[Worklog][Manipulator/ARM] Kitten-One

[greebqmaster]

Cześć i czołem wszystkim!

Niniejszym otwieram worklog, w którym w miarę na bieżąco będę umieszczał postępy związane z budową mojej pracy inżynierskiej - manipulatora szeregowego o pięciu stopniach swobody.

Aktualnie jestem na BARDZO początkowym etapie:

- mam ogólny szkic konstrukcji -> w miarę powstawania jakiegoś sensowniejszego modelu będę umieszczał screeny

- wiem jakie napędy będzie mi dane używać - silniki dc micromotors RH158.12.250 (uczelnia ma na stanie)

Poza tym wszystko jak na razie pozostaje w sferze swobodnej kreacji. Ogólnie chcę wykorzystać tę pracę jako materiał do lepszego zaznajomienia się z AVRami (ew. jeśli starczy czasu, to może zagłębię się w Raspberry Pi) i sprawdzenia się jako programista, dlatego proszę się nie śmiać jeśli czasem palnę jakąś gafę, bo do mistrzów nie należę... To, że projekt jest już całkiem poważny nie znaczy, że wzięła się za niego poważna osoba 😃

I tu bardzo płynnie chciałbym przejść do pierwszego pytania, jakie dane będzie mi zadać w tym temacie... Czy ktoś z Was, drodzy konstruktorzy manipulatorów i robotów manipulatoro-podobnych miał kontakt z mechanizmem czworoboku przegubowego jako sposobie na odjęcie części masy robota poprzez umieszczenie silnika trzeciego DOF'a (1 obrót wokół 'z' - 2/3/4 równoległy obrót po osi prostopadłej do 'z' - 5 obrót wokół osi prostopadłej do płaszczyzny xz) "u stóp" konstrukcji? Mianowicie, chodzi mi o to, czy ktoś ma sprawdzony algorytm na optymalizację długości boków czworoboku, aby uzyskać jak najszerszy obrót? Albo spotkał się z takowym gdzieś?

Pozdrawiam! Mam nadzieję, że to będzie super przygoda i mój Kitten-One pozostawi po sobie jakiś malutki ślad na Forbocie... 🙂))

[Eukaryota]

Hej,

po pierwsze potrzebujesz enkoderów do tych napędów inaczej nie będziesz w stanie niczego zrobić.

Napędy z przekładnia tradycyjną (zębatą) mają bardzo duże luzy i robot nie będzie powtarzalny oraz mało dokładny. Lepsze są przekładnie planetarne.

Praca inżynierska to tak naprawdę większy projekt. Może "zapożyczyć" wymiary z jakiegoś robota przemysłowego i dobrać odpowiednią skalę.

Praktycznie wszyscy producenci mają w swojej ofercie roboty oparte na czworoboku przegubowym.

Kawasaki - Seria Z

ABB

KUKA

YASKAWA

FANUC

Pozdrawiam

[greebqmaster]

Cześć, dzięki za odpowiedź.

Wiem, widziałem w paru robotach zastosowanie tego mechanizmu, jednak pomyślałem, że na pewno nie udostępnili w dokumentacji szerszych informacji na ten temat, więc od razu to odrzuciłem. Bardzo ciekawy pomysł z zerżnięciem wymiarów, wezmę go pod uwagę ^^

Jeżeli chodzi o silniki, to mam do nich również enkodery, zapomniałem wspomnieć (niestety, nie pamiętam modelu i nie mam go nigdzie zapisanego). Z tego co mi wiadomo, te silniczki mają przekładnie już w sobie + z zastosowaniem enkoderów otrzymam dokładność rzędu +/- 1 stopień - myślę, że będzie w porządku (tylko myślę).

Pozdrawiam, greebqmaster

[Eukaryota]

Zawsze możesz ściągnąć model 3D lub rysunek 2D (np. dwg) i tam zmierzyć. Takie rzeczy producenci udostępniają, jak nie ma stronie to wystarczy napisać do producentów lub dystrybutorów, żeby taką dokumentację udostępnili w celach naukowych.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[greebqmaster]

Witam po bardzo długiej przerwie! Najpierw było dużo nauki na studiach, potem pierwsze próby z manipulatorem, których nie ma co tu zamieszczać, potem poszło dużo czasu na desperackie rozmyślanie, że nigdy nie uda mi się tego zbudować, aż prace ruszyły! Od zeszłego tygodnia projekt zaczyna nabierać kształtów i najprawdopodobniej modeluję finalną wersję.

