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Como fazer um braço robótico sem fio usando Arduino

Este circuito de braço robótico que também pode ser implementado como um guindaste robótico, funciona usando 6 servo motores e pode ser controlado através de um controle remoto microcontrolador, usando um link de comunicação de 2,4 GHz baseado em Arduino.

Principais características

Quando você está construindo algo tão sofisticado quanto um braço robótico, ele deve parecer moderno e deve incluir muitos recursos avançados, e não apenas um mero brinquedo como funções.

O projeto completo proposto é relativamente fácil de construir, mas é atribuído a algumas funções avançadas de manobra, que podem ser controladas com precisão por meio de comandos sem fio ou controlados remotamente. O design é compatível até mesmo para uso industrial, se os motores forem atualizados adequadamente.

As principais características deste guindaste mecânico como braço robótico são:

  • “braço” continuamente ajustável sobre o eixo vertical de 180 graus.
  • “Cotovelo” continuamente ajustável sobre um eixo vertical de 180 graus.
  • “Pinch dedo” continuamente ajustável ou aperto sobre um eixo vertical de 90 graus.
  • “braço” continuamente ajustável em um plano horizontal de 180 graus.
  • Todo o sistema robótico ou o braço do guindaste é móvel e manobrável como um carro de controle remoto.

Simulação de trabalho bruto

Os poucos recursos explicados acima podem ser visualizados e compreendidos com a ajuda da seguinte simulação GIF:

SIMULAÇÃO DE TRABALHO DE BRAÇO ROBÓTICO

Posições do Mecanismo Motor

A figura a seguir nos dá uma visão clara sobre as várias posições do motor e os mecanismos de engrenagem associados que precisam ser instalados para a implementação do projeto:

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Neste projeto, nos certificamos de manter as coisas o mais simples possível, para que até mesmo um leigo seja capaz de entender os mecanismos envolvidos do motor/engrenagem. e nada fica escondido por trás de mecanismos complexos.

O funcionamento ou a função de cada motor pode ser entendido com a ajuda dos seguintes pontos:

  1. Motor # 1 controla o “pinçamento do dedo” ou o sistema de preensão do robô. O elemento móvel é articulado diretamente com o eixo do motor para os movimentos.
  2. Motor#2 controla o mecanismo de cotovelo do sistema. É configurado com um sistema de engrenagem simples de ponta a ponta para implementar o movimento de elevação.
  3. O motor nº 3 é responsável por levantar todo o sistema do braço robótico verticalmente, portanto, esse motor precisa ser mais potente que os dois acima. Este motor também é integrado usando mecanismo de engrenagens para fornecer as ações necessárias.
  4. O motor nº 4 controla todo o mecanismo do guindaste em um plano horizontal completo de 360 ​​graus, para que o braço seja capaz de pegar ou levantar qualquer objeto dentro da faixa radial total no sentido horário ou anti-horário.
  5. Os motores 5 e 6 atuam como rodas para a plataforma que transporta todo o sistema. Esses motores podem ser controlados movendo o sistema de um lugar para outro sem esforço, e também facilita o movimento leste/oeste, norte/sul do sistema simplesmente ajustando as velocidades dos motores esquerdo/direito. Isso é feito simplesmente reduzindo ou parando um dos dois motores, por exemplo, para iniciar uma curva para o lado direito, o motor do lado direito pode ser parado ou parado até que a curva seja executada completamente ou no ângulo desejado. Da mesma forma, para iniciar uma curva à esquerda, faça o mesmo com o motor esquerdo.

A roda traseira não possui nenhum motor associado, é articulada para se mover livremente em seu eixo central e seguir as manobras da roda dianteira.

O Circuito Receptor Sem Fio

Como todo o sistema foi projetado para funcionar com controle remoto, um receptor sem fio precisa ser configurado com os motores explicados acima. E isso pode ser feito usando o seguinte circuito baseado em Arduino.

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Como você pode ver, existem 6 servo motores conectados às saídas do Arduino e cada um deles é controlado através dos sinais de controle remoto capturados pelo sensor NRF24L01 conectado.

Os sinais são processados ​​por este sensor e alimentados ao Arduino que entrega o processamento ao motor relevante para as operações de controle de velocidade pretendidas.

Thsignals são enviados de um circuito Transmissor com potenciômetros. O ajuste neste potenciômetro controla os níveis de velocidade nos motores correspondentes conectados com o circuito receptor explicado acima.

Agora vamos ver como o circuito do transmissor se parece:

Módulo transmissor

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O projeto do transmissor pode ser visto com 6 potenciômetros acoplados com sua placa Arduino e também com outro dispositivo de link de comunicação de 2,4 GHz.

Cada um dos potenciômetros é programado para controlar um motor correspondente associado ao circuito receptor. Portanto, quando o usuário gira o eixo de um potenciômetro selecionado do transmissor, o motor correspondente do braço robótico começa a se mover e implementar as ações dependendo de sua posição específica no sistema.

Controlando a sobrecarga do motor

Você pode se perguntar como os motores limitam seu movimento em suas faixas móveis, uma vez que o sistema não possui nenhum arranjo de limitação para evitar que o motor sobrecarregue uma vez que os respectivos movimentos do mecanismo atinjam seus pontos finais?

Significando, por exemplo, o que acontece se o motor não for parado mesmo depois que o “grip” tiver segurado o objeto com força?

A solução mais fácil para isso é adicionar módulos de controle de corrente individuais com cada um dos motores para que em tais situações o motor permaneça ligado e travado sem queimar ou sobrecarregar.

Devido a um controle de corrente ativo, os motores não passam por condições de sobrecarga ou sobrecorrente e continuam operando dentro de uma faixa de segurança especificada.

O código completo do programa pode ser encontrado neste artigo

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FONTE


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