Настольная робо-рука манипулятор из оргстекла на сервоприводах своими руками или реверс-инжиниринг uArm
Хочу поделиться с вами результатами реверс-инжиниринга uArm – простого настольно манипулятора из оргстекла на сервоприводах.
Проект uArm от uFactory собрал средства на кикстартере уже больше двух лет назад. Они с самого начала говорили, что это будет открытый проект, но сразу после окончания компании они не торопились выкладывать исходники. Я хотел просто порезать оргстекло по их чертежам и все, но так как исходников не было и в обозримом будущем не предвиделось, то я принялся повторять конструкцию по фотографиям.
Сейчас моя робо-рука выглядит так:
Работая не спеша за два года я успел сделать четыре версии и получил достаточно много опыта. Описание, историю проекта и все файлы проекта вы сможете найти под катом.
Пробы и ошибки
Начиная работать над чертежами, я хотел не просто повторить uArm, а улучшить его. Мне казалось, что в моих условиях вполне можно обойтись без подшипников. Так же мне не нравилось то, что электроника вращается вместе со всем манипулятором и хотелось упростить конструкцию нижней части шарнира. Плюс я начал рисовать его сразу немного меньше.
С такими входными параметрами я нарисовал первую версию. К сожалению, у меня не сохранилось фотографий той версии манипулятора (который был выполнен в желтом цвете). Ошибки в ней были просто эпичнейшие. Во-первых, ее было почти невозможно собрать. Как правило, механика которую я рисовал до манипулятора, была достаточно простая, и мне не приходилось задумываться о процессе сборки. Но все-таки я его собрал и попробовал запустить, И рука почти не двигалась! Все детли крутились вокруг винтов и, сли я затягивал их так, чтобы было меньше люфтов, она не могла двигаться. Если ослаблял так, чтобы она могла двигаться, появлялись невероятные люфты. В итоге концепт не прожил и трех дней. И приступил к работе над второй версией манипулятора.
Красный был уже вполне пригоден к работе. Он нормально собирался и со смазкой мог двигаться. На нем я смог протестировать софт, но все-таки отсутствие подшипников и большие потери на разных тягах делали его очень слабым.
Затем я забросил работу над проектом на какое-то время, но вскоре принял решении довести его до ума. Я решил использовать более мощные и популярные сервоприводы, увеличить размер и добавить подшипники. Причем я решил, что не буду пытаться сделать сразу все идеально. Я набросал чертежи на скорую руки, не вычерчивая красивых сопряжений и заказал резку из прозрачного оргстекла. На получившемся манипуляторе я смог отладить процесс сборки, выявил места, нуждающиеся в дополнительном укреплении, и научился использовать подшипники.
После того, как я вдоволь наигрался с прозрачным манипулятором, я засел за чертежи финальной белой версии. Итак, сейчас вся механика полностью отлажена, устраивает меня и готов заявить, что больше ничего не хочу менять в этой конструкции:
Меня удручает то, что я не смог привнести ничего принципиально нового в проект uArm. К тому времени, как я начал рисовать финальную версию, они уже выкатили 3D-модели на GrabCad. В итоге я только немного упростил клешню, подготовил файлы в удобном формате и применил очень простые и стандартные комплектующие.
Особенности манипулятора
Механика
Для сборки необходимо вырезать детали из оргстекла толщиной 5мм:
С меня за резку всех этих деталей взяли около $10.
Основание монтируется на большом подшипнике:
Особенно трудно было продумать основание с точки зрения процесса сборки, но я подглядывал за инженерами из uArm. Качалки сидят на штифте диаметром 6мм. Надо отметить, что тяга локтя у меня держится на П-образном держателе, а у uFactory на Г-образном. Трудно объяснить в чем разница, но я считаю у меня получилось лучше.
Захват собирается отдельно. Он может поворачиваться вокруг своей оси. Сама клешня сидит прямо на валу двигателя:
В конце статьи я дам ссылку на суперподробную инструкцию по сборке в фотографиях. За пару часов можно уверенно все это скрутить, если все необходимое есть под рукой. Также я подготовил 3D-модель в бесплатной программе SketchUp. Её можно скачать, покрутить и посмотреть что и как собрано.
