Progetto per la realizzazione
di un braccio robotizzato
Costruzione

ultimo aggiornamento 10 ottobre 2008


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Elenco materiale necessario:
N° Foglio di compensato 30x21 cm spessore 4 mm
N° 4 servomotori
Servomotore analogico  DH-86 Prodotto dalla Daehwa.
N° 3 aste per motoriduttori completi di supporti a snodo.
N° 16 viti autofilettanti lunghe 10 mm e guarnizioni di gomma per fissare i servomotori
N° 4 copiglie Ø1,5 mm
N° 1 barra in Fe Ø6 mm
N° 1 barra Øe 7 mm spessore 0,4mm
N° 1 contenitore metallico
N° 1 cavetto flessibile in acciaio completo di guaina
Colla epossidica (VINAVIL)
Viti e dadi M3 lunghezze varie
5 cm di gommapiuma per le ganasce della morsa
Fascette in nylon
Stagno per saldature e nastro isolante

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Prima di iniziare conviene scaricare i disegni (in formato autoCAD 2000 oppure in formato PDF) e stamparli, in quanto le istruzioni fanno riferimento ai desegni stessi

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Per scaricare il disegno complessivo
in formato autoCAD 2000
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Per scaricare i disegni
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Per scaricare i particolari
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Circuito e stampato dell'alimentatore
KIT LX652 Nuova Elettronica

 

Indice delle fasi di costruzione
Inizia la costruzione del braccio robotizzato
Motori e parti elettroniche
Fase 1: Montaggio del corpo principale
Fase 2: Montaggio del braccio Inferiore
Fase 3: Montaggio del braccio superiore
Fase 4: Montaggio della presa
Fase 5: Asta di collegamento del braccio superiore
Fase 6: Asta di collegamento del braccio inferiore
Fase 7: Collegamento del cavetto flessibile al servomotore
Fase 8: Assemblaggio della base
Fase 9: Asta di collegamento del corpo principale
Fase 10: Collegamento dei servomotori al connettore d'uscita.
Inizia la costruzione del nostro braccio robotizzato
Le parti occorrenti per la costruzione del braccio robot hanno una varia provenienza: i componenti elettronici e le parti mobili possono essere acquistate nei negozi di elettronica e di modellismo, le parti strutturali in un comune negozio di ferramenta.
La base e i diversi segmenti del braccio robot vanno realizzati in un materiale rigido e leggero, facile da tagliare e modellare (ad esempio si può usare del comune compensato oppure una sottile lamina di perspex o di plastica rigida), Se si sceglie il compensato, occorre acquistarne un foglio di 30x21 cm spesso 4 mm. Dopo aver riprodotto su di esso, in scala, i modelli delle diverse parti, si passa a tagliarli con un seghetto da traforo.
Per la fabbricazione dei perni d'articolazione dei bracci è necessaria la costruzione dei seguenti particolari:
N° 12 e N°14 per i quali è possibile utilizzare il tubo cromato di un vecchio lampadario.
N° 9 e N°11 ricavati da una barra tonda di Øe 6mm
Il corpo principale del braccio è innestato sulla scatola di base per mezzo di un Bullone M6, il tutto montato sul particolare N° 8, che è il più complicato da realizzare perché ottenuto al tornio.
La morsa del robot è azionata da un motore posto nella parte inferiore del braccio. Il motore viene collegato alla morsa da un cavetto d'acciaio flessibile (particolare N°24), lungo circa 500 cm. Si tratta di un cavetto d'acciaio che scorre all'interno di una guaina di plastica spesso usato sugli aeromodelli per manovrare i flap. L'apertura e la chiusura della morsa sono controllate da un collegamento rigido, fissato all'estremità superiore del cavetto.
I segmenti del braccio vengono mossi da un sistema composto da 3 leve d'acciaio (particolari N° 19, 20, 21), del diametro di 2 mm e opportunamente tagliate e piegate come riportato sui disegni.
Le leve sono collegate ai dischi dei motori tramite piccoli giunti a snodo.

