Саморобна рука маніпулятора для робота. Роботизована рука маніпулятор


Має підсвічування. Усього робот працює на 6-ти серводвигуна. Для створення механічної частини використовувався акрил завтовшки два міліметри. Для виготовлення штатива було взято основу від диско-кулі, при цьому один мотор побудований прямо в нього.

Робот працює на платі Arduino. Як джерело живлення використовується комп'ютерний блок.

Матеріали та інструменти:
- 6 серводвигунів;
- акрил завтовшки 2 мм (і ще невеликий шматок завтовшки 4 мм);
- штатив (для створення основи);
- ультразвуковий датчик відстані типу hc-SR04;
- контролер Arduino Uno;
- контролер живлення (виготовляється самостійно);
- Блок живлення від комп'ютера;
- комп'ютер (необхідний програмування Arduino);
- дроти, інструменти та інше.



Процес виготовлення:

Крок перший. Збираємо механічну частину робота
Механічна частина збирається дуже легко. Два шматки акрилу потрібно з'єднати за допомогою серводвигуна. Інші дві ланки з'єднуються аналогічно. Щодо схвату, то його найкраще купити через інтернет. Усі елементи кріпляться за допомогою гвинтів.

Довжина першої частини становить близько 19 см, а другий приблизно 17.5 см. Передня ланка має довжину 5.5 см. Щодо інших елементів, то їх розміри вибираються на власний розсуд.





Кут повороту в основі механічної рукиповинен становити 180 градусів, тому знизу необхідно встановити серводвигун. У нашому випадку його потрібно встановити у диско-кулю. Робот встановлюється вже на серводвигун.

Для установки ультразвукового датчиказнадобиться шматок акрилу завтовшки 2 см.

Щоб встановити схват, буде потрібно кілька гвинтів і серводвигун. Потрібно взяти гойдалку від серводвигуна і вкорочувати її доти, доки вона не підійде до схвату. Потім можна закрутити два маленькі гвинти. Після встановлення серводвигун потрібно повернути в крайнє ліве положення та звести губки захвату.

Тепер серводвигун кріпиться на 4 болти, при цьому важливо стежити, щоб він знаходився в крайньому лівому положенні, а губи були зведені.
Тепер сервпривід можна підключити до плати та перевірити, чи працює схват.








Крок другий. Підсвічування робота
Щоб робот був цікавішим, йому можна зробити підсвічування. Робиться це за допомогою світлодіодів різноманітних кольорів.


Крок третій. Підключення електронної частини
Основним контролером для робота є платня Arduino. Як джерело живлення використовується комп'ютерний блок, на його виходах потрібно знайти напругу 5 Вольт. Воно має бути, якщо заміряти мультиметром напругу на червоному та чорному дроті. Ця напруга потрібна для живлення серводвигунів та датчика відстані. Жовтий та чорний провід блоку видає вже 12 Вольт, вони потрібні для роботи Arduino.

Для сервомоторів потрібно зробити п'ять конекторів. До позитивних підключаємо 5В, а негативні до землі. Аналогічним чином підключається датчик відстані.

Ще на платі є світлодіодний індикатор живлення. Для його підключення використовується резистор 100 Ом між +5В та землею.










Виходи від серводвигунів підключаються до ШИМ-виходів на Arduino. Такі піни на платі позначаються значком "~". Що стосується ультразвукового датчика відстані, його можна підключити до пін 6 і 7. Світлодіод підключається до землі і 13-му піну.

Тепер можна розпочинати програмування. Перед тим як підключатися через USB, переконайтеся, що живлення повністю відключено. При тестуванні програми харчування робота також потрібно відключати. Якщо це не зробити, контролер отримати 5В від USB та 12В від блока живлення.

На схемі можна побачити, що для керування серводвигунами були додані потенціометри. Вони не є необхідною складовою робота, але без них запропонований код не працюватиме. Потенціометри підключаються до пін 0,1,2,3 та 4.

На схемі є резистор R1 його можна замінити потенціометром на 100 кОм. Це дозволить регулювати яскравість вручну. Щодо резисторів R2, то їх номінал 118 Ом.

Ось перелік основних вузлів, які застосовувалися:
- 7 світлодіодів;
- R2 – резистор на 118 Ом;
- R1 – резистор на 100 кОм;
- Перемикач;
- фоторезистор;
- Транзистор bc547.

Крок четвертий. Програмування та перший запуск робота
Щоб керувати роботом, використано 5 потенціометрів. Цілком реально замінити таку схему на один потенціометр і два джойстики. Як підключити потенціометр, було показано на попередньому кроці. Після встановлення скечу робота можна випробувати.

