迟来的光刀小试作业:一个meArm机械臂

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更正一下,这个机械手在xx空间的价格我记错了(或者是连带其他活动一起的价格曾经不便宜)但是这次单独这个机械手的活动是3xx,没有夸张到一个机械手就1k多的程度,但是3xx好像也不便宜。

http://www.huodongxing.com/event/2242854672200

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上周有幸深入果壳总部两次(一次是活动,一次是去拿活动落那的u盘,囧),有幸认识了果实的各位编辑和一群有趣的小伙伴们。

这次特意请假去果实除了认识点新朋友还有很重要的就是看看真正的激光切割机是怎么干活的。因为我之前都是自己画好了图发给淘宝上外地加工,然后收到了就是切好的了,作为geek,不了解透了加工过程,对自己是说不过去的。

不过这一去不要紧,回来我就开始考虑自己买个切割机,因为确实太方便了,对我来说意义远超3d打印机和cnc。所以这几天时间基本是一边联系切割机厂商确定尺寸(对我这种把家里阳台变成车间的人来说,尺寸是最重要的)一边调之前手头一个项目的code,一边还要组装这个新的meArm和写新的代码,赶上中秋节还要去泡温泉。。。累的我啊。。。

今天早晨硬件部分完成了,但是发现软件和舵机有点问题,本身我这次改动基于的开源code需要很多precondition,比如舵机的角度调整和初始位置等。我用的9g舵机本身也质量有问题,出现抖舵的问题。看看下面有时间再收拾。

anyway, 先上作业让大家批判。

========================正文==============================

首先,这个机械臂的起源应该是标准的东芝装配机械臂(SCARA),然后我看到的第一个组织是深圳的uArm在kickstarter上众筹到了$250k (https://www.kickstarter.com/projects/ufactory/uarm-put-a-miniature-industrial-robot-arm-on-your?ref=discovery),然后我就看到instructables上有人出了简化版,然后就发展出各种3d打印版。

链接和图纸在这里

http://www.instructables.com/id/MeArm-Build-a-Small-Hackable-Robot-Arm/

http://www.thingiverse.com/thing:360108

http://www.instructables.com/id/MeArm-Build-a-Small-Hackable-Robot-Arm/

http://www.thingiverse.com/phenoptix/designs

源码在这里:https://github.com/phenoptix/MeArm

对,正文就这么点,没了。

===========================这次发现的问题=================================


如果我就这么结束的话显得太没诚意了,下面重要的是我自己发现的经验。

1. 尺寸偏差

我是用的dxf直接导入到了sketchup里面编辑,因为我发现舵机的尺寸有人反映有问题。但是我忽略了另一个事,sketchup在导入dxf的时候会自动缩放(其实我不知道thingiverse上原始的dxf尺寸是不是就有问题,但是应该没事,大家自行验证吧),我只好手动调整了下尺寸,最后保持螺丝孔和舵机尺寸准确,但是忽略了arduino uno固定板的定位螺丝距离。所以如果你要diy的话要检查好下面几个尺寸

a)整体缩放到螺丝孔是直径3mm的尺寸(不用担心过盈的问题,因为激光切割本身是有0.1-0.2mm切缝的)

b)底板上arduino uno定位孔的距离,用你的arduino uno量一下吧。

c)舵机的尺寸,9g舵机在两面有不干胶会增加厚度,你可以选择把不干胶揭了也可以选择把舵机孔的一次设计的宽0.xmm

d)这里用到了螺母来固定垂直的板,但是螺母尺寸开的不合适,而且在我看来完全可以不用螺母。


2. 我觉得还可以改进的地方

看得出来,这个meArm目前是v0.4,其实还有至少以下可以改进的地方。如果我下次再做一版的话(有时间一定会的)我会做以下改进。

a)目前没有轴承结构,都是用螺丝直接当轴承了。这在小型,运动次数不多的机构里没什么问题,但是在meArm上会有点问题,比如我调试的过程中bicep和forearm的中间的螺丝就掉了,而那个位置如果你装配过一台就知道,如果不卸下左右两块舵机的板,就很难拧上。就是这块板

不过其实这个不能赖原作者,为了让meArm旋转的时候阻力更小,其实原作者设计的是用螺丝一头固定在亚克力板子上,用螺丝杆当轴,而不是像我这种用螺母。但是作者选亚克力是有原因的,就是亚克力的强度比木板大的多,螺丝固定的时候不用攻丝就能固定上,而且原作的定位孔更紧。

