Manipulator Lego 6-axis arm - manipulator sześcioosiowy

[the_evil_genius]

Jakiś czas po tym jak na światło dziennie wystawiłem z warsztatu moje poprzednie ramię zdałem sobie sprawę, że w rzeczywistości jest niezbyt praktyczne. Moment, w którym po długich miesiącach zastanawiania się nad modelem i idealizowania go w głowie dochodzimy do wniosku, że to nad czym pracowaliśmy jest zwyczajnie "ograniczone" bywa rozczarowujący... Każdy kto choć raz doświadczył tego uczucia zapewne wie o co chodzi. Tak czy inaczej mając do wyboru zwinąć się w kulkę i gorzko zapłakać a stworzyć kolejny, inny, a być może nawet lepszy pod wieloma względami model nie zastanawiamy się długo. Przynajmniej ja. I taka właśnie jest geneza powstania tego co widzicie - sześcioosiowego ramienia z PF tworzonego na wzór fabrycznych robotów produkcyjnych. 

Pisząc ograniczone w powyższym paragrafie miałem na myśli w szczególności zakres ruchów mojego poprzedniego robota. Był bardzo ograniczony, głównie ze względu na to, że w pierwszej kolejności skupiłem się na budowie dłoni, przedramienia i nadgarstka pozostawiając największe partie (tylną część ramienia i podstawę) bez "interwencji automatyka". Miało to oczywiście swoje plusy, nie musiałem przecież tworzyć mocno obciążonych dodatkowych osi obrotu w okolicach barku, co i tak pewnie dla wielu wydałoby się niemożliwe. 

Ciekawszym rozwiązaniem później wydało mi się wówczas stworzenie mniej humanoidalnej a bardziej robotycznej ręki, na której można by było odtworzyć znacznie szerszy wachlarz sztuczek typu: zabawa z jabłkami i przenoszenie technicowych kół. Takim idealnym wzorcem są oczywiście, pewnie większości znane manipulatory wieloosiowe. Są to maszyny najczęściej wykorzystywane jako roboty produkcyjne do pracy w fabrykach ze względu na swoją uniwersalność. W ogóle Technica odziwo spotkałem się z dosyć małą liczbą tego typu konstrukcji, a te, które widziałem najczęściej nie budziły we mnie większego wow. Ale ponieważ w wielu przypadkach wyjątek potwierdza regułę, tak i w tej dziedzinie na uwagę niewątpliwie zasługuje robot azjatyckiego konstruktora akiyuky:

Nie szukając dalej, zacząłem budować. Początkowo segment umiejscowiony bezpośrednio za chwytakiem, który niejako mieścił w sobie 3 pomocnicze osie, a później przyszły zamówione obrotnice i zabrałem się za całą resztę. O ile na początku było łatwo, później, w szczególności wtedy gdy do gry weszły większe obciążenia zabawa się skończyła a zaczęła agonia zmieniania ogólnej struktury i metod poruszania poszczególnymi sekcjami. Początkowo chciałem do tego wykorzystać jedynie silniki z solidnie przyłączoną przekładnią ślimakową, ale naprężenia stały się tak duże, że nawet ku mojemu zdziwieniu ślimak z zębatką 24z zamknięty w jednoczęściowej obudowie nie pomógł... A wszędzie tam gdzie fizyka nie pozwala, trzeba po prostu zmienić plany. I tak ostatecznie zdecydowałem się na użycie siłowników śrubowych. Wspominałem już, że nawet wtedy w wyniku przeciążenia uszkodził mi się jeden z większych silników jakie miałem.

Koniec końców, powstał model, który zaliczyłbym raczej do konstrukcji prezentacyjnych, ale nadal mniej praktycznych na co wpływa m.in. uszkodzenie silnika podczas budowy - w jego wyniku musiałem się zdecydować napędzać funkcję ręcznie co trochę trwa. Podobna sytuacja wynikła też z kompresorem do chwytaka - po paru próbach zdecydowałem się na osobną pompkę z zewnętrznym zaworem. Ciekawych doświadczeń przysporzyło też modelowanie robota. A ponieważ w dużej mierze mechanika modelu mimo faktu wystąpienia wszystkich sześciu osi i chwytaka kasku nie urywa, postanowiłem, że robot będzie przynajmniej wyglądać dobrze, w końcu model jak zakładam, będzie mi służył głównie do celów prezentacyjnych.

Film:

 

Zdjęcia:

  

  

   

Edytowano Październik 14, 2018 przez Treker
Poprawiłem formatowanie.

[Treker (Damian Szymański)]

@the_evil_genius, bardzo ładna konstrukcja, aż miło ogląda się zdjęcia - gratuluję! Jakie źródło klocków? Masz takie pokaźne zapasy z różnych zestawów czy kupowałeś konkretne elementy?

[the_evil_genius]

49 minut temu, Treker napisał:

@the_evil_geniusJakie źródło klocków? Masz takie pokaźne zapasy z różnych zestawów czy kupowałeś konkretne elementy?

Zarówno jedno jak i drugie. Klocki najczęściej kupuję przez Allegro lub międzynarodową platformę Bricklink, która zrzesza sprzedawców z całego świata umożliwiając tym samym zakup przeróżnych części w zależności od tego co nam potrzeba.

