Hoe maak je een kleine Delta-robot: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Een "deltarobot", ook wel een "parallelle manipulator" genoemd, is een robot die meerdere armen gebruikt om één actuator te bewegen. Je kent ze misschien van pick-and-place machines, maar ook van de delta-type 3D-printers.

Het voordeel van een delta-parallelle robot is dat de zware aandrijfmotoren zich meestal op een basis bevinden, waardoor het gewicht van het rondbewegende materiaal wordt verminderd, waardoor dit type robots erg snel is. Sommigen kunnen 300 onderdelen per minuut plukken en plaatsen! Een eigenschap van de specifieke "parallelle" versie is dat deze paralellogrammen gebruikt om het bewegende platform altijd in dezelfde richting te houden.

Ik besloot een kleine, zelfs kleine, delta-robot te maken. Motivaties die me drijven zijn plezier hebben in The Art of Tinkering, technologie en creativiteit tonen aan mijn kinderen en mijn vrouw haar hoofd laten schudden. En gewoon omdat ik het kan (of denkt te kunnen). Er is echt geen gebruik voor deze robot voor zover ik weet.

Als ik 'klein' zeg, bedoel ik dat de bewegende delen klein zullen zijn: het maximale bereik is ongeveer 30 mm. De motoren die de armen en actuator aandrijven zullen relatief groot zijn:-)

Veel leesplezier en eventueel het maken ervan - of een nog kleinere!

En als je een goed idee hebt over een commerciële toepassing, laten we het over zaken hebben;-)

Stap 1: Stap 1: Het maken van de armen

Elke arm van een delta/parallelrobot bestaat meestal uit een enkele "bovenarm" en een dubbele "onderarm". De twee delen van de onderarm vormen een parallellogram. Drie van deze sets bevestigen het platform aan de basis. Wanneer de motoren een arm draaien, bewegen de parallellogrammen mee, zodat het platform dezelfde oriëntatie behoudt. Het is vereist dat de gewrichten 'kogelgewrichten' zijn, zodat ze in alle richtingen kunnen bewegen.

Laten we de armen maken.

De kleine kogelgewrichten zijn niet in kleine maten verkrijgbaar, dus laten we ze maken. Ik heb ze gemaakt met behulp van zogenaamde "kraalconnectoren" uit de sieradendoos van mijn vrouw. Ik gebruikte connectoren gemaakt van koper, zodat solderen gemakkelijk is. Soldeer er twee aan elkaar zoals op de foto om één schakel te maken.

Gebruik een metalen staaf van 2 mm om de bovenarmen te maken. Begin met een stuk van ongeveer 60 mm. Buig het ene uiteinde van ongeveer 10 mm tot 90 graden. Slijp het uiteinde van het lange deel zodat het eruit ziet als een platte schroevendraaier - dit uiteinde gaat in de servo. Boor een gat van 1 mm door het uiteinde van 10 mm (kijk naar de afbeelding voor oriëntaties) en duw er een metalen staaf van ~ 10 mm x 1 mm doorheen - bevestig met lijm. Lijm nu een kraal aan elk uiteinde van de 1 mm staaf.

In de volgende stap vouw je de kraalverbinders over de kraal, et voilà (zoals ze in Nederland zeggen): een klein kogelgewricht!

Maak nu drie armen, dus je moet drie metalen staven buigen, en van de 12 kraalverbinders kun je de 6 delen voor de onderarmen maken.

Stap 2: Stap 2: Maak het platform

Het platform - het deel dat zal bewegen - heeft drie sets kogelgewrichten.

Buig eerst een stuk in een hoek van 120 graden. Soldeer er een tweede stuk op zodat je een driepuntige ster krijgt.

Boor er gaten in voor de dunnere metalen staven die de andere kogelgewrichten zullen vormen. Zorg ervoor dat de kralen zich op dezelfde afstand bevinden als de kralen in de vorige stap! Nauwkeurigheid is essentieel; slordig zijn in deze fase zal tot gevolg hebben dat de verplaatsing moeilijk te berekenen zal zijn:-)

Aan de 'onderkant' van het platform heb ik een M3 schroef gemonteerd waarmee ik later de grijper heb gemaakt.

Stap 3: Stap 3: Maak de basis

De basis kan een eenvoudige houten plank zijn - MDF is gemakkelijk om mee te werken. Een driehoek (60 graden hoeken) is een lust voor het oog. Ik heb er een driehoekig gat in gemaakt om van bovenaf te kunnen kijken, maar dit is niet nodig.

