[Zelfbouw] 3D geprinte 6 assige robot arm

[Bladeslayer]

6 assige robotarm

Al ruim een jaar ben ik bezig om mijn eigen 6 assige robotarm te 3d printen. Ik ben er mee begonnen toen ik het werk van Andreas: http://chaozlabs.blogspot.nl/ tegen kwam. Hij heeft al aantal iteraties op het ontwerp gedaan, en heeft een mooie basis ontwikkeld. Helaas is hij al een jaar gestopt met het verder ontwikkelen van zijn robot arm. Ruwweg 65% van mijn arm is identiek aan die van hem.

Het originele ontwerp van Andreas

De geprinte versie:


Dit is het ontwerp wat te vinden is op zijn github pagina: https://github.com/4ndreas/BetaBots-Robot-Arm-Project

Zijn hack a day pagina: https://hackaday.io/project/3800-3d-printable-robot-arm

Herontwerp

Op basis van zijn eigen feedback en eigen invulling heb ik vervolgens een herontwerp gemaakt. Met name de pols had een stevig herontwerp nodig om de speling eruit te krijgen. Tevens is het lastiger om de IK (inverse kinematics) te berekenen, omdat het EOA (end of arm) niet in lijn zit met de overige assen.

Features:
- Payload zou ongeveer 2 kilogram moeten zijn
- Elke as een absolute encoder, dmv magneten
- Steppers ombouwen naar een "closed loop stepper"

Ik hoop dat ik aan eind van alles een positie nauwkeurigheid haal van +- 1mm..


Buitenkant:



Binnenwerk



Gebruikte stappen motoren:
2x Nema 24
2x Nema 23
1x Nema 17
1x Programmeerbare servo (HerculeX)

Afmetingen zijn vrij fors: In de hoogte is de robotarm zo'n 750mm.

Ik print alles met PLA. De onderdelen komen er zo redelijk recht uit de printer. De printer die hiervoor gebruikt is is een Craftbot Plus. Software die ik gebruik is Simplfiy3D. Met Simplfiy3D kan je vrij goede supports maken, die ook weer goed zijn weg te halen.

Foto's & video's van de productie van de arm

Vooral de onderarm is een leuke, in de behuizing zitten 8 lagers, en moet natuurlijk spelingsvrij worden gemonteerd.

Recentelijk de laatste as mechanisch in orde gemaakt:

Aansturing van de robot arm

Het lastigste gedeelte Hier ben ik helaas niet echt een held mee . Gelukkig zijn er meerdere mensen bezig met het bouwen van een 6 assige robotarm. Mooi voorbeeld hiervan is dit project van Dannyvdheuvel: https://hackaday.io/proje...robot-with-addons-and-gui. Ik ga waarschijnlijk grotendeels zijn aansturing overnemen om mijn robot arm aan te sturen.

Kortom, mechanisch is het geheel bijna klaar. Maar voor mijn gevoel gaat de "ellende" nu pas echt beginnen

[Sepio]

Ik ben zwaar onder de indruk. Dat lijkt me een geweldig project om zelf ook eens te gaan bouwen. Ik houd wel van dit soort mechanische dingen.

Zijn jouw verbeterde ontwerpen ook nog ergens te vinden?

Ik vond deze windturbine ook erg leuk om te maken.

[Bladeslayer]

Ik heb mn herontwerp nog niet geupload. Dit staat nog wel op de planning. Ik raad je ook niet direct aan om met dit ontwerp te beginnen. De kosten en complexiteit zijn vrij hoog. Ik zou eerder de Thor+ aanraden van Danny

[Sepio]

Het lijkt erop dat een opleidingsinstituut er mee verder gegaan is. Ze hebben een clone van gemaakt en veel ontbrekende zaken toegevoegd. Waaronder een handleiding.
De hoge kosten en complexiteit schikken mij niet af.

De thor robot heb ik ook eens bekeken. Die valt me na het zien van jouw post en video’s nogal tegen.

Ik zie dat er meer partijen zijn die dezelfde robot arm maken. Deze partij biedt alle onderdelen aan en heeft ook software gemaakt.

Wat zijn de kosten die jij er aan besteed hebt (exclusief de geprinte zaken).

[ Voor 30% gewijzigd door Sepio op 02-08-2017 12:58 ]

[WouterT13]

Wauw, echt een gaaf project! Ik ben onder de indruk. Heb je al nagedacht over wat voor control/regelsystemen je gaat gebruiken?

[Sepio]

Kun je me nog wat info geven over die encoder met magneten. Is dat iets wat je zelf toegevoegd hebt of is dat in die BCN3D Moveo kloon verdwenen?

[DerSteyn]

Wat ik zou doen voor de aansturing is om die van de BCD3D te gebruiken. Is eigenlijk al kant en klaar voor jouw project (misschien een kleine aanpassing) en dat scheelt je een hoop tijd (ook omdat je zegt dat dit je zwakke punt is).

Mooi project! Als ik vragen mag; wat ben je financieel kwijt geweest voor dit project? Zou je dingen anders doen, als je er nog een zou maken?

[Sepio]

Ik heb die Thor+ eens beter bekeken. Die ziet er toch ook wel interessant uit. Alleen kan ik geen afbeeldingen of video’s vinden waarop de arm af is.

