بازوی رباتیک کوچک مدل MeArm با آردوینو

+3

اول از همه باید قطعات بدنه رو آماده کنی. این ربات طوری طراحی شده که ساختش خیلی راحت باشه. برای بدنه باید فایل‌های طراحی رو روی یک ورق اکریلیک یا چوب با دستگاه CNC یا برش لیزری برش بزنی. حتی اگه به پرینتر سه‌بعدی دسترسی داری، می‌تونی قطعات رو چاپ کنی.

اگه از ورق‌های اکریلیک استفاده می‌کنی، حتما روکش‌های محافظ روی قطعات رو بکن. شاید یکم زمان‌بر و خسته‌کننده باشه، ولی در نهایت ظاهر رباتت خیلی تمیزتر و جذاب‌تر می‌شه.

حالا نوبت پیچ و مهره‌هاست. ما برای کل این پروژه از پیچ و مهره‌های استاندارد M3 (قطر 3 میلی‌متر) استفاده می‌کنیم که همه‌جا راحت پیدا می‌شن.

فقط حواست باشه که ابعاد پیچ‌ها دقیقا طبق لیست باشن تا موقع مونتاژ به مشکل نخوری. قبلا تو طراحی از واشر هم استفاده می‌شد، اما چون خیلی ضروری نبود حذفش کردیم تا کار ساده‌تر بشه.

برای حرکت بازو هم به 4 عدد سروو موتور کوچک نیاز داری. موتورهای استاندارد با چرخ‌دنده پلاستیکی (مثل SG90) کاملا جواب می‌دن، اما اگه دوست داری رباتت جون‌دارتر باشه و بتونه وسایل سنگین‌تری رو بلند کنه، می‌تونی از مدل‌های چرخ‌دنده فلزی استفاده کنی که کیفیت خیلی بهتری دارن. همه قطعات رو روی میز بچین تا دسته‌بندی بشن و موقع سرهم‌کردن، گیج نشی. بریم سراغ مرحله بعدی و مونتاژ رو شروع کنیم!

+2

همیشه بهترین کار اینه که از پایین‌ترین قسمت یعنی پایه شروع کنیم. شاید اولش خیلی هیجان‌انگیز به نظر نرسه، اما زیربنای یک بازوی رباتیک خفن دقیقا همین‌جاست! پس بیا سریع‌تر این بخش رو جمع کنیم. قطعاتی که برای این مرحله نیاز داریم این‌ها هستن:

• پایه اصلی (بزرگ‌ترین قطعه‌ای که داری)
• حلقه نگه‌دارنده (یکی از چهار حلقه‌ای که توی قطعات هست)
• پایه مربعی سروو (دقیقا داخل سوراخ پایه اصلی جا می‌خوره)
• 4 عدد پیچ 20 میلی‌متری
• 4 عدد مهره
• 2 عدد پیچ 8 میلی‌متری
• 4 عدد پایه چسبی
• 1 عدد سروو موتور

اگه روی پایه اصلیت حکاکی یا طرح خاصی داره، اون سمت رو به عنوان روی کار در نظر بگیر تا ظاهر ربات قشنگ‌تر بشه. چهار تا پایه چسبی رو به چهار گوشه زیر پایه اصلی بچسبون تا ربات روی میز لیز نخوره. حالا پیچ‌های 20 میلی‌متری رو از پایین داخل سوراخ‌های اطراف بریدگی مربعی‌شکل فرو کن و مهره‌ها رو از بالا تا نصفه روی پیچ‌ها ببند.

+3

حالا قطعه مربعی رو بردار و روی پیچ‌های 20 میلی‌متری قرار بده. حواست باشه که بریدگی مستطیلی‌شکل روی این قطعه، دقیقا هم‌جهت با بریدگی پایه اصلی باشه (مثل چیزی که تو عکس می‌بینی).

وقتی سوراخ‌های قطعه مربعی روی پیچ‌ها تنظیم شد، شروع کن به سفت کردن پیچ‌ها. این پیچ‌ها خودشون داخل سوراخ‌ها محکم می‌شن. وقتی پیچ‌ها کاملا هم‌سطح قطعه مربعی شدن، مهره‌ها رو به سمت پایین (روی پایه اصلی) سفت کن تا کل ساختار محکم بشه.

