Arduino Roboter ARM 4

 Überview 

In dieser Anleitung stellen wir Ihnen das unterhaltsame Projekt des Arduino Robot Arm 4DOF Mechanical Claw Kit vor. Dieses DIY Arduino UNO-basierte Bluetooth-Roboterkit basiert auf dem Arduino Uno-Entwicklungsboard. Dieses sehr einfache und leicht zu bauende Kit ist das perfekte Arduino-Projekt für Anfänger und eine großartige Lernplattform für den Einstieg in Robotik und Ingenieurwesen.

Der Roboterarm wird zur Montage flach verpackt geliefert und erfordert nur sehr wenig Löten, um ihn in Betrieb zu nehmen. Integriert 4 SG90-Servos, die 4 Bewegungsgrade ermöglichen und leichte Gegenstände mit der Klaue aufnehmen können. Die Armsteuerung kann mit den 4 Potentiometern durchgeführt werden. Lass uns anfangen!

Erste Schritte: Arduino Robot Arm 4dof Mechanical Claw Kit

Was ist Arduino?

Arduino ist eine Open-Source-Elektronikplattform, die auf benutzerfreundlicher Hardware und Software basiert. Arduino-Boards können Eingaben lesen - Licht auf einem Sensor, einen Finger auf einer Taste oder eine Twitter-Nachricht - und daraus einen Ausgang machen - einen Motor aktivieren, eine LED einschalten, etwas online veröffentlichen. Sie können Ihrem Board mitteilen, was zu tun ist, indem Sie eine Reihe von Anweisungen an den Mikrocontroller auf dem Board senden. Dazu verwenden Sie die Programmiersprache Arduino (basierend auf Verkabelung) und die Arduino-Software (IDE) basierend auf Verarbeitung.

Was ist IDUINO UNO?

Der iDuino Uno ist auf dem ATmega328. Es verfügt über 14 digitale Ein- / Ausgangspins (von denen 6 als PWM-Ausgänge verwendet werden können), 6 analoge Eingänge, einen 16-MHz-Keramikresonator, einen USB-Anschluss, eine Stromanschlussbuchse, einen ICSP-Header und eine Reset-Taste. Es enthält alles, was zur Unterstützung des Mikrocontrollers erforderlich ist. Schließen Sie es einfach mit einem USB-Kabel an einen Computer an oder versorgen Sie es mit einem AC / DC-Adapter oder einer Batterie, um loszulegen.

Softwareinstallation

In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen die Entwicklungsplattform vor, auf der Sie kreativen Geist in Codes übersetzen und fliegen lassen.

Arduino Software / IDE

Öffnen Sie die Windows-basierte App, indem Sie darauf doppelklicken, und befolgen Sie die Anweisungen zum Ausfüllen (Denken Sie daran, alle Treiber für Arduino zu installieren). Einfach!

Abbildung 1 Installation der Treiber

Verbinden Sie Ihre UNO-Karte mit Ihrem Computer

Wenn Sie UNO und Ihren PC über ein blaues USB-Kabel verbinden, leuchtet bei grüner Verbindung die grüne Power-LED auf und eine weitere orangefarbene LED blinkt.

Abbildung 2 Überprüfen Sie Ihren speziellen COM und notieren Sie ihn in der Nummer

Suchen Sie Ihre Seriennummer und notieren Sie sie.

Wir müssen herausfinden, welcher Kanal COM derzeit zwischen PC und UNO kommuniziert. Folgen Sie dem Pfad: Bedienfeld | Hardware und Sound | Geräte und Drucker Geräte-Manager | Anschlüsse (COM & LPT) | Arduino UNO (COMx)

Notieren Sie sich die COM-Nummer, da wir diese später benötigen. Da der COM-Anschluss von Zeit zu Zeit variieren kann, ist dieser Schritt von entscheidender Bedeutung. In diesem Fall verwenden wir zu Demonstrationszwecken die COM 4.

