CUSTOMELECTRONICS.RU
Информационно-учебный блог о разработке электроники
Эл. почта: info@customelectronics.ru

Робо-рука. Часть 2. Инструкция по сборке

В этой статье мы максимально подробно изложим процесс сборки настольного манипулятора, описанного в этой статье, на случай, если вы захотите его повторить. Вот что мы в итоге получим:

Манипулятор в сборе

Манипулятор в сборе

1. Подготовка деталей

Листовое оргстекло продается с защитными пленками, наклеенными на обе стороны поверхности. При лазерной резке эти пленки обычно оставляют, чтобы окалина образовывалась только на них. Перед использованием вырезанных деталей нужно при помощи канцелярского ножа снять эти пленки (с двух сторон!).
В нашем манипуляторе используются детали из листа толщиной 3мм
01-Assemble
…и 5мм
02-Assemble

2. Установка правого сервопривода

Для сборки вам потребуются пластиковые детали и следующий крепеж:

  1. Сервопривод MG995 — 1шт
  2. Диск серводвигателя — 1шт
  3. М4х12 винт с головой под в/ш — 4шт.
  4. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт.
  5. М4 гайка — 4шт.
  6. М3 шайба — 4шт.
  7. М3 шайба гроверная — 4шт

03-Assemble
Для начала установите и прикрутите сам сервопривод. Посадочное место для него симметричное, поэтому следите, чтобы привод был установлен именно так, как на фотографии:
04-Assemble
Затем соедините алюминиевый диск для вала сервопривода с качалкой.
05-Assemble
Установите качалку на вал в произвольное положение и установите сервопривод в среднее положение. Затем снимите качалку и установите ее таком же положении, как на фотографии:
06-Assemble
Проверьте чтобы из положения, изображенного на фотографии, качалка могла двигаться на +/- 90 градусов. Это очень важно! Иначе рука не сможет двигаться.
Прикрутить качалку к валу сервопривода винтом можно, но совершенно не обязательно. Конструкция отлично держится и без этого.

3. Установка левого сервопривода

Второй привод необходимо установить пока без качалки. Крепеж:

  1. Сервопривод MG995 — 1шт
  2. М4х12 винт с головой под в/ш — 4шт.
  3. М4 гайка — 4шт.

08-Assemble
Прикрученный, он должен выглядеть точно так, как на фото:
07-Assemble

4. Сборка основания

Для сборки поворотного основания подготовьте следующие комплектующие и крепеж:

  1. Сервопривод MG995 — 1шт
  2. Диск сервопривода — 1шт
  3. Подшипник 30х55х13 — 1шт
  4. М4х12 винт с головой под в/ш — 4шт.
  5. М3х25 винт с потайной головкой — 3шт.
  6. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 4шт
  7. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт.
  8. М3х10 винт с головой под в/ш — 9шт.
  9. М4 гайка — 4шт.
  10. М3 гайка — 3шт.
  11. М3 гайка квадратная — 1шт.
  12. М3 шайба — 19шт.
  13. М3 шайба гроверная — 7шт.

09-Assemble
Квадратное основание придется доработать. Отверстия на 3мм нужно рассверлить зенкером так, чтобы они скрывали головку винта М3, как на фото:
10-Assemble
Установите опорное кольцо для подшипника и прикрутите диск сервопривода к верхнему диску подшипника. На этом же этапе можно прикрутить сервопривод к прямоугольной площадке (следите за его положением!).
11-Assemble
На следующем этапе сначала установите подшипник и прижмите его сверху. Закрутите три гайки на винты с потайными головками. После этого внешнее кольцо подшипника должно свободно вращаться.
Одновременно сложите три наружных кольца и скрутите их вместе стойками. Обратите внимание, что замкнутые кольца должны быть на наружных частях. Допуски размеров деталей зависят от конкретных условий производства и может выйти так, что они будут налазить на подшипник с большим усилием. Можно немного обработать эти кольца канцелярским ножом, чтобы упростить надевание.
12-Assemble
Перед тем как надевать внешнее кольцо, вставьте в паз квадратную гайку и закрутите в нее винт. Позже она поможет зафиксировать это кольцо.
13-Assemble
Теперь можно прикрутить прямоугольную поворотную площадку. Подберите глубину установки кольца подшипника такой, чтобы вал сервопривода максимально вошел в диск. Для этого сервопривода можно не подбирать среднее положение. После прикручивания проверьте, что двигатель свободно вращается и зажмите прижимной винт подшипника.
14-Assemble

