Как сделать крошечного дельта-робота: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

«Дельта-робот», также известный как «параллельный манипулятор», - это робот, который использует несколько рук для перемещения одного исполнительного механизма. Их можно было узнать по разгрузочным машинам, а также по 3D-принтерам дельта-типа.

Преимущество дельта-параллельного робота заключается в том, что тяжелые приводные двигатели обычно находятся у основания, что снижает вес движущегося материала, что делает этот тип роботов очень быстрым. Некоторые могут собирать и размещать 300 деталей в минуту! Свойство конкретной «параллельной» версии состоит в том, что в ней используются паралелограммы, позволяющие удерживать движущуюся платформу всегда в одной и той же ориентации.

Я решил сделать маленького, пусть даже крохотного дельта-робота. Мотивы, которыми я двигаюсь, - это получать удовольствие от искусства мастеринга, показывать своим детям технологии и творческие способности и заставлять мою жену качать головой. И просто потому, что я могу (или думаю, что могу). Насколько я могу судить, в этом роботе действительно нет никакой пользы.

Когда я говорю «крошечный», я имею в виду, что движущиеся части будут крошечными: максимальный радиус действия составляет около 30 мм. Двигатели, приводящие в движение рычаги и привод, будут относительно большими:-)

Получайте удовольствие от чтения и, возможно, сделайте это - или даже меньше!

А если у вас есть хорошее представление о коммерческом приложении, давайте поговорим о бизнесе;-)

Шаг 1: Шаг 1: Изготовление оружия

Каждая рука дельта-параллельного робота обычно состоит из одной «верхней руки» и двойной «нижней руки». Две части нижнего плеча образуют паралелограмму. Три из этих наборов прикрепляют платформу к основанию. Когда моторы вращают любую руку, паралелограммы перемещаются, следя за тем, чтобы платформа сохраняла ту же ориентацию. Требуется, чтобы шарниры были «шаровыми шарнирами», чтобы они могли двигаться во всех направлениях.

Сделаем оружие.

Маленькие шаровые опоры нельзя купить в крошечных размерах, поэтому давайте их изготовим. Я создал их, используя так называемые «бусинки» из коробки с драгоценностями моей жены. Я использовал коннекторы из меди, чтобы их было легко паять. Спаяйте два вместе, как на картинке, чтобы получилось одно звено.

Используйте 2-миллиметровый металлический стержень, чтобы сделать плечи. Начните с куска около 60 мм. Согните один конец примерно на 10 мм на 90 градусов. Отшлифуйте конец длинной части так, чтобы он выглядел как отвертка с плоской головкой - этот конец входит в сервопривод. Просверлите отверстие диаметром 1 мм в конце 10 мм (ориентацию смотрите на рисунке) и протолкните металлический стержень размером ~ 10 мм x 1 мм - закрепите клеем. Теперь приклейте бусинки на каждый конец стержня диаметром 1 мм.

На следующем этапе вы можете сложить соединители борта поверх борта и вуаля (как говорят в Нидерландах): крошечный шаровой шарнир!

Теперь сделайте три руки, поэтому вам нужно согнуть три металлических стержня, и из 12 соединителей бусинок вы можете сделать 6 частей для нижних рычагов.

Шаг 2: Шаг 2: Создайте платформу

Платформа - часть, которая будет перемещаться - имеет три набора шаровых шарниров.

Сначала согните одну деталь под углом 120 градусов. Припаиваем к нему вторую деталь так, чтобы получилась трехконечная звезда.

Просверлите в нем отверстия для более тонких металлических стержней, из которых будут формироваться другие шаровые шарниры. Убедитесь, что бусинки находятся на том же расстоянии, что и бусинки на предыдущем шаге! Точность важна; небрежность на этом этапе приведет к тому, что смещение будет трудно рассчитать:-)

На «нижней» стороне платформы я установил винт M3, с помощью которого позже сделал захват.

