Come realizzare un minuscolo robot Delta: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Un "robot delta", noto anche come "manipolatore parallelo", è un robot che utilizza più bracci per spostare un attuatore. Si potrebbero conoscerli dalle macchine pick-and-place e dalle stampanti 3D di tipo delta.

Il vantaggio di un robot parallelo delta è che i motori di azionamento pesanti sono solitamente alla base, diminuendo il peso della roba che si muove, rendendo questo tipo di robot molto veloce. Alcuni possono prelevare e posizionare 300 parti al minuto! Una proprietà della specifica versione "parallela" è che utilizza i parallelogrammi per mantenere la piattaforma mobile sempre nello stesso orientamento.

Ho deciso di creare un piccolo, anche minuscolo, robot delta. Le motivazioni che mi guidano sono divertirmi con The Art of Tinkering, mostrare tecnologia e creatività ai miei figli e far scuotere la testa a mia moglie. E solo perché posso (o penso di poterlo fare). Non c'è davvero alcuna utilità per questo robot per quanto posso dire.

Quando dico 'minuscolo' intendo dire che le parti in movimento saranno minuscole: lo sbraccio massimo è di circa 30 mm. I motori che azionano i bracci e l'attuatore saranno relativamente grandi:-)

Divertiti a leggere e possibilmente a realizzarlo - o anche più piccolo!

E se hai una buona idea su un'applicazione commerciale, parliamo di affari;-)

Passaggio 1: Passaggio 1: Realizzare le braccia

Ogni braccio di un robot delta/parallelo è solitamente costituito da un singolo "braccio superiore" e da un doppio "braccio inferiore". Le due parti dell'avambraccio formano un parallelogramma. Tre di questi set collegano la piattaforma alla base. Quando i motori ruotano un qualsiasi braccio, i parallelogrammi si muovono, assicurandosi che la piattaforma mantenga lo stesso orientamento. È necessario che i giunti siano "giunti sferici" in modo che possano muoversi in tutte le direzioni.

Facciamo le braccia.

I giunti sferici piccoli non possono essere acquistati in dimensioni minuscole, quindi produciamoli. Li ho creati usando i cosiddetti "connettori di perline" dalla scatola dei gioielli di mia moglie. Ho usato connettori in rame, in modo che la saldatura sia facile. Saldare due insieme come nell'immagine per creare un collegamento.

Usa un'asta di metallo da 2 mm per realizzare le braccia superiori. Inizia con un pezzo di circa 60 mm. Piegare un'estremità di circa 10 mm a 90 gradi. Macina l'estremità della parte lunga in modo che assomigli a un cacciavite a testa piatta: questa estremità va nel servo. Praticare un foro da 1 mm attraverso l'estremità da 10 mm (guardare l'immagine per gli orientamenti) e inserire un'asta di metallo di ~10 mm x 1 mm - fissare con la colla. Ora incolla una perlina su ciascuna estremità dell'asta da 1 mm.

Nel passaggio successivo, puoi piegare i connettori del tallone sopra il tallone, et voilà (come si dice nei Paesi Bassi): un minuscolo giunto sferico!

Ora crea tre braccia, quindi dovrai piegare tre barre di metallo e su 12 connettori di perline puoi realizzare le 6 parti per le braccia inferiori.

Passaggio 2: Passaggio 2: crea la piattaforma

La piattaforma - la parte che si muoverà - ha tre serie di giunti sferici.

Prima piega un pezzo con un angolo di 120 gradi. Salda un secondo pezzo su di esso in modo da ottenere una stella a tre punte.

Praticare dei fori per le aste di metallo più sottili che formeranno gli altri giunti sferici. Assicurati che le perline siano alla stessa distanza delle perline nel passaggio precedente! La precisione è essenziale; essere sciatti in questa fase avrà come conseguenza che lo spostamento sarà difficile da calcolare:-)

Sul lato 'inferiore' della piattaforma ho montato una vite M3 con la quale ho poi realizzato la pinza.

Passaggio 3: Passaggio 3: crea la base

La base può essere una semplice tavola di legno: l'MDF è facile da lavorare. Un triangolo (angoli di 60 gradi) è piacevole alla vista. Ho fatto un foro triangolare per poter guardare dall'alto, ma questo non è necessario.

