Arduino 로봇 ARM 4

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이 강의에서는 Arduino Robot Arm 4DOF Mechanical Claw Kit의 재미있는 프로젝트를 소개합니다. 이 DIY Arduino UNO 기반 Bluetooth 로봇 키트는 Arduino Uno 개발 보드를 기반으로합니다. 이 매우 간단하고 쉽게 제작할 수있는 키트는 초보자를위한 완벽한 Arduino 프로젝트이며 로봇 공학 및 엔지니어링에 들어갈 수있는 훌륭한 학습 플랫폼입니다.

로봇 암은 조립을 위해 플랫 팩으로 제공되며 설치 및 실행을 위해 최소한의 납땜이 필요합니다. 4 개의 모션을 허용하고 클로로 가벼운 아이템을 집을 수있는 90 개의 SG4 서보를 통합합니다. 팔 제어는 4 개의 전위차계로 수행 할 수 있습니다. 시작하자!

시작하기 : Arduino 로봇 암 4dof 기계식 클로 키트

아두이노란 무엇인가?

Arduino는 사용하기 쉬운 하드웨어 및 소프트웨어를 기반으로하는 오픈 소스 전자 플랫폼입니다. Arduino 보드는 센서의 빛, 버튼의 손가락 또는 Twitter 메시지와 같은 입력을 읽고 출력으로 전환하여 모터를 활성화하고 LED를 켜고 온라인으로 무언가를 게시 할 수 있습니다. 보드의 마이크로 컨트롤러에 일련의 명령을 보내어 수행 할 작업을 보드에 알릴 수 있습니다. 이를 위해 Arduino 프로그래밍 언어 (배선 기반)와 처리 기반 Arduino 소프트웨어 (IDE)를 사용합니다.

IDUINO UNO 란?

iDuino Uno는 ATmega328에 있습니다. 14 개의 디지털 입력 / 출력 핀 (이 중 6 개를 PWM 출력으로 사용할 수 있음), 6 개의 아날로그 입력, 16MHz 세라믹 공진기, USB 연결, 전원 잭, ICSP 헤더 및 리셋 버튼이 있습니다. 여기에는 마이크로 컨트롤러를 지원하는 데 필요한 모든 것이 포함되어 있습니다. USB 케이블로 컴퓨터에 연결하거나 AC-DC 어댑터 또는 배터리로 전원을 공급하기 만하면 시작할 수 있습니다.

소프트웨어 설치

이 섹션에서는 창의적인 마음을 코드로 변환하고 날아 가게하는 개발 플랫폼을 소개합니다.

Arduino 소프트웨어 / IDE

Windows 기반 앱을 두 번 클릭하여 열고 지침에 따라 완료합니다 (Arduino 용 모든 드라이버를 설치해야 함). 쉬운!

그림 1 드라이버 설치

UNO 보드를 컴퓨터에 연결

파란색 USB 케이블로 UNO와 PC를 연결하고 올바르게 연결되면 녹색 전원 LED가 켜지고 다른 주황색 LED가 깜박입니다.

그림 2 특수 COM을 확인하고 번호를 적어 둡니다.

Serial COM 번호를 찾아 적어 둡니다.

현재 PC와 UNO간에 통신중인 COM 채널을 파악해야합니다. 경로 따르기 : 제어판 | 하드웨어 및 소리 | 장치 및 프린터 | 장치 관리자 | 포트 (COM 및 LPT) | Arduino UNO (COMx)

나중에 필요하므로 COM 번호를 기록해 둡니다. COM 포트는 수시로 다를 수 있으므로이 단계는 매우 중요합니다. 이 경우 데모 목적으로 COM 4를 사용하고 있습니다.

첫 번째 "Hello World" LED ex로 플레이ample

먼저 Arduino 포트를 찾을 수있는 위치와 현재 사용중인 보드를 IDE에 알려주십시오. 다음 지침 (그림 3 및 4)은 세부 정보를 보여줍니다.

포트 구성

보드 구성

당신과 처음으로 간단한 전과 놀 시간입니다amp르. 에 의해 경로를 따라 File | 전amp레 | 01. 기본 | 깜박 거리다. 새 코드 창이 나타나면 화살표 기호를 눌러 업로드합니다. 주황색 LED가 거의 XNUMX초마다 깜박임을 알 수 있습니다.

