кронштейнов и гусениц: плата-аналог Arduino, ультразвуковой датчик расстояния, датчик Холла.

Робот-танк Dagu. Фото Aliexpress.

Видео с этим роботом:

Робот-танк Dagu можно купить на Aliexpess за $160.

Шестиногий робот-паук

Этот робот-гексапод производства Dagu Electronics имеет 12 степеней свободы. Шасси простое, сделано дешево, насколько это только возможно. Управление может осуществляться, например, при помощи пульта дистанционного управления от телевизора. Основа корпуса выполнена из акрилового листа. Для управления ногами используются 12 сервоприводов. Обратите внимание, что плата c контроллером, изображенная на фотографии, не входит в комплект. Ее нужно покупать отдельно.

Можно использовать различные платы, но производитель рекомендует специализированный контроллер DAGU-паук (ATMEGA 1280 16 мГц). Его стоимость $65.

Робот-гексапод Dagu. Фото Aliexpress.

Шестиногого робота-паука можно купить на Aliexpress за 150 долларов.

Робот рука-манипулятор

Роботизированная рука — автоматизированное механическое устройство, в настоящее время наиболее широкий применяемое в различных областях: промышленное производство, конвейеры, лечение, развлекательные услуги, военная разведка, космос и т.д. Этот алюминиевый манипулятор имеет 6 степеней свободы. Коготь позволяет захватывать предметы. Для управления используется плата-аналог Arduino.

Роботизированная рука-манипулятор. Фото Aliexpress.

Роботизированная рука может быть установлена стационарно или на шасси (не включено в комплект). Если закрепить манипулятор на шасси, получится такой робот:

Робот шасси с рукой-манипулятором. Фото Aliexpress.

Видео:

Стоимость роботизированной руки на Aliexpress $218.

BalanBot — балансирующий робот

Балансирующий ардуино-робот — интересная образовательная игрушка. Что подарить ребенку? Возможно, BalanBot производства Maker Studio — отличная идея.

Балансирующий arduino-робот. Фото Aliexpress.

При самостоятельной сборке таких проектов школьники сталкиваются с множеством проблем, включая отсутствие подходящих деталей и примеров программ. Сборка робота из этого набора доставит много удовольствия и начинающим, и практикующим робототехникам. Корпус выполнен из надежного акрила.

Балансирующий arduino-робот в разобранном виде. Фото indiegogo.com.

Помимо деталей корпуса, двигателей, платы аналога Arduino Uno R3 в набор входит специализированная плата расширения (шилд). Шилд содержит модуль MPU6050 — 3-х осевой гироскоп и 3-х осевой акселерометр, а также драйвер L298P — для подключения моторов.

Дополнительно можно приобрести Bluetooth-модуль и модуль Wi Fi. Это позволит управлять роботом со смартфона. Производитель придерживается принципов Open Source, предоставляет исходный код и приложение для мобильных устройств.

Балансирующий робот стоит $129 на Aliexpress.

Готовый робот или каркас для робота

Помимо рассмотренного в обзоре варианта использования готовых комплектов для создания роботов Arduino, можно купить отдельно каркас (корпус) робота — это может быть платформа на колесиках или гусенице, гуманоид, паук и другие модели. В этом случае начинку робота придется делать самостоятельно. Обзор таких корпусов приведен в нашей статье.

Где еще купить готовых роботов

В обзоре мы выбрали наиболее дешевых и интересных на наш взгляд готовых Arduino-роботов из китайских интернет-магазинов. Если нет времени ждать посылку из Китая — большой выбор готовых роботов в интернет-магазинах Амперка. Низкие цены и быструю доставку предлагает интернет-магазин ROBstore. Список рекомендованных магазинов здесь.

Возможно вас также заинтересуют наши обзоры проектов на Arduino:

Обучение Arduino

Не знаете, с чего начать изучение Arduino? Подумайте, что вам ближе — сборка собственных простых моделей и постепенное их усложнение или знакомство с более сложными, но готовыми решениями?