可是如果你和我一样用木板(成本低很多)的话就会发现,木板太软了,咬不住螺丝,最后只能这样妥协了。

另外这个部分也能看出来装配方法不合理的问题,下一版我试试改下吧。

b)加持器的控制杆尺寸也有问题,我用原版的木板雕刻的杆的时候明显杆短,所以我找了根不锈钢丝(你也可以用曲别针)来充当了控制杆。

原来是这样的,注意左图的控制杆我并没上,因为尺寸不合适

改成钢丝之后是这样的

c)原作者应该不是一个程序员,不过提供了基本的算法(平面xyz转换到机械臂的角度),但是只能手动控制,而且必须用滑动变阻器的ad来控制,手头没有那么多变阻器(主要是没有直线的),所以改成了用IO来做。

可是做到目前这样你会发现还不够cool,因为这个机械臂连写字都不会,只能手动玩。

下一步吧,等我忙完了这个mile stone的就写个上位机和下位机,基于grbl发点gcode下来,让机械臂可以写字

d)有些地方需要用垫片垫起来,而且需要考虑两个重叠的木板的上下(左右)顺序问题,比如这个位置看到的木板的重叠顺序(这么说估计也说不清楚,其实就是让同一个木条运动的时候处于同一个平面,别自己别着自己)

比如下图里带圆弧的三角连接部分和几根木条的上下重叠顺序(经典四联杆机构)

e)我不知道作者为啥要用两片木板夹舵机的机构,估计是对舵机不熟悉,因为后来他在3d打印版里已经不用这种安装舵机的方式了,改用舵机本身的安装孔

================上点成品图吧==================

自己做个个操作板,特意选了高点的开关按键,以后如果我真的买了机关切割机可以再激光雕个手柄外壳

请忽略混乱的桌面,我把我本来不大的家的一半都变成了车间

为了下一步写字做准备,自己还琢磨了下这个机械臂的舵机角度和平面坐标系的换算关系,发现机械的东西真的设计很有意思,这个机械臂结构设计也不愧为经典结构,很精巧。下面这张图上能看到我算的草稿。不过如果你用手动控制的话,就用github上那个就够了。

========================其他的随手拍的图=========================

就不按顺序来了

控制板下面压的是arduino uno,控制板独立5v供电,arduino usb取电。因为usb没法提供4个servo的电流

被推倒的机械臂,可以看到底板上我是用铜柱固定的,其实可以直接切木板切出来个封闭底座的。

用面包板先搭了个测试的键盘控制板,因为只有一块面包板,所以其实是和我之前的grbl共享的,这张图里只有右下红白蓝线是这次用的,这个过程中我发现我从来没真正的用arduino环境coding过(之前都是当mcu用,上来就裸奔c code)才知道原来用arduino的的话要想启动IO的上拉电阻是要在setup里特别digitalWrite一下的。

组装过程中随手照的图,注意:这中间有的步骤可能木板重叠顺序有问题,因为我后来有个别调整,不要照着我这个来,但是原作者的instruction也有错误,所以你只能follow your heart 了

======================激光加工中的图片========================

比我想的要快很多,所以我才在自己考虑买一个。目前联系了厂家,发现有种3020尺寸的可能是唯一我家能放得下的了,才2800块。其实性价比最高的是4060,也就是果实用这个。

=======================然后还有重要的偷拍=============================

他们的pantry我很喜欢,不过那个弹珠台应该是有了激光切割机之前做的,为啥不用激光切割机再做个更复杂的?

左边角上据说是mogee的办公桌,你们说为啥老板都愿意坐在角落里,而且一定要把显示器背对着大家?办公区我就不上图了,因为可能有人反感上镜。

=========================全文完============================

不过@玉溪LY ,我在想,如果xx空间可以把这个机械臂卖到1k5做一次培训的话,你们是不是也可以包装下,让更多人来玩?

比如收个成本费,提供基本的图纸,但是大家可以自己改;也可以因为控制板需要制pcb版,一个人肯定不合适了,你们一次做一批,做成单面板没几个钱,带着大家一起玩?

另外其实这种机械臂还有很多,比如plotclock(xx空间给它起名叫小贱笔)。

然后台子搭起来了,慢慢就滚动起来了?

评论 (126) 只看楼主

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  • 7楼
    2014-09-09 13:24 玉溪 汽车工程专业、独立音乐人,果壳实验室成员 取消只看Ta

    更多人来玩儿的话感觉会不会门槛有点高?

    [0] |
  • 20楼
    2014-09-09 14:15 玉溪 汽车工程专业、独立音乐人,果壳实验室成员 取消只看Ta
    引用@庞启络滕 的话:其实还好吧 我这是交作业 尽量得对得起你们大家准备的活动 才写得多了点:)像楼上有兄弟说的 完全可以简化再简化 简化到lego那样 都模块化的 想简单组装的就组装 想深究的就玩点arduino编程 再...

    嗯,我想也是要模块化一下,然后让所有人简单拼接就能玩起来

    [0] |

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