Роботизированная рука 6 степеней свободы на Arduino Mega с управлением через Nunchuk

Компоненты и материалы

• Набор роботизированной руки 6 DoF — 1 шт.
• Контроллер Nintendo Nunchuk — 1 шт.
• Arduino Mega 2560 — 1 шт.
• Контроллерный щит (control shield) — 1 шт.

Программное обеспечение и онлайн-сервисы

• Arduino IDE

О проекте

Роботизированные руки используются на заводах, в космосе, медицине. Теперь можно иметь дешевую версию дома! Автоматизируйте рутинные задачи или просто развлекайтесь.

В этом туториале: сборка руки, программирование на Arduino Mega, управление через Nintendo Nunchuk — дешевый, доступный контроллер с джойстиком, двумя кнопками и 3-осевым акселерометром.

Можно использовать только для обучения программированию и интерфейсу Nunchuk, даже без механической руки.

Шаг 1: Инструменты и материалы

• Паяльник и припой (для подключения Nunchuk)
• Термоусадочная трубка
• Отвертка
• Набор 6-осевой манипулятора (SainSmart) — включает Arduino Mega, щит, сервоприводы (4×9кг + 2×20кг), крепеж, захватыватель
• БП 12В / 2А+
• Nunchuk контроллер
• Перемыжки (4 шт.)

Существует адаптер для Nunchuk, упрощающий подключение без паяки.

Шаги 2–8: Сборка механической руки

Сборка выполняется поэтапно: основание, сервоприводы #1–#6 с креплением U-образных и L-образных кронштейнов, подшипников для жесткости, захватывателя на последнем сервоприводе. Каждый шаг иллюстрирован гифками (в оригинале). Используются металлические рога сервоприводов для надежности.

Шаг 9: Подготовка контроллера Nunchuk

Причины выбора Nunchuk: дешево, легко найти, много сенсоров (джойстик X/Y, кнопки Z/C, 3-осевой акселерометр), есть библиотека для Arduino (Robert Eisele).

Разъем Nunchuk нестандартный — пришлось отрезать штекер и определить назначение проводов мультиметром (цвета разные у оригиналов и копий). Пропаяны к male-перемычкам с термоусадкой. Рекомендуется использовать готовый адаптер.

Шаг 10: Подключение схемы

Использован щит из набора. Подключение:

Nunchuk (I2C):

• SCL (pin 6) → Arduino Mega Pin 21 (SCL)
• SDA (pin 1) → Arduino Mega Pin 20 (SDA)
• VCC (pin 3) → 3.3V
• GND (pin 4) → GND

Для Arduino Uno: SCL→A5, SDA→A4.

Сервоприводы (через щит): терминалы 11–13, 8–10 → сервоприводы #1–#6. Без щита — те же пины Arduino. Питание сервоприводов: 6В от внешнего БП (общий GND с Arduino). Включать питание только после загрузки кода!

Шаг 11: Настройка Arduino IDE

Установите последнюю версию Arduino IDE (≥1.6.7). Добавьте библиотеку Nunchuk (https://github.com/infusion/Fritzing/tree/master/Wii-Nunchuk) через менеджер библиотек. Библиотека дает функции: nunchuk_buttonZ(), nunchuk_buttonC(), nunchuk_joystickX/Y(), nunchuk_pitch/roll() (в радианах).

Шаг 12: Код Arduino

Скетч загружается по USB. После загрузки отключите USB, включите БП — рука резко перейдет в начальную позицию (осторожно!). Начальные углы и лимиты настраиваются в коде. Управление:

• Джойстик X → поворот основания (серво #1)
• Джойстик Y → подъем/опускание (серво #3)
• Кнопка C + акселерометр (roll) → вращение захватов (серво #5)
• Кнопка C + акселерометр (pitch) → наклон предплечья (серво #4)
• Кнопки C+Z вместе → закрытие захватов (серво #6), отпускание — открытие

Скорость движения пропорциональна ошибке (P-регулятор). Углы выводятся в Serial Monitor для калибровки.

Шаг 13: Использование

Питание включено — управляйте 5 движениями: поворот, подъем, вращение захватов, наклон захватов, открытие/закрытие. Можно комбинировать. Код легко модифицируется под другие жесты.

Код и ресурсы

Скетч nunchuk.ino доступен для скачивания. Библиотека Nunchuk: GitHub.