Посты по урокам:

Все посты сайта “Занимательная робототехника” по тегу Arduino.

Все цены приведены на дату публикации поста.

Робот-манипулятор механическая рука

Описание

Робот-манипулятор механическая рука

Робот-манипулятор MeArm — карманная версия промышленного манипулятора. MeArm — простой в сборке и управлении робот, механическая рука. Манипулятор имеет четыре степени свободы, что позволяет легко захватывать и перемещать различные небольшие предметы.

Данный товар представлен в виде набора для сборки. Включает в себя следующие части:

набор деталей из прозрачного акрила для сборки механического манипулятора;
4 сервопривода;
плата управления, на которой расположен микроконтроллер Arduino Pro micro и графический дисплей Nokia 5110;
плата джойстиков, содержащая два двухкоординатных аналоговых джойстика;
USB кабель питания.

Перед сборкой механического манипулятора необходимо произвести калибровку сервоприводов. Для калибровки будем использовать контроллер Arduino. Подсоединяем сервоприводы к плате Arduino (необходим внешний источник питания 5-6В 2А).

Загружаем на плату Arduino скетч.

Servo middle, left, right, claw ; // создание 4 объектов Servo

void setup()
<
Serial.begin(9600);
middle.attach(11); // присоединяет серво на контакт 11 на вращение платформы
left.attach(10); // присоединяет серво на контакт 10 на левое плечо
right.attach(9); // присоединяет серво на контакт 11 на правое плечо
claw.attach(6); // присоединяет серво на контакт 6 claw (захват)
>

void loop()
<
// устанавливает позицию сервопривода по величине(в градусах)
middle.write(90);
left.write(90);
right.write(90);
claw.write(25);
delay(300);
>
Используя маркер, сделайте линию через корпус серводвигателя и шпиндель. Подключите пластмассовую качалку из комплекта к сервоприводу, как показано ниже с помощью небольшого винта из комплекта креплений к сервоприводу. Мы будем использовать их в этом положении при сборке механической части MeArm. Будьте осторожны, чтобы не переместить положение шпинделя.

Теперь можно производить сборку механического манипулятора.
Возьмём основание и прикрепим ножки к её углам. Затем установим четыре 20 мм болта и накрутим на них гайки (половину от общей длины).

Теперь крепим центральный сервопривод двумя 8-мм болтами к маленькой пластине, и получившуюся конструкцию крепим к основанию с помощью 20 мм болтов.

Собираем левую секцию конструкции.

Собираем правую секцию конструкции.

Теперь необходимо соединить левую и правую секции. Сначала леую к переходной пластине

Потом правую, и получаем

Подсоединяем конструкцию к платформе

И собираем «клешню»

Для сборки можно использовать следующее руководство (на англ. языке) или руководство по сборке подобного манипулятора (на русском).

Схема расположения выводов

Теперь можно приступать к написанию Arduino кода. Для управления манипуляторм, наряду с возможностью управления управления с помощью джойстика, было бы неплохо направлять манипулятор в какую-то определенную точку декартовых координат (x, y, z). Есть соответствующая библиотека, которую можно скачать с github – https://github.com/mimeindustries/MeArm/tree/master/Code/Arduino/BobStonesArduinoCode.
Координаты измеряются в мм от центра вращения. Исходное положение находится в точке (0, 100, 50), то есть 100 мм вперед от основания и 50 мм от земли.
Пример использования библиотеки для установки манипулятора в определенной точке декартовых координат:

#include «meArm.h»
#include

void setup() <
arm.begin(11, 10, 9, 6);
arm.openGripper();
>

void loop() <
// вверх и влево
arm.gotoPoint(-80,100,140);
// захватить
arm.closeGripper();
// вниз, вред и вправо
arm.gotoPoint(70,200,10);
// отпустить захват
arm.openGripper();
// вернуться вт начальную точку
arm.gotoPoint(0,100,50);
>

