家デザインサーボまたはリバースエンジニアリング uArm 上のプレキシガラスで作られた日曜大工の卓上ロボットアーム。クレーンマニピュレータの設置手順 (CMU) DIY クレーンマニピュレータの図面

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サーボまたはリバースエンジニアリング uArm 上のプレキシガラスで作られた日曜大工の卓上ロボットアーム。クレーンマニピュレータの設置手順 (CMU) DIY クレーンマニピュレータの図面

ローダークレーンは、移動プラットフォームに取り付けられる動力ユニットです。彼女は持ち上げて運ぶ重い荷物短期間で。 このような機器を自分で作成して設置することもできます手作りの蛇口トラックの後部に。

自分で作って取り付ける方法

トラッククレーンは自分で設置することもできます。にインストールされます車両。これを行うには、シャーシからボディを取り外してサブフレームを交換する必要があります。工場出荷時の設計は弱く、割れてしまう可能性があります。クレーンユニットをフレームに直接取り付けることは禁止されているため、サブフレームは自作する必要があります。

外側（18 mm）チャンネルと内側チャンネルから溶接できます。板はフレームの形状に沿うように曲げられます。小さいレールは大きいチャネルに挿入されて長方形を形成します。既製のチャネルが溶接されたフレームに取り付けられます。スラットとフレームの平面を水平にするために、消防ホースがスラットとベースの間に配置されます。

クレーンはサブフレームに設置されており、サブフレームには以下が含まれます。

ビーム;
矢印;
支柱。
特別な脚立。

設置は専用の脚立を使用して固定します。こんな感じで脚立にスペーサーを入れる必要があります。

最初に影響を受ける一般的な問題、それから仕様結果、詳細、そして最後に組み立てプロセスそのものです。

一般的にも一般的にも

このデバイス全体を作成するのに問題はありません。操作アームが割り当てられたタスクを実行できるように、物理的な観点から実装するのは非常に困難な可能性を徹底的に検討する必要があります。

結果の技術的特徴

長さ/高さ/幅パラメータがそれぞれ 228/380/160 ミリメートルのサンプルが考慮されます。完成品の重さは約1kgとなります。制御にはワイヤードリモコンを使用します。経験のある方の場合、組み立て時間の目安は6～8時間程度です。それが存在しない場合、マニピュレーターアームを組み立てるのに数日、数週間、場合によっては数か月かかる場合もあります。このような場合は、自分の利益のためだけに自分の手で行うべきです。コンポーネントを移動するには、整流子モーターが使用されます。十分な努力をすれば、360度回転する装置を作ることができます。また、作業を容易にするために、はんだごてやはんだなどの標準的なツールに加えて、次のものを用意しておく必要があります。

ロングノーズペンチ。
サイドカッター。
プラスドライバー。
単1形電池4本。

リモコンはボタンとマイクロコントローラーを使用して実装できます。必要に応じてリモートで実行します無線制御マニピュレーターのハンドにもアクション制御要素が必要になります。追加として、回路を安定させてそれを介して送信するデバイス (コンデンサ、抵抗、トランジスタ) のみが必要になります。適切な瞬間必要な値の時間電流。

小さな部品

回転数を調整するには、アダプターホイールを使用できます。マニピュレーターの手の動きをスムーズにします。

ワイヤーが動きを複雑にしないようにすることも必要です。構造物の内部にそれらを配置するのが最適です。すべてを外部から行うことができます。このアプローチでは時間を節約できますが、個々のコンポーネントまたはデバイス全体の移動が困難になる可能性があります。さて、マニピュレーターを作成するにはどうすればよいでしょうか?