Перші випробування робота показали, що встановлені серводвигуни типу futuba s3003 виявилися слабкими для робота. Їх можна використовувати лише повороту руки чи для схвата. Натомість автор встановив двигуни mg995. Ідеальним варіантомбудуть двигуни типу mg946.

Вітаю!

Розповідаємо про лінійку колаборативних роботів-маніпуляторів Universal Robots.

Компанія Юніверсал-робот родом з Данії, займається випуском колаборативних роботів-маніпуляторів для автоматизації циклічних виробничих процесів. У цій статті наведемо їх основні технічні характеристикиі розглянемо сфери застосування.

Що це?

Продукція компанії представлена ​​лінійкою з трьох полегшених промислових маніпуляційних пристроїв із розімкненим кінематичним ланцюгом:
UR3, UR5, UR10.
Всі моделі мають 6 ступенів рухливості: 3 переносні та 3 орієнтуючі. Пристрої від Юніверсал-роботс виробляють лише кутові переміщення.
Роботи-маніпулятори поділені на класи, залежно від максимально допустимого корисного навантаження. Іншими відмінностями є - радіус робочої зони, вага та діаметр основи.
Всі маніпулятори UR оснащені датчиками абсолютного положення високої точності, які спрощують інтеграцію з зовнішніми пристроямита обладнанням. Завдяки компактному виконанню, маніпулятори UR не займають багато місця і можуть встановлюватись у робочих секціях або на виробничих лініях, де не розміщуються звичайні роботи. Характеристики:
Чим цікавіПростота програмування

Спеціально розроблена та запатентована технологія програмування дозволяє операторам, які не володіють спеціальними навичками, швидко виконати налаштування роботів-маніпуляторів UR та керувати ними за допомогою інтуїтивної технології 3D-візуалізації. Програмування відбувається шляхом серії простих пересувань робочого органу маніпулятора в необхідні положення або натисканням стрілок у спеціальній програмі на планшеті.UR3: UR5: UR10: Швидке налаштування

Оператору, який виконує первинний запуск обладнання, знадобиться менше години для розпакування, монтажу та програмування першої простої операції. UR3: UR5: UR10: Колаборативність та безпека

Маніпулятори UR здатні замінити операторів, які виконують рутинні завдання у небезпечних та забруднених умовах. У системі управління ведеться облік зовнішніх впливів, що надаються на робот-маніпулятор в процесі роботи. Завдяки цьому маніпуляційні системи UR можна експлуатувати без захисних огорож, поряд з робочими місцями персоналу. Системи безпеки роботів схвалені та сертифіковані TÜV – Спілкою працівників технічного нагляду Німеччини.
UR3: UR5: UR10: Різноманітність робочих органів

Наприкінці промислових маніпуляторів UR передбачено стандартизоване кріплення для встановлення спеціальних робочих органів. Між робочим органом та кінцевою ланкою маніпулятора можна встановити додаткові модулі силомоментних сенсорів або камер. Можливості застосування

З промисловими роботами-маніпуляторами UR відкриваються можливості автоматизації практично всіх циклічних рутинних процесів. Пристрої компанії Юніверсал-роботс відмінно зарекомендували себе в різних сферах застосування.

Перекладка

Встановлення маніпуляторів UR на ділянках перекладки та пакування дозволяє збільшити точність та зменшити усадку. Більшість операцій з перекладки може здійснюватись без нагляду. Полірування, буферування, шліфування

Вбудована система датчиків дозволяє контролювати точність і рівномірність зусилля на криволінійних і нерівних поверхнях.

Лиття під тиском

Висока точність рухів, що повторюються, дозволяє застосовувати роботи UR для завдань переробки полімерів та інжекційного лиття.
Обслуговування верстатів з ЧПУ

Клас захисту оболонки забезпечує можливість встановлення маніпуляційних систем для спільної працізі верстатами ЧПУ. Упаковка та штабелювання

Традиційні технології автоматизації відрізняються громіздкістю та дорожнечею. Роботи UR, що легко настроюються, здатні працювати без захисних екранів поруч із співробітниками або без них 24 години на добу, забезпечую високу точність і продуктивність. Контроль якості

Роботизований маніпулятор з відеокамерами придатний для проведення тривимірних вимірювань, що є додатковою гарантією якості продукції. Складання