Методы класса meArm:

void begin(int pinBase, int pinShoulder, int pinElbow, int pinGripper) – запуск meArm, указываются пины подключения для сервоприводов middle, left, right, claw. Необходимо вызвать в setup();
void openGripper() – открыть захват;
void closeGripper() – захватить;
void gotoPoint(float x, float y, float z) – переместить манипулятор в позицию декартовых координат (x, y, z);
float getX() – текущая координата X;
float getY() – текущая координата Y;
float getZ() – текущая координата Z.

Руководство по сборке (англ.) PDF
Техническое описание (рус.) PDF

Рука манипулятор на Arduino

Обучение детей программированию будет всегда актуально, так как бурное развитие робототехники связано, прежде всего, с развитием информационных технологий и средств коммуникации.

Модель манипулятора предназначена для обучения программированию в среде программирования Ардуино. С помощью этой среды можно создавать и записывать в микроконтроллеры различные коды для управления не только манипулятором, но и любым другим механизмом.

Анопка Виолетта Евгеньевны, 19.05.2017

Содержимое разработки

Муниципальное бюджетное учреждение

дополнительного образования «Станция юных техников»

города Каменск Шахтинский

Муниципальный этап областного слета-конкурса

«Юные конструкторы Дона – третьему тысячелетию»

«Рука-манипулятор на Arduino»

Автор: Анопка Виолетта Евгеньевна

педагог дополнительного образования

Исследование и анализ 4

Этапы изготовления узлов и сборка манипулятора 6

Материалы и инструменты 6

Механическая начинка манипулятора 7

Электронная начинка манипулятора 9

Источники информации 12

Робот – манипулятор это трехмерная машина, имеющая три измерения, соответствующие пространству живого существа. В широком понимании манипулятор может быть определен как техническая система, способная замещать человека или помогать ему в выполнении различных задач.

Читать еще: Электропила цепная Макита Интерскол характеристики отзывы

В настоящее время развитие робототехники не идет, а бежит, обгоняя время. Только за первые 10 лет XXI века было изобретено и внедрено более 1 млн. роботов. Но самое интересное, что разработками в этой области могут заниматься не только коллективы больших корпораций, группы ученых и инженеров профессионалов, но и обычные школьники по всему миру.

Для изучения робототехники в школе разработано несколько комплексов. Наиболее известные из них – это:

Большой интерес у роботостроителей представляют конструкторы Arduino. Платы Arduino — это радио — конструктор, весьма простой, но достаточно функциональный для очень быстрого программирования на языке Виринг (фактически С++) и воплощения в жизнь технических идей.

Но как показывает практика, все большее практическое значение приобретают именно работы молодых специалистов нового поколения.

Обучение детей программированию будет всегда актуальна, так как бурное развитие робототехники связано, прежде всего, с развитием информационных технологий и средств коммуникации.

Цель проекта – создание обучающего радио — конструктора на базе руки – манипулятора, для обучения детей программированию в среде Arduino в игровой форме. Дать возможность, чтобы как можно больше детей могли познакомиться с конструкторской деятельностью в робототехнике.

разработать и построить обучающую руку – манипулятор с минимальными затратами средств, не уступающую зарубежным аналогам;

в качестве механизмов манипулятора использовать сервоприводы;

управление механизмами манипулятора осуществить с помощью радио – конструктора Arduino UNO R 3;

разработать программу в среде программирования Arduino для пропорционального управления сервоприводами.

Для выполнения поставленной цели и задач нашего проекта необходимо изучить виды существующих манипуляторов, техническую литературу по этой теме и аппаратно — вычислительную платформу Arduino.

Исследование и анализ

Промышленный манипулятор — предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе, т. е. автоматическое устройство, состоящее из манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, которое формирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Применяется для перемещения предметов производства и выполнения различных технологических операций.