Spielen Sie mit Ihrem ersten „Hello World“ LED-Example

Lassen Sie uns zunächst der IDE mitteilen, wo sich unser Arduino-Port befindet und welche Karte Sie derzeit verwenden: Die folgende Anweisung (Abbildung 3 und 4) zeigt die Details:

Konfiguration von Ports

Konfiguration der Karte

Es ist Zeit, mit deinem ersten einfachen Ex zu spielenample. Dem Weg folgen von File | Examples | 01. Grundlagen | Blinken. Ein neues Codefenster würde erscheinen, drücken Sie zum Hochladen auf das Pfeilsymbol. Sie werden feststellen, dass die orangefarbene LED fast jede Sekunde blinkt.

Hardwareinstallation

4 x Servo SG90 mit Servopaket (Schraube und Muttern enthalten) 4 x Basisgestelle mit Schutzabdeckung (leicht zu entfernen) und Schraubpaket Robot Arm-Erweiterungskarte mit separatem Stromanschluss (siehe Stromversorgungslösung) USB-Kabel Iduino UNO-Vorstand
Im Rack-Paket von links nach rechts:  M3 * 30 mm M3 * 10 mm M3 * 8 mm M3 * 6 mm Tippfehler M3 Mutter

Schaltungslöten

Dieses Roboterarm-Kit erfordert nur sehr wenig Löten, damit alles funktioniert und läuft. Die Roboterarm-Erweiterungskarte wird verwendet, um die Schnittstelle zwischen der Steuerung, in diesem Projekt, den vier Potentiometern und der Iduino UNO-Karte zu verbinden.

Vorsicht: Bitte seien Sie vorsichtig, wenn Sie heißen Lötkolben verwenden.

Abbildung 3 Grundlegende Darstellung der Roboter-ARM-Karte

Bereiten:

1. Ein Roboterarm-Verlängerungsboard
2. Eine 12V Black Power Buchse
3. 52P Pin Header
4. Eine blaue externe Stromversorgungsschnittstelle
5. Eine schwarze Bluetooth-Schnittstelle

Löten Sie dann die Stifte für die Servos und die Power-Buchse.

Bitte beachten Sie, dass die Pins für die Servo-Schnittstelle nach oben und für die Iduino-Schnittstelle nach unten zeigen.

Löten Sie dann die vier Potentiometer

Die Überbrückungskappe wird für die Abkürzung Robot Arm Extension Board und Iduino UNO Board verwendet, sodass Sie das Iduino UNO Board nicht separat mit Strom versorgen müssen.
Setzen Sie die Überbrückungskappe ein, da wir ein externes Netzteil verwenden, einen 12-V-Batteriekasten.

Legen Sie dann vier silberne Abdeckungen auf die nackten Potentiometer. Jetzt haben Sie den Lötteil abgeschlossen!

Software-Debugging

Arduino UNO Code Upload

Der Roboter arbeitet so, wie er programmiert ist. Das Verstehen und Aufnehmen des Inhalts des Iduino UNO-Boards, dh des Programmiercodes, ist ein kritischer Bestandteil des Lernprozesses. In diesem Abschnitt ist es unser Endziel, sicherzustellen, dass Servos und Potentiometer gut funktionieren.

Wenn dies Ihr erstes Arduino-Projekt ist, befolgen Sie bitte die Anweisungen sorgfältig. Laden Sie zunächst die entsprechenden Codes von unserem herunter webWebsite.

• Doppelklicken Sie auf das Symbol, um das Programm zu öffnen und öffnen Sie die file in dem Weg: File | Offen

• Öffnen Sie den me_arm3.0 Arduino file

Software-Debugging

Klicken Sie in der Symbolleiste auf die Schaltfläche Hochladen mit dem Pfeil nach rechts, um Ihre . hochzuladen file zu UNO

Wenn der Upload-Status abgeschlossen ist, überprüfen Sie, falls nicht, die Karte und die Ports in der 3.2 Abschnitt, um sicherzustellen, dass Sie Ihre UNO richtig anschließen