Chciałem podzielić się z wami kompletnym mechanizmem (chyba) zamocowania pierwszych trzech stopni swobody:

Lecąc od pierwszego DOF'a:

Silnik przykręcony jest śrubkami M3 jest do płytki, która z kolei jest przykręcona do obudowy (pytanie 1: czy dystanse się tutaj nadają? Jeśli nie, to czy jest jakieś lepsze (i równie proste) rozwiązanie?). Na wał silnika założony jest łącznik z otworem, do którego wkładam jakiś element blokujący swobodny obrót (chodzi o to, że wał ma kształt ściętego okręgu), który następnie dociskam metalową płytką. Tak to wygląda:

Następnie łącznik ten przykręcony jest do... następnego łącznika (a raczej dwóch), który z kolei połączony jest z osią obrotu DOF'a. Która spełnia też rolę łącznika z górną podstawą, na której stoją dwa kolejne DOF'y, ale o tym zaraz. Tak wyglądają dwa rzeczone elementy:

(do powyższego - w środek osi wbiję jeszcze rdzeń w postaci stalowej/aluminiowej rurki)

Potem mamy oparcie na łożysku:

... Które zagnieżdżam w gnieździe ( 🤣 ) przykręconym do obudowy i która wygląda o tak:

No i na koniec silniki wrzucone w obudowy. Jeden z nich będzie DOF'em no.2, drugi będzie sterował trzecim stopniem swobody poprzez mechanizm równoległoboku. Całość przykręcona jest do płytki połączonej z osio-zestalowordzenio-łącznikiem 🤣 Focia:

Co o tym sądzicie? Wszelkie uwagi mile widziane. Na każde pytanie postaram się odpowiedzieć.

Dodatkowo, pytanie 2: Manipulator będzie miał 5 stopni swobody i pozostaje kwestia ostatnich dwóch: mam wybór pomiędzy serwem, z którego wypruję elektronikę, a takimi samymi silniczkami - jak myślicie, warto wrzucać te silniki, czy może jednak masa będzie zbyt duża, nie ma co się z tym pierdaczyć i dać serwa? Na silnikach będą enkodery, pozycje serw będę zbierał z wewnętrznych potencjometrów.

Pytanie 3: Czy ktoś zna jakieś ciekawe rozwiązania jeżeli chodzi o nastawienie na pozycję bazową przy uruchomieniu robota? W sensie, jakieś krańcówki i inne takie...

Ogólnie wszystko zrobiłem dzisiaj (w sumie to już wczoraj), także zakładając, że jutro (dzisiaj 🤣 ) będę siedział tyle samo, do tematu wleci kolejna dawka modelu! 🙂

Pozdrawiam,
greebqmaster

PS białe elementy będą robione na drukarce 3d

[greebqmaster]

Witam po długiej przerwie. W dniu obiecanej aktualizacji postu akurat zaktualizować go nie mogłem, a przy najbliższej okazji doszedłem do wniosku, że nie ma co się rozdrabniać + wakacje są i pewnie i tak nikt tu nie wchodził ( 😃 ). Postanowiłem, że zrobię cały model i dopiero wtedy go wrzucę. Nie inaczej- właśnie nadszedł ten moment 😃

Całość prezentuje się tak:

I lecimy od dołu. Pierwszą główną częścią jest obudowa z pierwszym silnikiem (uwaga: dla tych, co przegapili - białe elementy będą drukowane).

Obudowa:

Główny szkielet to pospawane kątowniki, które od dołu przykręcę do wielkiej, drewnianej płyty. Do górnej części szkieletu poprzykręcam (ew. zanituję, bo w następnych członach już śruby, tam gdzie się da, zastępuję nitami) kątowniki i pleksową płytę, do której przykręcę silnik. Następna główna część opierać się będzie na łożysku zagnieżdżonym w drukowanym elemencie. Całość zakryję stylową ( 😃 ) kratą, co prezentuje się tak:

Człon pierwszy: mocowanie do pierwszego DOF'a (DOF - stopień swobody (od degree of freedom)) + dwa kolejne DOF'y -> napęd członu drugiego + napęd mechanizmu równoległoboku do członu trzeciego):

+ połączenie:

Opis: Do pleksowej płyty od dołu przykręcona jest oś obrotu pierwszego DOF'a. Jest to element ze stalowym (albo aluminiowym, zobaczymy jak z masą) rdzeniem. Na dole widać patent, dzięki któremu oś przymocuję do wału silnika. (tutaj mała uwaga: ponieważ uprościłem model silnika do jednej bryły, nie zamodelowałem na niej ścięcia na wale - ale faktycznie ono tam jest - patrz któryś z postów wyżej - dałem model silnika). Od góry przykręcam dwie obudowy silników z samymi silnikami i dodatkowe oparcie drugiego członu. O ile obudowy są pojedynczymi bryłami, oparcie składa się z kilku części, aby można było wrzucić do środka oś itp.