アセンブリ全般

それでは、マニピュレーターアームの作成に直接進みましょう。基礎から始めましょう。デバイスが全方向に回転できることを確認する必要があります。英断それは単一のモーターによって回転駆動されるディスクプラットフォーム上に配置されます。両方向に回転できるようにするには、次の 2 つのオプションがあります。

エンジンを2基搭載。それぞれが特定の方向に向かう責任を負います。一方が働いているとき、もう一方は休んでいます。
両方向に回転させることができる回路を備えたモーターを 1 つ取り付けます。

提案されたオプションのどれを選択するかは、完全にあなた次第です。次に本体構造を作ります。快適な作業には2つの「関節」が必要です。プラットフォームに取り付けられている場合は、かがむことができる必要があります異なる側面、これはベースにあるエンジンの助けを借りて解決されます。グリップの一部を座標系の水平線と垂直線に沿って移動できるように、別の 1 つまたは 2 つを肘の曲がり部分に配置する必要があります。次に、取得したい場合は、最大限の可能性、手首の代わりに別のモーターを取り付けることができます。次は最も必要なもので、これなしでは手を操作することは不可能です。キャプチャデバイス自体を自分の手で作成する必要があります。ここには多くの実装オプションがあります。最も人気のある 2 つについてヒントを与えることができます。

使用する指は 2 本だけで、掴む対象物を同時に圧縮したり緩めたりします。これは最も単純な実装ですが、通常は大きな耐荷重能力を誇ることができません。
人間の手のプロトタイプが作成されます。ここでは、1 つのモーターをすべての指に使用でき、その助けを借りて曲げ/伸展が実行されます。ただし、設計をより複雑にすることもできます。したがって、各フィンガーにモーターを接続して、それらを個別に制御できます。

次に、個々のエンジンとその動作のペースに影響を与えるリモコンを作成する必要があります。そして、自分で作ったロボットマニピュレーターを使って実験を始めることができます。

結果の考えられる概略図

提供します十分な機会創造的なアイデアのために。したがって、同様の目的で独自のデバイスを作成するための基礎として使用できる実装をいくつか紹介します。

提示されたマニピュレータ回路はどれも改善できます。

結論

ロボット工学で重要なことは、機能の向上には事実上制限がないということです。したがって、希望があれば、本物の芸術作品を作成することは難しくありません。さらなる改善の可能性について言えば、クレーンについて言及する価値があります。このようなデバイスを自分の手で作ることは難しくありませんが、同時に子供たちに創造的な仕事、科学、デザインを教えることができます。そして、これは今度は彼らの生活にプラスの影響を与える可能性があります。将来の生活。クレーンを自分の手で作るのは難しいでしょうか？これは一見したように見えるほど問題ではありません。追加の利用可能性を考慮する価値はありますか? 小さな部品ケーブルとそれが回転する車輪のようなものです。

Gazelle トラックのシャーシに取り付けられるクレーンのオプションが多数登場すると、これらの車両の所有者は、この移動式クレーンを車両に取り付ける方法を考え始めました。 結局のところ、最終的には最も人気のある特別な装備を入手できます。 1トンから11トンまでの耐荷重があります。

CMU を車のフレームに取り付けるための基礎となるのがサブフレームです。自分で行う必要があります。マニピュレータをフレームに直接取り付けることは禁止されています。

まず車体を後ろに移動する必要があります。これにより、キャビン後方にトラッククレーンを設置するための空きスペースが生まれます。 最善の決断– サブフレームを変更する必要があるため、シャーシからボディを完全に取り外します。これを行う必要があるのは、次の 2 つの理由からです。

薄い金属でできているため、工場での設計が弱すぎて割れてしまう可能性があります。
標準の Gazelle はホイールベースが短すぎるため、CMU を取り付けるにはホイールベースを長くする必要があります。

