Čokoládová ruka - Martin Demovič

Cieľ projektu

Cieľom môjho projektu bolo zostaviť robotickú ruku, ktorá by s jemnosťou vytiahla špajdľu s jahodou z kovovej sieťky, namočila ju do čokolády bez rizika poškodenia a následne odkvapkala a opatrne vrátila jahodu na pôvodné miesto bez znečistenia.

Realizácia projektu

Prototyp

V prvej fáze som sa rozhodol vytvoriť základné prvky svojej robotickej ruky. Pripevnil som železnú podložku k stolu pomocou šraubov, čo poskytlo stabilné a pevné prichytenie, ale aj podporu pre ruku. Na túto podložku som namontoval ložisko so servo-motorom S1, ktorý slúžil na otáčanie ruky. Potom som k nej pridal ďalšie 4 servomotory, S2 na pohyb ramena, S3 na pohyb lakeť, S4 na správne uchytenie špajle v zápästí robota a S5 na otváranie a zatváranie. Všetky servomotory som prepojil s Arduinom 2560 MEGA a použil som silný D-Link zdroj s výkonom 1,5A, aby som zabezpečil správne fungovanie celého zariadenia.

Chyby

Po prvých testoch som si uvedomil niekoľko vážnych nedostatkov. Servo-motor S2 sa ukázal byť príliš slabý na pohyb kovovej ruky, tak som ho vymenil za silnejší model do 35kg/cm. Ďalším problémom bol nedostatok elektrickej energie pre všetky servo-motory a riešiť ho tak, aby nehrozilo prehriatie Arduina. Riešením bolo upraviť kód pre vyváženie polôh ruky a výmenu zdroja na vyšší výkon s výstupom z 1,5A na 3A (Universal s možnosťou meniť voltáž). Navyše, stará hlavica bola príliš malá na uchytenie špajle, tak som ju vymenil za novú so širokou styčnou plochou prispôsobenou na dobré ovládanie tenkej drevenej špajdle. Kvôli ešte väčšej mobilite som tiež pridal ďalší servo-motor medzi S3 a S2.

Ďalšie úpravy

V druhej fáze som optimalizoval svoju robotickú ruku na stabilitu vo vertikálnych pozíciách a pohyboch. Aby som riešil problém s nedostatočnou podporou (rameno bolo uchytené celou váhou na otočnom koliesku spodného motorčeka S1), vymenil som železnú podložku za stabilné kruhové ložisko, pričom váha už nebola na koliesku motorčeka, ktorá bola pripevnená o stôl univerzálnou úchytkou (zverákom) aby robotické rameno nebolo viazané k podložke a poskytovala lepšiu stabilitu aj pri premiestňovaní na iné pracoviská. Potom som uskutočnil ďalšie úpravy kabeláže, aby bola prehľadnejšia, a pridal som Shield Prototype V3 na dosku, aby som si uľahčil orientáciu a zároveň zvýšil možnosti ďalšieho rozširovania. Navyše, som pripevnil drsné plôšky na konci S6 pre jednoduchšie uchopenie špajle.

Záver

V závere mám úplne funkčnú robotickú ruku, ktorá dokáže namáčať jahodu do čokolády, dostatočne ju odkvapkať rôznymi pohybmi špecifickými pre hustú čokoládu a špecifiká čerstvého namáčaného ovocia a vrátiť ju naspäť na pôvodné miesto. Vo vnútri kódu som nechal komentáre, aby bolo ľahké orientovať sa v jednotlivých častiach.

Ďalšie nápady

• Pohyblivá sieťka v dvoch osiach x a y - na držanie napichnutého ovocia s väčším počtom pozícii, ktorá robotovi umožní spracovať samostatne kompletnú sadu ovocia.
  
• Sekcia pre posypanie jahôd posýpkami (napr. jemne namleté orechy)
  
• Naprogramovať ruku, aby vedela vyschnuté ovocie doplnkovo očokoládovať drobnými čiarkami čokolády kontrastnej farby (biela, čierna), čiže vytvoriť ornamenty na jahodách.
  

Fotografie a popisy

Ruka po úpravách

Lozisko pred a po úprave

CCPM Servo Consistency Master (servo-tester) – Veľmi užitočná pomôcka s ktorou som sa vedel uistiť, že moje servo-motory sú na neutrály a skontrolovať si range of motion.

Source Code

RoboArm.zip