Можете научити како да направите роботску руку 2025. године пратећи једноставне кораке. Многи почетници праве роботске руке за школу, кодирање и забавне пројекте. За почетак, можете користити комплете попут LEGO Mindstorms, Raspberry Pi робота или EZ-Robot-а за учење и експериментисање. Популарни брендови за делове укључују FANUC, KUKA и Standard Bots.
Планирајте и припремите се
Дефинишите сврху
Пре него што почнете, одлучите зашто желите направи роботску рукуМноги људи користе роботске руке за учење, подизање предмета или њихово контролисање телефоном. Требало би да размислите о величини, колико зглобова желите и које ће задатке рука обављати.
База даје руци стабилност и помаже јој да се глатко креће.
Зглобови одлучују како се рука савија и окреће.
Више зглобова значи да се рука може померати на више начина.
Крај руке, назван крајњи ефектор, хвата или помера ствари.
Зглоб омогућава руци да се увија и окреће ради боље контроле.
Савет: Ако желите да научите како да направите роботску руку за Блутут контролу или брање предмета, планирајте довољно зглобова и хватаљку.
Изаберите Материјали
Можете користити различите материјале за своју роботску руку. Сваки материјал има своје предности и слабости.
Материјал | Прозодија | Против |
|---|---|---|
Акрилик | Лаган, лако се сече, изгледа уредно | Може се сломити под стресом |
дрва | Јефтино, лако се обликује | Није тако јак као метал |
КСНУМКСД Принтед | Прилагођени облици, светло | Потребан је 3Д штампач |
Картон | Веома јефтино, лако за пронаћи | Није издржљив, слаб |
Изаберите материјал који одговара вашем пројекту и буџету. Лакши материјали помажу да се рука брже креће, али јаки материјали дуже трају.
Сакупите компоненте
Потребно вам је неколико делова да бисте направили роботску руку. Већина пројеката користи серво моторе за кретање и микроконтролер попут Ардуина за контролу.
Мотори или актуатори (серво мотори добро раде)
Микроконтролер (Ардуино је популаран)
Потенциометри, отпорници, дугмад
Жице и напајање
Можете пронаћи квалитетне делове од брендова као што су EVst, Elephant Robotics или Standard Bots. EVst нуди комплете и појединачне делове за почетнике и хобисте. Ако желите да знате како да направите роботску руку која добро функционише, увек користите поуздане компоненте.
Како направити роботску руку
Дизајн и монтажа
Прво, морате планирајте како ће ваша роботска рука ће изгледати. Нацртајте своју идеју на папиру или користите бесплатне алате попут Тинкеркада. Одлучите колико спојева желите. Размислите о томе где ће се сваки део спајати. Многи људи користе 3Д штампање да би направили посебне делове за своју руку. Такође можете сећи акрил или дрво једноставним алатима.
Да бисте саставили руку, следите ове кораке:
Исеците сваки комад на одговарајућу величину. Користите лењир и маркер као помоћ.
Причврстите спојеве вијцима, завртњима и носачима.
Поставите најлонске одстојнике, подлошке и навртке на сваки зглоб. Ово помаже да се рука креће глатко и спречава трење.
Држите серво моторе на месту помоћу носача и завртњева. Уверите се да навртке одговарају рупама на платформи ради чврстоће.
Повежите главну руку, окретне полуге, нагибне руке и хватаљку истим елементима.
Поставите велике прирубнице између делова који се не померају и делова који се окрећу. Ово ослобађа простор и омогућава да се рука лако окреће.
Затегните навртке ручно ако не можете да користите алат. Ово спречава да вам рука тресе.
Користите завртње за закључавање на шрафовима хватаљке. Оне омогућавају кретање хватаљке, али се не отпуштају.
Направите чврсту основу или причврстите руку за сто. Ово ће спречити да рука падне.
Многи почетници праве једноставне руке са хватаљкама за хватање ситница. Неки људи додају системе вештачке интелигенције како би проналазили предмете у реалном времену. Изаберите стил који одговара ономе што желите да радите и ономе што знате.
Инсталирајте моторе и ожичење
Потребно је поставити моторе на сваки зглоб. Већина људи користи серво мотори јер су једноставни за употребу. Причврстите сваки мотор носачима и завртњима. Провуците серво жице кроз рупе у краку. Ово штити жице и спречава њихово запетљавање.
Пратите ове кораке за ожичење:
Проверите позитивни и негативни пол батерије. Спојите црвену жицу на позитивни, а црну на негативни пол.
Провуците црвену жицу за напајање кроз главни прекидач до разводне табле (PDP).
Повежите улаз напајања сваког контролера мотора са излазом велике струје на PDP-у.
Користите клешта за скидање изолације да припремите жице. Ставите их у терминале.
Повежите излазе контролера мотора са моторима помоћу Wago 221 терминала. Упарите црвене жице са црвеном, а црне са црном.
За дугачке жице користите продужне жице пресека AWG 12. Безбедно их провуците дуж крака.
Увек проверавајте везе тако што ћете пажљиво повући жице. Уверите се да су чврсто причвршћене и безбедне.
Поставите роботску руку на блокове током ожичења и тестирања. Ово спречава њено нагло кретање.
Контролери мотора се постављају између микроконтролера и мотора. Они дају одговарајућу количину снаге. Повежите улазе за напајање контролера са пиновима од 5V и уземљењем микроконтролера. Контролни сигнали користе PWM или UART. За моторе без четкица, морате подесити ESC. Arduino Servo библиотека вам помаже да шаљете PWM сигнале за контролу брзине.
