Montaje
Aqui presento un proyecto de construcción y puesta en marcha de mi brazo robótico –BR, cuyo principal diseño se debe a Wonder Tiger en Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:1748596). Mi aportación es un remix de alguna de sus piezas,necesario para poder materializar el movimiento de sus articulaciones ,ya que con el diseño original y el uso de servos analógicos tipo MG995 y MG996r, debido a la desmesurada fuerza de torque se quemaban y agarrotaban muy rápido.
Como originalidad fruto de los diferentes fracasos y el tiempo que me ha llevado, he conseguido confeccionar un brazo no difícil de desmontar modular que podremos aprovechar para diferentes tipos de diseños.
La parte II del proyecto estara dedicado a la parte electrica y de programación. .
Descarga de archivos
https://drive.google.com/file/d/1YJJTIkVcuHhFhteyLSbTCw12ty3mjum6/view?usp=sharing
Componentes
- Nema 17 (34mm height) stepper motor
- Varios rodamientos de 8mm x 16mm x 5mm bearing, 688zz (2x)
- Rodamientos 10mm x 30mm x 9mm bearing, 6200zz
- Tornillos metrica M3, recomiendo aduirir caja.
- Tres servos digitales de 25 kg DS2225 (B1-B2-B3) y uno analogico tipo mg 995 o Mg 996r para la pinza
- Barra aluminio 10 mm solida para el eje de la parte supeior de la base giratoria
- varila cobre hueca de 6mm ,4X35 mm. para que se pueda desmontar N1&N2
Problemas resueltos.
- El eje de la base giratoria ,si se ha imprimido con Pla ,se rompe con facilidad. la solución es poner una barrita de aluminio de 10 mm de diámetro y una longitud de unos 90 mm.
- El anillo de bolas es mejor fijarlo para que no se mueva. También se puede implementar otro anillo encima de forma que las bolas queden en medio a modo de sandwich.
- Después de sustituir los servos del brazo doble, central y superior que solucionan el problema del esfuerzo de mover el excesivo torque, nos queda el siguiente handicap ,que es el desgaste de las piezas de plástico donde engranan con el servo. Si se utilizan los brazos metálicos, tendría que rediseñarse las piezas para adaptarlos. No queda mas remedio que sustituir dichos engranajes por otros nuevos cuando llegue u momento,
- El brazo doble se ha rediseñado para hacerlo desmontable del resto del conjunto sustituyendo uno de los servos por un rodamiento, mejorando al mismo tiempo la estabilidad y equilibrio. Posteriormente tuve que diseñar dos piezas con tornillos para que no se soltara con algún movimiento violento.
- He eliminado el servo que hacia girar la pinza o garra porque quedaba colgada al tener solo la sujeción del engranaje sustituyéndolo por un cubo que se atornilla al brazo superior por sus laterales y frontalmente con la pinza. Esto hace que el conjunto extremo quede más solidario y estable.
Base giratoria.
La base esta muy bien diseñada y con el remix de Geminy_Studio cuyo enlace es https://www.thingiverse.com/thing:1960961,se mejora la fijacion de la parte inferior a una base o mesa de madera.
Mantengo el motor paso a paso pero el potenciometro multivueltas que se utilizaría para fijar los limites de giro de la plataforma. He tenido que prescindir de el debido a que ta me fallaron dos,segura,ente por la mala calidad del fabricante. En la parte II dedicada a la electronica de este BR se explica el tipo de conexión con el motor paso a paso.
En la parte posterior se conectan y recogen los servos con un conector de 6 hilos correspondientes a los cuatro servos y la alimentacion de 6V. tambien en la parte inferior hay una salida del interior del cilindro con un conector de 5 hilos correspondientes a la entrada de 10V y conexión serial, ademas sobra un hilo color blanco que queda en reserva en el interior.
Añadir el título
Generalidades.
Os presento una propuesta de la electrónica necesaria para controlar el BR con una combinación de diferentes tecnologías que lo hacen candidato y atractivo para poner en práctica todo lo que estamos aprendiendo en el mundo de la robótica doméstica.
