roboforum.ru

Введение
Доброго времени суток уважаемые коллеги!
Хочу поделиться своей работой по изготовлению робота-манипулятора.
Проект носит характер ознакомления с вопросами роботостроения, движителей (приводов), электронной начинки (готовых модулей микроконтроллеров) и тому подобное.
Данный пост будут состоять из определенных частей, в которых будет описана выполненная мой работа, проблемы, и последовательность процесса по следующим частям:
1.Проектирование и создание механических частей манипулятора, выбор движителей, крепление, сборка робота;
2.Выбор микроконтроллера, установка, разбор пинов подключения, дополнительное оборудование;
2.Реализация питания микроконтроллера и движителей робота;
3.Разбор вопросов программирования, выбор среды программирования, подготовка управляющих программ;
4.И как итог запуск манипулятора.
Постараюсь придерживается данного плана, на сколько это возможно новичку направления робототехники.
Дополнительно скажу, что возлагаю большие надежды на свой проект и поэтому работаю с душой, вкладывая всё свое свободное время и возможные денежные средства.
Рассчитываю на Вашу поддержку и осмысленную критику.

Часть 1. Выбор движителей
И так, начну с движителей. Именно от них будут зависеть размеры робота-манипулятора, его габариты. Необходимо определиться с их креплением к телу робота, динамическими характеристиками, а также понимать их стоимость.
Идеально подойдут сервоприводы.
Поскольку манипулятор будет изготовлен в целях самообучения, нагрузок, кроме его собственного веса,не предусматривается, движители будут выбираться из сервоприводов с небольшим моментом, примерно до 10 кг/см, и небольшой стоимостью.
Также стоял вопрос о цифровом или аналоговом управлении. Отталкиваясь от вышесказанного, выбрал аналоговое управление, так как лучшие динамические характеристики цифрового без надобности.
Сервоприводами робота-манипулятора стали HEZTRONIKHX 5010, аналоговые, размеры 40х20х38 мм, вес 39 г, скорость поворота 0.16с/60 град, усилие навалу (момент на плече 1 см) 6.5 кг/см. В комплекте качалки, 4 самореза для крепления к привода, и один для крепления качалки. Стоимость приблизительно 350 руб./шт.
Сервоприводы приобретены в количестве 3 шт. по принципу:первый – горизонтальное вращение, второй - вертикальное вращение плеча № 1, третий - вертикальное вращение плеча № 2.
С окончанием плеча № 2 манипулятора не определился, это относится к будущей мой работе над проектом. Возможно это будет захват, либо рабочий инструмент. Может то что вы подскажете.

Часть 1.1 Проектирование робота манипулятора на компьютере
Проектирование конструкции манипулятора выполнил в программном пакете SolidWorks. 3D моделирование позволило учесть сразу все необходимые размеры, сборка позволит избежать проблемы с сопряжением элементов механизма.
С самого начала отталкивался от геометрии сервоприводов, создал модель, измерив HEZTRONIKHX 5010 вдоль и поперек штангенциркулем.Создал качалку, выбрав самую простую – круглую (она монолитная, отверстия под крепление выполняются самостоятельно).
Получив модель сервопривода и понимая его геометрию для крепления, приступил к созданию базового элемента, на которую крепится все остальное.
Тут встал вопрос о материале исполнения манипулятора и размерах элементов.
Приобрел оргстекло толщиной 4 мм. Резка деталей выполнена на лазерном станке EPILOG LASER MINI с рабочем полем резки 600х300 мм. Изучив мануал станка и поняв, что отступ от кромок должен быть 5 мм, рабочее пространство сократилось до 590х290 мм.
Размеры сервопривода 40х20 мм, следовательно отверстие под него в элементе 42х21 мм, увеличение до 42 мм необходимо для более комфортного размещения сервопривода, поскольку имеется ухо выхода проводки. Проведено скругление в местах сопряжения, где размещен привод, для снятия напряженности. Отступ для отверстий под саморезы взяты с отступом в виде прямоугольного равнобедренного треугольника с ребрами по 8 мм.
Поскольку саморезы, которые идут в комплекте с сервоприводом имеют размер М2 (я так понял это толщина с резьбой в 2 мм), отверстия на элементах робота сделал диаметром 1.8 мм, чтобы при закручивании, саморез сам нарезал себе резьбу.
В SolidWorks выполнены следующие элементы манипулятора:
1.Сервопривод;
2.Качалка;
3.Базовая платформа;
4.Платформа вращения (движение по горизонтали (ось y));
5.Вертикальный держатель (движениепо вертикали (ось x));
6.Плечо № 1(движениепо вертикали (ось x));
7.Плечо № 2.
Встал вопрос о том, каким образом будет закреплен вертикальный держатель относительно платформы вращения, они должны быть расположены перпендикулярно.
Решением было выполнить в вертикальном держателе вырез по геометрии креста, для болтовой тяжки.
После сборки манипулятора в SolidWorks, проверки на пересечения элементов, приступил к экспортированию контуров в pdf фаил, именно с него планировалось резать оргстекло лазерным станком.
Для этого сделан фаил чертежа в SolidWorks, затем данный фаил перемещен в AutoCAD, для то того чтобы более лучшим способом скомпоновать элементы робота-манипулятора. После компоновки, фаил перенесен в CorelDRAW, в нем еще раз проверены размеры и фаил пересохранен в pdf.

