Cómo hacer un brazo robótico inalámbrico usando Arduino

Este circuito de brazo robótico que también se puede implementar como una grúa robótica, funciona con 6 servomotores y se puede controlar a través de un control remoto del microcontrolador , utilizando un enlace de comunicación de 2,4 GHz basado en Arduino.

Principales características

Cuando está construyendo algo tan sofisticado como un brazo robótico, debe verse moderno y debe incluir muchas características avanzadas, y no solo un simple juguete como funciones.

El diseño completo propuesto es relativamente fácil de construir, sin embargo, se le atribuyen algunas funciones de maniobra avanzadas, que podrían controlarse con precisión mediante comandos inalámbricos o controlados a distancia. El diseño es incluso compatible para uso industrial, si los motores se actualizan adecuadamente.

Las principales características de esta grúa mecánica como brazo robótico son:

• 'Brazo' continuamente ajustable sobre el eje vertical de 180 grados.
• 'Codo' continuamente ajustable sobre un eje vertical de 180 grados.
• Agarre o 'pellizco de dedo' continuamente ajustable sobre un eje vertical de 90 grados.
• 'Brazo' continuamente ajustable sobre un plano horizontal de 180 grados.
• Todo el sistema robótico o el brazo de la grúa es móvil y maniobrable como un coche a control remoto .

Simulación de trabajo en bruto

Las pocas de las características explicadas anteriormente se pueden ver y comprender con la ayuda de la siguiente simulación GIF:

Posiciones del mecanismo motor

La siguiente figura nos da una imagen clara de las distintas posiciones del motor y los engranajes asociados que deben instalarse para implementar el proyecto:

En este diseño, nos aseguramos de mantener las cosas lo más simples posible para que incluso un lego pueda comprender los mecanismos de motor / engranajes involucrados. y nada queda escondido detrás de complejos mecanismos.

El funcionamiento o la función de cada motor se puede comprender con la ayuda de los siguientes puntos:

1. El motor n. ° 1 controla el 'pellizco con los dedos' o el sistema de agarre del robot. El elemento móvil se articula directamente con el eje del motor para los movimientos.
2. El motor n. ° 2 controla el mecanismo de codo del sistema. Está configurado con un sencillo sistema de engranajes de borde a eje para implementar el movimiento de elevación.
3. El motor n. ° 3 es responsable de levantar todo el sistema del brazo robótico verticalmente, por lo tanto, este motor debe ser más potente que los dos anteriores. Este motor también está integrado mediante un mecanismo de engranajes para realizar las acciones necesarias.
4. El motor n. ° 4 controla todo el mecanismo de la grúa en un plano horizontal completo de 360 ​​grados, de modo que el brazo puede recoger o levantar cualquier objeto dentro del en sentido horario o antihorario rango radial.
5. Los motores 5 y 6 actúan como ruedas para la plataforma que transporta todo el sistema. Estos motores se pueden controlar moviendo el sistema de un lugar a otro sin esfuerzo, y también facilita el movimiento este / oeste, norte / sur del sistema simplemente ajustando las velocidades de los motores izquierdo / derecho. Esto se hace simplemente reduciendo o deteniendo uno de los dos motores, por ejemplo para iniciar un giro del lado derecho, el motor del lado derecho puede detenerse o detenerse hasta que el giro se ejecute por completo o en el ángulo deseado. Del mismo modo, para iniciar un giro a la izquierda haga lo mismo con el motor izquierdo.

La rueda trasera no tiene ningún motor asociado, está articulada para moverse libremente sobre su eje central y seguir las maniobras de la rueda delantera.

El circuito del receptor inalámbrico

Dado que todo el sistema está diseñado para funcionar con un control remoto, es necesario configurar un receptor inalámbrico con los motores explicados anteriormente. Y esto se puede hacer usando el siguiente circuito basado en Arduino.

Como puede ver, hay 6 servomotores conectados con las salidas de Arduino y cada uno de estos se controla a través de las señales controladas a distancia capturadas por el sensor adjunto NRF24L01.

Las señales son procesadas por este sensor y enviadas al Arduino que entrega el procesamiento al motor relevante para las operaciones de control de velocidad previstas.

Estas señales se envían desde un circuito transmisor que tiene potenciómetros. Los ajustes en estos potenciómetros controlan los niveles de velocidad en los motores correspondientes conectados con el circuito receptor explicado anteriormente.

Ahora veamos cómo se ve el circuito del transmisor:

Módulo transmisor

El diseño del transmisor se puede ver con 6 potenciómetros conectados con su placa Arduino y también con otro dispositivo de enlace de comunicación de 2,4 GHz.

Cada una de las macetas está programada para controlando un motor correspondiente asociado con el circuito receptor. Por lo tanto, cuando el usuario gira el eje de un potenciómetro seleccionado del transmisor, el motor correspondiente del brazo robótico comienza a moverse e implementar las acciones dependiendo de su posición específica en el sistema.

Controlar la sobrecarga del motor

Quizás se pregunte cómo los motores limitan su movimiento a través de sus rangos móviles, ya que el sistema no tiene ninguna disposición limitante para evitar que el motor se sobrecargue una vez que los respectivos movimientos del mecanismo alcanzan su punto final.

Es decir, por ejemplo, ¿qué sucede si el motor no se detiene incluso después de que el 'agarre' haya sujetado el objeto con fuerza?

La solución más sencilla a esto es agregar módulos de control de corriente con cada uno de los motores para que en tales situaciones el motor permanezca encendido y bloqueado sin quemarse ni sobrecargarse.

Debido a un control de corriente activo, los motores no pasan por condiciones de sobrecarga o sobrecorriente, y siguen funcionando dentro de un rango seguro especificado.

Se puede encontrar el código de programa completo en este articulo