하드웨어 설치

4 x 서보 SG90 (서보 패키지 포함) (나사 및 너트 포함) 보호 커버 (제거하기 쉬움) 및 나사 패키지가있는 기본 랙 4 개 별도의 전원 잭이있는 로봇 암 확장 보드 (전원 솔루션 참조) USB 케이블 Iduino UNO 보드
랙 패키지에서 왼쪽에서 오른쪽으로 :  M3 * 30mm M3 * 10mm M3 * 8mm M3 * 6mm 태핑 스큐 M3 너트

회로 납땜

이 로봇 암 키트는 모든 작업을 수행하고 실행하기 위해 최소한의 납땜이 필요합니다. 로봇 암 확장 보드는 컨트롤러,이 프로젝트에서 XNUMX 개의 전위차계와 Iduino UNO 보드 간의 인터페이스를 연결하는 데 사용됩니다.

주의: 뜨거운 납땜 인두를 사용할 때주의하십시오.

그림 3 로봇 ARM 보드의 기본 그림

준비 :

1. 로봇 암 확장 보드 XNUMX 개
2. 12V 블랙 파워 잭 XNUMX 개
3. 52P 핀 헤더
4. 파란색 외부 전원 공급 장치 인터페이스 XNUMX 개
5. 검은 색 Bluetooth 인터페이스 XNUMX 개

그런 다음 서보 및 전원 잭용 핀을 납땜하십시오.

서보 인터페이스 용 핀은 위쪽을 향하고, Iduino 인터페이스 용 핀은 아래쪽을 향하고 있습니다.

그런 다음 XNUMX 개의 전위차계를 납땜

점퍼 캡은 바로 가기 로봇 암 확장 보드 및 Iduino UNO 보드에 사용되므로 Iduino UNO 보드에 별도로 전원을 공급할 필요가 없습니다.
하나의 외부 전원 공급 장치 인 12V 배터리 상자를 사용하므로 점퍼 캡에 삽입합니다.

그런 다음 벌거 벗은 전위차계에 XNUMX 개의 은색 덮개를 씌 웁니다. 이제 납땜 부분을 완료했습니다!

소프트웨어 디버깅

Arduino UNO 코드 업로드

로봇은 프로그래밍 된 방식을 수행합니다. Iduino UNO 보드 내부에있는 내용을 이해하고 흡수합니다. 즉, 프로그래밍 코드는 학습 과정의 중요한 부분입니다. 이 섹션의 최종 목표는 서보와 전위차계가 제대로 작동하는지 확인하는 것입니다.

이것이 첫 번째 Arduino 프로젝트인 경우 지침을 주의 깊게 따르십시오. 먼저 당사에서 관련 코드를 다운로드하십시오. web대지.

• 아이콘을 두 번 클릭하여 프로그램을 열고 file 경로에서: File | 열려있는

• me_arm3.0 Arduino를 엽니다. file

소프트웨어 디버깅

도구 모음에서 오른쪽 화살표가 있는 업로드 버튼을 클릭하여 file 우노로

업로드 상태가 완료되지 않은 경우 보드 및 포트를 확인하십시오. 3.2 섹션을 통해 UNO를 올바르게 연결하고 있는지 확인하십시오.

서보 디버깅

그런 다음 서보가 원활하게 작동하는지 테스트 해 보겠습니다. 해당 전위차계를 가지고 놀 때 서보는 부드럽게 회전해야합니다. 그렇지 않은 경우 위에 설명 된 "업로드 완료"표시로 코드를 올바로 업로드했는지 확인하고 각 핀이 올바르게 정렬 된 상태로 서보 보드를 UNO 보드에 단단히 삽입합니다. 가장 중요한 것은 다음 부분에서 전원 공급 장치 지침이 설명되는 곳에 신뢰할 수있는 전원 공급 장치를 올바르게 연결하는 것입니다. 주의 깊게 읽으십시오. 그렇지 않으면 Arduino 코어 마이크로 컨트롤러가 소실 될 수 있습니다.

서보에는 세 개의 핀이 있습니다.

• 신호
• 접지
• (주)비씨씨

회전 각도는 PWM (펄스 폭 변조) 신호 듀티 사이클에 의해 조절됩니다. PWM의 주파수는 일반적으로 30 ~ 60Hz 범위에 있으며이를 재생률이라고합니다. 이 새로 고침 빈도가 너무 작 으면 속도가 너무 높으면 주기적으로 위치를 잃기 시작하여 서보의 정확도가 떨어지고 서보가 떨리기 시작할 수 있습니다. 서보 모터가 위치를 잠글 수 있도록 최적의 속도를 선택하는 것이 중요합니다.

제거하기 어렵 기 때문에 각 서보가 잘 작동하는지 확인하십시오..

