Braccio robot di Franceschetti Enrico

Ultimamente hai notato che ho dato molto spazio a giovani maturandi che come Franceschetti Enrico hanno da pochi giorni sostenuto gli esami di maturità con progetti come il braccio robot o la mano robot di Gabriele.

braccio robot esploso

Sia Gabriele sia Enrico hanno superato l’esame con ottimi voti, almeno mi hanno riferito così, ed io gli credo perché entrambi i progetti li troverai davvero eccellenti.

Dividerò questo progetto in più articoli per dedicare il giusto tempo a ciascun articolo. Anche Enrico ha suddiviso la sua tesina in capitoli ciascuno dedicato ad un aspetto del progetto stesso.

Presentazione del progetto a cura di Enrico

Il progetto consiste nella realizzazione di un braccio robot a 4 gradi di libertà, 3 snodi sul braccio e una piattaforma girevole, ognuno dei quali con un arco di lavoro di 180° . (più uno sulla pinza).

Il movimento delle “articolazioni” e ottenuto grazie all’utilizzo di servocomandi opportunamente inseriti.

La costruzione della struttura è stata realizzata grazie ad alcuni macchinari quali piegatrici, trapani e frese.

I 5 servo comandi sono collegati e gestiti dal “cervello”, si tratta di una scheda elettronica a microcontrollore (AT MEGA 328) Arduino uno.

Ho diviso la progettazione e la realizzazione in fasi, illustrate e spiegate.

Prima Fase: realizzazione del prototipo

Come ogni progetto maker che si rispetti prima Enrico ha disegnato il prototipo per definire i gradi di libertà:

braccio robot gradi di libertà

e le parti principali del braccio robot:

braccio robot gradi servo

per comprendere la fattibilità di quella che all’inizio è solo un’idea.

Compresi i gradi di libertà o mobilità del braccio robot e il numero di componenti necessari passi alla scelta vera e propria dei componenti.

I componenti scelti da enrico sono:

– n.1 arduino uno

– n. 5 servo dt201ln ( produttore DFRobot )

– n. 1 basetta millefori

– cavetti e pin per eseguire i collegamenti sulla millefori

– lamierini e minuterie meccaniche per la realizzazione della parte meccanica

I servo scelti da Enrico

Per la scelta dei servo da utilizzare riporto le parole di Enrico:

l mio modello è un dt201ln con le seguenti specifiche:

  • Voltaggi: da 4.8 a 7 .2V
  • Corrente: 180mA a 4.8V; 220mA a 6V; 260mA 7.2V
  • Velocità di rotazione 0.045 s x grado (4.8V); 0.035 sec x grado (6.0V); 0.02 sec x grado (7.2V)
  • Forza di torsione: 10Kg·cm(4.8V); 12KG·cm(6V); 15KG·cm(7.2V)
  • Temperatura di utilizzo: 0-60 celsius

Dal datasheet del mio modello ho ricavato il grafico voltaggio/coppia

braccio robot grafico coppia volt

In questa sede tratterò solo gli analogici perché sono i più diffusi e più economici. Vengono chiamati analogici in quanto il posizionamento del perno viene fatto controllando la rotazione di un piccolo potenziometro posto all’interno del servocomando e messo in movimento dagli stessi ingranaggi che muovono il perno, facendo ciò si cambia il valore della resistenza del potenziometro (collegamento in sistemi) che viene elaborata e trasformata in gradi ( funzione di trasduttore resistivo/angolare).

Da un servocomando fuoriescono 3 fili: due sono per l’alimentazione e generalmente sono nero o marrone per il negativo e rosso per il positivo; il terzo filo, quello destinato al segnale di comando generalmente è giallo.

Il segnale di comando è costituito da un’onda quadra inviata ripetutamente: il fronte positivo deve avere una durata compresa tra 1 e 2 millisecondi  e l’ampiezza dell’onda deve essere di circa 20mSec (frequenza: 50 Hz). Il segnale fatto in questo modo deve essere inviato di continuo se si vuole che il servocomando, sotto sforzo, mantenga la posizione desiderata.

Seconda Fase: realizzazione del primo prototipo

Enrico dopo aver definito il materiale da utilizzare e gli schizzi preliminari ha anche realizzato un primo prototipo di cui mi ha inviato qualche foto.

braccio robot montaggio avambraccioIn cui puoi vedere delle semplici strutture in lamierino la cui funzione è supportare i servo scelti, di cui alcuni particolari:

braccio robot fissaggio servo

come l’avambraccio collegato a quello che potrebbe essere il bicipite del tuo braccio robot:

braccio robot particolare montaggio avambraccio

 

o il particolare della molla di recupero che aiuta i servo a riportare in posizione il braccio dopo i movimenti di estensione che sono i più onerosi in termini di peso e leve:

braccio robot molla di recupero

Enrico ha anche realizzato il grafico della velocità che i servo possono sviluppare:

braccio robot grafico velocita

Il video del movimento di test

Il braccio robot di test realizzato come prototipo da Enrico è già in grado di muoversi ed Enrico ha realizzato un video a prototipo ultimato:

Bravissimo Enrico !!!

 

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