Простий пристрій кріплення робочого органу дозволяє оснащувати роботи UR відповідними допоміжними механізмами, необхідними для збирання деталей з дерева, пластику, металу та інших матеріалів. Згвинчування

Система управління дозволяє контролювати момент, що розвивається в уникненні надмірної затяжки і забезпечення необхідного натягу. Склеювання та зварювання

Висока точність позиціонування робочого органу дозволяє скоротити кількість відходів під час операцій склеювання чи нанесення речовин.
Промислові роботи-маніпулятори UR можуть виконувати різні типизварювання: дугову, точкову, ультразвукову та плазмову. Разом:

Промислові маніпулятори від Юніверсал-роботс компактні, легкі, прості в освоєнні та обігу. Роботи UR – гнучке рішення для кола завдань. Маніпулятори можна запрограмувати на будь-які дії властиві рухам людської руки, а обертальні рухи їм вдаються набагато краще. Маніпуляторам не властиві втома і страх отримати травму, не потрібні перерви та вихідні.
Рішення від Юніверсал-роботс дозволяють автоматизувати будь-який рутинний процес, що збільшує швидкість та якість виробництва.

Обговоріть автоматизацію ваших виробничих процесів за допомогою маніпуляторів Юніверсал-роботс з офіційним дилером.

Муніципальне бюджетна установа

додаткової освіти«Станція юних техніків»

міста Каменськ Шахтинський

Муніципальний етапобласного зльоту-конкурсу

«Юні конструктори Дону – третьому тисячоліттю»

Розділ «Робототехніка»

« Рука-маніпулятор на Arduino»

педагог додаткової освіти

МБУ ДО «СЮТ»

    Вступ 3

    Дослідження та аналіз 4

    Етапи виготовлення вузлів та складання маніпулятора 6

    1. Матеріали та інструменти 6

      Механічна начинка маніпулятора 7

      Електронна начинкаманіпулятора 9

    Висновок 11

    Джерела інформації 12

    Додаток 13

    Вступ

Робот – маніпулятор це тривимірна машина, що має три виміри, що відповідають простору живої істоти. У широкому розумінні маніпулятор може бути визначений як технічна системаздатна заміщати людину або допомагати їй у виконанні різних завдань.

Нині розвиток робототехніки не йде, а біжить, випереджаючи час. Тільки за перші 10 років XXI століття було винайдено та впроваджено понад 1 млн. роботів. Але найцікавіше, що розробками у цій галузі можуть займатися не лише колективи великих корпорацій, групи вчених та інженерів професіоналів, а й звичайні школярі по всьому світу.

Для вивчення робототехніки у школі розроблено кілька комплексів. Найбільш відомі з них – це:

    Robotis Bioloid;

    LEGO Mindstorms;

  • Arduino.

Великий інтерес у роботобудівників мають конструктори Arduino. Плати Arduino - це радіо - конструктор, дуже простий, але досить функціональний для дуже швидкого програмування мовою Вірінг (фактично С++) та втілення в життя технічних ідей.

Але, як показує практика, все більше практичне значеннянабувають саме роботи молодих спеціалістів нового покоління.

Навчання дітей програмування буде завжди актуальним, оскільки бурхливий розвиток робототехніки пов'язаний, перш за все, з розвитком інформаційних технологійта засобів комунікації.

Мета проекту – створення навчального радіо - конструктора з урахуванням руки – маніпулятора, на навчання дітей програмуванню серед Arduino в ігровій формі. Дати можливість якомога більше дітей могли познайомитися з конструкторською діяльністю в робототехніці.

Завдання проекту:

    розробити та побудувати навчальну руку – маніпулятор з мінімальними витратамикоштів, що не поступається закордонним аналогам;

    як механізми маніпулятора використовувати сервоприводи;

    керування механізмами маніпулятора здійснити за допомогою радіо-конструктора Arduino UNO R 3;

    розробити програму серед програмування Arduino для пропорційного управління сервоприводами.

Для виконання поставленої мети та завдань нашого проекту необхідно вивчити види існуючих маніпуляторів, технічну літературу з цієї теми та апаратно-обчислювальну платформу Arduino.

    Дослідження та аналіз

Дослідження.

Промисловий маніпулятор- призначений для виконання рухових і керуючих функцій у виробничому процесі, тобто автоматичний пристрій, що складається з маніпулятора і пристрою управління, що перепрограмується, який формує керуючі впливи, що задають необхідні руху виконавчих органів маніпулятора. Застосовується для переміщення предметів виробництва та виконання різних технологічних операцій.

