Como fazer um braço robótico sem fio usando o Arduino

Este circuito de braço robótico, que também pode ser implementado como um guindaste robótico, funciona com 6 servo motores e pode ser controlado por meio 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 como um braço robótico, ele deve parecer moderno e incluir muitos recursos avançados, e não apenas funções como um mero brinquedo.

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

As principais características deste guindaste mecânico como o braço robótico são:

• 'Braço' continuamente ajustável em um eixo vertical de 180 graus.
• 'Cotovelo' continuamente ajustável em um eixo vertical de 180 graus.
• Ajuste contínuo de 'pinça de dedo' ou aperto em 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 com controle remoto .

Simulação de trabalho bruto

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

Posições do mecanismo do motor

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

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

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

1. O motor nº 1 controla a 'pinça de dedo' ou o sistema de preensão do robô. O elemento móvel é diretamente articulado com o eixo do motor para os movimentos.
2. O motor nº 2 controla o mecanismo de cotovelo do sistema. Ele é configurado com um simples sistema de engrenagem de ponta a ponta para implementar o movimento de levantamento.
3. O motor nº 3 é responsável por levantar todo o sistema do braço robótico verticalmente, portanto, esse motor precisa ser mais potente do que os dois anteriores. Este motor também é integrado usando mecanismo de engrenagens para entregar as ações necessárias.
4. O motor nº 4 controla todo o mecanismo do guindaste em um plano horizontal completo de 360 ​​graus, de modo que o braço seja capaz de pegar ou levantar qualquer objeto dentro de sentido horário ou anti-horário alcance radial.
5. Os motores 5 e 6 atuam como rodas para a plataforma que carrega 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 totalmente 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, ela é articulada para se mover livremente sobre seu eixo central e acompanhar as manobras da roda dianteira.

O circuito receptor sem fio

Uma vez que todo o sistema é projetado para funcionar com um 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.

Como você pode ver, existem 6 servo motores acoplados às saídas do Arduino e cada um deles é controlado por meio de sinais controlados remotamente capturados pelo sensor acoplado NRF24L01.

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

Os sinais são enviados de um circuito transmissor com potenciômetros. O ajuste nesses potenciômetros controla os níveis de velocidade nos motores correspondentes acoplados ao circuito receptor explicado acima.

Agora vamos ver como o circuito do transmissor se parece:

Módulo Transmissor

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

Cada um dos potes são programados 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 a implementar as ações dependendo de sua posição específica no sistema.

Controlando a sobrecarga do motor

Você pode estar se perguntando como os motores limitam seus movimentos em suas faixas móveis, uma vez que o sistema não possui nenhum dispositivo de limitação para evitar que o motor sobrecarregue uma vez que os respectivos movimentos do mecanismo alcancem seus pontos finais?

Ou seja, por exemplo, o que acontece se o motor não parar mesmo depois que a 'garra' segurou o objeto com força?

A solução mais fácil para isso é adicionar módulos de controle atuais 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