Człon drugi:

Połączenia z poprzednikiem nie dam, bo chyba żadna to filozofia nie jest.

Opis: ponitowane kątowniki przykręcone do wydrukowanych elementów. Te dolne składają się z kilku części, aby można było osadzić w środku łożysko. Górne to kloce, w które wkleję lub do których przymocuję oś (np. za pomocą jakieś cienkiej śruby idącą przez element + oś) (ta druga opcja chyba będzie bardziej prawdopodobna - na przyszłość, gdyby trzeba było rozmontować). Przymocowanie do silnika tak samo jak na pierwszym DOF'ie (motyw ze śrubką).

Człon trzeci:

Opis: znowu ponitowane kątowniki, ale tym razem z kilkoma dodatkami. Z tyłu mamy przedłużenie ramienia do mechanizmu równoległoboku (lub czworoboku przegubowego, jak kto woli) (mechanizm dźwigniowy - zastosowanie) zakończone jedną z części przegubu kulowego (przegub kulowy). Namieszałem tam tymi kątownikami, bo konstrukcja jest taka, a nie inna i musiałem wyciągnąć ten przegub trochę w bok. Miałem kilka prostszych pomysłów, ale wstyd mi się nimi "chwalić" 😃

Przód to obudowa silnika + nałożone na nią dwa gniazda z łożyskami, pomiędzy którymi siedzieć będzie oś kolejnego członu. Zaraz pokażę, to będzie wiadomo, o co cho.

Mechanizm równoległoboku:

+ całość:

Opis: zastosowałem tu przeguby, aby zniwelować tarcie, które mogłoby się pojawić w przypadku niedociągnieć w wykonaniu części i innych przygód towarzyszących więzom biernym (więzy bierne i Ctrl+F z wpisaniem "więzy bierne"). Są one przykręcone do pręta gwintowanego, który dodatkowo (jeśli będzie potrzeba) mogę wzmocnić rurką węglową. Z tym dolnym członem dałem płaskownik z czterema nitami, bo jest trochę węższy i nakrętka nachodziła na nity - dlatego przesunąłem je w bok i dla bezpieczeństwa wytrzymałościowego zrobiłem odbicie lustrzane.

Człon czwarty:

Opis: na początku oś + rdzeń do zamocowania na wale silnika, na obrazku daję mocowanie z przeźroczystymi jednym gniazdem na łożysko i obudową silnika, aby zobaczyć, o co tu kaman:

Na przedzie mamy serwo z dość pomajtanym mocowaniem. Jak ktoś ma ciekawsze propozycje to chętnie je usłyszę, ale to był jedyny pomysł jaki był przeze mnie w miarę akceptowalny i taki z którego Pan Promotor by się zbytnio nie śmiał 😃 Tak więc mamy tu płaskowniki - jeden mocujemy do serwa, drugi jest do przeciwosi. Wrzuciłem w niego łożysko kołnierzowe + śruby na dystansach. Ogólnie te niebieskie elementy (oprócz środka łożyska, rzecz jasna) to dystanse - jakieś rurki, np. węglowe, albo plastikowe - się zobaczy.

Człon piąty:

Opis: tu chyba nie ma co opisywać 😃 orczyk na serwo + PIĘKNIE ZAMODELOWANY OŁÓWEK 😃 To raczej taki bajer na modelu, w rzeczywistości dam jakiś krótki marker na trochę innym mocowaniu (takie chyba nie wyjdzie bez specjalnej formy 😃 )

Podsumowanie: w 99.99999% jest to ostateczny model. 0.00001% daję na ewentualne poprawki. Teraz trzeba przeMESować, czy w ogóle ta konstrukcja ma prawo bytu, potem trzeba to zbudować, a następnie zabieram się za elektronikę!

