РУКА-РОБОТ: ЧАСТЬ 2

Автор Юлия Костина

В первой части статьи мы выяснили, какие материалы нужны для создания робота, изучили сервоприводы и подготовили их для полноценной сборки руки. Во второй части займёмся соединением всех компонентов в единый механизм. Приготовьте свою заготовку из сервоприводов, список необходимых материалов можно посмотреть в первой части статьи.

Шаг 5: сборка пальцев

Рисунок 1. Фаланга пальца

Очистите опорную конструкцию дрелью и убедитесь, что вы можете продеть леску через каждое отверстие. Разложите сегменты пальцев и склейте их вместе. Старайтесь не залить клеем соединения или отверстия, через которые проходит леска.

Рисунок 2. Палец

Проденьте резинку через отверстия на верхней стороне, и, если вы хотите проверить леску, проденьте её через отверстия на нижней стороне. При натягивании палец должен сжиматься, а при отпускании резинка будет тянуть его назад. Повторите для 4 пальцев (большой палец делается позже).

Рисунок 3. Добавление резинки

Возьмите три резистора, отложенных ранее и припаяйте к ним провода. Рекомендуем надеть на их концы термоусадочные трубки разных цветов, чтобы легче было различать сегменты. Поверните все переменные резисторы на 90 градусов (между двумя концами, блокирующими вращение), затем вставьте каждый из них в указательный, средний и безымянный пальцы (рисунок 4). Мизинцу он не нужен, потому что и он, и безымянный палец подключены к одному и тому же сервоприводу.

Рисунок 4. Вставка резисторов

Поместите пальцы в отверстия напечатанной на 3D-принтере ладони (сверху) и проденьте резинку её через отверстие. Удерживая руку в натянутом положении, добавьте суперклей или эпоксидную смолу. Проденьте провода через ладонь и вытащите у запястья. 

Рисунок 5. Провода в руке

Шаг 6: создайте руку

Рисунок 6

Прикрутите 4 чёрных шкива к 4 модифицированным сервоприводам.

Выше вы можете найти рисунок 6, на котором видно, куда идут все сервоприводы в руке, и где соединяется леска. Чтобы упростить проводку, соберите её в следующем порядке:

  • сервопривод непрерывного вращения для сокращения большого пальца;
  • пропустите сервопривод через ладонь провода к обычному, неизмененному SG90 для вращения большого пальца;

Рисунок 7. Рука с сервоприводами

  • компактный двигатель постоянного тока 2-в-1 (примечание: самый большой шкив, к которому привязаны мизинец и большой палец);
  • сервопривод непрерывного вращения для сокращения среднего пальца;

Прежде чем продолжить, проверьте ещё раз, все ли сервоприводы работают (проще исправить проблемы до того, как рука будет собрана).

Рисунок 8. Склейка плетёного нейлонового рукава

Все провода должны выходить из отверстия сбоку ладони. Как упоминалось в предыдущем шаге, убедитесь, что у вас есть система распознавания разных проводов. Наденьте на провода плетёный нейлоновый рукав, либо используйте ленту или стяжки.

Рисунок 9. Леска

К каждому из шкивов привяжите кусок лески. Отлично подойдёт гвоздичная сцепка с капелькой суперклея, чтобы леска не соскальзывала. Проденьте её через отверстия на другой половине ладони, по направлению к пальцам.

Рисунок 10. Соединение 

Соедините две половины ладони вместе. Пропустите леску через 4 пальца и завяжите её узлом на концах каждого.

Рисунок 11. Связка пальцев

Шаг 7: запястье

Рисунок 12

Вверните 8 винтов на каждый конец четырёх заготовленных заранее пружин. Важно использовать винты с достаточно широкой головкой, чтобы они не проскальзывали через концы пружин.

Вкрутите обе стороны пружины — одну в ладонь, другую в предплечье. Для этого нужно их согнуть и использовать тонкую отвертку (будьте осторожны, не растяните пружины).

Рисунок 13. Вверните пружины

Как только все 4 пружины соединят предплечье с ладонью, разместите между ними напечатанную на 3D-принтере сферу. Вместо неё можно использовать шарик для пинг-понга.

