Hướng dẫn làm cánh tay robot 4 bậc khổ lớn

HƯỚNG DẪN LÀM CÁNH TAY ROBOT 4 BẬC TỰ DO NÂNG CAO

Đây là cánh tay robot in 3D bốn bậc tự do nâng cao mk2.

 

Nó được phát triển dựa trên thành công của cánh tay robot nhỏ hơn trước đây của tôi:

Hướng dẫn lắp ráp cánh tay robot 4 bậc tự do mk1

Vì vậy tôi gọi nó là MK2 (cấp 2). Nó lớn hơn một chút và mạnh mẽ hơn, dùng trong các trường hợp cần tải trọng lớn hơn và tăng phạm vi tiếp cận.

Tôi cũng đã thực hiện một số thay thế nhỏ như: một cái kẹp có thể thay thế bằng bộ nối nhanh, các dây nối nằm bên trong các cánh tay lớn chính và trục thẳng đứng được hỗ trợ bởi các khối cầu.

Mục tiêu của sản phẩm là giáo dục, cung cấp phần cứng phù hợp để khám phá tất cả các ứng dụng tiềm năng của nó.

Theo yêu cầu của nhiều người dùng, tôi đã cung cấp toàn bộ dự án trên tài khoản Onshape của mình. Bạn có thể tìm thấy tệp CAD nguồn tại link: https://goo.gl/ACnRhT . Bạn có thể sao chép và sửa đổi các tập tin, thiết kế phiên bản của riêng bạn. Vui lòng đăng ký tài khoản và cung cấp các xác nhận.

Video hướng dẫn ráp nhanh:

Bước 1: Các ghi chú

IN 3D:

Có một chút khó khăn khi in 3D hơn cánh tay robot mk1 do kích thước của nó và một số chi tiết khá phức tạp.

Một số chi tiết (như cánh tay ngang chính 006) yêu cầu hỗ trợ được kích hoạt và diện tích in 200×200 mm. Tôi cung cấp tất cả các file stl của các chi tiết với tỉ lệ chính xác cao để tránh một số sự cố có thể xảy ra trong quá trình lắp ráp.

Tôi in tất cả các bộ phận bằng cách sử dụng một Prusa i3 với nhựa ABS, nhưng các loại nhựa khác như PLA cũng được.

Tôi đã cung cấp một đoạn video ngắn về in một số chi tiết trên YouTube

PHẦN CỨNG:

Tôi đã sử dụng phần cứng hệ thống và tất cả các khớp xoay trên các vít M4. Lỗ của các khớp được thiết kế khá chính xác. Điều này thuận tiện cho việc điều chỉnh đường kính của chúng bằng cách sử dụng một mũi khoan.

Các ốc vít sẽ được sử dụng các loại đai ốc tương ứng. Chúng phải được siết chặt cho đến khi khóa khớp, do đó bạn phải vặng chúng cho đến khi chuyển động trơn tru với độ hở thấp giữa các chi tiết. Trên hai trục của vertical.arm chính tôi đã sử dụng M4 hanh ren M4

PHẦN MỀM:

Mục đích của robot là cung cấp một công cụ giáo dục cho phép thực hiện thử nghiệm với các phương pháp điều khiển khác nhau. Tôi thấy phương pháp dễ nhất là sử dụng một Mini Maestro 12 Controller từ Pololu, tuy nó không thật sự rẻ nhưng giải quyết được rất nhiều vấn đề. Bạn phải cài đặt trình điều khiển, phần mềm và khi kết nối với usb, bạn sẽ ngay lập tức có thể điều khiển các servo bằng cách chọn tốc độ và gia tốc của chúng. Bạn có thể lưu vị trí servo vào một chuỗi và khi đã sẵn sàng, nó có thể chạy một lần hoặc trong một vòng lặp. Cũng có thể lưu trữ trong bộ nhớ tập lệnh nội bộ và nó có thể tự động chạy mà không cần kết nối với máy tính.

Bước 2: Các chi tiết và linh kiện cần thiết

Dưới đây là danh sách các chi tiết cần thiết để lắp ráp cánh tay robot mk2 .

Bạn cần một số chi tiết in 3D và một số linh kiện. Nếu bạn không có máy in 3D, có một số dịch vụ in 3D có thể in giúp bạn.

Dịch vụ in3D chuyên nghiệp chỉ 15k/h

Các linh kiện có thể dễ dàng tìm thấy trên web. Bạn chủ yếu cần 3 chiếc servos lớn MG995 hoặc MG946 (chúng có kích thước giống nhau, nhưng 946 thì mạnh hơn một chút). Sau đó, một servo sg90 nhỏ, một vòng bi 606 và một số bi thép có đường kính 6 mm. Còn lại là các thành phần có thể được tìm thấy ở các cửa hàng phần cứng online.