Про
бучачий конструктор - маніпулятор забезпечений роботизованою рукою, яка стискається та розтискається. З його допомогою можна грати у шахи, керуючи дистанційно. Також можна за допомогою робо - руки роздавати візитки. Рух включають: зап'ястя 120°, лікоть 300°, базове обертання 270°, базові рухи 180°. Іграшка дуже хороша і корисна, але вартість його складає близько 17 200 рублів.

Завдяки проекту «uArm» кожен бажаючий може зібрати свого настільного міні - робота. "uArm" - це 4-x осьовий маніпулятор, мініатюрна версія промислового робота "ABB PalletPack IRB460" Маніпулятор оснащений мікропроцесором Atmel і набором сервомоторів, загальна вартість необхідних деталей - 12959 рублів. Проект uArm вимагає хоча б початкових навичок програмування та досвіду конструювання Лего. Міні-робот можна запрограмувати на безліч функцій: від гри на музичному інструменті, до завантаження якоїсь складної програми. В даний час ведеться розробка програм для iOS та Android, що дозволить керувати "uArm" зі смартфона.

Маніпулятори «uArm»

Більшість існуючих маніпуляторів припускають розташування двигунів у суглобах. Це простіше конструктивно, але виходить, що двигуни повинні піднімати як корисне навантаження, а й інші двигуни.

Аналіз.

За основу взяли маніпулятор, представлений на сайті Kickstarter, який називався "uArm". Перевага цієї конструкції в тому, що майданчик для розміщення захоплення завжди розташований паралельно робочої поверхні. Тяжкі двигуни розташовані біля основи, зусилля передаються через тяги. У результаті маніпулятор має три сервоприводи (три ступені свободи), які дозволяють йому переміщати інструмент по всіх трьох осях на 90 градусів.

У рухомих частинах маніпулятора вирішили встановити підшипники. Така конструкція маніпулятора має масу переваг перед багатьма моделями, які зараз є у продажу: Загалом у маніпуляторі використано 11 підшипників: 10 штук на вал 3мм та один на вал 30мм.

Характеристики руки маніпулятора:

Висота: 300мм.

Робоча зона(При повністю витягнутому маніпуляторі): від 140мм до 300мм навколо основи

Максимальна вантажопідйомність на витягнутій руці: 200г

Споживаний струм, не більше: 1А

Простота збирання. Дуже багато уваги приділили тому, щоб була така послідовність складання маніпулятора, коли всі деталі прикручувати гранично зручно. Особливо складно було зробити це для вузлів потужних сервоприводів у основі.

Управління реалізується за допомогою змінних резисторів, пропорційне управління. Можна сконструювати управління типу пантограф, як у ядерників і героя у великому роботі з фільму «Аватара», може керуватися і мишкою, а за прикладами коду можна скласти свої алгоритми руху.

Відкритість проекту. Будь-який бажаючий може зробити свої інструменти (присоску або затискач олівця) і завантажити в контролер необхідну для виконання поставленої задачі програму (скетч).

    Етапи виготовлення вузлів та складання маніпулятора

      Матеріали та інструменти

Для виготовлення руки – маніпулятора використовували композитну панель, товщиною 3мм та 5мм. Це матеріал, який складається з двох алюмінієвих листів, товщиною 0,21 мм з'єднаних термопластичним прошарком з полімеру, має гарну жорсткість, легкий і добре обробляється. Завантажені фотографії маніпулятора в інтернеті оброблялися комп'ютерною програмою Inkscape (векторний графічний редактор). У програмі AutoCAD (тривимірна система автоматизованого проектування та креслення) креслилися креслення руки – маніпулятора.

Готові деталі для маніпуляторів.

Готові деталі основи маніпулятора.

      Механічна начинка маніпулятора

Для основи маніпулятора використовували сервоприводи MG-995. Це цифрові сервоприводи з металевими шестеренками та шарикопідшипниками, вони забезпечують зусилля 4,8 кг/см, точне відпрацювання позиції та прийнятну швидкість. Важить один сервопривід 55,0 г при розмірах 40,7 х 19,7 х 42,9мм, напруга живлення від 4,8 до 7,2 вольт.

Для захоплення та повороту пензля використовували сервоприводи MG-90S. Це також цифрові сервоприводи з металевими шестеренками та шарикопідшипником на вихідному валу, вони забезпечують зусилля 1,8 кг/см та точне відпрацювання позиції. Важить один сервопривід 13.4 г при розмірах 22,8 х 12,2 х 28,5мм, напруга живлення від 4,8 до 6,0 вольт.


