De nos jours, presque tous les passionnés de robotique peuvent construire un bras robotique automatisé. S'il est préférable de confier les solutions robotiques pour la fabrication, la médecine et les travaux scientifiques aux professionnels, il est possible de construire un petit objet pour impressionner vos amis avec les moyens du bord. Vous souhaitez découvrir comment créer un bras robotique simple basé sur un microcontrôleur Arduino et des servomoteurs ? Poursuivez votre lecture !
Signification de la technologie
Un bras robotisé est un dispositif mécanique automatisé contrôlé par un logiciel spécial installé sur un microcontrôleur dédié. Il peut s'agir d'un dispositif autonome ou d'un élément d'un robot humanoïde. Le fonctionnement d'un tel dispositif repose sur le mouvement d'articulations, chacune pouvant avoir de un à trois degrés de liberté. Par exemple, des articulations distinctes peuvent se déplacer à la fois linéairement par rapport à la base du bras et en rotation.
Raisons de l'automatisation
Des bras robotisés peuvent être créés pour effectuer des tâches qu'un bras humain aurait du mal à réaliser seul. Ils peuvent maintenir et assembler des pièces, souder, atteindre des zones difficiles d'accès, etc. De manière générale, l'objectif principal de ces dispositifs en robotique, que les scientifiques et les inventeurs développent depuis de nombreuses années, est d'imiter le mouvement du bras humain aussi précisément que possible.
Qui bénéficie des prestations ?
Un bras robotisé industriel automatisé peut s'avérer très utile, entre autres, pour le travail humain. Ses avantages les plus évidents sont les suivants :
- Mouvements rapides et précis ;
- Faible consommation d'énergie et haute fiabilité ;
- Capacité à travailler pendant de longues périodes sans s’arrêter ;
- Capacité à travailler dans des conditions dangereuses, avec des matières dangereuses ;
- Diminution de l’influence du facteur humain et du taux de blessures.
Comment automatiser un guide de bras robotisé
Nous vous expliquerons ci-dessous comment créer et automatiser un bras robotisé. Pour commencer, définissons le type d'appareil sur lequel nous allons travailler.
Types de bras du robot
Actuellement, il existe la classification suivante pour les bras robotisés :
- Cartésien : Ce type repose sur le mouvement de trois articulations selon le système de référence cartésien. Il permet de saisir et de maintenir des pièces et est principalement utilisé dans l'industrie manufacturière et la médecine pour souder et découper des objets avec une précision microscopique.
- Cylindriques : Ces bras sont utilisés pour la construction de détails. Ils sont basés sur le système de coordonnées cylindriques.
- Polaire : Ces appareils basés sur le système de coordonnées polaires sont principalement utilisés pour le soudage.
- SCARA : Ces structures sont dotées de deux articulations permettant des mouvements de rotation. Elles sont particulièrement efficaces pour la construction de structures complexes.
- Articulés : Ces dispositifs comportent au moins trois articulations mises en mouvement par des charnières rotatives. Leurs applications sont très variées, mais concernent principalement la fabrication.
- Parallèle : Les bras robotisés parallèles peuvent effectuer des mouvements rotatifs et linéaires. Il s'agit actuellement de l'un des dispositifs de construction automatisée les plus avancés.
- Anthropomorphe : Le dernier type de bras robotiques automatisés, mais le plus excitant, est presque identique en termes de construction et d'action à un vrai bras humain.
Préparation du matériel et des logiciels
Découvrons les composants nécessaires à la construction et à l'automatisation d'un bras robotique. Nous vous suggérons notamment d'utiliser les composants suivants :
- 4 servomoteurs Tower Pro 9g ;
- Détails du bras imprimés en 3D (le plan est dans l'image ci-dessus) ;
- Vis et boulons;
- Microcontrôleur Arduino Uno ;
- Sensor Shield V5 (pour fixer les servos aux détails).
Quelques mots maintenant sur la préparation à la création des détails. Vous pouvez utiliser du plexiglas ordinaire : cela ne dégradera en rien la qualité finale de l'appareil. Cependant, l'impression 3D n'est pas si chère aujourd'hui et, franchement, nous vous recommandons de vous épargner les mains en découpant les détails manuellement. Les détails de notre exemple ont été modélisés via SketchUp.
Le fichier a ensuite été exporté, toujours avec l'aide d'une extension, et envoyé à l'impression. Notez que lors du processus de modélisation, il est essentiel de définir les dimensions et l'emplacement exacts des ouvertures pour les boulons qui maintiendront le mécanisme. Sinon, vous devrez créer des ouvertures supplémentaires et même réimprimer certains détails. Concernant le logiciel de contrôle des servomoteurs, vous pouvez utiliser la bibliothèque Servo standard. Il est important de noter que les fonctionnalités par défaut de la bibliothèque Servo définissent des mouvements trop brusques et brusques. De plus, chaque moteur se déplace par défaut, uniquement lorsque les trois autres moteurs sont immobiles. Cette découverte a représenté un inconvénient majeur pour de nombreux ingénieurs. C'est pourquoi il est préférable de créer des fonctionnalités personnalisées pour chaque moteur ; heureusement, ce n'est pas si difficile à réaliser. L'algorithme général des mouvements des moteurs se présente comme suit : l'emplacement d'un servomoteur doit être lu à chaque itération de la fonction loop() de base ; la fonction Servo.Read() permet de le faire ; Si l'emplacement ne correspond pas à l'angle défini, il doit être approché de l'angle requis d'un point par itération. Vous devrez également écrire séparément les fonctionnalités définissant l'interaction avec le contrôleur. Certains ingénieurs préfèrent C#, bien que Processing soit l'environnement de développement le plus fréquemment recommandé pour assurer l'interaction entre les contrôleurs Arduino via un port COM.
Installer l'équipement
Les détails sont faciles à relier – jetez un œil à ce prototype de startup – le projet uArm, dans la construction duquel des servomoteurs u-servo us-d150 ont été utilisés.
Tendances technologiques dans le monde
Quelques mots sur les tendances en robotique. Saviez-vous, par exemple, que les secteurs professionnels les plus prometteurs pour la robotique sont la médecine et la fabrication de technologies spatiales ? La NASA travaille activement à la création de robots capables d'imiter à distance des manipulations humaines afin de rendre l'exploration spatiale plus accessible et plus efficace. De plus, de nombreux inventeurs et scientifiques de cette décennie se sont attachés à rendre la fabrication de robots moins coûteuse. Ainsi, la construction d'un bras robotique par soi-même (par exemple, à partir de contrôleurs Arduino) peut ne pas coûter plus de 100 $. Un progrès considérable par rapport à ce qui se faisait il y a seulement une dizaine d'années.
Pourquoi Progressive Automations ?
Bien entendu, pour mettre en œuvre tous les processus d'automatisation des bras robotisés, vous aurez besoin d'équipements spécifiques (servomoteurs, microcontrôleurs Arduino, etc.). Notre gamme de produits comprend exclusivement des pièces et des appareils éprouvés, que nos experts peuvent configurer selon vos besoins. De plus, tous les produits disponibles sur notre boutique en ligne bénéficient d'une garantie de 18 mois avec possibilité de réparation et de remplacement complet.
Conclusion
Comme vous pouvez le constater, construire un bras robotique avec un minimum de moyens n'est pas si difficile. Nous espérons que les produits disponibles sur notre site web vous y aideront également.