Обучающий конструктор — манипулятор снабжен роботизированной рукой, которая сжимается и разжимается. С его помощью можно играть в шахматы, управляя дистанционно. Также можно с помощью робо — руки раздавать визитки. Движение включают в себя: запястье 120°, локоть 300°, базовое вращения 270°, базовые движения 180°. Игрушка очень хорошая и полезная, но стоимость его составляет порядка 17200 рублей.

Благодаря проекту «uArm», каждый желающий может собрать своего настольного мини — робота. «uArm» — это 4-x осевой манипулятор, миниатюрная версия промышленного робота «ABB PalletPack IRB460» Манипулятор оснащен микропроцессором Atmel и набором сервомоторов, общая стоимость необходимых деталей — 12959 рублей. Проект uArm требует хотя бы начальных навыков программирования и опыта конструирования лего. Мини — робот можно запрограммировать на множество функций: от игры на музыкальном инструменте, до загрузки какой — то сложной программы. В настоящее время ведется разработка приложений для iOS и Android, что позволит управлять «uArm» со смартфона.

Большинство существующих манипуляторов предполагают расположение двигателей непосредственно в суставах. Это проще конструктивно, но выходит, что двигатели должны поднимать не только полезную нагрузку, но и другие двигатели.

За основу взяли, манипулятор, представленный на сайте Kickstarter, который назывался «uArm». Преимущество этой конструкции в том, что площадка для размещения захвата всегда расположена параллельно рабочей поверхности. Тяжелые двигатели расположены у основания, усилия передаются через тяги. В итоге манипулятор имеет три сервопривода (три степени свободы), которые позволяют ему перемещать инструмент по всем трем осям на 90 градусов.

В подвижных частях манипулятора решили установить подшипники. Такая конструкция манипулятора имеет массу преимуществ перед многими моделями, которые сейчас есть в продаже: Всего в манипуляторе использовано 11 подшипников: 10 штук на вал 3мм и один на вал 30мм.

Характеристики руки манипулятора:

• Рабочая зона (при полностью вытянутом манипуляторе): от 140мм до 300мм вокруг основания

• Максимальная грузоподъемность на вытянутой руке: 200г

• Потребляемый ток, не более: 1А

Простота сборки. Очень много внимания уделили тому, чтобы была такая последовательность сборки манипулятора, при которой все детали прикручивать предельно удобно. Особенно сложно было сделать это для узлов мощных сервоприводов в основании.

Управление реализуется с помощью переменных резисторов, пропорциональное управление. Можно сконструировать управление типа пантограф, как у ядерщиков и у героя в большом роботе из фильма «Аватара», может управляться и мышкой, а по примерам кода можно составить свои алгоритмы движения.

Открытость проекта. Любой желающий может сделать свои инструменты (присоску или зажим для карандаша) и загрузить в контроллер необходимую для выполнения поставленной задачи программу (скетч).

Этапы изготовления узлов и сборка манипулятора

Материалы и инструменты

Для изготовления руки — манипулятора использовали композитную панель, толщиной 3мм и 5мм. Это материал, который состоит из двух алюминиевых листов, толщиной 0,21 мм соединенных термопластичной прослойкой из полимера, обладает хорошей жесткостью, легкий и хорошо обрабатывается. Скаченные фотографии манипулятора в интернете обрабатывались компьютерной программой Inkscape (векторный графический редактор). В программе AutoCAD (трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения) чертились чертежи руки — манипулятора.

Готовые детали для манипулятора.

Готовые детали основания манипулятора.

Механическая начинка манипулятора

Для основания манипулятора использовали сервоприводы MG-995. Это цифровые сервоприводы с металлическими шестеренками и шарикоподшипниками, они обеспечивают усилие 4,8кг/см, точную отработку позиции и приемлемую скорость. Весит один сервопривод 55,0 граммов при размерах 40,7 х 19,7 х 42,9мм, напряжение питания от 4,8 до 7,2 вольт.

