ArduinoロボットARM4
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この手順では、Arduinoロボットアーム4DOFメカニカルクローキットの楽しいプロジェクトを紹介します。 このDIYArduino UNOベースのBluetoothロボットキットは、ArduinoUno開発ボードに基づいています。 この非常にシンプルで簡単に作成できるキットは、初心者に最適なArduinoプロジェクトであり、ロボット工学と工学を学ぶための優れた学習プラットフォームです。
ロボットアームは組み立て用のフラットパックで提供され、起動して実行するために必要なはんだ付けはごくわずかです。 4つのSG90サーボを統合し、4度の動きを可能にし、爪で軽いアイテムを拾うことができます。 アーム制御は4つのポテンショメータで実行できます。 始めましょう！
はじめに：Arduinoロボットアーム4dofメカニカルクローキット
Arduinoとは何ですか?
Arduinoは、使いやすいハードウェアとソフトウェアに基づくオープンソースのエレクトロニクスプラットフォームです。 Arduinoボードは、入力（センサーのライト、ボタンの指、またはTwitterメッセージ）を読み取り、それを出力に変換できます。モーターをアクティブにし、LEDをオンにし、オンラインで何かを公開します。 ボード上のマイクロコントローラーに一連の命令を送信することで、ボードに何をすべきかを伝えることができます。 これを行うには、Arduinoプログラミング言語（配線に基づく）と、処理に基づくArduinoソフトウェア（IDE）を使用します。
IDUINO UNOとは？
iDuinoUnoはATmega328上にあります。 14個のデジタル入力/出力ピン（うち6個はPWM出力として使用可能）、6個のアナログ入力、16 MHzセラミック共振子、USB接続、電源ジャック、ICSPヘッダー、およびリセットボタンがあります。 マイクロコントローラをサポートするために必要なすべてが含まれています。 USBケーブルでコンピューターに接続するか、AC-DCアダプターまたはバッテリーで電源を入れるだけで開始できます。
ソフトウェアのインストール
このセクションでは、創造的な精神をコードに変換して飛ばす開発プラットフォームを紹介します。
Arduinoソフトウェア/ IDE
Windowsベースのアプリをダブルクリックして開き、指示に従って完了します（Arduinoのすべてのドライバーをインストールすることを忘れないでください）。 簡単！
図1ドライバーのインストール
UNOボードをコンピューターに接続する
青色のUSBケーブルでUNOとPCを接続すると、正しく接続されている場合は、緑色の電源LEDが点灯し、別のオレンジ色のLEDが点滅します。
図2特別なCOMを確認し、番号を書き留めます
シリアルCOM番号を見つけて、書き留めておきます。
COMが現在PCとUNOの間で通信しているチャネルを把握する必要があります。 パスをたどる：コントロールパネル| ハードウェアとサウンド| デバイスとプリンター| デバイスマネージャー| ポート（COMおよびLPT）| Arduino UNO（COMx）
後で必要になるため、COM番号を書き留めておきます。 COMポートは時々変化する可能性があるため、この手順は非常に重要です。 この場合、デモンストレーションの目的で、COM4を使用しています。
初めての「HelloWorld」LEDで遊ぶexample
まず、Arduinoポートの場所と現在使用しているボードをIDEに伝えましょう。次の手順（図3および4）に詳細を示します。
ポートの構成
ボードの構成
それはあなたと最初の簡単な元で遊ぶ時間ですampル。 パスをたどる File | 元amples | 01.基本| 点滅します。 新しいコードウィンドウがポップアップします。矢印記号を押してアップロードします。 オレンジ色のLEDがほぼ毎秒点滅していることに気付くでしょう。
ハードウェアのインストール
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ラックパッケージでは、左から右へ：
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回路はんだ付け
このロボットアームキットは、すべてを機能させて実行するために最小限のはんだ付けで済みます。 ロボットアーム拡張ボードは、コントローラー、このプロジェクトでは、XNUMXつのポテンショメーターとIduinoUNOボード間のインターフェイスを接続するために使用されます。
注意: 熱いはんだごてを使用するときは注意してください。
図3ロボットARMボードの基本図
準備する：
- XNUMXつのロボットアーム延長ボード
- 12VブラックパワージャックXNUMX個
- 52Pピンヘッダー
- XNUMXつの青い外部電源インターフェース
- XNUMXつの黒いBluetoothインターフェース
次に、サーボと電源ジャックのピンをはんだ付けします。
Iduinoインターフェースでは、サーボインターフェースのピンが上を向いていることに注意してください。
