Роботизированная рука 5 степеней свободы на Arduino Yun с управлением через Blynk

Компоненты и материалы

Arduino Yun	×	1
Сервоприводы Tower Pro MG996R	×	5

Приложения и сервисы

Blynk

MATLAB

О проекте

Это моя первая роботизированная рука со следующими особенностями:

• 5 степеней свободы (фактически 4, если не считать захват)
• Управляющий контроллер — Arduino Yun с IoT-возможностями
• Интерфейс управления создан в приложении Blynk
• Прямая кинематика реализована в MATLAB с использованием Robotics Toolbox
• Написана собственная библиотека для плавного движения

Результат меня очень устраивает, поэтому делюсь опытом и инструкцией по сборке.

Компоненты и материалы

Для сборки робота понадобятся:

• 1 × Arduino Yun (или другая плата Arduino)
• 5 × сервоприводов
• 1 × зарядное устройство 5V, мин. 2.5 А
• 2 × светодиода
• 2 × резистора: 100 Ом (для красного) и 150 Ом (для синего)
• 2 × деревянные палочки для смешивания
• 1 × металлическая проволока
• 1 × пластиковый лист (я взял от бутылки с гелем для душа)
• 1 × резинка
• 2 × маленькие губки (см. левый верхний угол фото)
• 9 × пластиковых винтов M3
• 6 × пластиковых винтов M2.5
• 1 × деревянная пластина 3 мм (30×50 см с запасом)
• 1 × клей для дерева
• Время на программирование

Сборка робота

Начните с измерения размеров сервоприводов и проверки их крутящего момента. Это определит размеры рычагов и всего робота. Я заказал 2 пары разных микросервоприводов с высоким моментом: первая пара и вторая пара. Они поворачивают до 140° (хотя указано 120°). Рекомендую брать сервоприводы на 180° для большего диапазона.

Для захвата не нужен высокий момент — подойдет самый дешевый микросервопривод.

Вырежьте рычаги как на фото 1. Дизайн может быть любым — проявляйте креативность. Соберите захват: палочка для смешивания, разрезанная пополам, плюс пластиковый лист как возвратная пружина. Провода внутри замыкают/размыкают захват. Ось захвата — винт M3. Сервопривод захвата расположен с другой стороны рычага для баланса веса. Передача движения — через вторую палочку (см. фото 2, верх робота).

Соберите базу и плиту для базового сервопривода и платы Arduino Yun. Собрав всё, получите конструкцию как на фото 2.

Для лучшего вида зашлифуйте и покрасьте деревянные детали (фото 3). Я выбрал серебристый цвет (под металл) с красными полосами. Итоговый результат — фото 4.

Программное обеспечение

Начал с создания интерфейса в Blynk. Если не знакомы — посмотрите их сайт, процесс простой и интуитивный.

Примечание: Если у вас нет платы с выходом в интернет, Blynk можно использовать с обычной платой (например, Arduino Uno) через USB-порт. Инструкция здесь.

Переходим в Arduino IDE. Для удобства прилагаю код — можно использовать сразу. Для запуска:

1. Настройте плату Arduino Yun.
2. Установите библиотеку Blynk: Sketch → Include Library → Manage Libraries, найдите Blynk, установите.
3. Добавьте библиотеку SimpleTimer в папку Arduino\libraries\SimpleTimer.
4. Добавьте мою библиотеку MotionGenerator в папку Arduino\libraries\MotionGenerator.
5. Скомпилируйте и загрузите RobotArm_instructables.ino (не забудьте обновить Blynk token!)

Библиотека MotionGenerator — аналитическое решение для плавных переходов между точками с ограничением максимальной скорости и ускорения.

Опционально (прямая кинематика, см. фото 3): Нужен MATLAB и Robotics Toolbox. Робот должен быть подключен к Blynk и к компьютеру по USB. MATLAB получает данные от Arduino через последовательный порт. Укажите правильный COM-порт в MainScrip.m и запустите его.

Примечание: кинематика рассчитана для моего робота. Для вашего могут отличаться размеры — скорректируйте в robotKinematicsFcn.m.

Код

Исходные файлы (C/C++)

ZIP-архив с исходным кодом. Предпросмотр недоступен (только скачивание).

Схемы