Электроника
Чтобы заставить руку работать достаточно всего навсего подключить пять сервоприводов к Arduino и подать на них питание с хорошего источника. У uArm использованы какие-то двигатели с обратной связью. Я поставил три обычных двигателя MG995 и два маленьких двигателя с металлическим редуктором для управления захватом.
Тут мое повествование тесно сплетается с предыдущими проектами. С некоторых пор я начал преподавать программирование Arduino и для этих целей даже подготовил свою Arduino-совместимую плату. С другой стороны как-то раз мне подвернулась возможность дешево изготовить платы (о чем я тоже писал). В итоге все это закончилось тем, что я использовал для управления манипулятором свою собственную Arduino-совместимую плату и специализированный шилд.
Этот шилд на самом деле очень простой. На нем четыре переменных резистора, две кнопки, пять разъемов для сервопривода и разъем питания. Это очень удобно с точки зрения отладки. Можно загрузить тестовый скетч и записать какой-нибудь макрос для управления или что-нибудь вроде того. Ссылку для скачивания файла платы я тоже дам в конце статьи, но она подготовлена для изготовления с металлизацией отверстий, так что мало пригодна для домашнего производства.
Программирование
Самое интересное, это управление манипулятором с компьютера. У uArm есть удобное приложение для управления манипулятором и протокол для работы с ним. Компьютер отправляет в COM-порт 11 байт. Первый из них всегда 0xFF, второй 0xAA и некоторые из оставшихся — сигналы для сервоприводов. Далее эти данные нормализуются и отдаются на отработку двигателям. У меня сервоприводы подключены к цифровым входам/выходам 9-12, но это легко можно поменять.
Терминальная программа от uArm позволяет изменять пять параметров при управлении мышью. При движении мыши по поверхности изменяется положение манипулятора в плоскости XY. Вращение колесика — изменение высоты. ЛКМ/ПКМ — сжать/разжать клешню. ПКМ + колесико — поворот захвата. На самом деле очень удобно. При желании можно написать любой терминальный софт, который будет общаться с манипулятором по такому же протоколу.
Я не буду здесь приводить скетчи — скачать их можно будет в конце статьи.
Видео работы
И, наконец, само видео работы манипулятора. На нем показано управление мышью, резисторами и по заранее записанной программе.
Источник
Очумелые ручки: мастерим полезные механизмы и инструменты для стройки своими руками
Неважно – строите вы дом своей мечты или перестаиваете старенький дачный домик, вам не обойтись без надежных инструментов и строительного оборудования. Практически любое приспособление сегодня можно купить в магазине, но не всегда покупки радуют качеством и еще реже – ценами. Наши форумчане знают, как снизить нагрузку на семейный бюджет и предлагают рецепты проверенных механизмов и инструментов для стройки, сделанные своими руками.
Грузовик. из старой четверки
Привезти песок, щебень, доски, транспортировать бетономешалку и старый холодильник…Необходимость доставить материалы и инструменты во время стройки возникает постоянно. Участник FORUMHOUSE g8o8r8 нашел способ, как сэкономить на грузоперевозках: он переделал в грузовик свою старую четверку!
Бюджетный автотюнинг обошелся умельцу в 3,5 тысячи рублей – столько составили затраты на материалы: железный квадрат, уголки, оцинкованную сталь для погрузочного кузова. Погрузочный кузов g8o8r8 сделал высоким для защиты от дождевой воды: чтобы закрыть щели между ним и кузовом авто по периметру приварены металлические козырьки.
Задний борт кузова поднимается 12-вольтной электрической лебедкой. Это удобно при выгрузке сыпучих материалов и погрузке волоком в кузов досок, камней, мебели и т.д.
В нашем пункте приема металла за любое авто дают пять тысяч рублей. Это сподвигло на мысль использовать свою списанную четверку для хозяйственных нужд: привезти землю, торф, камни, песок на дачу. А если подвести подрамник, сварить отвал, установить цепи, глядишь, и снежок можно будет зимой гонять.
Подъемник строительных материалов
Еще одна полезная самоделка, которая значительно облегчит жизнь на стройке – подъемник стройматериалов. Например, такой, как у участника FORUMHOUSE Али-бастр.Начав заливать монолитные стены, форумчанин устал вручную поднимать тяжелые ведра с бетоном и смастерил простую в исполнении, но гениальную конструкцию.