Шаг 3: Шаг 3: Сделайте основу

Основой может быть простая доска из дерева - с МДФ легко работать. Треугольник (углы 60 градусов) приятен для глаз. Я сделал в нем треугольное отверстие, чтобы можно было смотреть сверху, но это не обязательно.

Сделайте три блока из дерева или пластика размером примерно 15x15x15 мм - высота должна быть такой, чтобы оставалось место для просверливания отверстия на высоте центра сервопривода, когда он установлен на основании - изображение говорит больше всего.

Просверлите отверстия, чтобы аккуратно подогнать 2-миллиметровые верхние рычаги (они должны вращаться с небольшим трением), и приклейте блоки к опорной плите. Расположите блоки и руки, как показано на рисунке: когда верхняя часть руки плоская, центральная точка между шарами должна находиться в центре робота.

Почти сделано!

Шаг 4: Шаг 4: Установка рычагов и платформы

Теперь закрепите соединители борта на бортах основания и бортах платформы. Теперь вы уже можете перемещать платформу вручную и видеть, как вращаются оси плеч. Вы также можете повернуть предплечья рукой, чтобы увидеть, как платформа реагирует.

Разместите три сервопривода (я использовал «мини-сервоприводы») на основании. Вдавите головку отвертки на верхних рычагах в отверстие рабочего конца сервопривода.

Я использовал маленькие клеевые зажимы длинными сторонами вверх, чтобы закрепить сервоприводы: легко перемещать при настройке, и они обеспечивают ноги робота, когда вы переворачиваете его так, чтобы привод был обращен вниз. Перемещайте сервопривод до тех пор, пока платформа не начнет хорошо двигаться и каждый сервопривод не будет оказывать одинаковое воздействие на платформу.

Также посмотрите на диапазон каждого сервопривода / плеча: вы не можете пройти «до упора».

Механическая дельта-параллельная часть робота готова!

Шаг 5: Шаг 5: Контроль

Теперь вы можете использовать свой любимый микроконтроллер для управления сервоприводом. Ардуино, пропеллер с параллаксом - все, что вам больше всего подходит. Я написал демонстрационную программу на Spin для пропеллера по той единственной причине, что он у меня был доступен, а мои ардуино были «заняты»:-).

На видео показана эта демонстрация: несколько медленных движений отдельных сервоприводов и самое быстрое круговое движение, демонстрирующее потенциальную мощность этого типа роботов (если вы можете найти применение для одного такого размера…:-))

Прилагаются спин-файлы, содержащие демо.

Шаг 6: Шаг 6: манипулятор

Роботизированная рука, которая только двигается, как муж возле примерочных, бесполезна. Прикрепим манипулятор: захват для захвата предметов. Я сделал простой легкий захват, разделив управляющий сервопривод и платформу.

Захват изготавливается путем складывания U-образного куска тонкого пластика. Просверлите отверстие в центре, чтобы его можно было закрепить на винте, который мы прикрепили к платформе. Закрепите двумя винтами.

Чтобы использовать сервопривод удаленно, а не на платформе, я использую провод в трубке, как тормоза на велосипеде. Возьмите тонкую трубку (например, от электропроводки) и протяните через нее жесткий провод. Проделайте два крошечных отверстия в захвате, протолкните проволоку и завяжите узел на другой стороне. Если теперь потянуть за проволоку, захват закроется.

Где-то на опорной плите монтируем еще один сервопривод и фиксируем трубку по соседству. Сделайте так, чтобы сервопривод мог тянуть за провод, пока трубка оставалась неподвижной.

Выполнено!

Шаг 7: Шаг 7: Полная демонстрация

Теперь посмотрите на мощь этого полностью вооруженного и работоспособного дельта-робота.

Я поручил своему новому миньону выполнить важную миссию: взять гайку M2, повернуть ее и снова положить на то же место. Как упоминалось ранее, я открыт для деловых предложений.

Надеюсь, вам понравятся инструкции, и вы будете вдохновлены на создание еще более маленького дельта-робота.

Есть идеи, как сделать шаровые опоры меньшего размера? Есть идеи по использованию? Возможно, с другим приводом? Иголка, дрель, ручка?