Por un lado vamos a comunicar por el puerto serie Tx0/Rx0, el arduino Mega con el Nano utilizando el firmware GRBL. Lo que llamo Set Grbl, esta constituido por un arduino Nano ,un driver Tmc 2208 y el stepper motor Nema 17. De esta forma pondremos en practica los conocimientos GRBL y los comandos “Jogging”. AL mismo tiempo podremos controlar un segundo puerto serie gracias a un dispositivo Bluetooth v.4 ble como el HC-08;de modo que todo el control se haga via bluetooth.
Tengo que comentar ,puesto que ArduínoBlocks solo maneja un puerto serie del modelo Mega,pese a disponer de cuatro, que para programarlo,primero tengo desconectar la salida grbl,ya que utiliza el mismo Tx0 Rx0. Pero gracias a ha haber dispuesto un conector enchufable, latarea nose hace muy tediosa.
Diseñe y monte otra caja , lo que se ha convertido en un Control Remoto,con bateria recargable donde se encuentran dos minijoystick y cuatro pulsadores que con un arduino Uno y otro Hc-08 configurado como Master, nos posibilita el enlace BR via bluetooth.
Tanto la Control Box como este control remoto tienen dispuestos los terminales usb a través de hueco dispuesto al efecto en la parte baja de la caja para su acceso fácil de programación.
Otro detalle importante que no aparece en el conexionado es la obligada necesidad del uso de un botón de reset externo en la Ctrol Box, pues después de desconectar la alimentación de los servos el modulo pca9685 conectado por I2C , a veces queda desincronizado., y su solucion pasa por resetear el arduino Mega.
Las necesidades de alimentación dc pasan por la utilización de un adaptador o transformador de 19 v como los utilizados para Laptops que entran en la control Box y que se conectan a dos convertidores dc-dc LM2596 ajustado uno de ellos a 10 V. para los arduinos Mega y Nano y también para el driver TMC2208 con el Motor Nema 17, y el otro a 6V para los servos pero con un Rele intermediario controlado por un pin digital via control remoto que evite los movimientos bruscos cuando se energiza la Control Box. También he dispuesto de un monitor de consumo que nos informe de sobrecorrientes por un esfuerzo inadecuado de algún servo en cuestión. En la fase de prueba no he sobrepasado todavia 1 amperio.
El control remoto es bastante sencillo, tiene dos minijoystick y cuatro pulsadores. Al encender la caja, el HC-08 Master buscará a su esclavo y cuando enlacen dara OK.
A parte de esto nos informara de la condición Ready y OFF correspondiente a la activación del rele situado en la caja de control encargado de suministrar 6V a los cuatro servos.
La elección de este dispositivo Bluetooth se hizo despues de probar un HM-19 que no respondia bien a la velocidad deseada en comparación a este modelo que cumple sobremanera mis expectativas. El HC-05 tambien funciona muy bien,sin superar al HC-08, sobre todova la hora de su configuración.
COMANDOS EMPAREJAMIENTO HC-08
Lo que pudiera parecer un handicap el hecho de tener que utiliar estos comandos para su emparejamiento es al contrario una solución futura para que un “master” pueda seleccionar y emparejarse con otros dispositivos “slaves” solo con dos comandos: AT+INQ Y AT+CONN
AT +INQ hace que identifique por su mac addres a otros dispositivos en Role 0 y al numerarlos solo tendriamos que seleccionarlo con:
AT +CONN(X)…..donde x=1 o 2…
PARAMETROS PARA GRBL
Los parametros que vamos a utilizar son:
$100….pasos/grado de barrido=32 pasos/º
$110…velocidad maxima en grados/min=600º/min
$120…..aceleración grados/sec2=100º/s2
Voy a explicar como he llegado a esos valores.
Primero tenemos que saber qe el motor lleva una rueda dentada que mueve a la plataforma, asi que tenemos que hacer unos ligeros calculos:
Para la elección de $110 primero hay que calcular la velocidad que necesitamos y lo hacemos pensando en que queremos que la plataforma gire 90 en 1 seg que parece que es una buena velocidad, entonces es lo mismo que 5400º/minuto, por eso $110 lo establecemos en 6000, para que no se quede corto.
Para la aceleración, los valores optimos van entre 100 y 300,