+1

استفاده از حلقه‌های اکریلیک بهترین روش برای نصب محکم سروو موتورها روی بدنه بازوست. ما این تکنیک رو سه بار دیگه هم در طول پروژه تکرار می‌کنیم.

• سیم سروو موتور رو از داخل حلقه رد کن.
• بریدگی روی حلقه رو دقیقا با قسمتی از سروو که سیم ازش خارج شده تنظیم کن.
• حلقه رو از پایین به سمت بالا روی بدنه سروو بکش.
• حلقه رو تا جایی فشار بده که کاملا زیر لبه بالایی سروو موتور کیپ بشه.

+1

حالا همون سروویی که حلقه‌دارش کردی رو بردار و از داخل سوراخ روی پایه مربعی رد کن. دو تا پیچ 8 میلی‌متری رو از زیر پایه وارد کن تا از سوراخ‌های حلقه رد بشن و داخل پایه مربعی محکم بشن. انقدر بپیچون تا سروو کاملا سفت بشه و تکون نخوره. فقط حواست باشه، بیش از حد پیچ رو سفت نکن!

اگه فشار زیاد بیاری، اکریلیک خیلی راحت ترک می‌خوره یا می‌شکنه. به همین خاطر معمولا یه حلقه اضافه هم توی قطعات می‌ذارن تا اگه اشتباهی شکست، لنگ نمونی. این پایه رو فعلا بذار کنار تا بریم سراغ ساخت بازوها.

تو این مرحله باید حسابی دقت کنی! قطعات طوری طراحی شدن که فقط تو یک جهت خاص روی هم سوار می‌شن تا جلوی اشتباهات گرفته بشه. ما داریم نسخه استاندارد رو می‌سازیم (همون مدلی که تو عکس‌ها می‌بینی)، پس حتما جهت‌ها رو رعایت کن تا بعدا بتونی از کدهای نمونه بدون هیچ تغییری استفاده کنی.

قطعاتی که برای این قسمت نیاز داری:

• 2 عدد پیچ 8 میلی‌متری
• 2 عدد پیچ 12 میلی‌متری
• 2 عدد مهره
• 1 عدد پیچ 6 میلی‌متری
• 1 عدد حلقه نگه‌دارنده
• 1 عدد قطعه دیواره مستطیلی (مطابق تصویر)
• 1 عدد بازوی بلند نصب سروو
• 1 عدد اهرم مستقیم (3 تا از این مدل داری که هم‌شکل هستن)
• 1 عدد سروو موتور
• 1 عدد پیچ کوتاه سروو
• 1 عدد پیچ بلند سروو

+3

دقیقا مثل مرحله قبل، حلقه نگه‌دارنده رو روی سروو نصب کن. بعد با استفاده از دو تا پیچ 8 میلی‌متری، اون رو به دیواره مستطیلی‌شکل وصل کن. خیلی مهمه که به جهت سیم سروو و نحوه قرارگیریش نسبت به دیواره دقت کنی؛ عکس‌ها رو با دقت ببین.

حالا دو تا پیچ 12 میلی‌متری رو از سوراخ‌های گرد روی دیواره رد کن و مهره‌هاشون رو در حد نیم‌دور ببند (نیاز نیست سفت بشن).

+1

بازوی پلاستیکی سفید (شاخک سروو) رو با پیچ بلند مخصوص خودش به قطعه اکریلیکی وصل کن. احتمالا نوک این پیچ از پشت قطعه بیرون می‌زنه که می‌تونی بعد از اینکه مطمئن شدی همه‌چیز درسته، اضافیش رو با سیم‌چین بچینی.

حالا اهرم بلند رو با یه پیچ به این مجموعه وصل کن (پیچ از همون سمتی وارد می‌شه که شاخک پلاستیکی قرار داره). این اولین مفصل حرکتی بازوی توئه! خیلی مهمه که این مفصل بتونه کاملا آزاد و روان حرکت کنه.