Для захвата и поворота кисти использовали сервоприводы MG-90S. Это тоже цифровые сервоприводы с металлическими шестеренками и шарикоподшипник на выходном валу, они обеспечивают усилие 1,8кг/см и точную отработку позиции. Весит один сервопривод 13.4 грамма при размерах 22,8 х 12,2 х 28,5мм, напряжение питания от 4,8 до 6,0 вольт.

Сервопривод MG-995 Сервопривод MG90S

Подшипник размером 30х55х13 используется для облегчения поворота основания руки – манипулятора с грузом.

Установка подшипника. Поворотное устройство в сборе.

Основание руки – манипулятора в сборе.

Детали для сборки захвата. Захват в сборе.

Электронная начинка манипулятора

Есть такой открытый проект, который называется Arduino. Основа этого проекта – базовый аппаратный модуль и программа, в которой можно написать код для контроллера на специализированном языке, и которая позволяет этот модуль подключить и запрограммировать.

Для работы с манипулятором использовали плату Arduino UNO R 3 и совместимую плату расширения для подключения сервоприводов. На нем установлен стабилизатор 5 вольт, для питания сервоприводов, PLS-контакты для подключения сервоприводов и разъем для подключения переменных резисторов. Питание осуществляется от блока 9В, 3А.

Плата контроллера Arduino UNO R 3 .

Принципиальная схема расширения для платы контроллера Arduino UNO R 3 разрабатывалась с учетом поставленных задач.

Принципиальная схема платы расширения для контроллера.

Плата расширения для контроллера.

Подключаем плату Arduino UNO R 3 с помощью кабеля USB A-B к компьютеру, устанавливаем необходимые настройки в среде программирования, составляем программу (скетч) для работы сервоприводов используя библиотеки Arduino. Компилируем (проверяем) скетч, затем загружаем в контроллер. С подробной информацией о работе в среде Arduino можно ознакомиться на сайте http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino для начинающих. Уроки).

Окно программы со скетчем.

Данная модель манипулятора, отличается низкой себестоимостью, от таких как простой конструктор «Уткоробот» который выполняет 2 движения и стоит 1102 рублей, или Лего — конструктор «Полицейский участок» стоимостью 8429 рублей. Наш конструктор выполняет 5 движений и стоит 2384 рубля.

Роботизированная рука манипулятор на arduino. Недорогая роборука, программируемая на Ардуино: роботизированный манипулятор своими руками. Скетч с использованием ультразвукового датчика расстояния

Создаем робот-манипулятор с использованием дальномера, реализуем подсветку.

Резать основание будем из акрила. В качестве двигателей используем сервопривода.

Общее описание проекта робота-манипулятора

Для управления роботом используется Arduino плата питания. Сам источник питания — блок питания компьютера.

Основные узлы для проекта манипулятора

Давайте начнем разработку. Вам понадобятся:

6 серводвигателей (я использовал 2 модели mg946, 2 mg995 , 2 futuba s3003 (mg995/mg946 по характеристикам лучше, чем futuba s3003, но последние намного дешевле);
акрил толщиной 2 миллиметра (и небольшой кусок толщиной 4 мм);
ультразвуковой датчик расстояния hc-sr04 ;
светодиды 10 мм (цвет — на ваше усмотрение);
штатив (используется в качестве основания);
схват аллюминиевый (стоит около 10-15 долларов).

Плата Arduino Uno (в проекте использована самодельная плата, которая полностью аналогична Arduino);
плата питания (вам придется ее сделать самим, к этому вопросу мы вернемся позже, он требует отдельного внимания);
блок питания (в данном случае используется блок питания компьютера);
компьютер для программирования вашего манипулятора (если вы используете для программирования Arduino, значит, среда Arduino IDE)

Читать еще: Известные стили дизайна интерьера и архитектуры

Сборка механической части

Вам точно придется после завершения разработки механической части манипулятора удлинить кабели серводвигателей. Для этих целей в данном проекте использовались провода из интернет-кабеля. Для того, чтобы все это имело вид, не поленитесь и установите на свободные концы удлиненных кабелей переходники — мама или папа, в зависимости от выходов вашей платы Arduino, шилда или источника питания.