[Treker (Damian Szymański)]

Jesteś wstanie oszacować (tylko dla ciekawostki) koszt klocków potrzebnych do budowy takiej konstrukcji?

[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

[wn2001]

@the_evil_genius Bardzo ładny robot, gratuluję!!! Mam kilka pytań:

1) Jak założyskowany jest I stopień swobody?

2) Wzorowałeś się chociaż częściowo na planach innych robotów? Czy tylko czerpałeś inspirację? Jak wygląda budowanie z klocków - masz jakiś szkic, model CAD czy budujesz, przymierzając i próbując?

3) Co to za siłowniki na początku 2 minuty filmu? Mówiłeś o pompce i zaworze? Możesz napisać coś więcej o pneumatyce, jak silne są te siłowniki, ile to kosztuje? Ogólnie, te klocki to klocki Lego Technic? Co ze sterowaniem? Robot ma jakieś enkodery, dzięki którym zna kąty ramion? Nie myślałeś o chwytaku podciśnieniowym?

Wybacz taką ilość pytań 🙂

[the_evil_genius]

8 godzin temu, Treker napisał:

Jesteś wstanie oszacować (tylko dla ciekawostki) koszt klocków potrzebnych do budowy takiej konstrukcji?

Przy wyłącznym użyciu klocków, idąc od 900 zł w górę możemy zacząć budować rzeczy na podobnym poziomie. Górnej granicy często nie widać 🙂 Ale ma to jedną zaletę. Mianowicie każdy model jakiś czas po pokazaniu go światu można z powrotem rozłożyć na części pierwsze, które później dadzą się wykorzystać w kolejnym.

7 godzin temu, wn2001 napisał:

@the_evil_genius Bardzo ładny robot, gratuluję!!! Mam kilka pytań:

1) Jak założyskowany jest I stopień swobody?

2) Wzorowałeś się chociaż częściowo na planach innych robotów? Czy tylko czerpałeś inspirację? Jak wygląda budowanie z klocków - masz jakiś szkic, model CAD czy budujesz, przymierzając i próbując?

3) Co to za siłowniki na początku 2 minuty filmu? Mówiłeś o pompce i zaworze? Możesz napisać coś więcej o pneumatyce, jak silne są te siłowniki, ile to kosztuje? Ogólnie, te klocki to klocki Lego Technic? Co ze sterowaniem? Robot ma jakieś enkodery, dzięki którym zna kąty ramion? Nie myślałeś o chwytaku podciśnieniowym?

Wybacz taką ilość pytań 🙂

1) Pojedynczym łożyskiem walcowym wypełnionym 60 małymi okrągłymi płytkami o 8mm śr. każda.

2) Tym razem obeszło się bez szkiców czy CADa, aczkolwiek rysuję sporadycznie układy, które nie zawsze mogę w pierwszej chwili zbudować. Inspiracją było stworzenie manipulatora 6-osiowego, a takich przed przystąpieniem do projektu widziałem trochę, jak chociażby roboty fabryczne od KUKI. Nie znalazłem jednak żadnych szczegółowych danych ani specyfikacji technicznej.

3) Są to siłowniki śrubowe, a nie pneumatyczne. To zasadnicza różnica. Wewnątrz obydwu siedzą małe ślimacznice, które swoimi obrotami przesuwają listwy zębate przymocowane do metalowego rdzenia siłownika. Pneumatyki natomiast użyłem do zaciskania chwytaka. Nie ma żadnych enkoderów ani niczego w tym rodzaju, jedynie sterowanie zdalne przez podczerwień. I tak, myślałem o chwytaku podciśnieniowym 🙂

[Treker (Damian Szymański)]

9 godzin temu, the_evil_genius napisał:

1) Pojedynczym łożyskiem walcowym wypełnionym 60 małymi okrągłymi płytkami o 8mm śr. każda.

Mowa tutaj o LEGO czy to są elementy nie będące klockami? Mógłbyś pokazać jak to dokładnie wygląda?

[the_evil_genius]

Dnia 17.10.2018 o 09:12, Treker napisał:

Mowa tutaj o LEGO czy to są elementy nie będące klockami? Mógłbyś pokazać jak to dokładnie wygląda?

Mowa o Lego, a wygląda to tak:

 

[Treker (Damian Szymański)]

Super, dzięki za zdjęcie - wiele wyjaśniło 🙂

[Pawel88]

Jak zbudowana jest oś przedramienia odpowiedzialna za obroty wzdłuż osi konstrukcji?

W jaki sposób jest osadzone łożyskowanie, że wytrzymuje naprężenia wzdłużne przedramienia?

Edytowano Październik 21, 2018 przez Pawel88

[the_evil_genius]

Dosłownie chwilę temu znalazłem materiał u jednego z YouTuberów przedstawiający relację z zawodów Sumo Challenge w Łodzi. Jakby kogoś  zainteresowało prezentacja ramienia i krótki wywiad ze mną jest w 8:20 minucie. Tyle ode mnie, ale polecam oczywiście zobaczyć cały, bo działo się naprawdę dużo 🙂

 

[Treker (Damian Szymański)]

Fajna relacja, dzięki za link! Twój robot również ładnie się zaprezentował 😉