Сервопривід MG-995 Сервопривід MG90S

Підшипник розміром 30х55х13 використовується для полегшення повороту основи руки – маніпулятора із вантажем.


Встановлення підшипника. Поворотний пристрій у зборі.

Основа руки – маніпулятора у зборі.


Деталі для збирання захоплення. Захоплення у зборі.

      Електронна начинка маніпулятора

Є такий відкритий проект, Який називається Arduino. Основа цього проекту – базовий апаратний модуль та програма, в якій можна написати код для контролера спеціалізованою мовою, і яка дозволяє цей модуль підключити та запрограмувати.

Для роботи з маніпулятором використовували плату Arduino UNO R 3 та сумісну плату розширення для підключення сервоприводів. На ньому встановлений стабілізатор 5 вольт, для живлення сервоприводів, PLS-контакти для підключення сервоприводів та роз'єм для підключення змінних резисторів. Живлення здійснюється від блоку 9В, 3А.

Плата контролера Arduino UNO R 3.

Принципова схемарозширення для плати контролера Arduino UNO R 3 розроблялася з урахуванням поставлених завдань.

Принципова схема плати розширення для контролера.

Плата розширення для контролера.

Підключаємо плату Arduino UNO R 3 за допомогою кабелю USB A-B до комп'ютера, встановлюємо необхідні налаштування серед програмування, складаємо програму (скетч) для роботи сервоприводів використовуючи бібліотеки Arduino. Компілюємо (перевіряємо) скетч, потім завантажуємо в контролер. З детальною інформацієюпро роботу в середовищі Arduino можна ознайомитися на сайті http://edurobots.ru/category/uroki/ (Arduino для початківців. Уроки).

Вікно програми зі скетчем.

    Висновок

Дана модель маніпулятора відрізняється низькою собівартістю, від таких як простий конструктор «Уткоробот» який виконує 2 рухи і коштує 1102 рублів, або Лего - конструктор «Поліцейська ділянка» вартістю 8429 рублів. Наш конструктор виконує 5 рухів та коштує 2384 рублі.

Комплектуючі та матеріал

Кількість

Сервопривід MG-995

Сервопривід MG90S

Підшипник 30х55х13

Підшипник 3х8х3

М3х27 стійка латунна мама-мама

М3х10 гвинт із гол. під в/ш

Композитна панельрозміром 0,6м2

Плата контролера Arduino UNO R 3

Змінні резистори 100ком.

Низька собівартість сприяла розробці технічного конструктора руки - маніпулятора, з прикладу якої продемонстровано принцип роботи маніпулятора, виконання поставлених завдань у ігровій формі.

Принцип роботи серед програмування Arduino відмінно зарекомендував себе на випробуваннях. Такий спосіб управління та навчання програмуванню в ігровій формі не тільки можливий, а й ефективний.

Початковий файл зі скетчем, взятий на офіційному сайті Arduino і налагоджений серед програмування забезпечує правильну і надійну роботу маніпулятора.

Надалі хочу відмовитися від дорогих сервоприводів та використати крокові двигуниТаким чином, вона буде досить точно і плавно рухатися.

Керування маніпулятором можна здійснити за допомогою пантографа по радіоканалу Bluetooth.

    Джерела інформації

Гололобов Н. В. Про проект Arduino для школярів. Москва. 2011 року.

Курт Є. Д. Введення в мікроконтролери з перекладу на російську мову Т. Волкова. 2012 року.

Бєлов А. В. Самовчитель розробника пристроїв на мікроконтролерах AVR. Наука та техніка, Санкт-Петербург, 2008.

http://www.customelectronics.ru/robo-ruka-sborka-mehaniki/ маніпулятор на гусеничному ходу.

http://robocraft.ru/blog/electronics/660.html маніпулятор по Bluetooth.

http://robocraft.ru/blog/mechanics/583.html посилання на статтю та відео.

http://edurobots.ru/category/uroki/ Arduino для початківців.

    додаток

Креслення основи маніпулятора

Креслення стріли та захоплення маніпулятора.

Привіт, гіктаймсе!

Проект uArm від uFactory зібрав кошти на кікстартері вже понад два роки тому. Вони від початку говорили, що це буде відкритий проект, але відразу після закінчення компанії вони не поспішали викладати вихідники. Я хотів просто порізати оргскло по їхніх кресленнях і все, але так як вихідників не було і в найближчому майбутньому не передбачалося, то я почав повторювати конструкцію по фотографіях.