Програм и тест
Користите микроконтролер попут Ардуина да бисте контролисали своју роботску руку. Напишите код за померање сваког зглоба. Многи људи користе Пајтон за једноставне пројекте јер је једноставан и има много библиотека. C++ је добар за брзу контролу и хардвер. Јава ради на многим рачунарима, а MATLAB је добар за тестирање и моделирање.
Програмски језик | Снаге и типични случајеви употребе | Ограничења |
|---|---|---|
Питон | Једноставне речи, много библиотека, идеје које се брзо испробавају | Није добро за брзе послове |
Ц + + | Брза контрола у реалном времену, ради са хардвером | Тешко за нове кориснике |
Јава | Једноставан за употребу, ради на многим рачунарима | Није најбоље за брзу контролу |
Матлаб | Добро за тестирање и моделирање | Не користи се за завршну контролу |
Потребно је да планирате како ће се зглобови кретати. Денавит-Хартенбергова конвенција вам помаже у томе. Сваком зглобу дајете координатни систем користећи четири правила. Ова правила користе четири броја: θ (тета), α (алфа), r и d. Ставите их у табелу и направите матрице трансформације. Када помножите ове матрице, добијате положај и смер крајњег ефектора. Ово вам омогућава да знате где ће рука ићи на основу углова зглобова и дужина веза.
Тестирање и калибрација су важни кораци при изради роботске руке. Пратите ове кораке:
Планирајте кинематичке бројеве робота.
Мерите грешке у положају помоћу повратних информација или других уређаја.
Пронађите геометријске грешке математичким методама.
Поправите кинематички модел да бисте га учинили прецизнијим.
Користите 3Д мерне алате попут ласерских трагача или ЦММ-ова за калибрацију у отвореној петљи.
Додирните сфере са познатим растојањима и упоредите измерене позе са оним што очекујете.
Померајте руку на исто место на различите начине да бисте пронашли и поправили померање зглобова.
Фокусирајте се на геометријске грешке јер оне узрокују већину грешака.
Користите брзу рекалибрацију са повратном информацијом ако немате спољне уређаје.
Проверите калибрацију тако што ћете видети да ли се тачност побољшава.
Разматрање трошкова
Можда се питате колико кошта израда роботске руке. Једноставне колаборативне руке коштају од 25,000 до 75,000 долара само за руку. Трошкови инсталације су од 40,000 до 150,000 долара. Ове руке су безбедне, лаке за подешавање и добре су за почетнике. Напредне индустријске руке коштају од 50,000 до 200,000 долара за руку. Трошкови инсталације могу бити и до 500,000 долара. Ове руке могу да подигну више и прецизније су, али су им потребни сигурносни кавези и стручно подешавање.
Тип роботске руке | Распон цена (основна јединица) | Распон трошкова инсталације | Кључне карактеристике и случајеви употребе |
|---|---|---|---|
Једноставно (заједничко) | $ КСНУМКС - $ КСНУМКС | $ КСНУМКС - $ КСНУМКС | Безбедан, лаган, једноставан за постављање, без ограде, може подићи око 18-20 кг, програмирање без кода, флексибилна употреба |
Напредно (индустријско) | $ КСНУМКС - $ КСНУМКС | $ КСНУМКС - $ КСНУМКС | Подиже више, веома је прецизно, потребни су му сигурносни кавези, користи се за заваривање, ЦНЦ, слагање, тешке радове |
Изградња од делова може коштати од 20,000 до 30,000 долара пре софтвера и безбедности. Одржавање кошта око 5–12% цене сваке године. Струја кошта 500–1,000 долара годишње.
Савет: Почните са једноставном руком ако сте нови у роботици. Надоградите је како будете сазнавали више о изради роботске руке.
Решавање проблема и безбедност
Уобичајена питања
Када правите роботску руку, можете се суочити са неким заједнички проблемиПознавање ових проблема вам помаже да их брзо решите и да ваш пројекат тече глатко.
Механичка нестабилност може проузроковати тресење руке или губитак прецизности. Ово можете решити употребом јачих лежајева и осовина.
Укоченост зглобова и хабање зупчаника често успоравају кретање. Подмажите зглобове или замените истрошене делове да бисте вратили глатко кретање.
Прекиди напајања могу изненада зауставити вашу руку и оштетити делове. Регенеративна кочиона кола помажу руци да безбедно успори током нестанка напајања.
Прашина и влага могу оштетити електронске делове. Покријте сву електронику да бисте је заштитили од околине.
Превише каблова отежава подешавање и поправке. Покушајте да користите један кабл између робота и контролера.
Нестабилан напон или неисправно ожичење могу проузроковати да рука престане да ради. Увек проверите напајање и ожичење.
Савети за безбедност
Морате следити безбедносна правила да бисте заштитили себе и друге при раду са роботским рукама.
Често проверавајте ожичење и делове. Потражите оштећења или лабаве спојеве.
Поставите заштитне баријере попут ограда или светлосних завеса како бисте људе држали подаље од покретних делова.
Поставите дугмад за хитно заустављање на лако доступна места. Уверите се да сви знају како да их користе.
Користите сензоре за детекцију људи или предмета у близини руке. Ово помаже роботу да се заустави пре него што се догоди несрећа.
Одржавајте своје радно место светлим и чистим. Добро осветљење вам помаже да видите опасне зоне.
Сазнајте више о безбедносним стандардима као што су ISO 10218 и ANSI/RIA R15.06. Ови стандарди воде рачуна о безбедном пројектовању и раду.
Обучите све који раде са роботом. Вежбајте безбедносне вежбе и често ажурирајте обуку.