Braço Robótico MeArm V1.0 – Construa seu Braço Robótico com Arduino e Raspberry Pi

Componentes e Materiais

Arduino UNO	1
Raspberry Pi 2 Model B	1
Kit MeArm	1

Sobre o Projeto

Esta é a versão mais recente das instruções de montagem do Braço Robótico MeArm. O MeArm apareceu pela primeira vez no Instructables em abril de 2014, quando ganhamos o segundo prêmio no Concurso de Robôs. Desde então, vimos cerca de 10.000 unidades construídas em todo o mundo! Apenas algumas são mostradas no nosso mapa, mas estamos realmente orgulhosos de que, com a ajuda do Instructables, nos tornamos o primeiro robô viral do mundo!

Juntamos estas instruções para complementar as da nossa página de recursos.

Passo 1: Obtenha seus Arquivos, Ligue suas Cortadoras a Laser!

O MeArm é e sempre foi hardware de código aberto. Você pode obter nossos arquivos no Thingiverse. É um arquivo .dxf, então deve funcionar na maioria das cortadoras a laser e colocamos uma caixa ao redor das peças para que você possa definir o tamanho correto. Usamos acrílico de 3mm, mas o design é bastante tolerante e já vimos feito em madeira e até impresso em 3D.

Você precisará de um monte de parafusos também. A lista atual requer:

• Porcas M3 x 11
• Parafusos 6mm x 7
• Parafusos 8mm x 15
• Parafusos 10mm x 5
• Parafusos 12mm x 8
• Parafusos 20mm x 4

Todos tamanho M3, ou seja, métrico 3mm. Entendo que pode ser difícil encontrar nos EUA, mas vocês chegaram à lua, podem descobrir uma alternativa apropriada!

Passo 2: Espere! Vamos Calibrar!

Se você cortou suas peças a laser ou comprou um de nossos kits, vai querer muito construir. Mas primeiro você precisa completar um passo vital: calibrar os servos. Aqui usaremos nossa Brains Board, que é compatível com Arduino, mas você pode usar qualquer coisa que gere um sinal PWM para calibrá-los. Há código MeArm disponível para Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone Black, Spark Core e Espruino.

Usando nossa Brains Board, ela virá programada para ir às posições padrão: 90, 90, 90 e 25 para os servos do centro, esquerda, direita e garra, respectivamente. Marque uma linha central no eixo e no corpo do servo e também pode marcá-los como c, l, r, e c ou por outro sistema que faça sentido para você.

Não tenha a tentação de girá-los à mão, o torque da sua força pode danificar as engrenagens do servo. Pelo mesmo motivo, é realmente importante fazer este processo antes de construir seu MeArm.

Se estiver usando um Arduino, a configuração mostrada na imagem acima e este código darão o mesmo resultado. Usamos Codebender para nosso código de demonstração.

A parte mais importante a perceber na configuração dos servos é que você não consegue alimentá-los via microcontrolador. Você precisa de uma fonte de alimentação separada de 5-6V 2A, com terra comum ao microcontrolador. Confira a imagem da configuração do Arduino para mais informações.

Passo 3: Vamos Lá!

Com os servos calibrados, podemos começar. Literalmente, se você tem um de nossos pacotes snap-out!

Provavelmente terá que gastar um tempo removendo o filme protetor das peças de acrílico. Pode fazer conforme for montando ou tudo de uma vez. Sua escolha.

Localize a maior peça (#1) e fixe os pés adesivos nos cantos. Insira os quatro parafusos de 20mm pela parte inferior e aparafuse quatro porcas até a metade. Agora encontre as peças #2, #3, seu servo central e dois parafusos de 8mm. Passe o servo pela peça #3, que chamamos de colar. Passe os parafusos pelo colar e aparafuse-os na peça #2.

Os parafusos fazem rosca automática na peça #2, o que significa que cortam sua própria rosca. No MeArm existem dois tamanhos de furos: um de ~3mm onde o parafuso passa solto e outro de ~2.6mm onde queremos que o parafuso faça a rosca. Este é um método que emprestamos do incrível PlotClock do Joo.

Agora fixamos o conjunto servo/colar na peça #1 através dos parafusos de 20mm, estes farão rosca automática e a orientação dos furos nas peças deve significar que você não pode errar a orientação. Isso se chama Poka-yoke, um método para tornar designs à prova de erro. Se você tem um modelo inicial v1.0, verá minha tentativa excessiva nisso, pois há apenas 1/8 maneiras de acertar (se não conseguir alinhar os furos, vire a peça). Versões posteriores foram ajustadas com o conselho de Scott Pierce e têm 1/2 maneiras.