Зараз моя робо-рука виглядає так:

Працюючи не поспішаючи за два роки, я встиг зробити чотири версії і отримав досить багато досвіду. Опис, історію проекту та всі файли проекту ви зможете знайти під катом.

Проби та помилки

Починаючи працювати над кресленнями, я хотів не просто повторити uArm, а покращити його. Мені здавалося, що в моїх умовах можна обійтися без підшипників. Також мені не подобалося те, що електроніка обертається разом з усім маніпулятором і хотілося спростити конструкцію нижньої частини шарніра. Плюс я почав малювати його одразу трохи менше.

З такими параметрами я намалював першу версію. На жаль, у мене не збереглося фотографій тієї версії маніпулятора (який був виконаний у жовтому кольорі). Помилки в ній були просто найепічнеші. По-перше, її було майже неможливо зібрати. Як правило, механіка, яку я малював до маніпулятора, була досить проста, і мені не доводилося замислюватися про процес складання. Але таки я його зібрав і спробував запустити, І рука майже не рухалася! Всі дітлі крутилися навколо гвинтів і, якщо я затягував їх так, щоб було менше люфтів, вона не могла рухатися. Якщо послаблював так, щоб вона могла рухатись, з'являлися неймовірні люфти. Зрештою концепт не прожив і трьох днів. І розпочав роботу над другою версією маніпулятора.

Червоний був цілком придатний до роботи. Він нормально збирався і з мастилом міг рухатися. На ньому я зміг протестувати софт, але все ж таки відсутність підшипників і великі втрати на різних тягах робили його дуже слабким.

Потім я закинув роботу над проектом на якийсь час, але незабаром прийняв рішення довести його до пуття. Я вирішив використовувати більш потужні та популярні сервоприводи, збільшити розмір та додати підшипники. Причому я вирішив, що не намагатимуся зробити відразу все ідеально. Я накидав креслення на швидку руки, не викреслюючи красивих поєднань і замовив різання з прозорого оргскла. На маніпуляторі я зміг налагодити процес складання, виявив місця, що потребують додаткового зміцнення, і навчився використовувати підшипники.

Після того, як я вдосталь награвся із прозорим маніпулятором, я засів за креслення фінальної білої версії. Отже, зараз вся механіка повністю налагоджена, влаштовує мене і готова заявити, що більше нічого не хочу міняти в цій конструкції:

Мене пригнічує те, що я не зміг привнести нічого принципово нового до проекту uArm. На той час, як я почав малювати фінальну версію, вони вже викотили 3D-моделі на GrabCad. У результаті я лише трохи спростив клешню, підготував файли у зручному форматі та застосував дуже прості та стандартні комплектуючі.

Особливості маніпулятора

До появи uArm, настільні маніпуляториподібного класу виглядали досить сумно. У них або не було електроніки взагалі, або було якесь керування з резисторами, або було своє пропрієтарне ПЗ. По-друге, вони зазвичай не мали системи паралельних шарнірів і саме захоплення змінював своє становище у процесі роботи. Якщо зібрати всі переваги мого маніпулятора, виходить досить довгий список:
  1. Система тяг, що дозволяють розмістити потужні я важкі двигуни в основі маніпулятора, а також утримують захоплення паралельно або перпендикулярно до основи
  2. Простий набір комплектуючих, які легко купити або вирізати з оргскла
  3. Підшипники майже у всіх вузлах маніпулятора
  4. Простота збирання. Це виявилося справді складним завданням. Особливо важко було продумати процес складання основи
  5. Положення захоплення можна міняти на 90 градусів
  6. Відкриті вихідники та документація. Все підготовлено у доступних форматах. Я дам посилання для скачування на 3D-моделі, файли для різання, список матеріалів, електроніку та софт
  7. Arduino-сумісність. Є багато супротивників Arduino, але я вважаю, що це можливість розширення аудиторії. Професіонали цілком можуть написати свій софт на C – це ж звичайний контролер від Atmel!

Механіка

Для складання необхідно вирізати деталі з оргскла завтовшки 5мм:

З мене за різання всіх цих деталей взяли близько 10 доларів.

Основа монтується на великому підшипнику:

Особливо важко було продумати основу з погляду процесу складання, але я підглядав за інженерами з uArm. Гойдалки сидять на штифті діаметром 6мм. Треба відзначити, що тяга ліктя у мене тримається на П-подібному власнику, а у uFactory на Г-подібному. Важко пояснити в чому різниця, але я вважаю, що в мене вийшло краще.