해당 전위차계에 의해 제어되는 슬롯 4에서 슬롯 1로 서보 인터페이스를 UNO 서보 슬롯에 하나씩 연결합니다.

점퍼 캡 (서보 보드)이 켜져있는 Arduino 전원 잭에 9-12v 2A 전원 공급 장치를 연결합니다.

전원 공급

전원 공급 장치가 부족하면 서보 스티어링 기어 지터가 발생하고 프로그램이 비정상적으로 실행될 수 있으므로 전원은 로봇 암 시스템을 실행하는 데 중요한 역할을합니다. 두 개의 독립적 인 전원 공급 장치가 필요합니다. 하나는 Uno 개발 보드를 구동하고 다른 하나는 전위차계 서보 컨트롤러를 구동하기위한 것입니다. 이 섹션에서는 편의를 위해 몇 가지 전원 공급 장치 대안을 소개합니다.

1. (권장) 5V 2A 전원 어댑터를 사용하고 전위차계 보드의 2.1mm DC 소켓에 연결합니다.
2. (또는) 5V 2A 전원 공급 장치를 사용하고 전위차계 보드의 파란색 터미널 블록으로 종단합니다.
3. (권장) Uno 보드의 9mm DC 소켓을 통해 Arduino UNO 개발 보드에 12v ~ 2.1v 전원 어댑터를 사용하십시오.
4. (또는) 제공된 USB A to B (프린터 케이블)를 사용하여 UB 충전기, PC 또는 노트북에서 Uno 보드에 안정적인 5V 전원 입력을 제공합니다.

메모: Uno 보드의 코드를 수정할 때 Uno 개발 보드에서 로봇 암 서보 컨트롤러 보드를 제거하고 Uno 보드 전원 공급 장치를 분리하십시오. 그렇지 않으면 USB 포트를 통해 큰 전류를 흐르게하여 로봇과 PC에 돌이킬 수없는 손상을 줄 수 있습니다.

시스템 디버깅

랙 마운팅

이 섹션에서는 로봇 암베이스 및 랙 설치 과정을 안내합니다.

• 랙베이스의 보호 용지를 벗겨냅니다.

항목 준비 :

• 베이스
• 4 x M3 너트
• 4 x M3 * 30mm 나사

• 왼쪽 그림과 같이 부품을 조립하십시오.

항목 준비 :

• 4 x M3 너트
• 4 x M3 * 10mm
• 나사

• Iduino UNO 보드를 고정하는 데 사용되는 왼쪽 그림과 같이 나사와 너트를 조입니다.

그런 다음 항목을 준비하십시오.

• 2x M3 * 8mm 나사
• 블랙 서보 홀더
• 블랙 서보 랙

• 다음 단계에서 Iduino UNO 보드에 연결하는 데 필요한대로 서보 브래킷 구멍을 통해 케이블 스레드를 당깁니다.

그런 다음 서보 홀더 상단에 서보 브래킷 홀더를 삽입합니다. 이제 Servo가 고정되어 홀더와 브래킷 사이에 끼워진 것을 볼 수 있습니다.

 

• 이렇게 보일 것입니다.

• 그런 다음 왼쪽 그림과 같이 고정합니다.

• 이렇게 보일 것입니다.

그런 다음 로봇의 팔뚝을 만들기위한 아이템을 준비하세요

1. 2 x M3 * 8mm 나사
2. 서보 브래킷 XNUMX 개
3. 하나의 서보 SG90
4. 검은 색 메인 암베이스 XNUMX 개

• 마지막 서보에서 지시 한 것과 동일한 방법으로 브래킷과베이스로 서보를 고정합니다.

• 항목 준비 :

1. 1 x M2.5 태핑 나사
2. 하나의 서보 혼

• M2.5 태핑 나사로 검은 색 메인 암 아크릴에 혼을 고정합니다.

• 메인 암을 서보에 삽입하고 시계 반대 방향으로 회전하도록 프로그래밍되어 있으므로 회전이 멈출 때까지 시계 방향으로 돌립니다.

• 메인 암을 당겨서 수평으로 다시 놓으십시오.이 단계는 서보가 anticloc을 회전하도록하는 것입니다.이 지점 (0도)에서 kwise로 회전하고 전원을 켤 때 팔을 부러 뜨리지 마십시오.

• 랙 패키지에서 셀프 태핑 나사를 모아 왼쪽에 표시된대로 고정합니다.

• 두 개의 활성 조인트를 나사로 연결하고 자유롭게 회전해야하므로 나사를 과도하게 조이지 마십시오.