باید یه تعادل خوب پیدا کنی؛ پیچ نباید اون‌قدر شل باشه که اهرم لق بزنه، و نه اون‌قدر سفت که برای حرکتش زور لازم باشه. هر چقدر اصطکاک توی مفاصل کمتر باشه، قدرت نهایی بازو برای بلند کردن اجسام بیشتر می‌شه.

این قانون رو برای تمام مفاصل این ربات رعایت کن. اگه دیدی اهرم گیر می‌کنه، با دست چند بار باز و بسته‌اش کن تا یکم جا باز کنه و روون بشه.

دلیل این گیر کردن ممکنه این باشه که پیچ یکم کج بسته شده. تو این حالت پیچ رو باز کن، قطعات رو صاف نگه دار و دوباره ببند. اکریلیک‌ها معمولا اجازه چند بار باز و بسته کردن پیچ رو بهت می‌دن. با دقت پیش برو تا یه بازوی بی‌نقص داشته باشی!

این مرحله خیلی مهمه، پس با دقت بخون! اهرمی که تو مرحله قبل ساختی رو باید روی شفت سروو موتور فشار بدی (فعلا پیچش نکن). این سرووهای کوچیک رو می‌شه با دست چرخوند.

اهرم رو آروم در جهت عقربه‌های ساعت بچرخون تا جایی که گیر کنه و دیگه نچرخه. تو این نقطه، اهرم رو در بیار و دوباره طوری روی شفت قرار بده که دقیقا مثل عکس اول این مرحله بشه.

حالا پیچ کوچیک سروو رو ببند تا اهرم سر جاش محکم بشه، ولی باز هم تأکید می‌کنم که زیاد سفتش نکنی چون ممکنه چرخ‌دنده‌های سروو رو قفل کنه. اگه برد کنترلی رو دم دست داری، بد نیست یه تست کوچیک بگیری تا مطمئن بشی حرکتش گیر نداره.

بعد از بستن پیچ، اهرم رو خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخون؛ باید تا زاویه‌ای که تو عکس آخر نشون داده شده، بدون مشکل پایین بیاد. اگه نرسید، پیچ رو باز کن و دوباره تنظیمش کن.

اگه موقع چرخوندن، صدای تق‌تق از سروو شنیدی، یعنی داره چرخ‌دنده رد می‌کنه یا شاید یکی از دنده‌ها شکسته باشه. اگه این‌طور بود باید سروو رو عوض کنی. البته معمولا این موتورها خیلی جون‌دارن، ولی بهتره باهاشون مدارا کنی!

+1

ساخت سمت راست بازو شباهت زیادی به سمت چپ داره. قطعاتی که نیاز داری این‌هاست: 2 تا پیچ 8 میلی‌متری، 2 تا پیچ 12 میلی‌متری، 2 تا مهره، یک پیچ 6 میلی‌متری، یک حلقه نگه‌دارنده، دیواره سمت راست، یک اهرم بلند، یک اهرم مرکزی، یک سروو موتور، به همراه پیچ‌های مخصوصش و شاخک پلاستیکی.

حلقه رو روی موتور بکش و طبق عکس به دیواره وصلش کن (جهت موتور رو حتما چک کن). دو تا پیچ 12 میلی‌متری رو تو سوراخ‌ها بذار و مهره‌هاش رو نیم‌دور ببند. بعد اهرم بلند رو با یه پیچ 6 میلی‌متری به بخش بیرونی دیواره پیچ کن.

همون‌طور که قبلا گفتیم، این مفصل هم باید خیلی روون حرکت کنه و در عین حال لق نزند. با دست چند بار باز و بسته‌اش کن تا کاملا نرم بشه.

+1

دوباره شاخک پلاستیکی سروو رو بردار و این بار به بخش مرکزی و بلند اهرم وصلش کن. حالا این مجموعه رو روی شفت سروو فشار بده و با دست، موتور رو تا آخر خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخون. درش بیار و دقیقا مطابق تصویر اول، دوباره روی موتور قرارش بده. پیچ کوچیک رو ببند (نه خیلی سفت!) و حالا اهرم رو در جهت عقربه‌های ساعت بچرخون تا مثل عکس آخر تو موقعیت درستش قرار بگیره.

