Jak zrobić małego robota Delta: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

„Robot delta”, czyli „manipulator równoległy”, to robot, który używa wielu ramion do poruszania jednym siłownikiem. Można je znać zarówno z maszyn typu pick-and-place, jak i z drukarek 3D typu delta.

Zaletą robota równoległego delta jest to, że ciężkie silniki napędowe znajdują się zwykle u podstawy, co zmniejsza wagę poruszających się przedmiotów, dzięki czemu roboty tego typu są bardzo szybkie. Niektórzy mogą wybrać i ułożyć 300 części na minutę! Właściwość określonej wersji „równoległej” polega na tym, że używa paralelogramów, aby utrzymać ruchomą platformę zawsze w tej samej orientacji.

Postanowiłem zrobić małego, a nawet malutkiego robota delta. Motywacje, które mnie napędzają, to zabawa w sztuce majsterkowania, pokazywanie technologii i kreatywności moim dzieciom oraz zmuszanie mojej żony do kręcenia głową. I tylko dlatego, że mogę (lub myślę, że mogę). O ile wiem, ten robot naprawdę nie ma sensu.

Mówiąc „malutkie”, mam na myśli to, że ruchome części będą maleńkie: maksymalny zasięg to około 30 mm. Silniki napędzające ramiona i siłownik będą stosunkowo duże:-)

Baw się dobrze, czytając i ewentualnie tworząc - lub jeszcze mniejszy!

A jeśli masz dobry pomysł na komercyjną aplikację, porozmawiajmy o biznesie;-)

Krok 1: Krok 1: Tworzenie ramion

Każde ramię robota delta/równoległego składa się zwykle z pojedynczego „ramienia górnego” i podwójnego „ramienia dolnego”. Dwie części przedramienia tworzą równoległobok. Trzy z tych zestawów mocują platformę do podstawy. Kiedy silniki obracają dowolnym ramieniem, równoległoboki poruszają się wzdłuż, upewniając się, że platforma zachowuje tę samą orientację. Wymagane jest, aby przeguby były „przegubami kulistymi”, aby mogły poruszać się we wszystkich kierunkach.

Zróbmy ramiona.

Małe przeguby kulowe nie mogą być pozyskiwane w małych rozmiarach, więc zróbmy je. Stworzyłem je za pomocą tak zwanych "łączników koralikowych" z pudełka na biżuterię mojej żony. Użyłem złączy wykonanych z miedzi, dzięki czemu lutowanie jest łatwe. Zlutuj dwa razem jak na zdjęciu, aby zrobić jedno ogniwo.

Użyj metalowego pręta 2 mm do wykonania górnych ramion. Zacznij od kawałka około 60mm. Zagnij jeden koniec około 10 mm do 90 stopni. Zeszlifuj koniec długiej części, aby wyglądał jak płaski śrubokręt - ten koniec wchodzi do serwomechanizmu. Wywierć 1mm otwór przez 10mm koniec (spójrz na obrazek dla orientacji) i wciśnij metalowy pręt o wymiarach ~10mm x 1mm - przymocuj za pomocą kleju. Teraz przyklej koralik na każdym końcu pręta 1 mm.

W następnym kroku możesz założyć łączniki stopki na stopkę, et voilà (jak mówią w Holandii): maleńki przegub kulowy!

Teraz zrób trzy ramiona, więc będziesz musiał wygiąć trzy metalowe pręty, a z 12 łączników koralików możesz zrobić 6 części do dolnych ramion.

Krok 2: Krok 2: Stwórz platformę

Platforma - część, która będzie się poruszać - ma trzy zestawy przegubów kulowych.

Najpierw wygnij jeden kawałek pod kątem 120 stopni. Przylutuj na nim drugi kawałek tak, aby otrzymać trójramienną gwiazdę.

Wywierć w nim otwory na cieńsze metalowe pręty, które utworzą pozostałe przeguby kulowe. Upewnij się, że koraliki są w tej samej odległości co koraliki w poprzednim kroku! Dokładność jest niezbędna; niechlujstwo w tej fazie spowoduje, że przemieszczenie będzie trudne do obliczenia:-)

Od spodu platformy zamontowałem śrubę M3, którą później wykonałem chwytak.

Krok 3: Krok 3: Stwórz bazę

Podstawą może być prosta deska z drewna - płyta MDF jest łatwa w obróbce. Miły dla oka trójkąt (kąty 60 stopni). Zrobiłem w nim trójkątny otwór, żeby móc patrzeć z góry, ale to nie jest konieczne.