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Motori e parti elettroniche
Per i movimenti del braccio robot occorrono quattro servomotori a controllo digitale, da 5v: i più adatti sono probabilmente i motori Futaba SJ28. Sui loro alberini devono essere fissati dei dischi di plastica del diametro di 30 mm. reperibili, assieme ai motori, in un negozio di modellismo. Volendo realizzare un braccio capace di sollevare oggetti più pesano ti di un comune rocchetto di filo, è necessario adoperare motori più potenti.
I motori vengono alimentati da una corrente continua. 5v. con una corrente a massimo carico di oltre 200 mA.
La soluzione ideale è un alimentatore a corrente continua da 5v o, come alternativa più economica, un portabatterie dotato di morsetti, in cui alloggiare quattro pile da 1,5. La tensione in uscita, a 6v, è ancora sopportata dai servomotori.
Le prese dei motori sono collegate ad una presa da pannello.

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Fase 1: Montaggio del corpo principale
Incollare i particolari N° 7, 6, 13, quindi forare i tre particolari e incastrare nel foro il particolare N° 22.
Proseguire il montaggio dei pannelli laterali del corpo principale (particolari N° 1A e 1B). Forare gli apici dei due pannelli e inserire nei fori, a pressione, il particolare N°14.
Inserire tra i due pannelli, un supporto trasversale di legno (sezione quadrata 6x6 mm, lungo 38 mm.), posizionandolo posteriormente e in linea con le aperture per i motori praticate nei pannelli laterali.

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Fase 2: Montaggio del braccio Inferiore
Forare centralmente i due elementi del braccio inferiore e inserirvi a pressione il particolare N°12. Questo non deve avere gioco nei fori poiché rappresenta la parte fissa dell'articolazione della spalla.
Incollare anche i distanziali in legno uno con sezione quadrata 6x6 mm, lungo 20 mm, e uno a sezione 10x15 mm lungo 20 mm. Quando la colla è asciutta, fissare il servomotore con 4 viti autofilettanti, interponendo la guarnizione di gomma. Terminato il montaggio del braccio inferiore, fissarlo al corpo principale tramite l'articolazione del gomito.
Quindi inserire il perno N° 11, con le n°4 rondelle N° 10 e fissando tramite 2 copiglie Ø1.5 mm

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Fase 3: Montaggio del braccio superiore
Forare le estremità più larghe degli elementi del braccio superiore e innestare il particolare N° 12. Praticare altri due fori di minor diametro sulle estremità opposte, per l'inserimento di un bulloncino. Incollare un supporto di legno (sezione quadrata di 8x8 mm, lungo 25 mm.) sul pezzo a "T", che agisce da distanziatore del polso e sagomarne le estremità. Inserire la sezione verticale del pezzo a "T" tra i due elementi del braccio superiore e forarla. Questo foro è attraversato dal bulloncino che collega il distanziatore all'estremità superiore del braccio. Fissare il pezzo a "T" con una rondella e un dado.
Quindi collegare il braccio superiore a quello inferiore tramite l'articolazione del gomito, facendo passare il perno N°9 con interposizione di n°4 rondelle N° 10 e fissando tramite 2 copiglie Ø1.5 mm

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Fase 4: Montaggio della presa
Forare le due estremità del pezzo a "T" e i pezzi della presa nei punti indicati. Incollare i cuscinetti di gommapiuma sulle ganasce della presa. Praticare due fori più piccoli alla base dei pezzi della presa: questi accoglieranno il collegamento superiore del cavetto flessibile che aziona la presa. Fissare le ganasce al pezzo a "T" con bulloncini e dadi inserendo, sopra e sotto, due rondelle in modo che le ganasce possano ruotare liberamente sui bulloncini
Realizzare il particolare N°24 e inserire la parte a "V" negli appositi fori nei pezzi della presa, tenendo chiuse le ganasce, fissare la guaina plastica del cavetto flessibile al pezzo a "T' con una fascetta per cavi elettrici.

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Fase 5: Asta di collegamento del braccio superiore
Il braccio superiore del robot è azionato dal servomotore montato su quello inferiore. La rotazione dell'alberino del motore viene convertita in un movimento "a bilancia" del braccio superiore, innestando sull'alberino un breve snodo o un disco di plastica del diametro di 30 mm. dotato di un foro al quale viene fissata l'asta di collegamento per il braccio superiore. Inserire il disco sull'alberino in modo che, quando il motore ruota completamente in senso anti-orario, il foro venga a trovarsi appena a sinistra delle ore 9 del quadrante di un orologio.
Realizzare quindi l'asta (particolare N°19), inserire l'estremità inferiore nel foro della leva (particolare N°17) e quella superiore nei due fori praticati sul braccio superiore. La lunghezza dell'asta deve essere tale che il braccio inferiore e superiore formino un angolo di 90°, a livello dell'articolazione della spalla, quando il motore viene ruotato completamente In senso anti-orario. Verificare il corretto movimento dell'asta di trasmissione, facendo ruotare manualmente il disco del motore in senso orario.