次に、XNUMXつのポテンショメータをはんだ付けします
ジャンパーキャップは、ショートカットロボットアーム拡張ボードとIduino UNOボードに使用されます。つまり、IduinoUNOボードに個別に電力を供給する必要はありません。
12つの外部電源、XNUMXVバッテリーボックスを使用しているので、ジャンパーキャップに挿入します。
次に、裸のポテンショメータにXNUMXつの銀色のカバーを取り付けます。 これではんだ付け部分が完成しました！
ソフトウェアのデバッグ
ArduinoUNOコードのアップロード
ロボットは、プログラムされた方法で実行します。 Iduino UNOボードの内部にあるもの、つまりプログラミングコードを理解して吸収することは、学習プロセスの重要な部分です。 このセクションの最終目標は、サーボとポテンショメータが正常に機能していることを確認することです。
これが初めてのArduinoプロジェクトである場合は、指示に注意深く従ってください。 まず、関連するコードを webサイト。
- アイコンをダブルクリックしてプログラムを開き、 file パス内： File | 開ける
- me_arm3.0Arduinoを開きます file
ソフトウェアのデバッグ
ツールバーの右矢印の付いたアップロードボタンをクリックして、 file UNOへ
アップロードステータスが完了しました。そうでない場合は、のボードとポートを確認してください。 あなたがあなたのUNOを正しく接続していることを確認するための3.2セクション
サーボデバッグ
次に、サーボをテストして、サーボがスムーズに動作しているかどうかを確認しましょう。 対応するポテンショメータで遊んでいると、サーボがスムーズに回転するはずです。 そうでない場合は、上記の「アップロード完了」記号を使用してコードを正しくアップロードしたことを確認し、各ピンが正しく並んだ状態でサーボボードをUNOボードにしっかりと挿入します。 最も重要なことは、電源の説明が次のパートで説明される場所に、信頼性の高い電源を正しく接続することです。 注意深く読んでください。そうしないと、Arduinoコアマイクロコントローラーが焼損する可能性があります。
サーボにはXNUMXつのピンがあります。
- 信号
- グランド
- VCCC の
回転角は、PWM（パルス幅変調）信号のデューティサイクルによって調整されます。PWMの周波数は通常30〜60Hzの範囲で、これはいわゆるリフレッシュレートです。 このリフレッシュレートが小さすぎると、サーボの精度が低下します。レートが高すぎると、サーボは定期的に位置を失い始め、サーボがチャタリングを開始する可能性があります。 サーボモーターがその位置をロックする可能性があるため、最適な速度を選択することが重要です。
取り外しが難しいため、各サーボが正常に機能することを確認してください.
対応するポテンショメータによって制御されるスロット4からスロット1まで、サーボインターフェースをUNOサーボスロットにXNUMXつずつ接続します。
ジャンパーキャップ（サーボボード）をオンにした状態で、9-12v2A電源をArduino電源ジャックに接続します
電源
電源の不足はサーボステアリングギアのジッターにつながる可能性があり、プログラムが異常に実行されるため、電力はロボットアームシステムの実行に重要な役割を果たします。 XNUMXつの独立した電源が必要になります。XNUMXつはUno開発ボードを駆動するためのもので、もうXNUMXつはポテンショメータサーボコントローラを駆動するためのものです。 このセクションでは、便利な代替電源をいくつか紹介します。
- （推奨）5V 2A電源アダプターを使用して、ポテンショメーターボードの2.1mmDCソケットに差し込みます。
- （または）5V 2A電源を使用し、ポテンショメータボードの青い端子台で終端します。
- （推奨）Arduino UNO開発ボードには、Unoボードの9mmDCソケットを介して12vから2.1vの電源アダプターを使用します。
- （または）付属のUSB A to B（プリンターケーブル）を使用して、UB充電器、PC、またはラップトップからUnoボードに安定した5V電源入力を提供します。
注記： Unoボードのコードを変更する場合は、必ずUno開発ボードからロボットアームサーボコントローラーボードを取り外し、Unoボードの電源を切断してください。 そうしないと、USBポートに大電流が流れる可能性があるため、ロボットとPCに修復不可能な損傷を与える可能性があります。
システムのデバッグ
ラックマウント
このセクションでは、ロボットアームベースとラックの取り付けについて説明します。
- ラックベースの保護紙をはがします
アイテムを準備します。
- ベース
- 4 xM3ナット
- 4 x M3 * 30mmネジ
- 左図のように部品を組み立てます
アイテムを準備します。
- 4 xM3ナット
- 4 x M3 * 10mm
- ネジ
- 左図のように、IduinoUNOボードを固定するために使用するネジとナットを固定します
次に、アイテムを準備します。