اگه بتونی همین الان با برد کنترلرت این مفصل رو تست کنی، عالی می‌شه. چون اگه پیچ محکم بسته شده باشه و مفصل گیر کنه، بعد از مونتاژ نهایی، دسترسی به این پیچ برای تنظیم کردنش خیلی سخت می‌شه.

حالا وقتشه که دو سمت چپ و راست رو به کمک قطعات مرکزی به هم وصل کنیم و با یکی از جالب‌ترین قطعات آشنا بشیم؛ قطعه‌ای که من بهش می‌گم "خوک"! تو عکس دوم می‌تونی ببینیش که به یه اهرم وصل شده. یکی از نسخه‌های اولیه این قطعه خیلی شبیه خوک بود و این اسم روش موند!

لیست قطعات این مرحله:

• 2 عدد پیچ 12 میلی‌متری
• 2 عدد مهره
• 1 عدد پیچ 6 میلی‌متری
• 1 عدد پایه گردان (قطعه تقریبا مربعی)
• 1 عدد اهرم مرکزی سمت چپ
• 2 عدد دیواره اتصال مرکزی
• 1 عدد قطعه خوک‌شکل
• 1 عدد بخش میانی اهرم مرکزی
• 1 عدد شاخک پلاستیکی بلند سروو
• 2 عدد پیچ بلند سروو
• 1 عدد پیچ کوتاه سروو

قطعه خوک‌شکل رو به اهرم مرکزی سمت چپ وصل کن و مثل همیشه، به جهت بستن پیچ دقت کن! خوبی این مرحله اینه که اگه اشتباه ببندی، همون لحظه خودت متوجه می‌شی. شاید از تکرار این حرف خسته شده باشی، ولی بازم می‌گم: این مفصل هم باید خیلی نرم و بدون گیر کردن روی محور پیچ بچرخه.

این یک مرحله خیلی کوتاهه ولی بهتره همین الان انجامش بدی. شاخک پلاستیکی بلند سروو رو با دو تا پیچ مخصوص خودش به پایه گردان وصل کن. تو عکسی که می‌بینی، بریدگی‌های قطعه باید سمت چپ باشن.

برای اینکه مطمئن بشی جهت‌ها درسته، یکی از دیواره‌های کناری رو بردار و کنار این قطعه بذار تا تو ذهنت مجسم کنی که چطوری قراره روی پایه اصلی سوار بشه. حتی می‌تونی قبل از پیچ کردن، قطعات رو موقتی تو هم چفت کنی تا خیالت راحت بشه.

+3

حالا قراره تمام بخش‌هایی که تا اینجا ساختیم رو به هم متصل کنیم. این قسمت یکم قلق داره و احتمالا احساس می‌کنی کاش یه دست اضافه داشتی! پس اول عکس‌ها رو خوب نگاه کن و بعد دست‌به‌کار شو.

مجموعه سمت چپ رو بردار و مطمئن شو پیچ‌های 12 میلی‌متری سر جاشون هستن. دیواره اتصال رو طوری جا بزن که بریدگی اون سمت چپ باشه و پیچ رو یکی دو دور بپیچون تا فقط نگهش داره.

همین کار رو برای دیواره اتصال سمت دیگه هم تکرار کن. حالا در حالی که پیچ‌ها یکم شل هستن، سعی کن قطعه "خوک‌شکل" رو بین شیارها جا بزنی. بسته به دقت برشت ممکنه راحت جا بره یا نیاز باشه پیچ‌ها رو یکم شل‌تر کنی.

احتمالا تو این مرحله چند باری مهره‌ها بیفتن و حسابی کلافه بشی! لطفا خونسردیت رو حفظ کن و با حوصله قطعات رو کنار هم نگه دار.

وقتی این بخش‌ها سر جای خودشون قرار گرفتن، پایه گردان رو هم تو شیار پایین جا بزن. حالا با دقت همه پیچ‌ها رو محکم کن ولی مراقب باش اکریلیک‌ها نشکنن.

