Роботизированная рука MeArm V1.0 — сборка на Arduino и Raspberry Pi

Компоненты и материалы

Arduino UNO	1 шт.
Raspberry Pi 2 Model B	1 шт.
Набор MeArm	1 шт.

О проекте

Это последняя версия инструкций по сборке манипулятора MeArm. Проект впервые появился на Instructables в апреле 2014 года и זכה во втором месте в конкурсе роботов. С тех пор по всему миру собрано около 10 000 таких манипуляторов! Мы гордимся тем, что благодаря Instructables MeArm стал первым в мире «вирусным» роботом.

Эти инструкции дополняют материалы на нашей странице ресурсов.

Шаг 1: Скачайте файлы, включите лазерный резак!

MeArm — это открытое железо. Файлы доступны на Thingiverse в формате .dxf, подходящем для большинства лазерных резаков. Мы используем 3-мм акрил, но дизайн терпим и к дереву, и даже к 3D-печати.

Понадобятся винты (все M3):

• Гайки × 11
• 6 мм × 7
• 8 мм × 15
• 10 мм × 5
• 12 мм × 8
• 20 мм × 4

В США метрические винты может быть сложно найти, но вы же долетели до Луны — разберётесь!

Шаг 2: Стоп! Калибруем сервоприводы!

Если вы вырезали детали на лазере или купили комплект, очень хочется сразу начать сборку. Но сначала — критически важный шаг: калибровка сервоприводов. Мы используем нашу Brains Board (совместимую с Arduino), но подойдёт любая плата, генерирующая PWM. Код для MeArm есть для Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone Black, Spark Core и Espruino.

Brains Board прошита дефолтными позициями: 90°, 90°, 90° и 25° для серв центральной, левой, правой и клешни соответственно. Нанесите разметку на вал и корпус каждого сервопривода и подпишите их (C, L, R, C).

Не поворачивайте валы вручную — ваш момент может стереть зубчатые колёсики серв. Поэтому калибруйте ДО сборки MeArm.

Если используете Arduino, схема и код выше дадут тот же результат. Мы используем Codebender для демо-кода.

Важно: сервоприводы нельзя питать от микроконтроллера. Нужен отдельный источник 5–6 В, 2 А с общей землёй с микроконтроллером. Смотрите схему подключения Arduino.

Шаг 3: Поехали!

С калиброванными сервоприводами можно начинать. Если у вас набор с выламываемыми деталями — аккуратно удалите защитную плёнку с акрила (по мере сборки или сразу).

1. Найдите самую большую деталь (#1) и приклейте ножки-припуски в углы.
2. Вставьте четыре винта 20 мм снизу и закрутите гайки примерно на половину.
3. Найдите детали #2, #3, центральный серво и два винта 8 мм. Проведите серво через втулку (#3), вставьте винты в втулку и закрепите в детали #2. Винты саморежутся в акрил (отверстия ~2,6 мм).
4. Установите серво с втулкой на деталь #1 через винты 20 мм (они тоже саморежутся). Ориентация отверстий исключает ошибку (принцип Poka-yoke). В ранних версиях v1.0 было 1/8 правильных ориентаций, позже — 1/2.

Шаг 4: Левая сторона

Детали: #4, #5, #6, левый серво, два винта 8 мм, комплект крепления сервопривода.

1. Проведите серво через втулку (#5) и кабель через отверстие для укладки проводов. Закрепите втулку на детали #4 винтами 8 мм — не перетягивайте, акрил может согнуться.
2. Прикрепите рычаг сервопривода (белый пластиковый) к рычагу #6 с помощью острых винтов из комплекта (они саморежутся в пластик). Будьте осторожны — это сложный момент, если собираете с ребёнком, помогите ему.
3. Установите рычаг на откалиброванный серво так, чтобы он был параллелен длинной стороне детали #4, и разметка совпадала. Закрепите маленьким машинным винтом из комплекта, снова не перетягивайте!

Шаг 5: Правая сторона

Детали: #5, #12, #13, #17, два винта 8 мм, один 6 мм, правый серво, комплект крепления.

1. Аналогично левой стороне: серво через втулку, кабель в отверстие, закрепите 8-мм винтами на боковой пластине.
2. Прикрепите рычаг к детали #13 острыми винтами. Установите на серво с рычагом под 90° к длинной стороне боковой пластины, совместите разметку.
3. Закрепите деталь #17 на боковой пластине винтом 6 мм.

Шаг 6: Сборка центральной части

Эти детали соединяют левую и правую секции. Называются «база» и «свинья» (pig).

• База: деталь #14 + комплект крепления сервопривода. Внимательно следите за ориентацией, прикрепите рычаг острыми винтами. Приложите к левой части для проверки — Poka-yoke подскажет.
• Свинья: детали #8, #9, #10 и винт 10 мм. Соберите в порядке #9, #10, #8 (винт входит со стороны #8 и саморежется в #9). Важно: детали должны двигаться вокруг оси (винта) по прямой линии и свободно. Если нет — разберите, выровняйте и соберите снова.

