Робот-манипулятор. Конструируем

Добрались, наконец, до первого серьёзного (без кавычек) проекта в группе Ардуино (продолжающие). Делаем роборуку или робота-манипулятора

Поставили себе с учениками задачу – конструируем робота. Робот должен уметь хватать объекты-мишени на плоскости. Зона обслуживания – сектор в 180 градусов.

Определять координаты мишени можно будет сначала прямым указанием (создадим программу на компьютере в среде Processing, где мышкой можно будет указать точку в рабочей зоне), ну а следующий шаг – подключим веб-камеру и будем обрабатывать изображение с помощью цветового фильтра, который позволит выделить мишень характерного цвета для определения её координат.

Начнем с кинематической схемы и конструкции робота

Нарисовали схему с тремя степенями свободы — с ней проще будет рассчитать кинематику движения в дальнейшем (обойдемся теоремой косинусов) — собственно, есть звенья плеча и предплечья, а также схват. Ну и поворачивается вся эта конструкция на пятке

Нижнюю опору с пяткой решили сделать с настоящим металлическим подшипником (будет служить дополнительной опорой и не даст нагрузке срезать валик на нижнем серводвигателе), все остальные детали будем печатать на 3D-принтере

Для начала мне пришлось подготовиться к занятию и набросать эскизы деталек и сборки в САПР Компас (на самом деле это переросло в создание альбома чертежей):

Для создания по этим чертежам 3D моделек использовали FreeCAD. Это параметрическая САПР, довольно удобная, с большими яркими кнопками (что для обучения таким рисовалкам, наверное, главное), даже модуль сборки есть. Там же можно создать и файлы сетки *.stl для 3D-принтера

Вот, собственно, напечатанное и собранное основание будущего робота:

В итоге, получается вот что

Вообще, с простой программой моделирования типа FreeCAD и 3D-принтером под рукой открываются большие возможности для получения быстрого результата и материализации мыслей, что особенно радовало моих учеников