Часть 1.2 Сборка манипулятора (механическая часть)
В первую очередь на вырезанных элементах манипулятора убрана прозрачная голубая пленка с одной стороны и прозрачная пленка с другой стороны.
Резка элементов прошла с небольшими дефектами, а именно.
Отверстия диаметром 1.8 мм под саморезы крепления сервоприводов лазер не взял, точнее взял, но внутренний элемент остался, хотя и держался на маленькой шейке. Они были выдавлены отверткой и без проблем отвалились.
Одно отверстие лазер вообще не взял, оставив только метку центра.
Перед сборкой робота также было необходимо просверлить круглые качалки, шедшие в комплекте к сервоприводам, сверлом диаметра в 2 мм.
Данная процедура по бурению отверстий на качалках и на элементе манипулятора с меткой в место отверстия, выполнена на миниатюрном сверлильном станке.
Кстати, не правильно измерил сверло, которое должно быть диаметром 1.8 мм для бурения элемента, в результате более маленькое отверстие и как итог обломанный саморез при его вкручивании.
Сервоприводы сели идеально, отверстия подошло точь в точь.
Крепление платформы вращения к вертикальному держателю выполнялось винтами и гайками, которые подбирались случайно. При этом были огромные сомнения о жесткости конструкции, однако они не подтвердилось. Элементы относительно друг друга закреплены надежно, люфта нет.
Крепление качалок к элементам робота было выполнено с помощью соединения винтов М2 l= 10 мм и гаек. Шайб нет.
При установке элементов с качалками на сервоприводы проведена калибровка, то есть вал привода прокручен в крайнее положение и на него установлен элемент под углом в 90 градусов, поскольку сектор вращения сервоприводы равен 180 градусов. Это обеспечит эффективный угол работы манипулятора.
Сборка выполнена.

Предварительное заключение
Задуманное этапа № 1 выполнено, получен самодельный робот-манипулятор, но необходима доработка.
В ближайшее время необходимо изменить конечное плечо манипулятора для крепление рабочего инструмента.Также сделать нижнюю платформу, которая будет находится под базовой и крепиться с помощью шпилек,на ней будет размещается микроконтроллер, схема питания, разводка электропроводов.
А после этого уже буду выходить на следующие этапы работы – реализация схем и элементов питания сервоприводов, выбор и размещение платы управления. Думаю приобретать микроконтроллер либо ArduinoUNO, либо ArduinoMEGA. Может вы что то другое посоветуете.

P.S.

Спасибо.
Фотографии:
1. 3D – модель манипулятора в SolidWorks
2. 2D – элементы манипулятора в autoCAD
3. 2D – элементы манипулятора в CorelDRAW
4. Фотография элементов манипулятора
5. Фотография элементов манипулятора
6. Фотография манипулятора

Хм. Уважаю. Но ведь есть https://roboshop.spb.ru/mechanics

RootAdmin писал(а):Хм. Уважаю. Но ведь есть https://roboshop.spb.ru/mechanics

Спасибо!) Приятно когда ссылки на магазин оставляешь не ты сам) Покупали уже?

RootAdmin писал(а):Хм. Уважаю. Но ведь есть https://roboshop.spb.ru/mechanics

Если все начнут собирать устройства из готовых узлов, то кому тогда создавать эти готовые узлы?

Коллега
Весьма похвальна Ваша последовательность и методичность в процессе построения манипулятора
Однако Вы пропустили два оченьважных пункта:
1. Техническое задание - покрайней мере два параметра, область действия манипулятора и вес поднимаемого груза
2. Соответственно с пунктами тз - математическмя модель механики . Из этих двух пунктов собственно и проводятся дальнейшие Ваши действия.
Дополнительным пунктом - является изучение прототипов. Не нужно этим принебрегать, идти по граблям больно и и затратнo.
Уважительно относясь к Вашим начинаниям, хотел бы заметить, что Ваша кинематическая схема далеко не оптимальна.
Лазерная резка и всякие 3д принтеры хорошо - в Вашем случае лобзик и напильник лучше
Спасибо loox

мне показалось или на днях я видел этот "манипулятор" на выставке НТТМ в г. Красноярске?

ПС движитель - это нечто иное, не используемое в манипуляторах.

vlad-i-slav писал(а):

RootAdmin писал(а):Хм. Уважаю. Но ведь есть https://roboshop.spb.ru/mechanics

Спасибо!) Приятно когда ссылки на магазин оставляешь не ты сам) Покупали уже?

Да не за что. Да, и такой манипулятор тоже. Дети - в восторге.

RootAdmin писал(а):

vlad-i-slav писал(а):

RootAdmin писал(а):Хм. Уважаю. Но ведь есть https://roboshop.spb.ru/mechanics

Спасибо!) Приятно когда ссылки на магазин оставляешь не ты сам) Покупали уже?

Да не за что. Да, и такой манипулятор тоже. Дети - в восторге.

Сейчас ищу тестера для четырехногого робота. Отдам комплект для сборки совершенно бесплатно. Из минусов - отсутствие инструкции на русском языке, если интересно, напишите info@roboshop.spb.ru

Если по теме - то конструкция на аналоговых сервах - только поиграться ИМХО.
Хочу собрать по мотивам mearm манипулятор на редукторных шаговиках типа 35byj.

Усилие - до 2 кг/см. Не хуже серв "девятиграммовых".
Да, надо будет делать эндстопы для определения нулевого положения. Но зато надеюсь избавиться от рывков и дерганий.