• 항목 준비 :

1.  2 x M3 * 10mm
2. M3 너트
3. 두 개의 검은 물막이 판자 아크릴

• 두 개의 클랩 보드 아크릴을 해당 윙 슬롯에 놓습니다.

• 먼저 클랩 보드를 해당 슬롯에 삽입하고 다음 단계에서 각 측면에 하나의 나사와 너트로 고정됩니다.

• 그런 다음 두 물막이 판자 사이의 해당 슬롯에 랙베이스를 삽입합니다.

• 이렇게 보일 것입니다.

• 한 쌍의 나사와 너트로 메인 암베이스에 클랩 보드를 고정합니다.

팁 : 슬롯에 너트를 고정한 다음 M3를 나사로 조입니다.

• 왼쪽 그림과 같이 양쪽에 클랩 보드를 고정합니다.

• 다음과 같은 방법으로 팔뚝과 메인 팔 사이에 백본 아크릴을 고정합니다.

1.  2 x M3 * 10mm
2. 두 개의 견과류

팁 : 슬롯에 너트를 고정한 다음 M3를 나사로 조입니다.

• 다른 쪽도 수정

• 그런 다음 M3 * 6mm 나사와 긴 팔 아크릴 XNUMX 개를 준비합니다.

• 오른쪽 하단에 고정

• 그런 다음 세 개의 활성 관절이있는 다른 검은 색 긴 팔을 사용하여 두 개의 팔뚝 관절을 연결합니다.

• 올바른 순서로 나사를 고정하십시오. 중간 팔뚝 하단에 백본 아크릴, 다른 하나는 상단에 있습니다.

• 오른쪽 지지대를 만들기위한 항목 준비 :

1. 3 개의 M8 * XNUMX
2. 검정색 원형 스페이서 XNUMX 개
3. 검정색 지지대 XNUMX 개
4. 검은 색 삼각형 지원 커넥터 XNUMX 개

• 왼쪽 그림과 같이 첫 번째 나사를 고정합니다. 원형 스페이서는 그 사이에 있습니다.

인접한 아크릴을 문지르지 않고 자유롭게 회전해야하므로 활성 조인트가 있으므로 나사를 과도하게 조이지 마십시오.

• 다른 쪽 끝은 검은 색 지지대로 고정합니다.

• 이렇게 보일 것입니다. 이제 팔뚝에는 여전히 발톱 부분을 고정하기 위해 연결되는 세 개의 자유 매달려있는 끝이 있습니다.

• Claw 서보 부품 준비 :

1. 두 개의 사각 서보 브래킷
2. 4 x M3 * 8mm 나사
3. 하나의 서보
4. XNUMX 개의 커넥터 액세서리

• 사각 브래킷을 바닥에 놓고 필요에 따라 케이블을 당겨 로봇 확장 보드에 연결합니다.

• 이렇게 보일 것입니다.

• 직사각형 브래킷을 서보 상단에 놓고 3 개의 M8 * XNUMXmm 나사로 서보를 고정합니다.

• 두 개의 M3 * 6mm 나사를 사용하여 직사각형 서보 브래킷에있는 두 개의 클로를 고정합니다.

마찰을 줄이기 위해 사이에 검정색 원형 스페이서 하나를 넣어야합니다.

• 그런 다음 수집 :

1. 4 x M3 * 8mm 나사
2. 짧은 커넥터 XNUMX 개
3. 원형 스페이서 XNUMX 개

• 왼쪽 그림과 같이 클로의 왼쪽에 고정합니다.

스페이서를 사이에 넣어야합니다.

• Claw 및 Triangle 지원 커넥터를 연결하려면 다음을 준비하십시오.

1. M3 * 8mm 나사 XNUMX 개
2. 스페이서 XNUMX 개
3. 지지대 XNUMX 개

• 삼각 커넥터에지지 암 고정

• 그런 다음 XNUMX 개의 자유롭게 매달린 팔뚝 끝으로 전체 Claw 부분을 고정 할 수 있습니다.

활성 조인트의 나사를 조이지 마십시오.

• 서보 패키지와 서보 혼에 태핑 나사를 준비합니다.

• 왼쪽 그림과 같이 태핑 나사로 혼을 고정합니다.

• 클로를 넓게 당겨서 마지막 단계에서 만든 짧은 암을 삽입하고 단단히 조입니다.

• 베이스에 Iduino UNO 보드 고정

• Iduino UNO 보드 상단에 로봇 암 확장 보드를 놓습니다.