W tym chciałbym zachęcić każdego, kto ma (jeśli ma) jakieś propozycje korekt lub w ogóle całkowicie innych rozwiązań, żeby nie trzymał ich w sobie, a podzielił się nimi ze mną. Będę za nie bardzo wdzięczny, a nick użytkownika umieszczę w podziękowaniach na egzaminie dyplomowym 😃

Jak macie jakieś pytania, to zachęcam - na wszystko postaram się odpowiedzieć (o ile w ogóle będą pytania 😃 )

Pozdrawiam,
greebqmaster

[Treker (Damian Szymański)]

A już myślałem, że prace ustały 🙂 Dzięki, za pokazanie efektów. Mam nadzieję, że gotowy manipulator również przedstawisz na Forbocie?

[greebqmaster]

Robot to inżynierka, więc nic nie może ustawać 😃

Jasne, że przedstawię, ale do tego jeszcze daleeeeeeka drooogaaa... Najśmieszniej będzie z elektroniką i programowaniem. Nigdy jeszcze nie projektowałem pcb, a chciałem jednak nie robić tego na uniwersalnej płytce. Do tego dochodzi trochę bardziej zaawansowana obsługa AVRów, a ja umiem tylko nastawić piny na I/O i inne podstawowe pierdoły 😃

[Treker (Damian Szymański)]

Robot to inżynierka, więc nic nie może ustawać

Ehhh no i właśnie przypomniałeś mi, że swojej jeszcze nie ruszyłem 😉

[skmskm]

Fajne ramie a co do członu czwartego to lepiej chwytać serwa po szerszej stronie, można ściągnąć śrubami lub kropelka 😋 .

Trochę mały zasięg ma robot, będzie malował ściany?

A co do sterowania polecam krzywe sklejane można na nich liczyć wielowymiarowo tzn:

zaprogramować robotowi cztery punkty bazowe i później podawać tylko współrzędne 2D które robot konwertuje do 4D i rysuje/przesuwa się do nich.

[Eukaryota]

Będziesz miał problemy z tymi napędami, jednak przekładnie modelarskie mają straszne luzy. Sam się o tym przekonałem i musiałem szukać zamienników. Trzeba pamiętać o tym, że nawet malutki luz na przekładni równa się dużemu ruchowi całego ramienia przymocowanego do wału.

Ale jeżeli ci to nie przeszkadza to zapowiada się bardzo fajny projekt, powodzenia i chyba wszyscy czekamy na zdjęcia fizycznej konstrukcji 🙂

[greebqmaster]

Fajne ramie a co do członu czwartego to lepiej chwytać serwa po szerszej stronie, można ściągnąć śrubami lub kropelka 😋 .

Co masz na myśli poprzez "szerszej stronie"? To, co sobie wyobrażam (z tymi śrubami) przekręca oś o 90 stopni, a taki motyw raczej nie wchodzi w grę 😃

Trochę mały zasięg ma robot, będzie malował ściany?

Jak będę robił obliczenia wytrzymałościowe, to zoptymalizuję jeszcze długość tak, aby była maksymalna. Obawiam się o jego zasięg "na dole", ale rozkminiam, czy nie postawić drugiej płyty na nad poziomem robotowego "morza".

Będziesz miał problemy z tymi napędami, jednak przekładnie modelarskie mają straszne luzy. Sam się o tym przekonałem i musiałem szukać zamienników. Trzeba pamiętać o tym, że nawet malutki luz na przekładni równa się dużemu ruchowi całego ramienia przymocowanego do wału.

Napisałeś "napędami", a potem o przekładniach modelarskich? O co Ci w takim razie chodziło? Na czterech stopniach swobody stoją całkiem porządne silniki. Fakt, mają luzy, ale są bardzo małe. Fakt, mały luz na wale przekłada się na duży na ramieniu, ale tutaj już niestety nic nie poradzę - ograniczeniem są oczywiście pieniądze, a te silniki mam za darmo z grantu promotora (tak też zamierzam się usprawiedliwić przed komisją, mam nadzieję, że przejdzie 😃 ) 🙁

Jeżeli natomiast chodzi o serwo, to pozwoliłem je sobie zamontować na samym końcu, aby zmniejszyć masę na końcu (po co ładować kolejny rh158) i poza tym niedoskonałość przekładni nie będzie tutaj widoczna aż tak wyraźnie - to ostatni DOF i zaczepione na nim ramię będzie miało kilka centymetrów.