Realizza tre blocchi di legno o plastica di circa 15x15x15 mm - l'altezza deve essere tale che ci sia spazio per praticare un foro all'altezza del centro del servo quando è montato sulla base - l'immagine racconta di più.

Praticare dei fori per adattarsi perfettamente ai bracci superiori da 2 mm (dovrebbero essere in grado di ruotare, con un po' di attrito) e incollare i blocchi alla piastra di base. Posiziona i blocchi e i bracci come illustrato nella figura: quando il braccio superiore è piatto, il punto centrale tra le sfere dovrebbe essere al centro del robot.

Quasi fatto!

Passaggio 4: Passaggio 4: montaggio dei bracci e della piattaforma

Ora fissa i connettori delle perline sulle perline di base e sulle perline della piattaforma. Ora puoi già spostare manualmente la piattaforma e vedere come ruotano gli assi dei bracci superiori. Puoi anche ruotare manualmente la parte superiore delle braccia per vedere come risponde la piattaforma.

Posizionare i tre servi (io ho usato 'mini servi') sulla base. Premere la 'testa del cacciavite' dei bracci superiori nell'apertura dell'estremità commerciale dei servi.

Ho usato piccoli morsetti di colla con i lati lunghi verso l'alto per fissare i servi: facile riposizionamento durante l'installazione e forniscono le gambe del robot quando si capovolge il robot in modo che l'attuatore sia rivolto verso il basso. Muovi i servo fino a quando la piattaforma si muove bene e ogni servo ha lo stesso effetto sulla piattaforma.

Guarda anche la portata di ogni servo / braccio superiore: non puoi andare "fino in fondo".

La parte meccanica delta/parallelo del robot è fatta!

Passaggio 5: Passaggio 5: Controllo

Ora puoi usare il tuo micro controller preferito per controllare i servi. Un arduino, un'elica parallasse, tutto ciò che funziona meglio per te. Ho scritto un programma demo in Spin per l'elica, per il solo motivo che ne avevo uno disponibile e i miei arduino erano "occupati":-).

Il video mostra questa demo: alcuni movimenti lenti dei singoli servi, e il movimento circolare più veloce che dimostra la potenza potenziale di questo tipo di robot (se riesci a trovare un'applicazione per uno di queste dimensioni…:-))

In allegato i file spin contenenti la demo.

Passaggio 6: Passaggio 6: un manipolatore

Un braccio robotico che si limita a muoversi, come un marito vicino ai camerini, è inutile. Attacchiamo un manipolatore: una pinza, per raccogliere oggetti. Ho realizzato una semplice pinza leggera separando il servo di controllo e la piattaforma.

La pinza è realizzata piegando un pezzo di plastica sottile a forma di U. Praticare un foro al centro in modo da poterlo montare sopra la vite che abbiamo attaccato alla piattaforma. Fissalo con due viti.

Per usare il servo a distanza invece che sulla piattaforma, uso un filo in un tubo come i freni di una bicicletta. Prendi un tubo sottile (ad es. dal cablaggio elettrico) e fai passare un filo rigido attraverso di esso. Fai due piccoli fori nella pinza e spingi il filo attraverso e fai un nodo sull'altro lato. Se ora tiri il filo, la pinza si chiuderà.

Da qualche parte sulla piastra di base monta un altro servo e fissa il tubo nelle vicinanze. Fai in modo che il servo possa tirare il filo mentre il tubo rimane fermo.

Fatto!

Passaggio 7: Passaggio 7: Demo completa

Ora assisti alla potenza di questo robot delta completamente armato e operativo.

Ho incaricato il mio nuovo servitore dell'importante missione di raccogliere un dado M2, farlo oscillare e rimetterlo di nuovo esattamente nello stesso punto. Come accennato in precedenza, sono aperto a offerte commerciali.

Spero che ti piaccia l'istruibile e sarai ispirato a creare un robot delta ancora più piccolo.

Qualcuno ha idee su come realizzare giunti sferici più piccoli? Qualche idea su un utilizzo? Forse con un attuatore diverso? Un ago, un trapano, una penna?