クレーン設置の設置

サブフレームは外側 (18 mm) チャンネルと内側 (16 mm) チャンネルから溶接できます。これを行う前に、フレームの形状に沿うように板を曲げます。 小さいレールを大きいチャネルに挿入すると、長方形が形成されます。次に、構造を全長に沿って溶接します。サブフレームの長さ – クレーンブーム下 + 本体サイズ 70 ～ 980 cm。本体を固定した後、必要な部分をカットします。このようにして位置を調整できます。
脚立を使用して、準備したチャンネルをフレームに取り付けます。それらとベースの間に消防ホースを置きます。板とフレームの平面を合わせるために必要です。蛇口の下のサブフレームがしっかりしていることを確認するために、コーナーの一部を使用してチャネルを溶接します。それをベースのクロスメンバーの上に溶接して、チャネルをそれにボルトで固定できるようにします。
. 専用脚立が付属します。蛇口を固定するために使用します。脚立には必ず専用スペーサーを入れてください。
スペーサーは次のようにして作成できます。脚立の断面より少し大きい直径のパイプを用意します。パイプの長さはフレームの高さの半分にする必要があります。厚さ7～10mmの長方形の板を切ります。セグメントの小さい側のサイズは 7 ～ 9 cm で、大きい側はフレーム内の高さにぴったりと収まる必要があります。パイプを真ん中のプレートに溶接します。次に脚立をしっかり締めます。
マニピュレータがベースに沿って動かないように、4x4 または 5x5 cm の角を前後から垂直にサブフレームに溶接します。
これでガゼルに本体を取り付けることができます。同時に、車体とトラッククレーンの間に15〜20センチメートルの隙間を残してください。ボディクロスメンバーをボルトで固定します。
蛇口が取り付けられています。残っているのは、マニピュレーターが動作する油圧ポンプを接続することだけです。

平床トラックの所有者の多くは、一般に「自分で積み、自分で運転する」と呼ばれる、トラックのシャーシに設置されたクレーンマニピュレータとの競争の出現により、クレーン設備の設置を検討し始めました。ブームまたは CMU と呼ばれる）を車両に搭載し、その結果、最も人気のある特別な装備が得られます。現在開催中ロシア市場日本製の 1 トンから 10 トンまでの吊り上げ能力を備えたブームの販売オファーは数多くあります。韓国。この記事では、CMU の選択の問題については触れませんが、平台トラックのフレームへの CMU の設置について検討します。多くの企業がこの作業を行うことを申し出ています。本日、2012 年 3 月 27 日のカザン市におけるこのようなサービスの価格は、ブームの耐荷重と選択したシャーシに応じて 6 万ルーブルから 10 万ルーブルの範囲です。注文の実行には 3 ～ 4 週間かかります。時間とお金を節約し、自分でトラックのシャーシにマニピュレータークレーンを取り付ける方法を教えてください。

車両には、ロシア連邦で最も一般的なトラック、KAMAZ ブランドを選択します。これに韓国製マニピュレーターKANGLIM KS1256G-II（最大積載量6.5トン、ブーム半径19メートル）を搭載します。設置重量3.5トン。

ユニットをフレームに取り付ける基礎となるサブフレームを製作します！マニピュレーターをフレームに直接取り付けると、フレームがすぐに割れてしまいますので、厳禁です。

最初のステージ。 キャブ後方に必要な空きスペースを作るために車体を後方に移動する必要があります。 CMUの設置。サブフレームを交換する必要があるため、ボディをシャーシから完全に取り外した方が良いでしょう。この置き換えは、次の 2 つのニーズによるものです。

それは弱すぎます - 薄い金属の正方形でできています。
クレーン設備を取り付けるので長さは長くなります。

ブームを共通のサブフレーム (本体と取り付け) に取り付ける必要があるのは、ワークゾーンこれは車のボディと、運転台の後ろのトラックの側面のスペースです。つまり、荷物を積載したクレーンユニットの重心はフレームの中心に近くなり、クレーン設置用のサブフレームが本体サブフレームから分離されている場合、ブームサブフレームの先端のフレームは、曲がる可能性があります。つまり、分離されたサブフレームを使用したフレーム上のマニピュレーターの圧力領域は、結合されたものよりも数倍小さくなります。

