Como fazer um braço robotico por controle remoto
Autor: Cristian_tec | Publicado: 2012-10-22T19:47:00-07:00










Este é o século da High School Ciência Olimpíada braço robô que competiu nos 2.012 Minnesota State Ciência Olimpíada torneio com 32 equipes.&nbsp;Eu construiu e operou este braço robô de controle remoto para o torneio, colocando 8 (devido a problemas imprevistos).&nbsp;Estou prestes a terminar o ensino médio (em 3 dias!) Como um adulto legal (tendo completou 18 anos após o torneio estadual), e construiu este ao longo de minha temporada sênior na equipe Olimpíada de Ciências.&nbsp;Esta não foi a primeira vez que dappling em Robôs de controle remoto, como o meu Instructable anterior,&nbsp;Como Fazer um Bot Sumo (Ciência Olimpíada 2011 Regras)&nbsp;, mas foi a minha primeira vez a construção de um braço robótico.&nbsp;Aqui está um breve resumo da competição:&nbsp;Ciência Olimpíada é uma competição científica baseada em equipe com eventos que vão desde os chamados "eventos de estudo" para "eventos de laboratório" para os ameaçadores "construir eventos."&nbsp;Braço do robô foi um desses eventos "construir".&nbsp;O evento consistiu na construção de um braço robótico controlado remoto para pegar tantos objetos e colocá-los em recipientes feitos de meia jarros de leite de galão para marcar tantos pontos quanto possível durante um período de 3 minutos de tempo.&nbsp;&nbsp;Este braço robô não é claramente o braço robô mais sofisticado ou mais complicado já feito, mas ele começa o trabalho feito, enquanto a reciclagem de peças, aprender sobre sistemas de controle remoto, e usando materiais de construção comuns (e barato!) com uma motores poucos para fazer um braço robótico para pegar funcional e mover as coisas ao redor.





Passo 1&nbsp;Regras da Competição







Agora, a visão ampliada da Ciência Olimpíada e, especificamente, o Sumo competição Bots:&nbsp;Ciência Olimpíada é, como afirmei anteriormente, uma competição de ciência baseada em equipe.&nbsp;Competições incluem Invitationals hospedados por escolas de todo o estado, Regionais, Estaduais e Nacionais.&nbsp;De acordo com o site da National Ciência Olimpíada,&nbsp;soinc.org&nbsp;, Ciência Olimpíada tem sido em torno de 28 anos, e "levou uma revolução na educação científica."&nbsp;Equipes, para a Divisão C (divisão ensino médio), são compostas de 15 membros, que participam de vários eventos, geralmente com parceiros diferentes para cada evento.&nbsp;Eventos variar de "eventos" de laboratório, tais como Laboratório de Química e Forense, para "eventos de estudo", como Ornitologia e Fósseis, para "construir eventos", como veículo Gravidade e do braço do robô.&nbsp;para o braço do robô, especificamente, o robô tem parâmetros específicos de construção, documentação necessária, uma área de concorrência específica e detalhes da competição, e um exclusivo sistema de pontuação, como os dois esboço folhas regra.





Passo 2&nbsp;Peças








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Um&nbsp;&nbsp;rádio transmissor FS-CT6B 6 Channel 2.4 GHz1 FS-CT6B receptor de rádio de 6 canais 2.4 GHz&nbsp;1 7.2V NiMH RC Bateria (sobra de 2.011 Bot Sumo)2&nbsp;HiTec HS-422 Servo Motors&nbsp;1&nbsp;SparkFun "Médio" Servo1&nbsp;SparkFun Robotic Garra1 Tazer 15T / retrocesso ESC (sobra de 2.011 Bot Sumo)uma broca elétrico velho (recycling!)2&nbsp;Lynxmotion Kits Pan / Tilt Brackettrês buchas de tubo de PVC ACE Hardwaretrês tubos de PVC acaba de ACE HardwareEye 5 ganchosquatro molas de tensão de Ace Hardwarequatro porcas do fio1/2 "diâmetro interno elétrica tubo de PVCde madeira e contraplacado Assortedporcas e parafusos Assortedelétricos fitalaços zipparafusos Assortedfio extraArruelas&nbsp;Ferramentas:&nbsp;&nbsp;Broca Imprensa&nbsp;Handheld broca&nbsp;cortador de tubos de PVC&nbsp;Chaves de fendaferro de solda de&nbsp;serra da tabela&nbsp;caixa de mitra