5. Сборка плеча

Крепеж для сборки:

  1. Диск сервопривода — 1шт
  2. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 2шт
  3. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт
  4. М3х10 винт с головой под в/ш — 4шт
  5. М3 шайба — 12шт
  6. М3 шайба гроверная — 8шт

15-Assemble
Для начала нужно прикрутить металлический диск сервопривода и стойки. Детали симметричные, главное, чтобы круглые вставки из оргстекла не оказались на наружной части руки.
16-Assemble
После этого можно прикручивать верхнюю часть:
17-Assemble

6. Сборка локтевой тяги

Эта тяга передает усилие сервопривода на локоть. Для ее сборки потребуются:

  1. Подшипник 3х8х3 — 1шт
  2. Штифт d6мм, длиной 30мм — 1шт
  3. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 1шт
  4. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт
  5. М3 шайба узкая — 2шт
  6. М3 шайба — 2шт
  7. М3 шайба гроверная — 1шт

18-Assemble
Эта первая деталь с маленьким подшипником. Между подшипниками и деталями руки обязательно должны стоять узкие шайбы М3, которые не блокируют внешнее кольцо. Шайбы из оргстекла тоже обязательно устанавливать, чтобы деталь не соскочила с подшипника. Для начала вставьте и подшипник и вставьте в шайбу из оргстекла винт с узкой шайбой:
19-Assemble
Далее вставьте винт в подшипник и накиньте вторую зауженную шайбу на подшипник:
20-Assemble
Теперь можно прикрутить планку, использовав для этого латунную стойку. После затяжки винта проверьте, что детали могут свободно двигаться относительно друг друга.
21-Assemble
Теперь эту тягу можно установить на плечо.
Сначала плечо нужно установить на сервопривод. Установите вал двигателя в среднее положение!. Для этого сначала наденьте плечо в произвольном положении, на глаз, двигая плечо, определите крайние положения вала, затем установите его в среднее положение и снимите плечо. Далее плечо нужно установить так, как показано на фото:
22-Assemble
Теперь возьмите штифт диаметром 6мм и проденьте его в отверстие через плечо и локтевую тягу:
24-Assemble
Теперь можно приступить к крупноузловой сборке.

7. Сборка узлов

Потребуется следующий крепеж:

  1. М3х10 винт с головой под в/ш — 1шт
  2. М3х12 винт с головой под в/ш — 6шт
  3. М3 шайба — 7шт
  4. М3 шайба гроверная — 7шт
  5. М3 гайка квадратная — 6шт

И вот эти, ранее собранные, узлы:
25-Assemble
Для начала нужно их просто все собрать вместе при помощи пазов.
26-Assemble
Сразу прикрутите качалчку сервопривода локтя к тяге.
27-Assemble
Следующая операция требует определенной сноровки. Удобнее всего подкладывать квадратные гайки в пазы пинцетом и закручивать в них винты. С каждой стороны по три штуки.
28-Assemble
После того, как вы стяните детали шестью винтами, собранная конструкция будет выглядеть вот так:
29-Assemble

8. Сборка локтя

Для сборки локтя вам потребуются детали из оргстекла и следующий крепеж:

  1. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 2шт
  2. М3х10 винт с головой под в/ш — 4шт
  3. М3 шайба — 4шт
  4. М3 шайба гроверная — 4шт