2つの18 mmチャンネルからサブフレームを溶接します。（外側）および16 mm。（インテリア）。これはまさに写真で見ることができるものです。

溶接する前に、フレームの平面に沿うようにチャンネルを曲げる必要があります。フレームは真っ直ぐではなく、マニピュレーターが上に配置されるギアボックスが取り付けられる点で拡張します。長方形を形成するように小さいチャネルを大きいチャネルに挿入し、全長に沿って小さなセクションに分けて溶接します。自動マニピュレータは常に適切な質量を持つ CMU とともに移動するため、ブームが設置されている場所の溶接シームは連続している (途切れていない) 必要があります。サブフレームの長さ（ブーム下70〜90cm+本体の長さ）はすぐにカットできますが、本体を取り付けた後に切断することをお勧めします（これにより、位置を調整できます）。ボディが大きければ大きいほど、ボディを短くしないことをお勧めします。他の種類物品を輸送することができます。ボディは元の位置に対して 70 ～ 90 cm 後方に移動するだけで、強力なサブフレームを使用しているため破損することはありません。ロードトレインの全長が 12 メートルを超えないことが重要です。

第二段階。 チャンネルとフレームの間に消防ホースを置きながら、脚立を使用して溶接されたチャンネルをフレームに固定します。これは次の図でわかります。

写真は本体を取り付けた状態です。しかし、これは最後の段階でのみ起こります。

フレームとチャンネルの平面は完全に水平ではないため、これらの平面を水平にするために消防ホースが必要です。使用される脚立は、カムスキー工場で車体をフレームに取り付けるために使用される標準的な脚立です。サブフレームを一体構造にするために、溶接を使用して溶接されたチャネルをチャネルのカットに接続します。ボルト接続を使用してこのチャネルをクロスメンバーにボルトで固定できるように、フレームのクロスメンバーの上にチャネルの一部を溶接します。ギアボックスの後のトラック後部には少なくとも 2 つのクロスメンバーがあるため、上記の接続を少なくとも 2 つ行います。このような接続が多ければ多いほど、サブフレームがフレームに強く取り付けられます。

第三段階。 マニピュレーターをキャブ後ろのサブフレームに取り付けます。ブームには特別な脚立が含まれており、それを使用してサブフレームを介してフレームに設置物を取り付けます。脚立には専用のスペーサーを入れることが重要です。まさに写真に示されているものです。

作り方は？パイプの一部を取ります内径脚立の直径より少し大きい程度。パイプの長さはフレームの高さの半分程度にしてください。厚い板（厚さ7〜10mm）を、小さい辺が約8〜9cm、大きい辺がフレームの高さ内にぴったり収まるように長方形に切り取ります。カットしたパイプを中央のプレートに溶接していきます。上記のスペーサーが取り付けられていない場合、マニピュレーター脚立を締め付けるとフレームの水平面が曲がり、フレームが弱くなります。その結果、断面は U 字型ではなく長方形になり、より強度が高くなります。次に脚立を強い力で締めますが、トラックを使用してからしばらくしてから締める必要があります。

第四段階。 CMU がフレームに沿って移動するのを防ぐために、マニピュレーターの前後のコーナー (「4 つ」または「5 つ」) をサブフレームにフレームに垂直に溶接します。これ追加措置固定。

第五段階。 クレーンの設置とボディの始まりの間に15〜20 cmの隙間を残して、ボディをサブフレームに取り付けます。ボディクロスメンバーを締結しますボルト接続メーカーが以前に取り付けたのと同じ方法でサブフレームに取り付けます。

これで設置は完了です。あとは、クレーンマニピュレータのすべての動作を担う油圧ポンプを接続するだけです。この問題については次の記事で検討します。

DIYまたは自分でやる、

初心者向けエレクトロニクス

こんにちは、ギクタイムズです！

uFactory の uArm プロジェクトは 2 年以上前に Kickstarter で資金を調達しました。彼らは最初からそうなると言ってたプロジェクトを開く、しかしキャンペーン終了直後、彼らはソースコードの公開を急ぐことはありませんでした。図面通りにプレキシガラスをカットするだけで終わりだったのですが、資料がなく、当分その気配もなかったので、写真からデザインをやり直しました。