[Bladeslayer]

Qua aansturing ga ik het systeem van de Thor+ gebruiken.

Componenten schema is hier te vinden.

Het is opgebouwd uit een Ultratronics Pro Dit board is een stuk sneller dan een RAMPS (die gebruikt wordt bij BCN3D) en meer input mogelijkheden.

De magnetische encoders zitten niet in het BCN3D robotarm. Thor+ gaat met een volgende versie beginnen met analoge potmeters hiervoor. In het originele ontwerp van Andreas zitten al features in om magnetische encoders te plaatsen. Ik heb ze aangepast op mijn PCB. Ik gebruik hiervoor de AS5140H-ASSM. Deze kan je daisychainen en dat scheelt een hoop bedrading. Ik heb het ook al getest op een enkele as, nu de rest nog inbouwen.

Danny van Thor+ is ook bezig om een eigen GUI te schrijven in Unity. So far zien de resultaten er goed uit.

Qua kosten van mijn huidige project:

Stappenmotoren: 130
Drivers: 80 (so far)
Voeding: 40
Lagers: 170
Bouten/moeren: ~90
Tandriemen/pulleys: 130
Kilo's PLA: 5?
Onvoorzien: 100

tot nu toe: €740

Als je wat slimmer inkoopt dan ik dan zou je zo ~100 euro kunnen besparen, ik koos vaak voor de snellere opties

Verwacht nog +- €250,- euro uit te geven aan elektronica voor de besturing

Voor de closed loop stepper upgrade is komt er nog +- 250 euro bij.

[ Voor 110% gewijzigd door Bladeslayer op 02-08-2017 21:55 ]

[WouterT13]

Also je geld will besparen en een hell interessante uitbreiding op je project, kan ik je aanraden om zelf regelsystemen te schrijven. Je zou Dan een raspberry Pi kunnen kopen en daar je regelsystemen op runnen. Je leert hier heel erg veel van op het gebied van robotics.
Je zou kunnen beginnen met een PID-controller die direct signalen stuurt naar de motor controller. Deze zorgt Dan dat je arm bepaalde referenties volgt (in positie en snelheid). Ik zou aanraden om er eens wat over op te zoeken. Ik doe dit zelf met drones en vind het echt leuk en leerzaam om te doen.

[Sepio]

Bedankt voor me verwijzing naar de Thor+ robot arm. Ik heb besloten om die te gaan printen. De hardware is grotendeels al besteld en onderweg. Qua kosten zal het niet veel schelen maar dit project lijkt me een stuk actiever dan de arm van Andreas.

[ Voor 15% gewijzigd door Sepio op 04-08-2017 10:26 ]

[Bladeslayer]

Ja de Thor+ arm is in volle ontwikkeling! Ga je een topic maken?

[Sepio]

Bladeslayer schreef op vrijdag 4 augustus 2017 @ 10:35:
Ja de Thor+ arm is in volle ontwikkeling! Ga je een topic maken?

Ik ben begonnen en houdt er een buildlog van bij. Bedankt voor je tip. Ik vind het een erg leuk project.

[Bladeslayer]

Ondertussen bijna bij de volgende milestone aangekomen! Namelijk, het besturen van de robot arm met een PS3 controller!

Huidige setup is een Arduino Uno met USBhostshield, PS3 controller en 2 stappenmotoren drivers.

Bij het simultaan bewegen van de assen merk je al dat de Arduino het moeilijk krijgt en te weinig steps genereert. Terwijl dit nog maar 2 van de 6 assen zijn. Ik ga binnenkort waarschijnlijk verder op een Arduino Due, of een ESP32.

[DurkVell]

Krijgt de Arduino het moeilijk? Of levert de voeding te weinig Ampères?

[Bladeslayer]

De voeding levert 16.7A op 24V. De twee Nema24 motoren zijn wel vrij fors, maar de drivers zijn ingesteld op 3.5A max. Ik ga er dus vanuit dat de voeding voldoende is

[Sepio]

Ik ben onder de indruk. Ik ben bijna met het mechanisch deel klaar en kan bijna beginnen met alles te bedraden en dan kan het aansturen beginnen. Het zal me wel een tijd kosten voordat ik op jouw huidige niveau ben.

[MewBie]

Bladeslayer schreef op dinsdag 7 november 2017 @ 23:25:
Ondertussen bijna bij de volgende milestone aangekomen! Namelijk, het besturen van de robot arm met een PS3 controller!

Huidige setup is een Arduino Uno met USBhostshield, PS3 controller en 2 stappenmotoren drivers.

[video]

Bij het simultaan bewegen van de assen merk je al dat de Arduino het moeilijk krijgt en te weinig steps genereert. Terwijl dit nog maar 2 van de 6 assen zijn. Ik ga binnenkort waarschijnlijk verder op een Arduino Due, of een ESP32.

Ik zou je software en drivers nog eens nader bekijken. De stappenmotoren aansturen zou niet meer moeten zijn als een paar waardes zetten voor directie, snelheid en aan/uit als je drivers hebt die de aansturing verder regelen. Ben je softwarematig alle stuur signalen aan het genereren?