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.

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:

e le parti principali del braccio robot:

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

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.

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

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

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:

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

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 !!!