Etapa 3&nbsp;Modificando o Broca

















O velho broca eléctrica do motor e mandril será usada para rodar o braço inteiro, dando-lhe um grau de liberdade.&nbsp;No entanto, para conseguir isso, precisamos modificar a broca por isso vai trabalhar com a unidade de RC.&nbsp;Abrir a broca e remover os fios da bateria e outros, deixando apenas chuck a, as marchas, o motor, e leva positivo / negativo do motor .&nbsp;Poké o leva para fora da fenda na parte superior da broca e remontar ambos os lados da perfuração.&nbsp;Cortar a base de bateria fora da broca para reduzir o volume.&nbsp;&nbsp;Corte dois comprimentos de fio e usar porcas do fio para estender os fios positivo / negativo do motor.





Passo 4&nbsp;Base de Dados








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O braço inteiro repousa sobre esta base de madeira, por isso construí-lo a partir de materiais resistentes e verifique se ele tem oscilação mínima.&nbsp;Desde 3/4 "de madeira compensada, cortar um 11 1/4" quadrado, dois 2 "x 9 1/2" tiras, dois 2 "x 11 1/8", e duas tiras de 5 "x 8 3/4" rectângulos usando uma serra de mesa.&nbsp;&nbsp;Em seguida, rastrear a broca com a pega acima do centro (com o mandril no sentido da borda do quadrado) de a base quadrado para determinar onde montar as chaves laterais.&nbsp;perfurar três buracos em cada braçadeira lateral para colocar os parafusos através e fixar o motor de perfuração à base.&nbsp;(Isto requer alinhando a broca e utilizando uma prensa de perfuração para perfurar as peças laterais e a broca, bem como em torno do motor de perfuração, para fixar a broca no lugar mais tarde.)&nbsp;Faça dois furos através da base quadrada em cada braçadeira lateral e prenda com parafusos de madeira.&nbsp;&nbsp;Linha as tiras curtas e longas ao longo da parte inferior da base, levantando-o do chão.&nbsp;&nbsp;perfurar três buracos através da base quadrada e em cada uma das faixas longas, então seguras com parafusos de madeira.&nbsp;Fure dois buracos a base quadrada e em cada uma das tiras curtas, em seguida, fixar com parafusos de madeira.





Passo 5&nbsp;Montagem da broca









Para montar a broca na base, basta colocar a broca de entre as duas cintas com o mandril para cima e a pega na direcção do centro da base.&nbsp;Em seguida, por meio de três parafusos e porcas, os parafusos de deslizar através das cintas em torno e / na broca para apertá-lo no lugar e ta-da!&nbsp;O motor de perfuração está montada.&nbsp;





Passo 6&nbsp;Monte Braço








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O resto do braço será montado sobre uma estrutura de madeira que o pequeno motor de perfuração gira.&nbsp;&nbsp;A partir de 3/4 "plywood, cortar dois 2" x 6 1/4 ", tiras de 2" x 5 1/2 de tira ", e um 3 "x 3 3/4" pedaço.&nbsp;&nbsp;Cortar a 1 1/2 "x 3 3/4" pedaço de 7/8 de madeira "de espessura para a base.&nbsp;Nesta peça, faça um furo no centro para o parafuso que vai ser fixada no mandril.&nbsp;&nbsp;perfurar três buracos pelo 3 "x 3 3/4" pedaço e 7/8 "lado base de madeira e prenda com parafusos.&nbsp;perfurar três furos pequenos perto do topo da 3 "x 3 3/4" pedaço de três ganchos olho.&nbsp;Faça dois furos através de cada uma das tiras mais longas e para o lado da base e da frente.&nbsp;Fixe cada lado com dois parafusos de madeira.&nbsp;Broca dois furos através da porção restante da parte superior da estrutura e através de cada uma das peças laterais. Fixe com dois parafusos.