Wykonaj trzy klocki z drewna lub tworzywa sztucznego o wymiarach około 15x15x15 mm - wysokość musi być taka, aby było miejsce na wywiercenie otworu na wysokości środka serwomechanizmu, gdy jest on zamontowany na podstawie - najwięcej mówi zdjęcie.

Wywierć otwory, aby dokładnie dopasować 2 mm górne ramiona (powinny się obracać, z niewielkim tarciem) i przyklej klocki do płyty podstawy. Ustaw klocki i ramiona tak, jak pokazano na rysunku: gdy ramię jest płaskie, środek między kulkami powinien znajdować się pośrodku robota.

Prawie skończone!

Krok 4: Krok 4: Montaż ramion i platformy

Teraz przymocuj łączniki koralików do koralików bazowych i koralików platformy. Teraz możesz już ręcznie przesunąć platformę i zobaczyć, jak obracają się osie ramion. Możesz również ręcznie obracać ramiona, aby zobaczyć, jak reaguje platforma.

Ustaw trzy serwa (ja użyłem 'mini serwa') na podstawie. Wciśnij "głowice śrubokrętów" górnych ramion w otworze biznesowego końca serwomechanizmu.

Użyłem małych zacisków klejowych z długimi bokami do góry, aby zamocować serwa: łatwe przestawianie podczas ustawiania i zapewniają nogi robota po obróceniu robota tak, że siłownik jest skierowany w dół. Poruszaj serwo dookoła, aż platforma poruszy się dobrze, a każde serwo będzie miało taki sam wpływ na platformę.

Spójrz także na zasięg każdego serwomechanizmu / ramienia: nie możesz przejść „do końca”.

Mechaniczna część delta / równoległa robota jest gotowa!

Krok 5: Krok 5: Kontrolowanie

Możesz teraz używać swojego ulubionego mikrokontrolera do sterowania serwomechanizmami. Arduino, śmigło paralaksy, wszystko, co działa najlepiej dla Ciebie. Napisałem program demonstracyjny w Spin dla śmigła tylko dlatego, że miałem jeden dostępny, a moje arduino były „zajęte”:-).

Film pokazuje to demo: niektóre powolne ruchy poszczególnych serwomechanizmów i najszybszy ruch okrężny demonstrujący potencjalną moc tego typu robotów (jeśli możesz znaleźć zastosowanie dla jednego tej wielkości…:-))

Dołączone są pliki spinów zawierające demo.

Krok 6: Krok 6: Manipulator

Ramię robota, które porusza się tylko dookoła, jak mąż w pobliżu przymierzalni, jest bezużyteczne. Pozwala dołączyć manipulator: chwytak do podnoszenia przedmiotów. Zrobiłem prosty, lekki chwytak, oddzielając serwo sterujące i platformę.

Chwytak wykonany jest poprzez złożenie kawałka cienkiego plastiku w kształt litery U. Wywierć otwór w środku tak, aby można go było zamontować na górze śruby, którą przykręciliśmy do platformy. Napraw to za pomocą dwóch śrub.

Aby używać serwa zdalnie zamiast na platformie, używam drutu w rurce jak hamulców w rowerze. Weź cienką rurkę (np. z przewodów elektrycznych) i przepchnij przez nią sztywny przewód. Zrób dwa małe otwory w chwytaku i przepchnij drut, a po drugiej stronie zawiąż węzeł. Jeśli teraz pociągniesz za drut, chwytak zamknie się.

Gdzieś na płycie podstawy zamontuj kolejne serwo i zamocuj rurę w sąsiedztwie. Zrób to tak, aby serwo mogło ciągnąć za drut, podczas gdy rura pozostaje nieruchoma.

Gotowe!

Krok 7: Krok 7: Pełne demo

Teraz przekonaj się o mocy tego w pełni uzbrojonego i działającego robota delta.

Zleciłem mojemu nowemu sługusowi ważną misję podniesienia nakrętki M2, obracania nią i umieszczania z powrotem dokładnie w tym samym miejscu. Jak wspomniałem wcześniej jestem otwarty na oferty biznesowe.

Mam nadzieję, że podoba Ci się instruktaż i zainspirujesz się do stworzenia jeszcze mniejszego robota delta.

Czy ktoś ma pomysł na wykonanie mniejszych przegubów kulowych? Jakieś pomysły na wykorzystanie? Może z innym siłownikiem? Igła, wiertło, długopis?