После сборки механической части, мы можем перейти к «мозгам» нашего манипулятора.

Схват манипулятора

Для установки схвата вам понадобится серводвигатель и несколько винтов.

Итак, что именно необходимо сделать.

После установки сервы, проворачиваете ее в крайнее левое положение и сжимаете губки схвата.

Можно подключить сервопривод к плате Arduino и проверить работоспособность схвата.

Учтите, что могут возникнуть проблемы с работой схвата, если болты/винты слишком сильно затянуты.

Добавление подсветки на манипулятор

Места для установки светодиодов зависят от вашего креатива и фантазии.

Электросхема

Перечень основных узлов, которые использовались:

R1 — резистор на 100 кОм
R2 — резистор на 118 Ом
Транзистор bc547
Фоторезистор
7 светодиодов
Переключатель
Подключение к плате Arduino

Теперь мы можем перейти к программированию Arduino.

Программирование и первый запуск

Для управления использовано 5 потенциометров (вполне можно заменить это на 1 потенциометр и два джойстика). Схема подключения с потенциометрами приведена в предыдущей части. Скетч для Arduino находится здесь.

Снизу представлены несколько видео робота-манипулятора в работе. Надеюсь, вам понравится.

На видео сверху представлены последние модификации арма. Пришлось немного изменить конструкцию и заменить несколько деталей. Оказалось, что сервы futuba s3003 слабоваты. Их получилось использовать только для схвата или поворота руки. Так что виесто них были установлены mg995. Ну а mg946 вообще будут отличным вариантом.

Программа управления и пояснения к ней

// управляются привода с помощью переменных резисторов — потенциометров.

int potpin = 0; // аналоговый пин для подключения потенциометра

int val; // переменная для считывания данных с аналогового пина

val = analogRead(potpin); // считывает значение потенциометра (значение между 0 и 1023)

// масштабирует полученное значение для использования с сервами (получаем значение в диапазоне от 0 до 180)

myservo1.write(val); // выводит серву в позицию в соответствии с рассчитанным значением

delay(15); // ждет, пока серводвигатель выйдет в заданное положение

val = analogRead(potpin1); // серва 2 на аналоговом пине 1

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

val = analogRead(potpin2); // серва 3 на аналоговом пине 2

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

val = analogRead(potpin3); // серва 4 на аналоговом пине 3

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

val = analogRead(potpin4); //серва 5 на аналоговом пине 4

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

Скетч с использованием ультразвукового датчика расстояния

Это, наверное, одна из самых эффектных частей проекта. На манипулятор устанавливается датчик расстояния, который реагирует на препятствия вокруг.

Основные пояснения к коду представлены ниже

#define trigPin 7

Следующий кусок кода:

Мы присвоили всем 5-ти сигналам (для 6 приводов) названия (могут быть любыми)

Мы сообщаем плате Arduino к каким пинам подключены светодиоды, серводвигатели и датчик расстояния. Изменять здесь ничего не стоит.

Здесь кое-что можно менять. Я задал позицию и назвал ее position1. Она будет использована в дальнейшей программе. Если вы хотите обеспечить другое движение, измените значения в скобках в диапазоне от 0 до 3000.

Аналогично предыдущему куску, только в данном случае это position2. По такому же принципу вы можете добавлять новые положения для перемещения.

long duration, distance;

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = (duration/2) / 29.1;

Теперь начинает отрабатывать основной код программы. Не стоит его изменять. Основная задача приведенных выше строк — настройка датчика расстояния.

голоса

Рейтинг статьи