핀이 제대로 연결되어 있는지 확인하십시오.

• 그런 다음 로봇 암 시스템을베이스 서보 랙에 놓고 태핑 나사로베이스 서보에 고정합니다.

이제 모든 설치가 완료되었습니다!

 

랙 디버깅

이제 서보를 Arduino UNO에 연결할 때입니다.

서보 1	클로 서보
서보 2	메인 서보
서보 3	팔뚝 서보
서보 4	회전 서보

시간을 들여 위의 지침에 따라 적절한 배선을하십시오.

서보에는 세 개의 핀이 있습니다.

• 신호
• 접지
• (주)비씨씨

전체 시스템 디버깅

전원을 켜기 전에 확인해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

1. 각 조인트가 부드럽게 회전 할 수 있는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 서보에 많은 양의 전류가 흐르게되어 "차단"상황이 발생하고 서보가 쉽게 소손 될 수 있습니다.
2. 편안한 서보 작업 범위에 맞게 전위차계를 조정하십시오. 서보는 어떤 제한없이 0 ~ 180도 각도로 작동 할 수 있지만,이 특정 프로젝트의 경우 기계 구조로 인해 서보가 작동하지 않습니다. 따라서 전위차계를 적절한 위치로 변경하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 네 개의 서보 중 하나가 고착되면 서보가 큰 전류를 소모하여 서보에 돌이킬 수없는 손상을 줄 수 있습니다.
3. 서보가 회전하는 데 시간이 필요하므로 전위차계를 부드럽고 천천히 변경하십시오.
4. 전원 공급 옵션 : 서보 작동을위한 일관되고 안정적인 전원 공급 제공

팔 로봇과 함께 즐기세요

수동 제어

수동 제어의 경우; 로봇 암 확장 보드에 점퍼 캡을 삽입하면 XNUMX 개의 전위차계를 조정하여 로봇 암을 제어 할 수 있습니다.

PC 제어 인터페이스

이 섹션에서는 USB 포트를 Iduino UNO 보드에 연결하여 로봇 암을 제어 할 수 있습니다. USB 케이블을 통한 직렬 통신을 사용하면 현재 Windows 사용자 만 사용할 수있는 상위 컴퓨터 소프트웨어에서 명령이 전송됩니다.

먼저 새로운 상위 컴퓨터 소프트웨어 제어 코드를 Arduino UNO 보드에 복사합니다.

더블클릭하세요

"Upper_Computer_Softwa re_Control.ino".

그런 다음 업로드 버튼을 누르십시오.

다음에서 소프트웨어 응용 프로그램을 다운로드하십시오. 여기: http://microbotlabs.com/ so ftware.html, microbotlab.com에 대한 크레딧

• 계속하려면 앱을 열고 확인을 누르세요.

• 자동 포트 감지를 위해 Mecon 소프트웨어를 시작하기 전에 Arduino USB를 연결하거나 "Scan for Ports"버튼을 사용하여 사용 가능한 포트를 새로 고치십시오. USB 포트를 선택하십시오.

• 이 경우에는 COM6을 사용하고 있습니다.

이 COM 번호는 경우에 따라 다를 수 있습니다. 올바른 COM 포트 번호는 장치 관리자를 확인하십시오.

• 서보 1/2/3/4 바를 밀어 제어 로봇 암

이제 재미있게 놀 시간입니다! 전원을 켜고 DIY Arduino 로봇 암이 어떻게 작동하는지 확인하십시오! 최종 조립 및 활성화 후 로봇 암은 조정 및 디버깅이 필요할 수 있습니다. 로봇은 프로그래밍 된 방식을 수행합니다. 코드가 수행하는 작업을 파악하는 것은 학습 과정의 일부입니다. Arduino IDE를 다시 열면 코드에 대해 깊이 이해하면 많은 것을 배울 수 있습니다.

Arduino UNO 보드에서 센서 보드를 분리하고 코드를 수정하려면 18650 전원 상자 공급 장치를 분리하십시오.. 그렇지 않으면 USB 포트를 통해 큰 전류를 흘릴 수 있으므로 로봇과 PC에 돌이킬 수없는 해를 입힐 수 있습니다.

이 키트는 시작점 일 뿐이며 다른 센서 및 모듈을 통합하도록 확장 할 수 있습니다. 당신은 당신의 상상력에 제한을받습니다.

TA0262 Arduino 로봇 ARM 4 DOF 기계식 클로 키트 설명서 – 다운로드 [최적화 됨]
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참고문헌

• 사용자 설명서