Danh sách chi tiết in 3D:

1. EBAmk2_001_base.STL
2. EBAmk2_002_mainarm.STL
3. EBAmk2_003_varm.STL
4. EBAmk2_004_link135.STL
5. EBAmk2_005_link135angled.STL
6. EBAmk2_006_horarm__.STL
7. EBAmk2_006_horarm_plate.STL
8. EBAmk2_007_trialink.STL
9. EBAmk2_008_link147_new.STL
10. EBAmk2_009_trialinkfront.STL
11. EBAmk2_010_gearservo.STL
12. EBAmk2_010_gearservo_22DENTI.STL
13. EBAmk2_010_gearservo_25DENTI.STL
14. EBAmk2_011_gearmast.STL
15. EBAmk2_012_mainbase.STL
16. EBAmk2_013_lower base.STL
17. EBAmk2_014_claw base.STL
18. EBAmk2_015_claw finger dx.STL
19. EBAmk2_016_claw gear drive.STL
20. EBAmk2_017_claw finger sx.STL
21. EBAmk2_018_claw gear driven.STL
22. EBAmk2_019_drive cover.STL

Danh sách các linh kiện cần thiết: (bạn có thể mua các linh kiện tại: https://cachdung.com/truyen-dong)

1. 3 – servo 955 hoặc 946
2. 1 – SERVO SG90
3. 1 – đai ốc M6
4. 1 – Vít M6x25
5. 2 – đai ốc M3
6. 2 – Vít M3 x 20
7. 1 – vít M3 x 10
8. 9 – đai ốc M4
9. 1 – Vít M4 x 40
10. 1 – Vít M4 x 30
11. 5 – Vít M4 x 20
12. 1 – M4 x 60mm thanh ren
13. 1 – M4 x 32mm thanh ren
14. 25 – bi thép 6 mm
15. 1 – vòng bi 606zz
16. Một số vòng đệm M4

https://cdn.instructables.com/ORIG/FX3/ZRMV/J1GOY8MN/FX3ZRMVJ1GOY8MN.zip

Bước 3: Lắp ráp phần đế

Lắp ráp phần đế làm theo các bước sau :

A – Đặt vào giữa một servo MG946 với trục điều hướng hướng về phía trước như hình. Cố định servo vào đế chính bằng cách sử dụng các vít được cung cấp kèm theo.

B – Dùng 3 đai ốc M3 đặt vào trong các lỗ lục giác của đế chính như hình.

C – Lắp vòng bi 606 vào khung và cố định khung vào đế chính bằng 3 vít M3. Kiểm tra khả năng di chuyển của vòng bi.

D – Đặt ổ đĩa trên trục của servo rồi đặt bánh răng in 3D lên trên nó. Thêm một hoặc hai vít nhỏ để giữ cố định ổ đĩa và bánh răng. (Có hai bánh răng có sẵn có 22 răng và 25 răng. Tôi cung cấp hai cái vì trong khi in có một số biến dạng và khoảng cách hai trục trở nên nhỏ hơn)

E – Đặt vào phần lõm của khung khoảng 25 quả cầu với đường kính 6mm.

F – Lắp đai ốc M6 vào lỗ của đế xoay và cố định bánh răng trên nó bằng một vài ốc vít và đai ốc như hình minh họa.

G – Cố định đế và khung xoay tiếp xúc với nó bằng vít M6.

Bước 4: Lắp ráp các cánh tay chính

H – Bây giờ phần đế đã hoàn thành.

I – Cố định cánh tay chính và cần điều khiển dọc với trục tương ứng theo hình bằng cách sử dụng thanh dia 4mm dài 33 mm.

J – Cố định hai servo bằng tám vít lên cánh tay sao cho chiều của horn đúng như hình.

K – Nối đầu dưới của đòn bẩy thẳng vào cần điều khiển.

L – Kết nối đầu dưới của cần điều khiển góc với đầu cố định trên đế.

M – Sử dụng thanh M4 để nối cánh tay ngang và khớp tam giác với phần trên của cánh tay chính.

N – Cố định cánh tay ngang với cánh tay chính và khung tam giác vào cánh tay ngang bằng đai ốc, vít như hình.

Bước 5: Lắp ráp các Gripper

O – Gắn khung tam giác rỗng và thanh trượt vào phần trước của cánh tay ngang.

P – Cánh tay robot hiện đã được lắp ráp.

Bây giờ bạn có thể tiến hành lắp ráp kẹp hoặc bạn có thể sử dụng kẹp bạn tự thiết kế.

Q – Lắp ráp kẹp như trong hình “Q”.

R – Gắn kẹp vào khung tam giác rỗng ở đầu cánh tay ngang và luồng dây của servo vào trong cánh tay ngang.

Đặt tất cả các dây ở phía sau của robot để cánh tay robot di chuyển dễ dàng nhất đặc biệt trên trục quay của trục thẳng đứng.

Cánh tay robot mk2 hiện đã lắp ráp xong, sẵn sàng để điều khiển bởi các linh kiện điện tử.

Bước 6: Điều khiển

Có một số cách để điều khiển các servo của cánh tay robot.

Như đã nói lúc đầu, tôi sẽ dùng Pololu USB servo Mini Maestro – Bộ điều khiển có bốn kích cỡ khác nhau (6, 12, 18,24) tùy thuộc vào số lượng servo bạn cần điều khiển. Tôi sẽ dùng loại có kích thước 12 .

