Робо-рука. Сборка механики
Мы разработали робо-руку, которую любой желающий сможет собрать самостоятельно. В этой статье речь пойдем о том, как собрать механические части нашего манипулятора.
Обратите внимание! Это старая статья! Вы можете ознакомиться с ней, если вас интересует история проекта. Актуальная версия здесь.
Вот видео ее работы:
Описание конструкции
За основу мы взяли, манипулятор представленный на сайте Kickstarter, который назывался uArm. Авторы этого проекта обещали, что после завершения компании выложат все исходники, но этого не произошло. Их проект представляет собой отличное сочетание качественно сделанного как аппаратного, так и программного обеспечения. Вдохновившись их опытом мы решили сделать подобный манипулятор самостоятельно.
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. В проекте с Kickstarter’а этого недостатка нет, так как усилия передаются через тяги и все двигатели расположены у основания.
Второе преимущество конструкции в том, что площадка для размещения инструмента (захвата, присоски и т.д.) всегда расположена параллельно рабочей поверхности.
В итоге манипулятор имеет три сервопривода (три степени свободы), которые позволяют ему перемещать инструмент по всем трем осям.
Сервоприводы
Для нашего манипулятора мы использовали сервоприводы Hitec HS-485. Это достаточно дорогие цифровые сервомашинки, но за свои деньги они обеспечивают честное усилие 4,8кг/см, точную отработку позиции и приемлемую скорость.
Их можно заменить на другие с такими же размерами
Разработка манипулятора
Для начала мы составили модель в SketchUp. Проверили конструкцию на собираемость и подвижность.
Нам пришлось немного упростить конструкцию. В оригинальном проекте использовались подшипники, которые сложно купить. Еще мы решили на начальном этапе не делать захват. Для начала мы планируем сделать из манипулятора управляемый светильник.
Изготавливать манипулятор мы решили из оргстекла. Оно достаточно дешево, хорошо выглядит и легко режется лазером. Для резки достаточно нарисовать требуемые детали в любом векторном редакторе. Мы сделали это в NanoCad:
В конце статьи мы дадим ссылку на файл в формате *.dwg, для тех кто захочет повторить наш опыт.
Резка оргстекла
Мы заказываем резку оргстекла в компании, находящейся недалеко от Екатеринбурга. Они делают быстро, качественно и не отказываются от небольших заказов. Стоить резка таких деталей будет около 800 рублей. В результате вы получите вырезанные детали с обоих сторон которых находится полиэтиленовая пленка. Эта пленка нужна для защиты материала от образования окалины.
Эту пленку необходимо удалить с обоих сторон.
Еще мы заказали гравировку на поверхности некоторых деталей. Для гравировки достаточно просто нарисовать изображение на отдельном слое и указать это при заказе. Места гравировки необходимо зачистить зубной щеткой и затереть пылью. Получилось очень неплохо:
В итоге после удаления пленки и затирки у нас получилось вот это:
Сборка манипулятора
Для начала необходимо собрать пять частей:
В основании необходимо использовать винты с готовкой в потай. Придется немного рассверлить отверстия, чтобы рука могла поворачиваться.
После того как эти части собраны остается только прикрутить их к качалкам сервоприводов и накинуть тяги для позиционирования инструмента. Достаточно трудно прикрутить именно два привода в основании:
Сначала необходимо установить шпильку длиной 40мм (показана желтой линией на фото), а затем прикрутить качалки.
Для шарниров мы использовали обычные винты М3 и гайки с нейлоновой вставкой для предотвращения самораскручивания. Эти гайки хорошо видно на конце манипулятора:
Пока это просто плоская площадка на которую мы для начала планируем приделать лампочку.
Собранный манипулятор
Итоги
Сейчас мы работаем над электроникой и программным обеспечением и скоро расскажем вам о продолжении проекта, так что пока у нас нет возможности продемонстрировать его работу.
В перспективе мы планируем оснастить манипулятор захватом и добавить подшипники.
Если у Вас возникло желание сделать свой манипулятор — вы можете скачать файл для резки здесь.
Список крепежа, который потребуется:
- М4х10 винт с головкой под внутренний шестигранник, 12шт
- М3х60 винт, 1шт
- М3х40 шпилька, 1шт (возможно придется немного укоротить напильником)
- М3х16 винт с гол. под в/ш, 4шт
- М3х16 винт с головкой в потай, 8шт
- М3х12 винт с гол. под в/ш, 6шт
- М3х10 винт с гол. под в/ш, 22шт
- М3х10 винт с головкой в потай, 8шт
- М2х6 винт с гол. под в/ш, 12шт
- М3х40 стойка латунная мама-мама, 8шт
- М3х27 стойка латунная мама-мама, 5шт
- М4 гайка, 12шт
- М3 гайка, 33шт
- М3 гайка с нейлоновым фиксатором, 11шт
- М2 гайка, 12шт
- Шайбы
UPD1
С момента публикации этой статьи прошло много времени. Первая ее формация была желтой и она была предельно ужасна. Красную руку уже было не стыдно показать на сайте, но без подшипников она все еще работала не достаточно хорошо, а еще ее было трудно собирать.
Мы сделали прозрачную версию с подшипниками, которая стала работать уже гораздо лучше и лучше был продуман процесс сборки. Эта версия манипулятора даже успела побывать на нескольких выставках:
Делая прозрачную руку мы понимали, что это не финальная версия. Поработав с ним, мы немного изменили чертежи, увеличили прочность, отработали сборку и недавно собрали окончательную, белую версию:
Сейчас мы готовим все материалы для публикации исходников проекта, так что добавляйте наш сайт в RSS-ридер — скоро будет весело!
UPD2
Ура! Мы закончили работу над манипулятором! Вы можете познакомиться с ним здесь.
Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.
Метки: DIY, манипулятор, резка оргстекла, робо-рука, самодельный Просмотров: 15537