Passo 4: Lado Esquerdo

Agora localize as peças #4, #5, #6, servo esquerdo, dois parafusos de 8mm e um kit de fixação de servo.

Passe o servo pelo colar (peça #5) e depois o cabo do servo pelo furo de organização. Parafuse o colar na peça #4 usando os parafusos de 8mm cuidadosamente para não apertar demais. Você não quer que o acrílico dobre, apenas segure o servo no lugar.

Agora fixe a peça de fixação do servo (a peça branca, chamada de "horn") no braço do servo (#6) usando os parafusos pontiagudos do kit de fixação. Estes farão rosca automática no horn plástico branco. Podem ser um pouco difíceis, então tenha cuidado aqui. Se estiver construindo com uma criança, este é o momento em que você vai querer ajudar.

Fixe o horn no servo calibrado como mostrado, ele deve ficar paralelo ao lado mais longo da peça #4 e as linhas que você desenhou antes ainda devem coincidir. Usando o pequeno parafuso de máquina do kit do servo, fixe-o ao servo, mas novamente não aperte demais!

Passo 5: Lado Direito

As peças que queremos aqui são: #5, #12, #13, #17, dois parafusos de 8mm, um parafuso de 6mm, o servo direito e um kit de fixação de servo.

Passe o servo pelo colar e o cabo pela organização de cabos como antes, fixe na placa lateral com os parafusos de 8mm, novamente tomando cuidado para não quebrar a placa apertando demais. Fixe o horn branco no braço do servo (#13) usando os parafusos pontiagudos como antes. Fixe isso no servo com o braço a 90 graus do lado mais longo da placa lateral. Novamente as linhas pretas que você fez devem alinhar.

Finalmente nesta etapa, fixe a peça #17 na placa lateral usando o parafuso de 6mm.

Passo 6: Construa o Meio

Estas peças unem as seções esquerda e direita. Chamamos elas de base e porco.

Para a base, encontre a peça #14 e um kit de fixação de servo. Cuidadosamente observando a orientação, fixe o horn usando os parafusos pontiagudos. Neste momento, ofereça-a à peça do lado esquerdo para ver se você tem as coisas do jeito certo. O Poka-yoke deve mostrar o caminho.

Para o porco, encontre as peças #8, #9, #10 e um parafuso de 10mm. Parafuse-os juntos na ordem mostrada, que deve ser #9, #10, #8 com o parafuso entrando pelo lado #8 e fazendo rosca automática no #9. Desculpe, a ordem é confusa, mas esta é honestamente a primeira vez que escrevo isso com os números! É importante que estes se movam ao redor do eixo (o parafuso) em linha reta e que se movam livremente. Se não se moverem em linha reta, desparafuse, segure-os juntos e parafuse novamente para que fiquem o mais paralelos possível.

Passo 7: Esquerdo para o Meio

Agora queremos começar a unir as partes esquerda e direita usando as partes do meio.

Primeiro fixe a montagem esquerda na peça #7 com um parafuso de 12mm e porca. A maneira mais fácil é empurrar o parafuso de 12mm pela montagem esquerda e colocar a porca meia volta ou mais. Coloque o slot na peça #7 sobre a porca e comece a apertar o parafuso. Não aperte demais.

Você deve ver o slot para o porco na peça #7 (o suporte frontal). Coloque o porco no slot, então insira a peça base nos slots na montagem esquerda e alavanque para cima para unir os slots no porco. Verifique novamente o horn do servo aqui, se você o colocou de cabeça para baixo vai ficar realmente irritado depois.

Com o porco no lugar, você pode fixar uma alavanca (#17), um espaçador opcional (#20) na alavanca do servo (#6) e a alavanca no porco (#9) juntos com um parafuso de 12mm ou 10mm dependendo se precisa do espaçador. Os servos Doman vistos aqui não requerem espaçador, mas os servos mais recentes que usamos precisam. Há sobras no nosso kit para este propósito.

Agora fixe o suporte traseiro, peça #11, usando um parafuso de 12mm e porca como no suporte frontal. Deve encaixar sobre a traseira do porco e também o pino na placa base. Aperte, mas deixe uma folga, pois o ajuste será útil ao acoplar a parte direita.