Servo-Debugging

Dann testen wir unsere Servos, um festzustellen, ob sie reibungslos funktionieren. Die Servos sollten sich reibungslos drehen, wenn Sie mit den entsprechenden Potentiometern herumspielen. Wenn nicht, stellen Sie sicher, dass Sie Ihren Code korrekt mit dem oben beschriebenen Zeichen „Upload hochgeladen“ hochgeladen haben, und setzen Sie die Servokarte fest auf die UNO-Karte, wobei jeder der Stifte korrekt ausgerichtet ist. Schließen Sie vor allem das zuverlässige Netzteil richtig an, wo im nächsten Teil die Anweisungen zur Stromversorgung erläutert werden. Lesen Sie es sorgfältig durch, da Sie sonst Ihren Arduino Core-Mikrocontroller ausbrennen können.

Servo hat drei Stifte:

• Signal
• Masse
• VCC

Der Drehwinkel wird durch das PWM-Signal-Tastverhältnis (Pulsweitenmodulation) reguliert. Die Frequenz der PWM liegt normalerweise im Bereich von 30 bis 60 Hz - dies wird als Bildwiederholfrequenz bezeichnet. Wenn diese Bildwiederholfrequenz zu klein ist, verringert sich die Genauigkeit des Servos, da es regelmäßig seine Position verliert, wenn die Rate zu hoch ist, und das Servo kann anfangen zu klappern. Es ist wichtig, die optimale Rate zu wählen, damit der Servomotor seine Position sperren kann.

Bitte stellen Sie sicher, dass jedes Servo gut funktioniert, da es schwer zu entfernen ist.

Verbinden Sie die Servoschnittstelle einzeln mit dem UNO-Servo-Steckplatz von Steckplatz 4 bis Steckplatz 1, die vom entsprechenden Potentiometer gesteuert werden

Stecken Sie das 9-12V 2A-Netzteil in die Arduino-Buchse mit aufgesetzter Überbrückungskappe (Servokarte)

Stromversorgung

Die Leistung spielt eine wichtige Rolle beim Betrieb des Roboterarmsystems, da ein Mangel an Stromversorgung zu einem Jitter des Servolenkgetriebes führen kann und das Programm abnormal laufen würde. Es werden zwei unabhängige Netzteile benötigt, eines zum Ansteuern der Uno-Entwicklungsplatine und eines zum Ansteuern der Potentiometer-Servocontroller. In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen verschiedene Stromversorgungsalternativen vor:

1. (Empfohlen) Verwenden Sie ein 5V 2A-Netzteil und stecken Sie es in die 2.1-mm-Gleichstrombuchse auf der Potentiometerplatine.
2. (Alternativ) Verwenden Sie ein 5V 2A-Netzteil und schließen Sie es an den blauen Klemmenblock auf der Potentiometerplatine an.
3. (Empfohlen) Verwenden Sie ein 9-V- bis 12-V-Netzteil für die Arduino UNO-Entwicklungsplatine über die 2.1-mm-DC-Buchse auf der Uno-Platine.
4. (Alternativ) Verwenden Sie ein mitgeliefertes USB A bis B (Druckerkabel), um über ein UB-Ladegerät, einen PC oder einen Laptop eine konstante 5-V-Stromversorgung der Uno-Karte bereitzustellen.

NOTIZ: Wenn Sie Änderungen am Code auf der Uno-Karte vornehmen, stellen Sie sicher, dass Sie die Robot Arm Servo Controller-Karte von der Uno-Entwicklungskarte entfernen und die Stromversorgung der Uno-Karte trennen. Andernfalls können Ihr Roboter und Ihr PC irreparabel beschädigt werden, da möglicherweise ein großer Strom über Ihren USB-Anschluss fließt.

System-Debugging

Rackmontage

In diesem Abschnitt führen wir Sie durch die Installation der Roboterarmbasis und des Racks.