Захоплення збирається окремо. Він може повертатися довкола своєї осі. Сама клешня сидить прямо на валу двигуна:

Наприкінці статті я дам посилання на супердокладну інструкцію зі збирання у фотографіях. За пару годин можна впевнено все це скрутити, якщо все потрібне є під рукою. Також я підготував 3D-модель у безкоштовній програмі SketchUp. Її можна завантажити, покрутити та подивитися що і як зібрано.

Електроніка

Щоб змусити руку працювати, достатньо всього лише підключити п'ять сервоприводів до Arduino і подати на них живлення з хорошого джерела. У uArm використані якісь двигуни із зворотним зв'язком. Я поставив три звичайні двигуни MG995 і два маленькі двигуни з металевим редуктором для управління захопленням.

Тут моя розповідь тісно сплітається з попередніми проектами. З деяких пір я почав викладати програмування Arduino і для цього навіть підготував свою Arduino-сумісну плату. З іншого боку якось мені нагодилася можливість дешево виготовити плати (про що я теж писав). У результаті все це закінчилося тим, що я використав для управління маніпулятором свою власну Arduino-сумісну плату та спеціалізований шилд.

Цей шилд насправді дуже простий. На ньому чотири змінних резистора, дві кнопки, п'ять роз'ємів для сервоприводу та роз'єм живлення. Це дуже зручно з погляду налагодження. Можна завантажити тестовий скетч і записати якийсь макрос для керування або щось на зразок того. Посилання для завантаження файлу плати я теж дам наприкінці статті, але вона підготовлена ​​для виготовлення з металізацією отворів, так що мало придатна для домашнього виробництва.

Програмування

Найцікавіше це управління маніпулятором з комп'ютера. У uArm є зручний додаток для керування маніпулятором та протокол для роботи з ним. Комп'ютер відправляє COM-порт 11 байт. Перший завжди 0xFF, другий 0xAA і деякі з тих, що залишилися - сигнали для сервоприводів. Далі ці дані нормалізуються та віддаються на відпрацювання двигунам. У мене сервоприводи підключені до цифрових входів/виходів 9-12, але легко можна поміняти.

Термінальна програма від uArm дозволяє змінювати п'ять параметрів під час керування мишею. Під час руху миші по поверхні змінюється положення маніпулятора у площині XY. Обертання коліщатка - зміна висоти. ЛКМ/ПКМ - стиснути/розтиснути клешню. ПКМ + коліщатко - поворот захоплення. Насправді дуже зручно. За бажання можна написати будь-який термінальний софт, який спілкуватиметься з маніпулятором за таким же протоколом.

Я не буду тут наводити скетчі - завантажити їх можна буде наприкінці статті.

Відео роботи

І, нарешті, саме відео роботи маніпулятора. На ньому показано управління мишею, резисторами та заздалегідь записаною програмою.

Посилання

Файли для різання оргскла, 3D-моделі, список для покупки, креслення плати та софт можна завантажити наприкінці моєї

Однією з основних рушійних сил автоматизації сучасного виробництває промислові роботи-маніпулятори. Їхня розробка та впровадження дозволили вийти підприємствам на новий науково-технічний рівень виконання завдань, перерозподілити обов'язки між технікою та людиною, підвищити продуктивність. Про види роботизованих помічників, їх функціонал і ціни поговоримо в статті.

Помічник №1 – робот-маніпулятор

Промисловість – фундамент більшості економік світу. Від якості пропонованих товарів, обсягів та ціноутворення залежить дохід не лише окремо взятого виробництва, а й державного бюджету.

У світлі активного впровадження автоматизованих ліній та повсюдного використання розумної технікизростають вимоги до продукції. Витримати конкуренцію без використання автоматизованих ліній чи промислових роботів-маніпуляторів сьогодні практично неможливо.

Як влаштований промисловий робот

Робот-маніпулятор має вигляд величезної автоматизованої «руки» під контролем системи електроуправління. У конструкції пристроїв відсутня пневматика або гідравліка, все збудовано на електромеханіці. Це дозволило скоротити вартість роботів і підвищити їхню довговічність.

Промислові роботи можуть бути 4-осьовими (використовуються для укладання та фасування) і 6-ти осьовими (для інших видів робіт). Крім того, роботи відрізняються і в залежності від ступеня свободи: від 2 до 6. Чим він вищий, тим точніше маніпулятор відтворює рух людської руки: обертання, переміщення, стиснення/розтискання, нахили та інше.
Принцип дії пристрою залежить від його програмного забезпеченняі оснащення, і якщо на початку свого розвитку основна мета була звільнення працівників від тяжкого та небезпечного виглядуробіт, то сьогодні спектр виконуваних завдань значно зріс.