私のロボットアームは次のようになります。

2 年間かけてゆっくりと作業し、なんとか 4 つのバージョンを作成し、かなり多くの経験を積みました。カットの下には、プロジェクトの説明、履歴、およびすべてのプロジェクトファイルが表示されます。

試行錯誤

図面の作成に取り組み始めたとき、uArm を繰り返すだけでなく、改善したいと思いました。私の状況では、ベアリングなしでも十分に可能であるように思えました。電子機器がマニピュレーター全体と一緒に回転するという事実も気に入らなかったので、ヒンジの下部のデザインを簡素化したいと考えていました。さらに、私はすぐに彼をもう少し小さく描き始めました。

そのような入力パラメータ最初のバージョンを描きました。残念ながら、そのバージョンのマニピュレーターの写真はありません (19 年に作られました)。黄色）。その中での間違いは単に壮大なものでした。まず組み立てがほぼ不可能でした。原則として、マニピュレーターを作成する前に描いたメカニズムは非常に単純で、組み立てプロセスについて考える必要はありませんでした。それでも組み立てて始動させてみると、手がほとんど動きません！すべての部品がネジを中心に回転しており、遊びが少なくなるように締めると、彼女は動くことができませんでした。動くように緩めると信じられない遊びが現れた。その結果、コンセプトは3日も存続しませんでした。そして彼はマニピュレーターの 2 番目のバージョンの開発に取り組み始めました。

赤はすでに仕事にぴったりでした。正常に組み立てられ、注油すれば動くようになりました。ソフトウェアをテストすることはできましたが、それでもベアリングの欠如とさまざまな推力での大きな損失により、非常に弱くなってしまいました。

それから私はしばらくそのプロジェクトの作業を放棄しましたが、すぐにそれを実現させることに決めました。私は、より強力で人気のあるサーボを使用し、サイズを大きくし、ベアリングを追加することにしました。さらに、一度にすべてを完璧にやろうとしないことに決めました。図面をスケッチしました素早い手、美しい接続を描画せずに、からの切断を注文しました。透明なプレキシガラス。結果として得られたマニピュレーターを使用して、組み立てプロセスをデバッグし、追加の強化が必要な領域を特定し、ベアリングの使用方法を学ぶことができました。

透明マニピュレーターを楽しんだ後、最終的な白バージョンを描き始めました。これで、すべてのメカニズムが完全にデバッグされ、私に合っており、この設計では他に何も変更したくないと言えるようになりました。

uArm プロジェクトに根本的に新しいものを何ももたらすことができなかったことを残念に思います。私が最終バージョンを描き始めた頃には、彼らはすでに GrabCad 上で 3D モデルを展開していました。その結果、クローを少し簡素化し、便利な形式でファイルを準備し、非常にシンプルで標準的なコンポーネントを使用しました。

マニピュレータの特長

uArmが登場する前は、デスクトップマニピュレータこのクラスの生徒たちはとても悲しそうでした。彼らは電子機器をまったく持っていないか、抵抗器を使って何らかの制御を行っているか、独自のソフトウェアを持っていたかのいずれかでした。第二に、通常は平行ヒンジのシステムがなく、操作中にグリップ自体の位置が変わりました。私のマニピュレーターの利点をすべて集めると、かなり長いリストが得られます。