• Schauen Sie sich das Schutzpapier der Rackbasis an

Bereiten Sie die Gegenstände vor:

• Base
• 4 x M3 Muttern
• 4 x M3 * 30 mm Schrauben

• Montieren Sie die Teile wie links gezeigt

Bereiten Sie die Gegenstände vor:

• 4 x M3 Muttern
• 4 x M3 * 10 mm
• Schrauben

• Befestigen Sie die Schrauben und Muttern wie links gezeigt, mit denen unser Iduino UNO Board gesichert wird

Dann bereiten Sie die Gegenstände vor:

• 2x M3 * 8mm Schrauben
• Schwarzer Servohalter
• Schwarzes Servorack

• Ziehen Sie das Kabelgewinde wie erforderlich durch das Loch der Servohalterung, um die Iduino UNO-Platine in den folgenden Schritten anzuschließen

Setzen Sie dann den Servohalterungshalter oben auf den Servohalter ein. Jetzt können Sie sehen, dass Servo zwischen Halter und Halterung gesichert und eingeklemmt ist.

 

• Es sollte so aussehen

• Dann sichern Sie es wie links gezeigt

• Es sollte so aussehen

Bereite dann Gegenstände vor, um den Unterarm des Roboters zu bauen

1. 2 x M3 * 8mm Schrauben
2. Eine Servohalterung
3. Ein Servo SG90
4. Eine schwarze Hauptarmbasis

• Sichern Sie den Servo mit Halterung und Sockel auf die gleiche Weise wie im letzten Servo angegeben

• Bereiten Sie die Gegenstände vor:

1. 1 x M2.5-Gewindeschneidschraube
2. Ein Servohorn

• Befestigen Sie die Hupe mit der M2.5-Gewindeschneidschraube am schwarzen Acryl des Hauptarms

• Setzen Sie den Hauptarm in den Servo ein und drehen Sie ihn im Uhrzeigersinn, bis er nicht mehr dreht, da er so programmiert ist, dass er sich gegen den Uhrzeigersinn dreht.

• Ziehen Sie den Hauptarm heraus und stellen Sie ihn horizontal zurück. Dieser Schritt soll sicherstellen, dass der Servo gegen Blockieren wirdkweis von diesem Punkt (0 Grad) und brechen Sie den Arm nicht, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, um sich zu drehen

• Nehmen Sie eine selbstschneidende Schraube aus dem Rack-Paket und befestigen Sie sie links (siehe Abbildung links)

• Verbinden Sie zwei aktive Gelenke mit einer Schraube. Denken Sie daran, die Schrauben nicht zu fest anzuziehen, da sie sich frei drehen müssen

• Bereiten Sie die Gegenstände vor:

1.  2 x M3 * 10 mm
2. M3 Muttern
3. Zwei schwarze Schindeln Acryl

• Legen Sie die beiden Schindeln Acryl in den entsprechenden Flügelschlitz

• Setzen Sie zuerst die Schindel in die entsprechenden Schlitze ein und in den folgenden Schritten wird sie mit einer Schraube und Mutter auf jeder Seite befestigt

• Setzen Sie dann die Rackbasis in den entsprechenden Schlitz zwischen zwei Schindeln ein

• Es sollte so aussehen

• Befestigen Sie die Schindel mit einem Paar Schrauben und Muttern an der Basis des Hauptarms.

Tipp: Halten Sie die Mutter im Schlitz und schrauben Sie den M3 ein.

• Befestigen Sie die Schindel auf beiden Seiten wie links gezeigt

• Befestigen Sie das Rückgratacryl zwischen Unterarm und Hauptarm mit:

1.  2 x M3 * 10 mm
2. zwei Nüsse

Tipp: Halten Sie die Mutter im Schlitz und schrauben Sie den M3 ein.

• Befestigen Sie auch die andere Seite

• Bereiten Sie dann die M3 * 6 mm Schraube und ein langarmiges Acryl vor

• Befestigen Sie es unten rechts

• Verwenden Sie dann einen weiteren schwarzen langen Arm mit drei aktiven Gelenken, um zwei Unterarmgelenke zu verbinden

• Bitte befestigen Sie die Schrauben in der richtigen Reihenfolge. Rückgrat Acryl im unteren Unterarm in der Mitte und der andere liegt oben

• Bereiten Sie die Gegenstände vor, um den rechten Tragarm zu bauen:

1. Zwei M3 * 8
2. Ein schwarzer kreisförmiger Abstandshalter
3. Ein schwarzer Tragarm
4. Ein schwarzer Dreieckshalter

• Befestigen Sie die erste Schraube wie links gezeigt. Der kreisförmige Abstandshalter liegt dazwischen.