Ale jeżeli ci to nie przeszkadza to zapowiada się bardzo fajny projekt, powodzenia i chyba wszyscy czekamy na zdjęcia fizycznej konstrukcji 🙂

Mam nadzieję, że mnie nie przerośnie i wyjdzie z tego super sprawa. Prace montażowe zaczynam od przyszłego poniedziałku, także niebawem pierwsze zdjęcia.

[greebqmaster]

Witam dzień dobry wieczór! Wielka aktualizacja! Nie myślcie sobie, że przez cały ten czas nic się nie działo, bo się działo, tylko najwyraźniej nie to co trzeba (albo co trzeba, zależy jak na to patrzeć). Otóż...

POLEGŁEM

Tak, na 99% tworzony tygodniami model idzie na śmietnik. Zdałem sobie sprawę, że po zrobionych uprzednio linefollowerze z forbotowej instrukcji, małym układziku imitującym zamek szyfrowy i po kilku pomniejszych pracach jako elektryk nie jestem w stanie zbudować czegoś tak wymagającego jak półmetrowy manipulator z całą mechaniczną otoczką.

Nie oznacza to, rzecz jasna, że projekt upadł kompletnie.

Po prostu po dojściu do wniosku, że jak na początki + pracę inżynierską, temat jest zbyt obszerny i samemu, nawet z pomocą promotora, nie jestem w stanie udźwignąć wszystkich rzeczy jakie na siebie nałożyłem. Postanowiłem więc co nieco zmienić...

1. Zamieniam sponsorowanie przez uczelnię na robienie wszystkiego na własny koszt.

2. Znacznie zmniejszam rozmiary konstrukcji.

3. Wszelkiego rodzaju drukowane elementy przestają wchodzić w grę na rzecz prostych konstrukcji z obrobionego spienionego pcv, ciętego laminatu itp.

4. Silniki zamieniam na serwa (ale wypruwam z nich elektronikę na rzecz własnych sterowników - bez przesady, czegoś się jednak chciałem nauczyć).

Pewnie cośtam się jeszcze znajdzie, ale to były główne nowe założenia. Aktualnie zastanawiam się nad doborem serw i po ich zakupie zaczynam równoległe budowę i tworzenie modelu robota.

Czy ktoś jest w stanie polecić coś godnego uwagi do manipulatora? Jestem w stanie dać 50 zł za trzy pierwsze stopnie swobody i, powiedzmy, 30 zł za dwa następne + szóste do ewentualnego chwytaka. Promotor przestrzega mnie przed tym, żeby nie kupować chińszyczyzny i żeby miało to dobre zębatki, bo w przypadku mocnego szarpnięcia ramieniem robota mogę po prostu wszystko połamać. Nie będę ukrywał, że nie jestem w tym specem i bardzo chętnie posłuchałbym większej ilości rad, czy propozycji modeli 😃. Nie jestem aż tak strasznym leniem i poszperałem trochę w internetach. Zastanawiam się nad Tower Pro MG-995 jeżeli chodzi o te większe i nad... I nie mam pomysłu, jeśli chodzi o dwa kolejne DOF'y. Ich układ się nie zmienił, także chodzi o te dwa ostatnie, które mamy na modelu. Czy ktoś mógłby pomóc?

W każdym razie nie śmiejemy się z greebqmastera, bo on wcale się nie poddał i Kitten-One powstanie 😃

Pozdrawiam,
greebqmaster

[raczek]

sam manipulator spoko, nie poddawaj sie

[skmskm]

Co do chińszczyzny Tower pro jest chiński 😃.

Tower pozwoli ci na wysięg max 15-30 cm.

Możesz kupić np.:

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__23491__HK15338_Giant_MG_Digital_Servo_175g_25kg_0_21s.html

A to serwo pozwoli ci na wysięg max 25-50cm(50 przy 0.5Kg udźwigu) i posiada metalowe zębatki. Dodatkowo przy wysięgu większym niż 30 cm bym polecał dodać jakieś łożysko na spód bo te od serwa może zostać wyrwane. Dodatkowo potrzebujesz jakieś encoderki bo na potencjometrze to za daleko nie zajedziesz chyba że +-2cm dokładność ci wystarczy.

Przy za kupie tylu części polecam hobbykinga zaoszczędzisz i będziesz miał mocniejsze części.

Co do materiałów nie wiem jakie urządzenia do obróbki posiadasz.