Come realizzare un braccio robotico wireless usando Arduino

Questo circuito del braccio robotico che può essere implementato anche come una gru robotica, funziona utilizzando 6 servomotori e può essere controllato tramite un telecomando del microcontrollore , utilizzando un collegamento di comunicazione a 2,4 GHz basato su Arduino.

Caratteristiche principali

Quando si costruisce qualcosa di sofisticato come un braccio robotico, deve apparire moderno e deve includere molte funzionalità avanzate, e non solo un semplice giocattolo come funzioni.

Il design completo proposto è relativamente facile da costruire, tuttavia è attribuito con alcune funzioni di manovra avanzate, che potrebbero essere controllate con precisione tramite comandi wireless o telecomandati. Il design è anche compatibile per l'uso industriale, se i motori sono opportunamente aggiornati.

Le caratteristiche principali di questa gru meccanica come il braccio robotico sono:

• 'Braccio' regolabile in continuo su un asse verticale di 180 gradi.
• 'Gomito' regolabile in continuo su un asse verticale di 180 gradi.
• Impugnatura o presa regolabile in modo continuo su un asse verticale di 90 gradi.
• 'Braccio' regolabile in continuo su un piano orizzontale di 180 gradi.
• L'intero sistema robotico o il braccio della gru è mobile e manovrabile come un file macchina telecomandata .

Simulazione di lavoro approssimativo

Le poche funzionalità spiegate sopra possono essere visualizzate e comprese con l'aiuto della seguente simulazione GIF:

Posizioni del meccanismo motore

La figura seguente ci fornisce un quadro chiaro delle varie posizioni del motore e dei relativi meccanismi di ingranaggi che devono essere installati per l'attuazione del progetto:

In questo progetto ci assicuriamo di mantenere le cose il più semplici possibile in modo che anche un laico sia in grado di capire i meccanismi del motore / ingranaggio coinvolti. e nulla rimane nascosto dietro meccanismi complessi.

Il funzionamento o la funzione di ogni motore può essere compreso con l'aiuto dei seguenti punti:

1. Il motore n. 1 controlla il 'pizzico delle dita' o il sistema di presa del robot. L'elemento mobile è direttamente incernierato all'albero motore per i movimenti.
2. Il motore n. 2 controlla il meccanismo del gomito del sistema. È configurato con un semplice sistema di ingranaggi edge to egde per l'attuazione del movimento di sollevamento.
3. Il motore n. 3 è responsabile del sollevamento verticale dell'intero sistema del braccio robotico, quindi questo motore deve essere più potente dei due precedenti. Questo motore è anche integrato utilizzando il meccanismo ad ingranaggi per fornire le azioni richieste.
4. Il motore n. 4 controlla l'intero meccanismo della gru su un piano orizzontale completo di 360 gradi, in modo che il braccio sia in grado di raccogliere o sollevare qualsiasi oggetto all'interno in senso orario o antiorario gamma radiale.
5. I motori 5 e 6 agiscono come ruote per la piattaforma che trasporta l'intero sistema. Questi motori possono essere controllati spostando il sistema da un luogo all'altro senza sforzo, e facilita anche il movimento est / ovest, nord / sud del sistema semplicemente regolando le velocità dei motori sinistro / destro. Questo viene fatto semplicemente riducendo o arrestando uno dei due motori, ad esempio per iniziare una svolta sul lato destro, il motore sul lato destro può essere arrestato o arrestato fino a quando la svolta non viene eseguita completamente o all'angolo desiderato. Allo stesso modo, per iniziare una svolta a sinistra, fare lo stesso con il motore sinistro.

Alla ruota posteriore non è associato alcun motore, è incernierata per muoversi liberamente sul proprio asse centrale e seguire le manovre della ruota anteriore.

Il circuito del ricevitore wireless

Poiché l'intero sistema è progettato per funzionare con un telecomando, un ricevitore wireless deve essere configurato con i motori sopra spiegati. E questo può essere fatto usando il seguente circuito basato su Arduino.

Come puoi vedere, ci sono 6 servomotori collegati con le uscite Arduino e ognuno di questi è controllato tramite i segnali telecomandati catturati dal sensore NRF24L01 collegato.

I segnali vengono elaborati da questo sensore e inviati ad Arduino che fornisce l'elaborazione al motore pertinente per le operazioni di controllo della velocità previste.

Questi segnali vengono inviati da un circuito trasmettitore dotato di potenziometri. La regolazione su questi potenziometri controlla i livelli di velocità sui motori corrispondenti collegati con il circuito ricevitore sopra spiegato.

Ora vediamo come appare il circuito del trasmettitore:

Modulo trasmettitore

Il design del trasmettitore può essere visto con 6 potenziometri collegati con la sua scheda Arduino e anche con un altro dispositivo di collegamento di comunicazione a 2,4 GHz.

Ciascuno dei vasi è programmato per controllare un motore corrispondente associato al circuito ricevitore. Pertanto, quando l'utente ruota l'albero di un potenziometro selezionato del trasmettitore, il motore corrispondente del braccio robotico inizia a muoversi e ad attuare le azioni a seconda della sua posizione specifica sul sistema.

Sovraccarico del motore di controllo

Ci si potrebbe chiedere come fanno i motori a limitare il loro movimento lungo le loro gamme mobili, dal momento che il sistema non ha alcuna disposizione di limitazione per impedire il sovraccarico del motore una volta che i rispettivi movimenti del meccanismo raggiungono i loro punti finali?

Significa, ad esempio, cosa succede se il motore non viene arrestato anche dopo che la 'presa' ha tenuto saldamente l'oggetto?

La soluzione più semplice a questo è aggiungere individuo moduli di controllo attuali con ciascuno dei motori in modo che in tali situazioni il motore rimanga acceso e bloccato senza bruciarsi o sovraccaricarsi.

A causa di un controllo di corrente attivo, i motori non subiscono condizioni di sovraccarico o sovracorrente e continuano a funzionare entro un intervallo di sicurezza specificato.

È possibile trovare il codice completo del programma in questo articolo