Bitte ziehen Sie die Schrauben nicht zu fest an, da aktive Gelenke vorhanden sind, da diese sich frei drehen müssen, ohne die angrenzenden Acrylfarben zu reiben

• Befestigen Sie das andere Ende mit einem schwarzen Tragarm.

• Es sollte so aussehen. Jetzt hat der Unterarm noch drei freie baumelnde Enden, die schließlich verbunden werden, um das Klauenteil zu sichern.

• Bereiten Sie die Claw-Servoteile vor:

1. Zwei quadratische Servohalterungen
2. 4 x M3 * 8mm Schrauben
3. Ein Servo
4. Zubehör mit zwei Anschlüssen

• Setzen Sie die eckige Halterung in die Unterseite ein und ziehen Sie die Kabel nach Bedarf heraus, um sie an die Robot Extension Board anzuschließen

• Es sollte so aussehen

• Setzen Sie die rechteckige Halterung oben auf den Servo und befestigen Sie den Servo mit vier M3 * 8mm-Schrauben

• Befestigen Sie die beiden Krallen mit zwei M3 * 6mm Schrauben an der rechteckigen Servohalterung.

Denken Sie daran, einen schwarzen kreisförmigen Abstandshalter dazwischen zu legen, um die Reibung zu verringern.

• Dann versammle dich:

1. 4 x M3 * 8 mm Schrauben
2. Ein kurzer Stecker
3. Ein kreisförmiger Abstandshalter

• Befestigen Sie es auf der linken Seite der Klaue wie links gezeigt.

Denken Sie daran, den Abstandshalter dazwischen zu legen

• Bereiten Sie Folgendes vor, um den Klauen- und Dreieck-Stützverbinder anzuschließen:

1. Zwei M3 * 8mm Schrauben
2. Ein Abstandshalter
3. Ein Tragarm

• Befestigen Sie den Tragarm am Dreieckstecker

• Dann kann der gesamte Klauenteil mit den drei frei baumelnden Unterarmenden gesichert werden.

Bitte ziehen Sie die Schrauben für aktive Verbindungen nicht fest.

• Bereiten Sie die Gewindeschneidschraube im Servopaket und im Servohorn vor.

• Sichern Sie die Hupe mit der Gewindeschneidschraube wie links gezeigt

• Ziehen Sie die Krallen weit auf und setzen Sie dann den kurzen Arm ein, den wir im letzten Schritt erstellt haben, und schrauben Sie ihn fest.

• Befestigen Sie das Iduino UNO Board an der Basis

• Platzieren Sie die Roboterarm-Verlängerungskarte oben auf der Iduino UNO-Karte.

Bitte stellen Sie sicher, dass die Stifte richtig angeschlossen sind.

• Setzen Sie dann das Roboterarmsystem auf das Basisservo-Rack und befestigen Sie es mit einer Gewindeschneidschraube am Basisservo.

Jetzt haben Sie die gesamte Installation abgeschlossen!

 

Rack-Debugging

Jetzt ist es Zeit, Ihre Servos mit Ihrem Arduino UNO zu verbinden.

Servo 1	Klauenservo
Servo 2	Hauptservo
Servo 3	Unterarmservo
Servo 4	Rotationsservo

Nehmen Sie sich Zeit und führen Sie die richtige Verkabelung gemäß den obigen Anweisungen durch.