強力で重いモーターをマニピュレーターのベースに配置し、グリッパーをベースに対して平行または垂直に保持できるロッドのシステム
簡単に購入したり、プレキシガラスから切り出したりできる、シンプルなコンポーネントのセット
マニピュレーターのほぼすべてのコンポーネントにベアリングが使用されている
組み立てが簡単です。それは本当であることが判明した骨の折れる作業。特にベースの組み立ては考えるのが大変でした
グリップ位置を90度変更可能
オープンソースとドキュメント。すべてがアクセス可能な形式で準備されています。 3D モデル、カッティングファイル、材料リスト、電子機器、ソフトウェアのダウンロードリンクを提供します。
Arduino互換。 Arduino を中傷する人はたくさんいますが、私はこれが読者を広げるチャンスだと信じています。プロフェッショナルはソフトウェアを C で簡単に作成できます。これは Atmel の通常のコントローラーです。

力学

組み立てるには、厚さ 5 mm のプレキシガラスからパーツを切り出す必要があります。

これらの部品をすべてカットするのに約 10 ドル請求されました。

ベースは大きなベアリングに取り付けられています。

特に組み立てプロセスの観点からベースを考えるのは大変でしたが、uArm のエンジニアに常に注意を払いました。ロッカーは直径 6 mm のピンに取り付けられています。私のエルボーロッドはU字型のホルダーに保持されていますが、uFactoryのものはL字型のホルダーに保持されていることに注意してください。何が違うのか説明するのは難しいですが、私の方が上手くできたと思います。

グリップは別組み立てとなります。軸を中心に回転できます。爪自体はモーターシャフトに直接取り付けられています。

記事の最後に、写真付きの超詳細な組み立て説明書へのリンクを記載します。必要なものがすべて手元にあれば、自信を持って数時間ですべてを組み立てることができます。 3Dモデルも用意しました無料プログラムスケッチアップ。ダウンロードして再生し、何がどのように組み立てられたかを確認できます。

エレクトロニクス

手を動かすには、5 つのサーボを Arduino に接続し、そこに電力を供給するだけです。良い情報源。 uArm はある種のモーターを使用しますフィードバック。グリッパーを制御するために、3 つの通常の MG995 モーターと 2 つの小型金属ギアモーターを取り付けました。

ここでの私の物語は、以前のプロジェクトと密接に絡み合っています。私は少し前から始めて、これらの目的のために独自のArduino互換ボードを準備しました。一方、ある日、ボードを安く作る機会がありました（これも同じことです）。結局、私が独自の Arduino 互換ボードと特殊なシールドを使用してマニピュレーターを制御することですべてが終わりました。

この盾は実際には非常に単純です。 4 つの可変抵抗器、2 つのボタン、5 つのサーボコネクタ、および電源コネクタがあります。これはデバッグの観点から非常に便利です。テストスケッチをアップロードし、制御用のマクロなどを記録できます。記事の最後に基板ファイルをダウンロードするためのリンクも記載しますが、これは金属化された穴を備えた製造用に用意されているため、家庭での製造にはほとんど役に立ちません。

プログラミング

最も興味深いのは、コンピュータからマニピュレータを制御することです。 uArm には、マニピュレータを制御するための便利なアプリケーションと、マニピュレータを操作するためのプロトコルが用意されています。コンピュータは 11 バイトを COM ポートに送信します。最初の信号は常に 0xFF、2 番目の信号は 0xAA、残りの信号の一部はサーボ用の信号です。次に、これらのデータは正規化され、処理のためにエンジンに送信されます。私のサーボはデジタル入出力 9 ～ 12 に接続されていますが、これは簡単に変更できます。

uArm のターミナルプログラムを使用すると、マウスを制御するときに 5 つのパラメータを変更できます。マウスがサーフェス上で移動すると、XY 平面内のマニピュレータの位置が変化します。ホイールを回転させると高さが変わります。 LMB/RMB - 爪を圧縮/圧縮解除します。 RMB + ホイール - グリップを回転させます。実はとても便利なのです。必要に応じて、同じプロトコルを使用してマニピュレータと通信するターミナルソフトウェアを作成できます。

ここではスケッチを提供しません。記事の最後からダウンロードできます。