در نهایت ظاهر کار باید دقیقا مثل عکس‌ها شده باشه.

+2

الان نوبت سمت راست بازوئه تا بیاد وسط میدون! با استفاده از دو تا پیچ 12 میلی‌متری و دو تا مهره‌ای که برات مونده، اهرم‌های مرکزی رو به‌طور شل به هم وصل کن.

مجموعه پایه گردان و سمت چپی که تو مرحله قبل ساختی رو روی پیچ‌ها و مهره‌های دیواره سمت راست هدایت کن تا چفت بشن. بعد همه پیچ‌ها رو به اندازه کافی سفت کن (حواست هست که نباید زیاده‌روی کنی!). سخت‌ترین بخش کار تموم شد! شاید به نظر بیاد هنوز کلی قطعه روی میز مونده، اما اکثرشون مال چنگک ربات هستن که مونتاژشون خیلی راحته.

این مرحله حکم زنگ تفریح رو داره! بدنه‌ای که ساختی رو روی سروو موتوری که تو پایه اصلی نصب کرده بودی، فشار بده. با دست کل بدنه رو در جهت عقربه‌های ساعت تا آخر بچرخون.

درش بیار و طوری روی موتور جا بزن که دقیقا مثل عکس دوم بشه. حالا پیچ کوچیک موتور رو ببند. یه بار بدنه رو خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخون تا مطمئن بشی دامنه حرکتش درسته و شبیه عکس آخر شده.

+4

ساعد سمت چپ خیلی سادست؛ فقط یه قطعه با دو تا پیچ 6 میلی‌متری. وصلش کن تا دقیقا مثل عکس دوم این مرحله بشه. مثل همیشه، چک کن که پیچ‌ها نه اون‌قدر سفت باشن که مفصل گیر کنه و نه اون‌قدر شل که لق بزنه.

اما ساعد سمت راست یکم پیچیده‌تره و به اسپیسر (فاصله‌انداز) نیاز داره. اینجا بالاخره از اون پیچ‌های 10 میلی‌متری که شبیه 12 میلی‌متری‌ها بودن استفاده می‌کنی! اگه نمی‌تونی پیداشون کنی، یه نگاه به پیچ‌های 12 میلی‌متری که بستی بنداز، شاید اشتباهی جای این‌ها بسته باشی.

ترتیب اتصال تو ساعد راست این‌جوریه: اول اهرم مرکزی، بعد اهرم ساعد، و در نهایت قطعه مثلثی. در قسمت پشتی هم به ترتیب: قطعه مثلثی، اسپیسر و اهرم بلندی که قبلا به سمت راست وصل کرده بودی قرار می‌گیره. حرکت روان مفاصل یادت نره!

اگه مفاصل یکم سفتن، اهرم‌ها رو چند بار عقب و جلو ببر تا نرم بشن. تو این مرحله قشنگ می‌تونی ببینی که چطوری حرکت اهرم‌ها به هم وابسته‌ست.

در آخر (البته هنوز تموم نشده!) آخرین اهرم بلند رو با یه پیچ 6 میلی‌متری تو بخش داخلی وصل کن، دقیقا مثل عکس آخر. نیازی نیست دوباره بگم حرکتش باید نرم باشه، درسته؟

+5

خبر خوب اینه که داریم به آخرای کار می‌رسیم! الان قراره از تمام قطعاتی که مونده برای ساخت چنگک استفاده کنیم، به جز این موارد که اضافه هستن:

• 1 عدد حلقه نگه‌دارنده (یدکی)
• 1 عدد اسپیسر (یدکی)
• 2 عدد پیچ 8 میلی‌متری
• 1 عدد پیچ 10 میلی‌متری

کوتاه‌ترین قطعه مستطیلی‌شکل رو بردار. این قطعه در واقع یه مدل خاص از همون حلقه‌های نگه‌دارنده‌ست. سیم سرووی آخر رو ازش رد کن و مثل قبلی‌ها جا بزنش.