Використання роботизованих помічників дозволяє справлятися одночасно з кількома завданнями:

  • скорочення робочих площ та вивільнення фахівців (їх досвід та знання можуть бути використані на іншій ділянці);
  • збільшення обсягів виробництва;
  • підвищення якості продукції;
  • завдяки безперервності процесу скорочується цикл виготовлення.

У Японії, Китаї, США, Німеччині на підприємствах працює мінімум співробітників, обов'язком яких є лише контроль роботи маніпуляторів та якість продукції, що виготовляється. Варто зазначити, що промисловий робот-маніпулятор – це не тільки функціональний помічник у машинобудуванні чи зварювальній справі. Автоматизовані пристрої представлені в широкому асортиментіі використовуються в металургії, легкій та харчової промисловості. Залежно від потреб підприємства можна підібрати маніпулятор, що відповідає функціональним обов'язкам та бюджету.

Види промислових роботів-маніпуляторів

На сьогоднішній день існує близько 30 видів роботизованих рук: від універсальних моделей до вузькоспеціалізованих помічників. Залежно від виконуваних функцій, механізми маніпуляторів можуть відрізнятися: наприклад, це можуть бути зварювальні роботи, різання, свердління, гнучка, сортування, укладання та упаковка товарів.

На відміну від існуючого стереотипу про дорожнечу роботизованої техніки, кожне навіть невелике підприємство зможе придбати подібний механізм. Невеликі універсальні роботи-маніпулятори з невеликою вантажопідйомністю (до 5кг) ABB і FANUC коштуватимуть від 2 до 4 тисяч доларів.
Незважаючи на компактність пристроїв, вони здатні збільшити швидкість роботи та якість обробки виробів. Під кожного робота буде написано унікальне програмне забезпечення, яке точно координує роботу агрегату.

Вузькоспеціалізовані моделі

Роботи зварювальники знайшли своє найбільше застосування у машинобудуванні. Завдяки тому, що пристрої здатні зварювати не тільки рівні деталі, а й ефективно проводити зварювальні роботи під кутом, важкодоступних місцяхвстановлюють цілі автоматизовані лінії.

Запускається конвеєрна система, де кожен робот за певний час робить свою частину роботи, а після лінія починає рухатися до наступного етапу. Організувати таку систему з людьми досить непросто: ніхто з працівників не повинен відлучатися ні на секунду, інакше збивається весь виробничий процес або з'являється шлюб.

Зварювальники
Найпоширенішими варіантами є зварювальні роботи. Їхня продуктивність і точність у 8 разів вища, ніж у людини. Такі моделі можуть виконувати кілька видів зварювання: дугове або точкове (залежно від ПЗ).

Лідерами в цій галузі вважаються промислові роботи-маніпулятори Kuka. Вартість від 5 до 300 тисяч доларів (залежно від вантажопідйомності та функцій).

Складальники, вантажники та пакувальники
Важкий і шкідливий для людського організмупраця стала причиною появи у цій галузі автоматизованих помічників. Роботи пакувальники за лічені хвилини готують товар до відвантаження. Вартість таких роботів до 4 тисяч доларів.

Виробники ABB, KUKA, та Epson пропонують скористатися пристроями для підйому важких вантажів вагою понад 1 тонну та транспортування від складу до місця навантаження.

Виробники промислових роботів маніпуляторів

Безперечними лідерами у цій галузі вважаються Японія та Німеччина. На їхню частку припадає понад 50% усієї роботизованої техніки. Конкурувати з гігантами непросто, однак, і в країнах СНД поступово з'являються власні виробники та стартапи.

KNN Systems. Українська компанія є партнером німецької Kuka та займається розробкою проектів з роботизації процесів зварювання, фрезерування, плазмового різаннята палетизації. Завдяки їх ПЗ промисловий робот може бути переналаштований під новий видзадач лише за день.

Rozum Robotics (Білорусь). Фахівці компанії розробили промисловий робот-маніпулятор PULSE, що відрізняється своєю легкістю та простотою у використанні. Пристрій підходить для складання, пакування, склеювання та перестановки деталей. Ціна робота у районі 500 доларів.

«АРКОДІМ-Про» (Росія). Займається випуском лінійних роботів-маніпуляторів (рухаються лінійними осями), що використовуються для лиття пластику під тиском. Крім того, роботи ARKODIM можуть працювати як частина конвеєрної системи та виконувати функції зварювальника або пакувальника.