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Fase 6: Asta di collegamento del braccio inferiore
Montare i due servomotori rimasti sul corpo principale, quello di destra aziona il braccio inferiore. Ruotarlo completamente in senso anti-orario e posizionare il suo disco in modo che Il foro si trovi appena a destra delle ore 6 del quadrante di un orologio. Fissare le estremità della leva (particolare N° 21) alla leva (particolare N°17) e ai fori praticati sul braccio inferiore. La lunghezza dell'asta deve essere tale da posizionare orizzontalmente il braccio inferiore quando il servomotore viene ruotato completamente in senso anti-orario; verificare che l'asta di collegamento muova il braccio inferiore nel modo desiderato ruotando manualmente il disco del motore.

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Fase 7: Collegamento del cavetto flessibile al servomotore
Il servomotore montato sulla sinistra del corpo principale apre e chiude la presa azionando il cavetto che scorre all'intero della guaina flessibile. Innanzi tutto praticare un foro nel supporto trasversale del corpo principale, inserire dal retro il cavetto flessibile e fissare la guaina plastica al foro con della colla. Chiudere saldamente le ganasce della presa tirando il cavetto interno e collegare la sua estremità al disco del servomotore. Quando il servomotore viene ruotato completamente in senso antiorario, il foro del disco deve trovarsi nella posizione delle ore 9 del quadrante di un orologio. Il sistema migliore per fissare il cavetto al disco è montare su quest'ultimo dei piccoli ferma-cavi. In alternativa, piegare a 90° l'estremità del cavetto e inserirla nel foro del disco saldandola o fissandola con della colla, senza Impedirne però il movimento. Indipendentemente dalla tecnica usata, il cavetto deve muoversi avanti e indietro quando il servomotore ruota, aprendo e chiudendo le ganasce della presa.

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Fase 8: Assemblaggio della base
La base è realizzata utilizzando un contenitore metallico, come visibile dal disegno di complessivo e dalle figure occorre utilizzando i particolari N° 15 e 16 fissare il servomotore per la rotazione del corpo principale.
Si dovrà fissare anche i particolari N°8, 18 e fissare tutto tramite la vite M6 assicurandosi che tutto ruoti senza impedimenti.
All'interno del prototipo trovano posto anche il trasformatore e la scheda per l'alimentazione tramite rete dei servomotori.
Il montaggio interno è lasciato libero.

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Fase 9: Asta di collegamento del corpo principale
L'ultima asta da montare collega il servomotore inserito nella scatola di base al corpo principale. Dopo aver sfilato Il corpo principale dal perno d'acciaio praticare un piccolo foro nella sua base. Il foro deve essere allineato al perno centrale e trovarsi in prossimità del lato destro della base (vista dall'alto). Innestare nuovamente il corpo principale nel perno e posizionare alle ore 2 del quadrante di un orologio.
Ruotare completamente il motore in senso anti-orario orientare il disco in modo che il foro li trovi subito destra delle ore 6. Come in precedenza, fissare l'asta al collegamento e verificare che il corpo principale sia libero di girare in senso anti-orario.

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Fase 10: Collegamento dei servomotori al connettore d'uscita.
Ciascun servomotore possiede tre fili di collegamento. Questi tre fili normalmente sono così colorati: bianco per la linea di controllo, rosso per il positivo e nero per il negativo e il ritorno di massa.
Nel prototipo realizzato questi vengono prima collegati ad una presa volante, e quindi all'interno del corpo principale raggiungono un connettore esterno, ognuno può comunque realizzare tali collegamenti come meglio vuole.

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Foto del prototipo braccio robotizzato

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Frontale

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Lato destro

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Lato sinistro

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Interno

 

Elenco revisioni documento:
10/10/2008 Inserito schema e elettrico e stampato alimentatore
10/11/2003 Inserito fasi di realizzazione braccio
06/06/2003 Aggiunto disegni in formato PDF (prima erano solo in formato autoCAD14) validi per la costruzione del robot
03/11/2002 Emissione preliminare