Что хотим получить
Мы в этом скромном уроке мы сделаем контроллер, который будет зеркально управлять рукой робота. Такие полезные технические решения могут применяться в различных областях и несут в себе огромную пользу.
Часто подобными устройствами пользуются, например, военные при разминировании различных взрывных устройств.
Также, вполне возможно, что такого рода проекты могут дать толчек в развитии обучения искусственного интеллекта, когда робот обучается на основе действий человека, а после может сам повторять и применять полученные навыки.
Платформы на 4 колесах — основа машинки Arduino
Платформа на колесах — это, безусловно самая простая и эффективная база для построения робота. В продаже есть много различных заготовок такого типа. Некоторые из их:
Платформа для создания робота на Arduino, выполненная из алюминиевого сплава. Платформа оснащена 4 колесами, к каждому из которых подключен отдельный мотор. Моторы идут в комплекте. Платформа может использоваться как основа автомобиля или любого другого ездящего робота. Размер платформы около 20 на 20 см. Винты, гайки и провода для подключения моторов также в комплекте.
Такое основание для вашего будущего робота можно купить примерно за $75 на сайте интернет-магазина DX.com.
Основа для автомобиля Robotbase RB-13K054 4WD. Фото dx.com
Еще одна четырехколесная платформа для создания робота на базе Arduino привлекает внимание своими колесами. Они имеют диаметр 80 мм, ширину 60 мм, выглядят элегантно и надежно. У этой платформы акриловое основание толщиной 1,5 мм. Корпус имеет хорошую устойчивость и подходит для создания быстро передвигающегося робота. Aliexpress продает этот робот-скелет за $60. Комплектация аналогичная предыдущей — колеса, двигатели, провода и винты уже есть в наборе.
Основа для автомобиля 4WD. Фото aliexpress.com
Комплектующие
Ниже перечислим комплектующие, используемые в проекте:
- Arduino UNO
- Сервоприводы MG995
- Сервоприводы DS3115
- Поворотные потенциометры, 10 кОм
Программное обеспечение:
- Arduino IDE
Рука робота использует три обычных сервопривода ШИМ, а каждый угол управляется переменным резистором. Два серводвигателя DS3115 используются в вертикальном направлении, а сервопривод MG995 используется при вращении.
Сборка узлов
Потребуется следующий крепеж:
- М3х10 винт с головой под в/ш — 1шт
- М3х12 винт с головой под в/ш — 6шт
- М3 шайба — 7шт
- М3 шайба гроверная — 7шт
- М3 гайка квадратная — 6шт
И вот эти, ранее собранные, узлы:
Для начала нужно их просто все собрать вместе при помощи пазов.
Сразу прикрутите качалчку сервопривода локтя к тяге.
Следующая операция требует определенной сноровки. Удобнее всего подкладывать квадратные гайки в пазы пинцетом и закручивать в них винты. С каждой стороны по три штуки.
После того, как вы стяните детали шестью винтами, собранная конструкция будет выглядеть вот так:
Делаем руку робота
Мы делаем корпус контроллера на 3D-принтере. Скачать файлы .stl можно в архиве ниже:
Предусмотрены отверстие и позиционирующее отверстие для завинчивания ручки поворотного потенциометра, а также выемка для вставки ручки.
Соберите вместе изготовленные детали и три поворотных потенциометра.
Поворотный потенциометр теперь расположен в том же направлении, что и ось вращения серводвигателя манипулятора робота.
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
…и 5мм
Код Ардуино
Этот простой код ниже просто считывает значение вращающегося потенциометра с помощью аналогового пина, преобразует его в угол и передает на соответствующий сервопривод.
#include Servo myservo1, myservo2, myservo3; float th1=90.0,th2=90.0,th3=90.0; float val1, val2, val3; void setup() { Serial.begin(9600); myservo1.attach(9, 500, 2420); // MG995 myservo2.attach(10, 820, 2140); // DS3115 myservo3.attach(11, 820, 2140); // DS3115 set_servo(); } void loop() { val1 = analogRead(A1); val2 = analogRead(A2); val3 = analogRead(A3); th1 = map(val1, 170.0, 880.0, 0.0, 180.0); if(th1 >= 180.0){ th1 = 180.0; }else if(th1 <= 0.0){ th1 = 0.0; } th2 = map(val2, 150.0, 860.0, 0.0, 180.0); if(th2 >= 180.0){ th2 = 180.0; }else if(th2 <= 0.0){ th2 = 0.0; } th3 = map(val3, 860.0, 160.0, 0.0, 180.0); if(th3 >= 180.0){ th3 = 180.0; }else if(th3 <= 45.0){ th3 = 45.0; } set_servo(); } void set_servo(){ myservo1.write(th1); myservo2.write(th2); myservo3.write(th3); }
В завершение подключите поворотный потенциометр и подключите всё к Arduino.
На этом всё.
Сборка плеча
Крепеж для сборки:
- Диск сервопривода — 1шт
- М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 2шт
- М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт
- М3х10 винт с головой под в/ш — 4шт
- М3 шайба — 12шт
- М3 шайба гроверная — 8шт
Для начала нужно прикрутить металлический диск сервопривода и стойки. Детали симметричные, главное, чтобы круглые вставки из оргстекла не оказались на наружной части руки.
После этого можно прикручивать верхнюю часть:
Сборка кисти
Для сборки захвата понадобятся детали из оргстекла и следующие комплектующие:
- Сервопривод MG90S — 2шт
- М2х10 винт — 4шт
- М2 гайка — 4шт
- М3х10 винт с головой под в/ш — 2шт
- М3х18 винт с головой под в/ш — 2шт
- М3х25 винт с головой под в/ш — 1шт
- М3 шайба — 8шт
- М3 шайба гроверная — 7шт
- М3 гайка — 3шт
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.
Для начала винтами на М2 прикрутите сервоприводы. Следите внимательно, чтобы на деталях они были установлены также, как на фото:
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.
Далее прикрутите винтами качалки сервоприводов. На фото видно, для чего мы укорачивали одну из качалок.
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
Теперь осталось только объединить эти две части. Сделайте это так, как показано на фото
Клешня собрана.
Сборка локтя
Для сборки локтя вам потребуются детали из оргстекла и следующий крепеж:
- М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 2шт
- М3х10 винт с головой под в/ш — 4шт
- М3 шайба — 4шт
- М3 шайба гроверная — 4шт
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.
Установка первой кистевой тяги
Вам понадобится сама тяга и следующий крепеж:
- Подшипник 3х8х3 — 2шт
- М3х14 винт с головой под в/ш — 2шт
- М3 гайка — 2шт
- М3 шайба — 4шт
- М3 шайба узкая — 4шт
- М3 шайба гроверная — 2шт
Эта тяга удерживает треугольник в стационарном положении относительно земли. Сначала прикрутите одну сторону тяги к ушку на основании руки.
С наружной стороны, как обычно, нужно установить шайбу из оргстекла.
Теперь можно прикрутить вторую сторону тяги к треугольнику. Для этого потребуется установить дополнительную шайбу, чтобы тяга была максимальная параллельно с плечом.
Головка винта обязательно должна быть с внутренней стороны, иначе она будет цепляться за локоть.