Passo 7&nbsp;Motor Ombro








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O motor de ombro é montado directamente no braço de montagem e dá ao robô um outro grau de liberdade, o primeiro dos dois motores rotativos verticalmente.&nbsp;Centro do suporte de base de um dos suportes de rotação horizontal / vertical na parte de trás da estrutura de montagem feito no anterior passo.&nbsp;Broca quatro furos onde as linhas de suporte para cima e seguro, com quatro parafusos pequenos.&nbsp;Faça um furo no centro de uma das extremidades do PVC para o parafuso.&nbsp;Pressione a extremidade da bucha em PVC PVC.&nbsp;Coloque o parafuso através do suporte de metal outro, então até o final de PVC e aperte uma porca por dentro do parafuso da bucha de PVC.&nbsp;&nbsp;Anexe este suporte de metal para o suporte de outra base, usando o parafuso sextavado, máquina de lavar, e porca incluído na panela kit de suporte / tilt.&nbsp;Em primeiro lugar, colocar o parafuso através do lado do suporte de base, em seguida, colocar a anilha entre os dois suportes, seguido da porca.&nbsp;Fixe o servo utilizando o impulso plástico rebites tal como ilustrado no kit.&nbsp;&nbsp;Finalmente, fixar o suporte rotativo para o corno servo com os dois pequenos parafusos pretos que vêm com o servo, sendo certo que o servo está em sua posição "neutro", eo suporte é ligado verticalmente - para assegurar as necessidades rotação completa.





Passo 8&nbsp;"Braços"







Corte um 6 7/8 "pedaço de 1/2" tubo de diâmetro interno de PVC elétrica.&nbsp;1 1/2 "de cada extremidade, faça um furo pequeno para os ganchos do olho.Pressione o tubo de PVC no casquilho ligado à articulação do ombro, com os furos no tubo de PVC abrir para a montagem do braço de madeira.&nbsp;





Passo 9&nbsp;Articulação do cotovelo








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Agora vamos montar o motor cotovelo, dando o robô é grau final de liberdade, de novo em relação ao plano vertical.&nbsp;&nbsp;Faça um furo no centro da outra extremidade do tubo de PVC, tal como no passo 6 e prima no casquilho restante.&nbsp;&nbsp;Fixe a PVC final + bucha ao suporte pan / tilt outro como no passo 6, por meio de um parafuso e porca.&nbsp;&nbsp;Seguindo o processo do passo 6 e os passos descritos nas instruções incluídas no kit, fixar o suporte de outro.&nbsp;Antes de fixar o servo, o tubo de PVC próxima deve ser anexado.&nbsp;Corte um pedaço do mesmo 1/2 "diâmetro interno elétrica tubo de PVC 6 1/2". longo&nbsp;&nbsp;da linha do tubo de PVC por baixo do suporte da articulação do cotovelo, marcar os dois furos, e dois furos através do diâmetro do tubo de PVC.&nbsp;&nbsp;Anexar este tubo de PVC para o suporte com dois parafusos e porcas através destes furos.&nbsp;&nbsp;Fixe o servo como no passo 6, com quatro rebites de pressão de plástico.Então, com o cotovelo dobrado a 90 graus, coloque o chifre servo para o suporte como na etapa 6.





Passo 10&nbsp;The Claw












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Sparkfun vende este garra de metal bom e recomenda a sua servo "médio" para executar a garra, por isso segui as suas recomendações e ordenou ambos.&nbsp;No entanto, quando eu recebi a garra e motor, assim como os outros on-line tinha encontrado, os dois componentes não foram projetados para o outro.&nbsp;Para torná-los aptos juntos, eu perfurou os buracos do motor de montagem um pouco, e depois teve de Enganar com os parafusos por um tempo, finalmente adicionando fita adesiva para prender o motor à garra.&nbsp;&nbsp;Primeiro, faça os furos de montagem do motor na garra para eles são um pouco maiores (~ 3/16 ").&nbsp;seguida, na outra extremidade do tubo de PVC, faça dois furos na mesma distância que os buracos garra de montagem.&nbsp;Fixe a extremidade do tubo de PVC para a garra com dois parafusos, que terá alguns esforço, como os furos de montagem são um pouco difícil de alcançar.cortar os fios do motor e soldar três fios de extensão em dar mais comprimento do fio para chegar ao receptor. Proteger as juntas soldadas por dobrando e gravando com fita isolante.&nbsp;&nbsp;Para fixar o motor para a garra, coloque o motor através da ranhura na garra e usar os parafusos e porcas incluídos para manter o motor no lugar, mas tenha cuidado para não apertar demais.&nbsp;&nbsp;Clipe da termina fora do chifre servo e pressione o chifre servo para o servo motor.&nbsp;Fixe o chifre servo com o parafuso pequeno preto incluído com o servo.&nbsp;Com a garra fechada, anexar a garra para o chifre servo com os dois parafusos de prata pequenas incluídos com o motor.&nbsp;&nbsp;Finalmente, enrole fita isolante em torno do servo e a garra para mantê-lo ligado.