30-Assemble
Собирается локоть также как и плечо. Перепутать что-то будет сложно, так как детали симметричны. На локте мы нанесли логотип нашего блога. Если вы выгравировали и его тоже, то нам будет приятно если он будет виден на наружной части локтя.
31-Assemble

9. Установка локтя

На этом этапе нужно будет прикрутить локоть к основной части руки, собранной ранее. На этом же этапе устанавливается треугольник, удерживающий клешню в фиксированном положении. Для этой трудоемкой операции потребуется очень немного крепежа:

  1. Подшипник 3х8х3 — 2шт
  2. М3х18 винт с головой под в/ш — 1шт
  3. М3х14 винт с головой под в/ш — 1шт
  4. М3 гайка — 2шт
  5. М3 шайба — 10шт
  6. М3 шайба узкая — 4шт
  7. М3 шайба гроверная — 2шт

32-Assemble
Для начала нужно прикрутить левую сторону (на фотографии) с подшипником. Обратите внимание, что подбором количества шайб необходимо сделать так, чтобы во внутренней части руки винт как можно меньше выступал над гайкой.
33-Assemble
Теперь установите два подшипника на треугольник. Один внутрь самого треугольника, а второй для плеча. Обратите внимание на ориентацию длинной и короткой стороны треугольника.
34-Assemble
Теперь установите треугольник на его место. Длинная сторона треугольника должна быть ближе к основанию, короткая к кисти.
35-Assemble
Накрутите гайку на винт по внутренней части руки.
36-Assemble

10. Установка локтевой тяги

Это самый простой этап. Для него потребуются только две шайбы из оргстекла, подшипник и следующий крепеж:

  1. Подшипник 3х8х3 — 1шт
  2. М3х18 винт с головой под в/ш — 1шт
  3. М3 гайка — 1шт
  4. М3 шайба — 2шт
  5. М3 шайба узкая — 2шт
  6. М3 шайба гроверная — 1шт

37-Assemble
Самое главное — следить чтобы тяга локтя была максимально параллельно плечу во всех плоскостях. Просто прикрутите тягу, которая раньше просто болталась к верхней части сервопривода:
38-Assemble
Если все операции проделаны верно, то на этом этапе рука будет выглядеть так:
39-Assemble
Вы даже можете проверить, что три основных двигателя двигаются свободно и все движения ограничены только деталями конструкции, а не внутренними ограничителями углов сервоприводов.

11. Установка первой кистевой тяги

Вам понадобится сама тяга и следующий крепеж:

  1. Подшипник 3х8х3 — 2шт
  2. М3х14 винт с головой под в/ш — 2шт
  3. М3 гайка — 2шт
  4. М3 шайба — 4шт
  5. М3 шайба узкая — 4шт
  6. М3 шайба гроверная — 2шт

40-Assemble
Эта тяга удерживает треугольник в стационарном положении относительно земли.
Сначала прикрутите одну сторону тяги к ушку на основании руки.
41-Assemble
С наружной стороны, как обычно, нужно установить шайбу из оргстекла.
42-Assemble
Теперь можно прикрутить вторую сторону тяги к треугольнику. Для этого потребуется установить дополнительную шайбу, чтобы тяга была максимальная параллельно с плечом.
43-Assemble
Головка винта обязательно должна быть с внутренней стороны, иначе она будет цепляться за локоть.
44-Assemble

12. Установка второй тяги руки

Для установки этой тяги потребуются:

  1. Подшипник 3х8х3 — 1шт
  2. М3х14 винт с головой под в/ш — 1шт
  3. М3 гайка — 1шт
  4. М3 шайба — 2шт
  5. М3 шайба узкая — 2шт
  6. М3 шайба гроверная — 1шт

45-Assemble
Вся сборка сводится к тому, что нужно прикрутить эту тягу к треугольнику:
46-Assemble
Теперь можно приступать к сборке ксити.