Maak drie blokken hout of plastic van ongeveer 15x15x15 mm - de hoogte moet zodanig zijn dat er ruimte is om een gat te boren ter hoogte van het midden van de servo wanneer deze op de basis is gemonteerd - de afbeelding vertelt het meest.

Boor gaten voor de 2 mm messing bovenarmen (ze moeten met een beetje wrijving kunnen draaien) en lijm de blokken op de grondplaat. Plaats de blokken en armen zoals afgebeeld in de afbeelding: wanneer de bovenarm plat is, moet het middelpunt tussen de ballen in het midden van de robot zijn.

Bijna klaar!

Stap 4: Stap 4: De armen en het platform monteren

Bevestig nu de hielverbinders over de basiskralen en de platformkralen. Je kunt het platform nu al met de hand verplaatsen en zien hoe de assen van de bovenarmen draaien. Je kunt de bovenarmen ook met de hand draaien om te zien hoe het platform reageert.

Plaats de drie servo's (ik gebruikte 'mini-servo's') op de basis. Druk de 'schroevendraaierkoppen' van de bovenarmen in de opening van het zakelijke uiteinde van de servo's.

Ik heb kleine lijmklemmen gebruikt met de lange zijden naar boven om de servo's vast te zetten: gemakkelijk te herpositioneren bij het opzetten, en ze zorgen voor de benen van de robot wanneer je de robot omdraait zodat de actuator naar beneden wijst. Beweeg de servo's rond totdat het platform goed beweegt en elke servo hetzelfde effect op het platform heeft.

Kijk ook naar het bereik van elke servo / bovenarm: je kunt niet 'helemaal' gaan.

Het mechanische delta/parallel gedeelte van de robot is klaar!

Stap 5: Stap 5: Controleren

U kunt nu uw favoriete microcontroller gebruiken om de servo's te besturen. Een arduino, een parallaxpropeller, alles wat voor jou het beste werkt. Ik heb een demo-programma in Spin voor de propeller geschreven, om de enige reden dat ik er een beschikbaar had en mijn arduino's 'druk' waren:-).

De video toont deze demo: enkele langzame bewegingen van de individuele servo's, en de snelste cirkelvormige beweging die de potentiële kracht van dit type robots demonstreert (als je een toepassing kunt vinden voor een van deze grootte…:-))

Bijgevoegd zijn de spin-bestanden met de demo.

Stap 6: Stap 6: een manipulator

Een robotarm die alleen maar beweegt, zoals een echtgenoot in de buurt van de paskamers, is nutteloos. Laten we een manipulator bevestigen: een grijper, om objecten op te pakken. Ik heb een eenvoudige lichtgewicht grijper gemaakt door de stuurservo en het platform te scheiden.

De grijper wordt gemaakt door een stuk dun plastic in een U-vorm te vouwen. Boor een gat in het midden zodat je het bovenop de schroef kunt monteren die we aan het platform hebben bevestigd. Bevestig het met twee schroeven.

Om de servo op afstand te gebruiken in plaats van op het platform, gebruik ik een draad in een buis zoals remmen op een fiets. Neem een dunne buis (bijvoorbeeld van elektrische bedrading) en duw er een stijve draad doorheen. Maak twee kleine gaatjes in de grijper en duw de draad erdoor, en maak een knoop aan de andere kant. Als je nu aan de draad trekt, gaat de grijper dicht.

Monteer ergens op de grondplaat een andere servo en bevestig de buis in de buurt. Zorg ervoor dat de servo aan de draad kan trekken terwijl de buis stil blijft staan.

Gedaan!

Stap 7: Stap 7: Volledige demo

Wees nu getuige van de kracht van deze volledig bewapende en operationele deltarobot.

Ik heb mijn nieuwe minion belast met de belangrijke missie om een M2-moer op te pakken, hem rond te zwaaien en hem weer op precies dezelfde plek terug te plaatsen. Zoals eerder vermeld sta ik open voor zakelijke aanbiedingen.

Ik hoop dat je de instructable leuk vindt en dat je geïnspireerd zult worden om een nog kleinere delta-robot te maken.

Iemand een idee hoe ik kleinere kogelgewrichten kan maken? Enig idee over een gebruik? Misschien met een andere aandrijving? Een naald, een boor, een pen?