Passo 11&nbsp;Fixação da Garra











Empurre a extremidade do tubo de PVC na garra em bucha no tubo de PVC segundo do braço, para que o motor a garra do servo está acima da garra.&nbsp;





Passo 12&nbsp;Ajudar os Servos Out








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Quando eu fiz este braço do robô, eu descobri meus servos não colocou para fora quase torque suficiente para segurar o motor.&nbsp;Para corrigir isso, sem comprar maiores, mais fortes, os motores mais caros para substituir meus servos atuais, acrescentei olho ganchos e molas de tensão para fornecer a quantidade extra de torque necessário para manter o braço para cima.&nbsp;&nbsp;primeiro parafuso, nos cinco ganchos de olho em cada buraco que foi feito para um gancho de olho (três no monte braço e dois no primeiro segmento do tubo de PVC).&nbsp;seguida, coloque uma mola para cada um dos três ganchos de olho no braço montar e conectá-los ao gancho primeiro olho no tubo de PVC.&nbsp;&nbsp;final de A mola conecta sobre a articulação do cotovelo.&nbsp;Para fazer isso, remover a porca do parafuso em primeiro lugar o tubo de PVC, deslizar uma extremidade da mola para o parafuso no interior do tubo, depois substituir a porca no parafuso.&nbsp;Ligar esta mola para o gancho do segundo olho sobre o primeiro tubo de PVC .&nbsp;Uma palavra sobre essas molas.&nbsp;Você vai notar que o braço vai assumir uma posição vertical como padrão porque as molas fornecer mais de torque suficiente.&nbsp;Isso é bom porque nega a gravidade, de modo que os servos mover contra uma força para cima, em vez de levantar-se contra a gravidade.





Passo 13&nbsp;Broca de controle do motor









O motor de perfuração é um motor de corrente contínua de base que alterna a polaridade direcção quando é ligado.&nbsp;Para controlar esta via controle remoto, devemos usar um Controle Eletrônico de Velocidade (ESC).&nbsp;Estou reutilizando um dos CES da minha Instructable anterior - um 15T Tazer / retrocesso ESC.&nbsp;&nbsp;Antes de montar o ESC para o robô e conectar os fios, três modificações devem ser feitas:&nbsp;1.&nbsp;Corte o On / Off fio do interruptor e solda em dois fios de extensão, assim como com o servo motor garra.&nbsp;&nbsp;2.&nbsp;Cortar o conector de três fios Hitec e solda em três fios de extensão, tal como com o motor servo de garra.&nbsp;3.&nbsp;Cortar as pontas dos fios para o motor e tira-los, por isso as tampas de fio pode ser usado para ligar o motor de perfuração para o CES.&nbsp;Usando porcas do fio, prenda os fios conectados ao motor de perfuração leva ao ESC.





Passo 14&nbsp;Ligar o Superior e Inferior









Para conectar o braço para o motor de perfuração, deslize o parafuso através de uma máquina de lavar, em seguida, através da base do monte braço.Então coloque outra arruela no parafuso debaixo da base para montagem do braço.Finalmente, coloque duas porcas no parafuso e aperte.&nbsp;(Dois parafusos são usados ​​para funcionar como uma porca - uma modificação que eu fiz depois da competição)





Etapa 15&nbsp;Colocar o ESC e Bateria

















Remover uma proteção da fita adesiva dupla face de espuma e afixar a fita para a base de montagem do braço no canto inferior direito (visto de trás).Remova a proteção superior e furar o ESC para a fita de espuma com os fios de extensão na parte de trás.&nbsp;Anexar a bateria com um zip tie no lado direito (visto de trás) do braço montar e conectar a bateria ao ESC.