Основой подъемника стала металлическая лестница. Чтобы надежно зафиксировать лестницу на стене, в профилированной стальной трубе 15×15 Али-бастр просверлил отверстия и с обратной стороны одел на трубу шайбу, зафиксировав ее шплинтом. Тележка, на которую кладут стройматериалы, движется вверх-вниз на подшипниках № 304 при помощи электролебедки. Расположена она почти параллельно, под небольшим углом к лестнице, за счет чего перемещение происходит плавно.
Не зря говорят: лень – двигатель прогресса. Мой подъемник шесть ведер с бетоном поднимает легко!
Рубанок для газобетона
Газобетон– один из самых популярных современных материалов для строительства каменных домов. Крупный формат блоков и технология монтажа, которую можно легко освоить, позволяют возводить здания быстро даже строителям-новичкам.
Но при всех достоинствах, у газобетона есть существенный минус – несовпадения блоков по размеру и необходимость подгонки их друг к другу. Можно использовать для этих целей магазинный инструмент. Но наши форумчане предлагают сделать рубанок для газобетона своими руками. Для этого понадобится: доска толщиной 5 см, пилки по дереву 3 шт., универсальный клей, дверная ручка.
Пилки разрезаем пополам. В доске пропиливаем пазы до половины толщины полотна, смазываем пазы клеем и вставляем пилки. Прикручиваем ручку — и готово.
Мобильный станок для резки пенопласта
А тем, кто утепляет дом пенопластом, придется кстати другая форумчанская самоделка– станок для резки пенопласта, позволяющий отрезать куски необходимого размера просто и быстро, не мучаясь с ножовкой и линейкой.
Пользователь нашего форума ОлегЛьвович для изготовления мобильного станка использовал деревянную рейку 25×25 мм длинной 1,3 метра, нихромовую проволоку сечением 1 мм, пружину, две стальных полосы 20×4 мм, трансформатор 220/36В и провод 15-20 метров.
На FORUMHOUSE форумчанин делится схемой устройства самодельного станка:
В отличие от стационарных станков для резки, данное устройство можно свободно перемещать по лесам, и резать пенопласт прямо на месте. При этом, лист можно распустить не только по длине, но и по толщине – для этого к ППС гвоздями дополнительно крепят два профиля. По словам форумчанина, себестоимость мобильного станка составляет 800-1000 рублей, и даже при интенсивной эксплуатации он будет верой и правдой служить несколько строительных сезонов подряд.
Другие примеры станков для резки пенопласта, в том числе, стационарных – в этой теме.
Удобная болгарка
Обращали внимание, что удерживать маленькую болгарку за верхнюю ручку удобно, а большую – нет? Большая всегда норовит вырваться из рук при закусывании в металле. Имея такой печальный опыт, некоторые вообще боятся пользоваться большой болгаркой. Чтобы болгарка всегда оставалась в руках, форумчанин сhichic сконструировал для инструмента самодельную ручку под естественный захват.
Мощная болгарка может выломать отрезной диск, застрявший в металле, но сама всегда остается в руках. Проверено десятилетним опытом и резкой металла до 14мм.
Сделать такую ручку для болгарки можете и вы, посмотрев фотопример сhichic.
Пылесос-циклон своими руками
Пыль и мелкий мусор во время стройки или серьезного ремонта – настоящая проблема, бороться с которой при помощи веника и тряпки тяжело и неэффективно. Чтобы облегчить процесс уборки, не тратя при этом деньги на дорогостоящую технику, участник FORUMHOUSE zalman3000 на скорую руку из подручных материалов собрал циклон для пылесоса.
Понадобилось: бочка 20 л — пластик, уголок 45 градусов 40 мм, уголок 90 градусов 32 мм, фильтр масляный от Москвича (как раз на 32 угол садится плотно).
Нехитрая конструкция крепится к пылесосу, и сбор мусора происходит непосредственно во вместительный пластиковый контейнер.
О том, как сделать самодельные бетономешалку и ямобур, мы рассказывали в этом материале. Также советуем посмотреть сюжет об устройстве идеального верстака на видеопортале FORUMHOUSE. Рецепты других интересных строительных самоделок – кранов и подъемников, виброоборудования, приборов для резки и гибки металла, стекла, дерева и т.д. вы найдете в разделе «Самодельные станки, инструменты и механизмы».
Источник