- 2x M3 * 8mmネジ
- ブラックサーボホルダー
- ブラックサーボラック
- 次の手順でIduinoUNOボードに接続するには、必要に応じてケーブルスレッドをサーボブラケットの穴に通します。
次に、サーボブラケットホルダーをサーボホルダーの上部に挿入します。 これで、サーボが固定され、ホルダーとブラケットの間に挟まれていることがわかります。
- それはこのように見えるはずです
- 次に、左に示すように固定します
- それはこのように見えるはずです
次に、ロボットの前腕を構築するためのアイテムを準備します
- 2 x M3 * 8mmネジ
- XNUMXつのサーボブラケット
- 90つのサーボSGXNUMX
- XNUMXつの黒いメインアームベース
- 前回のサーボで指示したのと同じ方法で、ブラケットとベースでサーボを固定します。
- アイテムを準備します。
- 1 xM2.5タッピングネジ
- XNUMXつのサーボホーン
- M2.5タッピンネジでホーンを黒いメインアームアクリルに固定します
- メインアームをサーボに挿入し、反時計回りに回転するようにプログラムされているため、回転が停止するまで時計回りに回転させます。
- メインアームを引き出して水平に戻します。この手順は、サーボがアンチロックを確実に回転させるようにするためのものです。この点（0度）からkwiseで、電源を入れて回転させても腕を折らないでください。
- ラックパッケージからセルフタッピングネジを集めて、左に示すように固定します
- XNUMXつのアクティブなジョイントをネジで接続します。ネジは自由に回転する必要があるため、ネジを締めすぎないように注意してください。
- アイテムを準備します。
- 2 x M3 * 10mm
- M3ナット
- XNUMXつの黒い下見板張りのアクリル
- 対応するウィングスロットにXNUMXつの下見板張りのアクリルを置きます
- まず、下見板張りを対応するスロットに挿入します。次の手順で、下見板張りを両側にXNUMX本のネジとナットで固定します。
- 次に、XNUMXつの下見板の間の対応するスロットにラックベースを挿入します
- それはこのように見えるはずです
- 下見板張りをメインアームベースにXNUMX対のネジとナットで固定します。
ヒント：ナットをスロットに保持してから、M3をねじ込みます。
- 左図のように両側にカチンコを固定します
- 次の方法で、バックボーンアクリルを前腕とメインアームの間に固定します。
- 2×M3×10mm
- XNUMXつのナット
ヒント：ナットをスロットに保持してから、M3をねじ込みます。
- 反対側も修正します
- 次に、M3 * 6mmネジとXNUMX本のロングアームアクリルを準備します
- 右下に固定します
- 次に、XNUMXつのアクティブなジョイントを備えた別の黒い長い腕を使用して、XNUMXつの前腕のジョイントを接続します
- ネジは正しい順序で固定してください。 中央の前腕の下にバックボーンアクリルがあり、もうXNUMXつは上にあります
- 右側のサポートアームを構築するためのアイテムを準備します。
- 3つのM8 * XNUMX
- XNUMXつの黒い円形スペーサー
- XNUMXつの黒いサポートアーム
- XNUMXつの黒い三角形のサポートコネクタ
- 左図のように最初のネジを固定します。 円形スペーサーはその間にあります。
隣接するアクリルをこすらずに自由に回転する必要があるため、アクティブなジョイントがあるため、ネジを締めすぎないでください。
- もう一方の端を黒いサポートアームで固定します。
- このようになります。 これで、前腕にはまだXNUMXつの自由なぶら下がり端があり、最終的には爪の部分を固定するために接続されます。
- クローサーボパーツを準備します。
- XNUMXつの正方形のサーボブラケット
- 4 x M3 * 8mmネジ
- XNUMXつのサーボ
- XNUMXつのコネクタアクセサリ
- 下部に角括弧を置き、必要に応じてケーブルを引き出してロボット延長ボードに接続します
- それはこのように見えるはずです
- サーボの上部に長方形のブラケットを置き、3本のM8 * XNUMXmmネジでサーボを固定します
- 3本のM6 * XNUMXmmネジで長方形サーボブラケットのXNUMX本の爪を固定します。
摩擦を減らすために、間にXNUMXつの黒い円形スペーサーを置くことを忘れないでください。
- 次に収集します。
- 4 x M3 * 8mmネジ
- XNUMXつの短いコネクタ
- XNUMXつの円形スペーサー
- 左図のように爪の左側に固定します。
間にスペーサーを置くことを忘れないでください
- クローとトライアングルのサポートコネクタを接続するには、以下を準備します。
- 3本のM8 * XNUMXmmネジ
- XNUMXつのスペーサー
- XNUMXつのサポートアーム
- サポートアームをトライアングルコネクタに固定します
- 次に、爪の部分全体をXNUMXつの自由にぶら下がっている前腕の端で固定できます。
アクティブジョイントのネジは締めないでください。
- サーボパッケージとサーボホーンにタッピンネジを用意します。