Рисунок 14. Соединение деталей

Передвиньте сервоприводы на 90 градусов. Код можно найти здесь:

https://github.com/WillDonaldson/Robotic-Arm-initial-prototype/blob/master/ServoTestCode/Move_individual_servo_to_90_degrees.ino

Под углом нужным углом привяжите два отрезка лески к сервоприводам, по одному на каждый конец. Установите SG90 в предплечье.

Рисунок 15. Крепление

Несколько советов:

Из 4 отверстий для винтов, используемых для крепления сервоприводов, только к одному можно добраться с помощью отвертки, поэтому рекомендуем воспользоваться клеем, чтобы закрепить их.

После установки сервоприводов, пропустите леску через каждое отверстие предплечья и завяжите узел вокруг винта. 

Шаг 8: предплечье и проводка

Рисунок 16. Предплечье

Проденьте провода через трубку, сбоку от первой части предплечья (рисунок16). Прикрутите вторую часть к первой. Поместите 9-вольтовую батарею в гнездо предплечья и припаяйте штекер постоянного тока с «+» в центре.

Рисунок 17. Вставка батареи

На изображении 18 вы можете увидеть, как выглядит чип, который был сохранён от модифицированного сервопривода 2-в-1.

Рисунок 18. Чип

Припаяйте двигатель к соответствующему резистору (который находится в костяшках указательного и безымянного пальцев), опираясь на микросхему. Теперь этот сервопривод работает так же, как и другие (рисунок 19).

Рисунок 19. Схема

На рисунке 20 есть схема подключения к плате Arduino Uno. Обратите внимание, что красные сервоприводы — обычные, а фиолетовые — те, у которых нет показаний положения с резистора.

С помощью потенциометра, помещённого в сустав среднего пальца, можем получать показания вращения и использовать его для управления соответствующим фиолетовым сервоприводом с непрерывным вращением.

Рисунок 20. Подключение к Arduino

Добавляем переключатель мгновенного действия к контакту 6, который можно использовать для взаимодействия с Arduino (для сокращения пальца). Установите Arduino uno в раму и подключите вилку питания от аккумулятора. Приклейте последнюю чёрную пластиковую деталь предплечья.

Рисунок 21. Присоединение платы и батареи

Рисунок 22. Готовая рука

Шаг 9: большой палец

Рисунок 23. Палец

Соберите сегменты большого пальца подобно сборке предыдущих. Приклейте резинку к последнему сегменту (рисунки 24 и 25).

Рисунок 24. Присоединение резинки

Прикрутите крепление оси большого пальца к сервоприводу, выступающему из руки. Приклейте обе части большого пальца вокруг оси (рисунок 25).

Рисунок 25. Склейка

Проденьте леску через отверстия в нижней части большого пальца и сделайте узел на конце.

Шаг 10: код

Скачайте код по ссылке: 

https://github.com/WillDonaldson/Robotic-Arm-initial-prototype/blob/master/Robotic_Arm.ino

Советы при работе с кодом:

В нём только три основных движения руки: взмах, сжатие в кулак и удержание ключа. Вы можете поэкспериментировать и добавить новые функции.

Диапазон движения сервопривода составляет 90, 180 градусов. 90 — палец, находящийся в состоянии покоя, выпрямленный, 180 — полностью сжатый палец. Значения вне диапазона недействительны и будут соответствовать неестественному изгибу пальца к тыльной стороне ладони.

В функции moveThumb() вам нужно изменить диапазон rotAngle с 60, 140 на что-то другое, в зависимости от того, в какое положение был повернут сервопривод при прикреплении большого пальца. 

Не забудьте проверить работоспособность своеего робота. Если хотя бы один из пальцев не работает, обязательно вернитесь к началу инструкции и проверьте все подключения.

Всё готово! Теперь в вашем арсенале есть универсальный помощник, которому можно поручить многое: подержать только что найденные ключи, пока вы ищете потерянный телефон, взмахом поприветствовать гостей, в то время как вы завершаете готовку и др. Главное — не вживлять в руку искусственный интеллект, иначе ваши друзья почувствуют себя героями фильма «Семейка Адамс».

Ссылки