Com fer un braç robòtic sense fils mitjançant Arduino

Aquest circuit de braç robòtic que també es pot implementar com una grua robòtica, funciona mitjançant 6 servomotors i es pot controlar mitjançant un control remot de microcontrolador , mitjançant un enllaç de comunicació basat en Arduino a 2,4 GHz.

Principals característiques

Quan es construeix una cosa tan sofisticada com un braç robòtic, ha de tenir un aspecte modern i ha d’incloure moltes funcions avançades i no només funcions com una simple joguina.

El disseny complet proposat és relativament fàcil de construir, tot i que se li atribueixen algunes funcions de maniobra avançades, que es podrien controlar amb precisió mitjançant comandes sense fils o controlades a distància. El disseny és fins i tot compatible per a ús industrial, si els motors s’actualitzen adequadament.

Les principals característiques d’aquesta grua mecànica com el braç robòtic són:

• 'Braç' ajustable contínuament a més de 180 graus d'eix vertical.
• 'Colze' ajustable contínuament sobre un eix vertical de 180 graus.
• 'Pessic de dit' ajustable contínuament o Grip sobre un eix vertical de 90 graus.
• 'Braç' ajustable contínuament sobre un pla horitzontal de 180 graus.
• Tot el sistema robòtic o el braç de la grua és mòbil i maniobrable com un cotxe controlat a distància .

Simulació de treball aproximat

Les poques de les funcions explicades anteriorment es poden veure i entendre amb l'ajut de la simulació GIF següent:

Posicions del mecanisme motor

La següent figura ens proporciona una imatge clara de les diferents posicions del motor i els mecanismes d’engranatges associats que cal instal·lar per implementar el projecte:

En aquest disseny, ens assegurem de mantenir les coses el més senzilles possibles, de manera que fins i tot un profà sigui capaç d’entendre els mecanismes del motor / engranatge implicats. i res queda amagat darrere de mecanismes complexos.

El funcionament o la funció de cada motor es pot entendre amb l'ajut dels punts següents:

1. El motor # 1 controla el 'pessic del dit' o el sistema de subjecció del robot. L'element mòbil està articulat directament amb l'eix del motor per als moviments.
2. El motor # 2 controla el mecanisme de colze del sistema. Està configurat amb un sistema d'engranatges de vora a egde simple per implementar el moviment d'elevació.
3. El motor # 3 s’encarrega d’aixecar verticalment tot el sistema de braços robòtics, per tant, aquest motor ha de ser més potent que els dos anteriors. Aquest motor també s'integra mitjançant un mecanisme d'engranatges per realitzar les accions necessàries.
4. El motor # 4 controla tot el mecanisme de la grua sobre un pla horitzontal complet de 360 ​​graus, de manera que el braç és capaç de recollir o aixecar qualsevol objecte dins en sentit horari o antihorari abast radial.
5. Els motors # 5 i 6 actuen com rodes per a la plataforma que transporta tot el sistema. Aquests motors es poden controlar movent el sistema d'un lloc a un altre sense esforç, i també facilita el moviment est / oest, nord / sud del sistema simplement ajustant les velocitats dels motors esquerra / dreta. Això es fa simplement reduint o aturant un dels dos motors, per exemple per iniciar un gir al costat dret, el motor del costat dret es pot aturar o aturar fins que el gir s’executi completament o fins a l’angle desitjat. De la mateixa manera, per iniciar un gir a l'esquerra feu el mateix amb el motor esquerre.

La roda posterior no té cap motor associat, està articulada per moure’s lliurement pel seu eix central i seguir les maniobres de la roda davantera.

El circuit del receptor sense fils

Atès que tot el sistema està dissenyat per funcionar amb un comandament a distància, cal configurar un receptor sense fils amb els motors explicats anteriorment. I això es pot fer mitjançant el següent circuit basat en Arduino.

Com podeu veure, hi ha 6 servomotors connectats amb les sortides Arduino i cadascun d’ells es controla a través dels senyals controlats a distància capturats pel sensor connectat NRF24L01.

Aquest sensor processa els senyals i els envia a l'Arduino, que lliura el processament al motor corresponent per a les operacions de control de velocitat previstes.

Els senyals s’envien des d’un circuit transmissor que té potenciòmetres. Els ajustaments d’aquest potenciòmetre controlen els nivells de velocitat dels motors corresponents connectats amb el circuit receptor explicat anteriorment.

Ara anem a veure l'aspecte del circuit del transmissor:

Mòdul transmissor

El disseny del transmissor es pot veure amb 6 potenciòmetres connectats amb la seva placa Arduino i també amb un altre dispositiu d’enllaç de comunicació de 2,4 GHz.

Cadascun dels testos està programat per controlant un motor corresponent associat al circuit receptor. Per tant, quan l'usuari fa girar l'eix d'un potenciòmetre seleccionat del transmissor, el motor corresponent del braç robòtic comença a moure's i a implementar les accions en funció de la seva posició específica al sistema.

Control de la sobrecàrrega del motor

Us podeu preguntar com limiten els motors els seus moviments a través dels seus rangs mòbils, ja que el sistema no té cap disposició limitant per evitar que el motor es sobrecarregui un cop els moviments del mecanisme respectius arribin als seus punts d’arribada?

Què significa, per exemple, què passa si el motor no s’atura fins i tot després que la “adherència” hagi subjectat l’objecte amb força?

La solució més fàcil és afegir un individu mòduls de control actuals amb cadascun dels motors de manera que en aquestes situacions el motor romangui engegat i bloquejat sense cremar-se ni sobrecarregar-se.

A causa d'un control de corrent actiu, els motors no passen per una sobrecàrrega o per sobrecorrent, i continuen funcionant dins d'un rang de seguretat especificat.

Es pot trobar el codi complet del programa en aquest article