Шаг 7: Соединение левой части с центром

1. Прикрепите левую сборку к детали #7 винтом 12 мм и гайкой. Проще: проткните винтом левую сборку, наденьте гайку на полоборота, наденьте слот детали #7 на гайку и затяните. Не перетягивайте.
2. Вставьте «свинью» в слот на детали #7 (передняя растяжка). Вставьте базу в слоты левой сборки и поднимите вверх, чтобы зацепить слоты «свиньи». Проверьте рычаг базы — если перевернёте, будет больно переделывать.
3. С «свиньей» на месте соедините рычаг (#17), опциональную прокладку (#20) на рычаге сервопривода (#6) и рычаг на «свинье» (#9) винтом 12 мм или 10 мм (зависит от нужды в прокладке). У серв Doman прокладка не нужна, у новых — нужна. В комплекте есть запасы.
4. Закрепите заднюю растяжку, деталь #11, винтом 12 мм и гайкой как на передней. Она должна накрыть заднюю часть «свиньи» и выступ на базе. Затяните, но оставьте небольшой зазор — пригодится при стыковке правой части.

Шаг 8: Прикрепление правой части

Теперь стыкуем правую сторону со сложной сборкой, одновременно устанавливая перемычку #15.

1. Закрепите деталь #15 на детали #10 («свинья») винтом 12 мм и гайкой.
2. Стыкуйте правую сторону с остальной сборкой. Можно предварительно надеть винты 12 мм с гайками на правую сторону или сделать это после. Это самый сложный шаг — нужно одновременно вставить несколько деталей в слоты. Терпение! После этого станет легче.

Шаг 9: Установка на базу, левое предплечье

1. Центральная сборка готова — прикрутите её к базе: стыкуйте рычаг сервопривода с центральным серво и закрепите винтом.
2. Добавьте деталь #16 двумя винтами 6 мм. Она закрепляется на детали #10 и #17. Теперь серво должно легко двигать эту деталь!

Шаг 10: Правое предплечье

1. Наденьте деталь #18 на левое предплечье (уже установленное) и на правое предплечье (деталь #31, не пронумерована).
2. Закрепите треугольную деталь #19 на детали #31 и на детали #13 (на сервоприводе) винтом 10 мм. Не перетягивайте — детали должны двигаться свободно.
3. Закрепите заднюю часть #19 на детали #17 (на правой боковой пластине) винтом 10 мм с прокладкой (#20) между ними.
4. Закрепите последнюю деталь #17 на внутренней передней части #19 винтом 6 мм.

Шаг 11: Сборка клешни!

1. Проведите серво через оставшуюся втулку #21. Вставьте детали #22 и #23 в боковые слоты, образованные серво и втулкой #21, закрепите деталью #24 четырьмя гайками 8 мм. Аккуратно — почти готово, не ломайте!
2. Следующие детали будут слабо закреплены до последнего винта — не волнуйтесь, если что-то упадёт. Закрепите деталь #28 через левое отверстие головки винтом 8 мм в деталь #25. Зацепите зубчики детали #27, вставьте винт 12 мм через неё, головку и деталь #25. Пока не затягивайте — просто держит вместе.
3. Прикрепите рычаг сервопривода к детали #30 и закрепите на серво машинным винтом. Наденьте деталь #29 на #30 двумя винтами 6 мм.
4. Теперь закрепите деталь #26 на свободный винт 12 мм и закрепите её на дополнительном отверстии детали #27 винтом 8 мм.

Шаг 12: Установка головки

Финал: закрепите головку двумя винтами 8 мм через предплечья в детали #22 и #23 на головке. Может помочь ослабить 8-мм винты на зажиме сервопривода головки.

Теперь включите и играйте!

Шаг 13: Устранение неисправностей

Этот раздел будет пополняться. Если у вас возникла проблема — напишите нам, мы добавим.

Левый рычаг сервопривода заклинило. Обычно причина — зажатый шарнир. Часто забывают ослабить крепление головки.

Код

Arduino (дефолтные позиции для калибровки)

#include <Servo.h> 
Servo middle, left, right, claw; 
void setup() { 
  Serial.begin(9600); 
  middle.attach(11); 
  left.attach(10); 
  right.attach(9); 
  claw.attach(6); 
} 
void loop() { 
  middle.write(90); 
  left.write(90); 
  right.write(90); 
  claw.write(25); 
  delay(300); 
}

Codebender: https://codebender.cc/sketch:148456

Пользовательские детали и корпуса

Файлы для лазерной резки и 3D-печати доступны в репозитории проекта.

Схемы