Servo hat drei Stifte:

• Signal
• Masse
• VCC

Gesamtsystem-Debugging

Bevor wir den Strom einschalten, müssen noch einige Dinge überprüft werden:

1. Stellen Sie sicher, dass sich jedes Gelenk reibungslos drehen kann, da es sonst eine große Strommenge im Servo antreibt, was zu einer „blockierten“ Situation führt und die Servos leicht durchbrennen können
2. Stellen Sie das Potentiometer auf den komfortablen Servo-Arbeitsbereich ein. Das Servo kann den Winkel von 0 bis 180 Grad ohne Einschränkung bearbeiten, aber für dieses spezielle Projekt kann das Servo aufgrund der mechanischen Struktur nicht. Daher ist es wichtig, das Potentiometer in die richtige Position zu bringen. Andernfalls würde das Servo einen großen Strom ablassen, wenn eines der vier Servos stecken bleibt, wodurch die Servos irreparabel beschädigt werden könnten.
3. Wechseln Sie das Potentiometer sanft und langsam, da Servos Zeit zum Drehen benötigen
4. Stromversorgungsoptionen: Bieten Sie eine konsistente und stabile Stromversorgung für den Servobetrieb

Viel Spaß mit deinem Armroboter

Manuelle Steuerung

Zur manuellen Steuerung; Mit der auf der Roboterarm-Verlängerungskarte eingesetzten Überbrückungskappe können Sie Ihren Roboterarm steuern, indem Sie die vier Potentiometer einstellen.

PC-Steuerungsschnittstelle

In diesem Abschnitt können Sie Ihren Roboterarm steuern, indem Sie den USB-Anschluss an die Iduino UNO-Karte anschließen. Bei der seriellen Kommunikation über ein USB-Kabel wird der Befehl von der Upper Computer Software gesendet, die derzeit nur für Windows-Benutzer verfügbar ist.

Kopieren Sie zunächst den neuen Steuercode für die obere Computersoftware auf Ihr Arduino UNO-Board.

Doppelklicken Sie auf das

"Upper_Computer_Softwa re_Control.ino".

Klicken Sie dann auf die Schaltfläche zum Hochladen.

Laden Sie die Softwareanwendung von herunter Hier: http://microbotlabs.com/ so ftware.html, Gutschrift an microbotlab.com

• Öffnen Sie die App und drücken Sie OK, um fortzufahren

• Schließen Sie Arduino USB an, bevor Sie die Mecon-Software zur automatischen Porterkennung starten, oder verwenden Sie die Schaltfläche „Nach Ports suchen“, um die verfügbaren Ports zu aktualisieren. Wählen Sie den USB-Anschluss.

• In diesem Fall verwenden wir zur Demonstration COM6.

Diese COM-Nummer kann von Fall zu Fall variieren. Bitte überprüfen Sie den Device Manager auf die richtige COM-Port-Nummer.

• Steuern Sie den Roboterarm, indem Sie die 1/2/3/4 Stangen des Servos schieben

Jetzt ist es Zeit, Spaß zu haben! Schalten Sie das Gerät ein und sehen Sie, wie Ihr DIY Arduino Robot Arm funktioniert! Nach der Endmontage und Aktivierung muss der Roboterarm möglicherweise angepasst und debuggt werden. Der Roboter arbeitet so, wie er programmiert ist. Herauszufinden, was der Code tut, ist Teil des Lernprozesses. Öffnen Sie Ihre Arduino IDE erneut und wir versichern Ihnen, dass Sie viel lernen werden, sobald Sie ein tiefes Verständnis des Codes erlangt haben.

Bitte ziehen Sie die Sensorplatine von der Arduino UNO-Platine ab und trennen Sie die Stromversorgung der 18650-Strombox, um Ihren Code zu ändern. Andernfalls kann es zu irreparablen Schäden an Ihrem Roboter und PC kommen, da möglicherweise ein großer Strom über Ihren USB-Anschluss fließt.

Dieses Kit ist nur ein Ausgangspunkt und kann um weitere Sensoren und Module erweitert werden. Sie sind durch Ihre Vorstellungskraft begrenzt.

TA0262 Arduino Robot ARM 4 DOF Handbuch für mechanische Klauen - Herunterladen [optimiert]
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Verweise

• Bedienungsanleitung