حالا قطعات نازکی که تو عکس‌های 5 و 6 می‌بینی رو بردار. این قطعات از بغل وارد می‌شن و نقش پایه چنگک رو دارن، پس به جهتشون دقت کن. طراحی این بخش واقعا هوشمندانه‌ست و نشون‌دهنده ظرافت کار طراح این رباته.

حالا قطعه مستطیلی بزرگ‌تر رو روی کف مجموعه‌ای که الان ساختی قرار بده. جهت‌ها رو برای بار آخر چک کن و چهار تا پیچ 8 میلی‌متری رو ببند. بازم می‌گم، پیچ‌ها رو تا حد مرگ سفت نکن! مطمئن شو که نوک هیچ‌کدوم از پیچ‌ها از زیر قطعه‌ای که ساختی بیرون نزده باشه.

+5

یکی از فک‌های دندانه‌دار که دو تا سوراخ داره رو بردار و با یه پیچ 6 میلی‌متری به سمت چپ چنگک وصلش کن. برای اینکه بهترین عملکرد رو داشته باشه، موقع بستن پیچ قطعه‌ها رو کاملا مماس و تراز روی هم نگه دار. اگه دیدی فک داره کج بسته می‌شه، بازش کن و دوباره تنظیمش کن.

فک دوم رو طوری تنظیم کن که دندانه‌هاش با فک اول درگیر بشه و بعد اون رو هم با یه پیچ 6 میلی‌متری ببند. حالا حرکتشون رو تست کن. اگه سفت باز و بسته می‌شن، یا پیچ‌ها کج بسته شدن، یا مفصل‌ها زیادی سفتن، یا اینکه اون پیچ‌های 8 میلی‌متری زیر چنگک دارن به پشت دندانه‌ها گیر می‌کنن؛ یه ذره پیچ‌ها رو شل کنی مشکل حل می‌شه.

حالا باید بازوی ارتباطی بین سروو و فک‌ها رو بسازی. آخرین شاخک پلاستیکی رو به اهرم کوتاه وصل کن و اون رو به یه قطعه کوچیک رابط پیچ کن. اینجا بود که آخرین پیچ 6 میلی‌متری تو لیست رو مصرف کردی!

در نهایت آخرین پیچ 12 میلی‌متری رو از همون رابط کوچیک رد کن، دو تا اسپیسر بذار و به سوراخ خالی روی فک سمت چپ وصلش کن. من معمولا اتصال به موتور رو تا زمانی که برد میکروکنترلر رو روشن نکنم و زاویه بسته شدن چنگک رو تنظیم نکنم، کامل نمی‌کنم.

تنها کاری که مونده اینه که چنگک رو به بقیه بدنه‌ی ربات وصل کنی! از دو تا پیچ 8 میلی‌متری برای لولای اصلی چنگک و از آخرین پیچ 10 میلی‌متری به همراه یه اسپیسر برای محکم کردن مچ بازو استفاده کن. ممکنه موقع بستن پیچ‌های 8 میلی‌متری، نوک پیچ‌ها به گیره‌های سروو گیر کنه؛ برای اینکه راحت‌تر بسته بشن، می‌تونی پیچ‌های روی پایه سروو رو یکم شل کنی.

حالا سخت‌افزار بازوی رباتیکت کاملا آماده‌ست تا به میکروکنترلر محبوبت (مثل آردوینو) وصل بشه! برای برنامه‌نویسی و راه‌اندازیش می‌تونی از کدهای استاندارد استفاده کنی. فقط یادت باشه اگه می‌تونی ولتاژ 6 ولت به سرووها بدی، حتما این کار رو بکن تا قدرت و گشتاور بازو بیشتر بشه.

امیدوارم از ساخت این بازوی خفن حسابی لذت برده باشی. وقتی راه‌اندازیش کردی، شاید لازم باشه بعضی پیچ‌ها رو یکم شل و سفت کنی تا حرکت‌ها کاملا روون بشه. اگه اهل پروژه‌های الکترونیکی هستی و دوست داری همیشه آموزش‌های جدید رو تو جیبت داشته باشی، پیشنهاد می‌کنم اپلیکیشن آیسی‌مدار رو نصب کنی و به جمعمون اضافه بشی. موفق باشی!