- 左図のようにタッピンネジでホーンを固定します
- 爪を大きく開いて、最後の手順で作成した短いアームを挿入し、しっかりとねじ込みます。
- IduinoUNOボードをベースに固定します
- ロボットアーム拡張ボードをIduinoUNOボードの上部に配置します。
ピンが正しく接続されていることを確認してください。
- 次に、ロボットアームシステムをベースサーボラックに配置し、タッピンネジでベースサーボに固定します。
これですべてのインストールが完了しました。
ラックのデバッグ
次に、サーボをArduinoUNOに接続します。
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サーボ1 |
クローサーボ |
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サーボ2 |
メインサーボ |
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サーボ3 |
前腕サーボ |
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サーボ4 |
回転サーボ |
時間をかけて、上記の指示に従って適切な配線を行ってください。
サーボにはXNUMXつのピンがあります。
- 信号
- グランド
- VCCC の
システム全体のデバッグ
電源を入れる前に、まだ確認する必要のあることがいくつかあります。
- 各ジョイントがスムーズに回転できることを確認してください。そうしないと、サーボに大量の電流が流れて「ブロック」状態になり、サーボが簡単に焼損する可能性があります。
- 快適なサーボ動作範囲に合うようにポテンショメータを調整します。 サーボは制限なしで0〜180度の角度で動作できますが、この特定のプロジェクトでは、機械的構造のためにサーボは動作できません。 したがって、ポテンショメータを適切な位置に変更することが重要です。 そうしないと、XNUMXつのサーボのいずれかがスタックした場合、サーボは大電流を流し、サーボに修復不可能な損傷を与える可能性があります。
- サーボが回転するのに時間がかかるので、ポテンショメータをスムーズかつゆっくりと交換してください
- 電源オプション：サーボ操作のための一貫した安定した電源を提供します
アームロボットを楽しんでください
手動制御
手動制御用。 ロボットアーム延長ボードにジャンパーキャップを挿入すると、XNUMXつのポテンショメータを調整してロボットアームを制御できます。
PC制御インターフェース
このセクションでは、USBポートをIduino UNOボードに接続することで、ロボットアームを制御できます。 USBケーブルを介したシリアル通信では、コマンドは、現時点ではWindowsユーザーのみが使用できるUpper ComputerSoftwareから送信されます。
まず、新しい上位のコンピューターソフトウェア制御コードをArduinoUNOボードにコピーします。
ダブルクリック
「upper_Computer_Software_Control.ino」。
次に、アップロードボタンを押します。
からソフトウェアアプリケーションをダウンロードします ここ: http://microbotlabs.com/ so ftware.html, microbotlab.comへのクレジット
- アプリを開き、[OK]を押して続行します
- 自動ポート検出用のMeconソフトウェアを起動する前に、Arduino USBを接続するか、[ポートのスキャン]ボタンを使用して使用可能なポートを更新してください。 USBポートを選択します。
- この場合、デモンストレーションのために、COM6を使用しています。
このCOM番号は、ケースバイケースで異なる場合があります。 正しいCOMポート番号については、デバイスマネージャーを確認してください。
- サーボ1/2/3/4バーをスライドさせてロボットアームを制御する
さあ、楽しみましょう！ 電源を入れて、DIY Arduinoロボットアームがどうなるか見てみましょう！ 最終的な組み立てとアクティブ化の後、ロボットアームの調整とデバッグが必要になる場合があります。 ロボットは、プログラムされた方法で実行します。 コードが何をしているのかを理解することは、学習プロセスの一部です。 Arduino IDEを再度開いてください。コードを深く理解すると、多くのことを学ぶことができます。
コードを変更するには、センサーボードをArduino UNOボードから取り外し、18650電源ボックスの電源を切断してください。 そうしないと、USBポートに大電流が流れる可能性があるため、ロボットとPCに修復不可能な害を及ぼす可能性があります。
このキットは出発点に過ぎず、他のセンサーやモジュールを組み込むために拡張することができます。 あなたはあなたの想像力によって制限されています。
TA0262ArduinoロボットARM4 DOFメカニカルクローキットマニュアル– ダウンロード[最適化]
TA0262ArduinoロボットARM4 DOFメカニカルクローキットマニュアル– ダウンロード