Passo 8: Acople o Lado Direito

Agora acoplamos o lado direito à nossa montagem complexa, isso também envolve colocar a peça de tecido #15.

Fixe a peça #15 na peça #10 (no porco) usando um parafuso de 12mm e porca.

Agora vem acoplar o lado direito ao resto da montagem. Você pode colocar os parafusos de 12mm e porcas no lado direito antes de tentar acoplar as peças, ou pode deixá-los fora e colocá-los depois. Aqui você está tentando encaixar várias peças nos slots ao mesmo tempo e pode ser complicado.

Tenha paciência e calma por favor. Este passo é o mais complicado de toda a montagem. Uma vez feito isso, fica mais fácil, prometo!

Passo 9: Fixe na Base, Adicione Antebraço Esquerdo

Agora que temos a linda montagem central completa, podemos parafusá-la na base.

É uma questão de acoplar o horn do servo ao servo central e fixar com um parafuso.

Agora podemos adicionar a peça #16 com o uso de dois parafusos de 6mm. Isso vai parafusar na peça #10 e na #17. Você deve conseguir mover o servo facilmente com esta nova peça!

Passo 10: Antebraço Direito

Em seguida, construímos o antebraço direito.

A primeira coisa a fazer é encaixar a peça #18 no antebraço esquerdo que você acabou de fixar e depois no antebraço direito, que chamaremos de peça #31, pois parece que não é numerada!

Fixe a peça triangular #19 na peça #31 e na peça #13 (a parte presa ao servo) com um parafuso de 10mm. Não aperte demais, pois precisamos que todas estas peças se movam livremente.

Fixe a parte traseira da peça #19 na peça #17 fixada na placa lateral direita, use um parafuso de 10mm e um espaçador (#20) entre eles.

Então fixe a peça #17 final na frente interna da peça #19 com um parafuso de 6mm.

Passo 11: Construa a Garra!

Passe o servo pelo colar restante, #21. Insira as peças #22 e #23 nos slots laterais feitos pelo servo e peça #21, então usando a peça #24 fixe-as com quatro porcas de 8mm. Novamente tenha cuidado, estamos quase lá, você não quer quebrar nada.

As próximas peças ficarão um pouco soltas até o último parafuso estar no lugar, então não se preocupe se deixar cair algo agora. Fixe a peça #28 pelo furo do lado esquerdo na montagem da cabeça com um parafuso de 8mm na peça #25. Então engrene as engrenagens na peça #27 e coloque um parafuso de 12mm através dela, da montagem da cabeça e peça #25. Isso não ficará seguro ainda, mas mantém junto.

Fixe um horn de servo na peça #30 e fixe-o no servo usando o parafuso de máquina. Fixe #29 sobre #30 usando dois parafusos de 6mm.

Agora você pode fixar #26 no parafuso de 12mm solto e fixá-lo no furo extra na peça #27 com um parafuso de 8mm.

Passo 12: Adicione a Cabeça

Última parte é fixar a cabeça.

Esta é fixada por dois parafusos de 8mm através dos antebraços nas peças #22 e #23 na cabeça. Pode facilitar afrouxar os parafusos de 8mm no colar do servo da cabeça.

Agora ligue e divirta-se!

Passo 13: Solução de Problemas

Esta seção será preenchida com o tempo com problemas comuns. Se você tiver um, nos avise e podemos adicionar.

Braço do servo esquerdo parece travado. Tipicamente isso se deve a uma junta rígida. A fixação da montagem da cabeça é a que as pessoas esquecem.

Código

Arduino (Posição Inicial dos Servos)

#include <Servo.h> 
Servo middle, left, right, claw; // cria 4 "objetos servo"

void setup() { 
  Serial.begin(9600); 
  middle.attach(11); // conecta o servo no pino 11 ao objeto middle 
  left.attach(10);   // conecta o servo no pino 10 ao objeto left 
  right.attach(9);   // conecta o servo no pino 9 ao objeto right 
  claw.attach(6);    // conecta o servo no pino 6 ao objeto claw 
} 

void loop() { 
  middle.write(90); // define a posição do servo conforme o valor (graus) 
  left.write(90);   // faz o mesmo 
  right.write(90);  // e de novo 
  claw.write(25);   // você já adivinhou 
  delay(300);       // não atualiza constantemente os servos, o que pode queimá-los 
}

Codebender: https://codebender.cc/sketch:148456

Peças Personalizadas e Gabinetes

Arquivos de corte a laser e impressão 3D disponíveis na página do projeto.