Để sử dụng nó, bạn phải cài đặt trình điều khiển và sau đó là một phần mềm miễn phí (có sẵn cho win & linux).

Khi kết nối với PC bằng cáp USB (A đến miniB), bạn sẽ ngay lập tức có thể điều khiển các servo bằng chọn tốc độ và gia tốc của chúng. Bạn có thể lưu vị trí servo vào một chuỗi và khi sẵn sàng nó có thể chạy một lần hoặc trong một vòng lặp. Cũng có thể lưu nó trong bộ nhớ tập lệnh nội bộ và nó sẽ tự động chạy mà không cần kết nối tới máy tính.

CÀI ĐẶT TRÌNH ĐIỀU KHIỂN & PHẦN MỀM

Tải xuống Trình điều khiển và Phần mềm Trình điều khiển Servo Maestro từ link (5MB)

http://www.pololu.com/file/download/maestro-windows-130422.zip?file_id=0J266

Trước khi kết nối Maestro với máy tính, bạn nên cài đặt trình điều khiển.

Mở kho lưu trữ ZIP và chạy setup.exe. Trình cài đặt sẽ hướng dẫn bạn qua các bước cần thiết để cài đặt:

• Maestro drivers
• Maestro Control Center
• command-line utility (UscCmd)

Khi hoàn thành, bạn sẽ tìm thấy phím tắt của phần mềm điều khiển trên máy tính của bạn

Kết nối ngay thiết bị với một trong các cổng PC USB của bạn. Máy tính sẽ phát hiện phần cứng mới hiển thị ” new hardware wizard “, trong cửa sổ tiếp theo chọn ” Install the software automatically ” và nhấp vào “Next”.

Cuối cùng bạn sẽ tìm thấy trong các cổng Device Manager 2 COM của máy tính (Command Port và TTL Port) và một cổng USB.

Bước 7: Tính năng phần mềm

TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN MAESTRO

Trung tâm điều khiển Maestro là một công cụ đồ họa sử dụng giao diện USB để điều khiển các servos và thiết lập maestro.

Nó có nhiều tab

TRẠNG THÁI

Các kênh displyed theo maestro của bạn kết nối (6, 12, 18, 24) được sử dụng để điều khiển các đầu ra của Maestro và để theo dõi tình trạng của nó trong thời gian sử dụng.

Đối với một kênh được định cấu hình làm servo, box điều khiển cho phép đầu ra, kéo thanh trượt điều chỉnh cài đặt đích của kênh và green ball cho biết vị trí hiện tại của kênh.

Đầu vào “Speed” và “Acceleration” cho phép chiều chỉnh tốc độ và gia tốc của các kênh servo riêng lẻ theo thời gian thực. Các giá trị mặc định được chỉ định trong tab Setting, nó hữu ích khi điều chỉnh với mục đích tinh chỉnh.

ERRORS

Tab Error cho biết các vấn đề mà Maestro đã phát hiện khi chạy

CÀI ĐẶT KÊNH

Tab Cài đặt kênh chứa các điều khiển cho các thông số kênh được lưu trữ trên Maestro

Với mỗi kênh:

• có thể được chỉ định một tên
• có chế độ servo (mặc định) hoặc chế độ Đầu vào / đầu ra
• Xung
• vị trí tối đa/tối thiểu
• quá tirnh2 khởi động hoặc lỗi (tắt, bỏ qua, vị trí goto)
• tốc độ
• gia tốc
• 8 bit trung tính

SEQUENCER

Tab này rất tuyệt, cho phép tạo các chuỗi chuyển động đơn giản và chạy một lần hoặc trong các vòng lặp.

Một chuỗi chỉ đơn giản là một danh sách các “khung” quy định cụ thể vị trí của từng servo và một khoảng thời gian (tính theo mili giây) cho mỗi khung. Trình tự được lưu trong sổ đăng ký của máy tính và có thể được phát hoặc sao chép vào tập lệnh, được lưu trên Maestro.

CHƯƠNG TRÌNH (SCRIPT)

Tab Script là nơi bạn có thể nhập một tập lệnh được tải vào Maestro

Đây là những giải thích cơ bản là trợ giúp tuyệt vời trong hướng dẫn sử dụng Pololu Maestro

Có vẻ có chút phức tạp nhưng như đã nói, đây là cách dễ nhất tôi tìm được để điều khiển cánh tay robot và thử nghiệm trong thời gian thực chuyển động của nó.

Ngoài ra, tab sequencer cho phép bạn trong một thời gian có được vòng lặp khi bạn không biết làm thế nào để viết code.

Bước 8: Kết luận

Đó là tất cả cho hướng dẫn lắp ráp cũng như cách điều khiển cánh tay robot mk2.

Bạn có thể mua các chi tiết của cánh tay robot về tự lắp ráp hoặc sản phẩm được lắp ráp sẵn để nghiên cứu tiết kiệm thời gian tìm hiểu tại: https://vietmachine.com.vn/san-pham/robot