13. Сборка кисти

Для сборки захвата понадобятся детали из оргстекла и следующие комплектующие:

  1. Сервопривод MG90S — 2шт
  2. М2х10 винт — 4шт
  3. М2 гайка — 4шт
  4. М3х10 винт с головой под в/ш — 2шт
  5. М3х18 винт с головой под в/ш — 2шт
  6. М3х25 винт с головой под в/ш — 1шт
  7. М3 шайба — 8шт
  8. М3 шайба гроверная — 7шт
  9. М3 гайка — 3шт

47-Assemble
Для прикручивания качалок сервоприводов можно использовать крепеж из комплекта, но мы предпочитаем использовать обычные винты М2. Если вы хотите сделать также, то отверстия надо рассверлить (а крепеж докупить).
Также одну из качалок надо подрезать.
48-Assemble
Для начала винтами на М2 прикрутите сервоприводы. Следите внимательно, чтобы на деталях они были установлены также, как на фото:
49-Assemble
Затем установите треугольные детали кисти и свободный "палец" захвата. Захват устанавливается с прокладкой из трех шайб. Закрутить его надо очень слабо при помощи гайки с нейлоновой вставкой. Он должен двигаться с одной стороны максимально свободно и, с другой стороны, с минимальным люфтом. Специальная гайка во время движения предотвратит самоотвинчивание крепления.
50-Assemble

51-Assemble
Далее прикрутите винтами качалки сервоприводов. На фото видно, для чего мы укорачивали одну из качалок.
52-Assemble
Теперь можно прикрутить качалки к сервоприводам. Прежде чем сделать это — установите сервоприводы в среднее положение. Затем установите качалки именно так, как показано на фото. Обратите внимание, что нужно совместить соответствующие зубцы клешни. После установки закрутите винты и убедитесь, что все валы вращаются свободно, а клешня закрывается и открывается
53-Assemble
Теперь осталось только объединить эти две части. Сделайте это так, как показано на фото
55-Assemble
Клешня собрана.
54-Assemble

14. Установка кисти

Для установки кисти на манипулятор потребуются четыре шайбы из оргстекла и перечисленный ниже крепеж:

  1. Подшипник 3х8х3 — 2шт
  2. М3х14 винт с головой под в/ш — 3шт
  3. М3 шайба — 6шт
  4. М3 шайба узкая — 6шт
  5. М3 шайба гроверная — 3шт
  6. М3 гайка — 3шт

56-Assemble
Шарнирные соединения собираются как обычно. Обратить внимание стоит только на дополнительную шайбу с внутренней стороны кисти.
57-Assemble

58-Assemble
После того, как нижние два соединения собраны можно накинуть верхнюю тягу.
59-Assemble
На этом этапе вся механическая часть руки собрана:
60-Assemble

15. Установка и подключение электроники

Наша рука собрана на основе платы EduBoard и специального коммутационного шилда для подключения сервоприводов. Сама плата прикручена к основанию манипулятора при помощи фторопластовых стоек и винтов.
61-Assemble
Сверху на эту плату устанавливается шилд с разъемами для сервопривоодов:
62-Assemble
Чтобы подключить сервоприводы кисти потребуются дополнительные удлинительные провода. Обмотайте их вокруг манипулятора так, чтобы они не могли передавиться.
63-Assemble
Все. Манипулятор полностью собран:
64-Assemble

16. Изменение установки клешни

Захват манипулятора может быть установлен как перпендикулярно рабочей поверхности, так и параллельно ей. То или иное положение удобно в разных конкретных случаях.
Для этого не потребуется никакого дополнительного крепежа. Для начала нужно просто снять клешню с шарниров:
66-Assemble
А затем установить обратно, изменив направление:
67-Assemble
Теперь манипулятор может легко ухватить, к примеру, стакан:
68-Assemble

69-Assemble

Вместо заключения

Остальные статьи цикла статей здесь:
Робо-рука. Часть 1. Описание (все ссылки на фалы для скачивания здесь)
Робо-рука. Часть 3. Электроника и программирование

Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.

Метки: , , , , , , , Просмотров: 23064