Passo 16&nbsp;Conexão do Receptor













Para conectar o receptor para o braço, use um zip tie para proteger o receptor e antena para o tubo de PVC primeiro.&nbsp;Segue-se o motor e do canal no receptor:&nbsp;Garra Motor - CH5&nbsp;Motor Elbow - CH6&nbsp;Motor ombro - CH3Broca Motor (ESC) - CH1&nbsp;Zip amarrar o fio de extensão do motor garra para cada tubo de PVC uma vez, para manter os fios frágeis de quebrar.





Etapa 17&nbsp;Transmissor





Coloque 8 pilhas AA no transmissor RC (eu uso as recarregáveis).&nbsp;Aparentemente, meu transmissor necessita de pelo menos 12V de operar - que funciona em teoria, com a marca de AA novo da embalagem, mas, como as baterias desgastar a uma tensão inferior a 1,5 V, o transmissor não ligar.Para corrigir isso, eu tenho (pelo menos temporariamente) com fio de uma bateria em nono a bateria (sem imagens embora) e agora o transmissor funciona muito bem.&nbsp;Eu descobri esta falha catastrófica apenas ao fazer este Instructable -. Felizmente não durante a competiçãoColoque a ficha de ligação no porta BAT no receptor e siga os passos incluídos com o transmissor / receptor para ligar o transmissor ao receptor.Usando o USB / cabo serial incluído com o meu transmissor, eu usei a T6config programa para aumentar os pontos finais de cada canal a 120%, exceto o canal 1 (o motor de perfuração, o que eu trouxe para baixo para diminuir a rotação - experiência com este para o que combina com você! ).&nbsp;





Passo 18&nbsp;Controlar o braço







Para a competição, o robô tinha que ser completamente vertical para ajustar as dimensões necessárias.&nbsp;Isso só funciona quando o receptor está desligado, então é por isso que o interruptor ON / Off do CES foi prorrogado.&nbsp;Este foi um controle "tethered" para permitir-me para ativar o robô durante a competição e não é necessário para um robô de não concorrência.&nbsp;Ligue o transmissor, então a CES (que liga o receptor).&nbsp;A imagem mostra o que controla o que (na minha configuração).&nbsp;&nbsp;Aqui está um vídeo de demonstração pequeno eu fiz (eu não tenho nenhum vídeo da competição real, infelizmente).







Passo 19&nbsp;Considerações Finais (Melhorias)





Agora que tem sido um par de meses de competição e escola está finalmente pronto, aqui estão alguns pensamentos / dicas para melhorar.
Servos não são ideais para este projeto porque eles não possuem a sua posição final, mas sim tentar retornar a uma posição neutra - isso poderia ser resolvido com diferentes tipos de motores.&nbsp;Eu superei isso colocando todos os servos em um controle de RC que colocar um sinal constante (mantendo uma posição específica).
O braço de rotação tem limitado porque os fios indo para o motor de perfuração impedir a rotação completa.&nbsp;Isto pode ser resolvido com a montagem de todos os motores e controlos no braço real, de modo que o motor de perfuração gira em si, assim como o resto do braço.Comparando isto com a forma como o braço robô está, actualmente, o motor de perfuração seria invertida e um melhor sistema de montagem que tem de ser concebido, porque duvido um parafuso único, pequeno poderia suportar todo o peso, especialmente em movimento.
Além disso, uma melhor rotação do motor seria útil, em vez do motor de perfuração irregular com ESC meu braço utilizado.
Um motor de rotação do pulso pode ser adicionado para mais praticidade e mobilidade, mas não era necessário para esta competição porque os separadores de laço foi para robôs com o menor número de motores.
Fabricação de uma garra destinado a um motor específico reduzir dores de cabeça, mas que requer experiência de usinagem adicional ou dinheiro.&nbsp;
Um dos aperfeiçoamentos I incluídos neste Instructable foi o sistema de bloqueio de duas porca no parafuso na bucha.&nbsp;Na competição, a única porca no parafuso tinha afrouxado de modo que o robô só poderia rodar para a esquerda, reduzindo a mobilidade e impedindo estratégia significativamente.&nbsp;

Na competição, mesmo sem ser capaz de rodar para a esquerda, o meu robô e eu ainda tenho o 8 º lugar de 33 equipes, o que não era tão grande quanto eu esperava, mas não foi terrível também.