Trong tài liệu hướng dẫn này, Uniduc muốn chia sẻ cách chế tạo cánh tay robot đơn giản. Mục tiêu của bài hướng dẫn này là để bạn có thể tự chế ra sản phẩm của riêng mình. Cánh tay robot đã được làm ra mà không cần sử dụng in 3D hoặc cắt laser và hoàn toàn có thể lập trình được.

Bằng cách lập trình thông qua một ứng dụng Android đã được viết mã và các vị trí được lưu trong một chương trình. Sau đó, bạn có thể chọn trên ứng dụng chương trình mà bạn muốn chạy. Cánh tay sẽ lặp đi lặp lại trình tự này.

1. Đặc điểm của cánh tay robot đơn giản.

• Cánh tay: Cánh tay có 5 bậc tự do, điều khiển bởi 6 servo. Cánh tay có hai chế độ: tự động và thủ công.
• Điều khiển: Ở chế độ thủ công, bạn có thể điều khiển cánh tay bằng cần điều khiển. Ở chế độ tự động, cánh tay sẽ lặp đi lặp lại một chuỗi các chuyển động.
• Ứng dụng: Trong ứng dụng Android, bạn có thể tạo và lưu các chuỗi khác nhau. Sau đó, bạn có thể chọn trình tự bạn muốn và gửi nó đến cánh tay qua bluetooth.

2. Trước khi bắt tay thực hiện.

Trước khi bắt đầu xây dựng và mua mọi thứ, bạn nên tìm hiểu về cánh tay robot. Sẽ rất đáng tiếc nếu bạn xây dựng mọi thứ chỉ để phát hiện ra rằng động cơ servo quá yếu so với cánh tay robot. Để tránh điều này xảy ra, bạn nên đọc phần này. Ngoài ra, hãy thực hiện tất cả các tính toán trước khi thực hiện để biết mô-men xoắn bạn sẽ cần cho mọi servo. Trong khi tính toán, sẽ an toàn hơn nếu bạn giảm mô-men xoắn của servo khoảng 50/75%. Nếu bạn làm theo hướng dẫn này, bạn sẽ có thể nâng được khối lượng khoảng 70g.

3. Bộ phận và nguyên liệu để lắp cánh tay robot đơn giản.

Dưới đây là các bộ phận chính mà bạn cần có:

Để điều khiển được cánh tay robot, chúng ta cần 6 động cơ servo:

• Chân đế
• Vai
• Khuỷu tay
• Cổ tay
• Gripper
• Tiện ích mở rộng Servos

Cánh tay:

• Tấm nhựa coroplast
• Gỗ
• Vít và đai ốc
• Keo dán

Các bộ phận khác:

• 4 bánh xe nhỏ
• Giá đỡ servo (ASB-24 và ASB-05)
• Cần điều khiển cũ có đầu nối cổng trò chơi
• Một mô-đun bluetooth
• 2 đầu nối chuối
• Điện trở 5 x 10k ohms
• 2 x điện trở khoảng 350 ohms
• Một công tắc
• Đèn led đỏ và xanh lục

Dụng cụ:

• Máy khoan
• Cái cưa
• Máy khoan cắt mài đa năng dremel

4. Chuẩn bị mỏ servo.

Để gắn servo vào cánh tay robot, bạn cần phải khoan hai lỗ trên trục servo. Bạn cần làm điều này với cả ba mỏ: của phần chân đế, vai và khuỷu tay. Bạn cũng sẽ phải tìm bu lông có chiều rộng và chiều dài thích hợp.

Để gắn mỏ vào cánh tay, hãy bắt đầu bằng cách ướm vào cánh tay. Sau đó, sử dụng lỗ ở giữa để vặn cố định vào servo.

5. Cắt phần chân đế.

Chân đế là phần giữ trọng lượng của cánh tay. Chúng ta sử dụng nó để gắn tất cả các thiết bị điện tử ở bên trong. Bề mặt của nó được làm bằng Plexiglass mà chúng ta có thể di chuyển để truy cập các thiết bị điện tử. Phần đế được làm bằng 4 phần chính: phần trên, hai bên và phần dưới. Các thông số kỹ thuật của hộp là 30x30x10cm. Đừng quên cắt một hình chữ nhật ở giữa phần trên cùng cho servo chân đế. Tạo hình chữ nhật sao cho phù hợp với thông số kỹ thuật của servo bạn đã chọn. Sử dụng một cái dremel và một cái giũa để tạo ra lỗ. 

Sau khi tất cả các bộ phận được cắt, hộp đã được lắp ráp, bạn có thể đặt servo chân đế vào vị trí. Đối với các mặt trống, chúng ta đặt một bảng Plexiglass lên một trong số chúng và mặt còn lại sẽ được sử dụng để đặt tất cả các đầu nối.

6. Làm một chiếc đĩa xoay.

Đế xoay rất khó chế tạo. Đầu tiên, cắt một chiếc đĩa có bán kính 10 cm. Bây giờ, chúng ta phải gắn servo vai vào nó. Bạn hãy làm một hộp gỗ để có thể cố định vào servo. Đảm bảo trục của servo được căn chỉnh với phần trung tâm đĩa. Tiếp theo, bạn gắn 4 bánh xe vào đĩa. Bây giờ, tạo một lỗ ở mặt sau của đĩa để bạn có thể lắp tất cả các dây vào.

Phần cuối cũng khá khó khăn. Bạn sẽ cần thêm một ít gỗ dưới đĩa để có thể gắn đĩa quay vào trục của servo chân đế. Lượng gỗ bạn thêm vào cần phải vừa đủ để trục có thể được gắn vào mỏ servo.

Ở giữa đĩa khoét một lỗ đường kính khoảng 1 cm. Gắn mỏ servo vào phần mở rộng bằng bu lông. Sau đó, lắp nó vào trục và dùng lỗ ở giữa để vặn chúng lại với nhau.

7. Tạo ra các đoạn cho cánh tay.

Khó có thể tạo ra cánh tay nếu không sử dụng công nghệ cắt laser. Đối với phân đoạn đầu tiên, chúng ta sử dụng hai lớp coroplast đối diện đã được dán lại với nhau. Sau đó, chúng ta dùng keo xi măng để dán lại. Coroplast yếu hơn gỗ nhưng dễ cắt hơn nhiều. Đối với phân đoạn thứ hai, chúng ta sử dụng gỗ. Đoạn thứ nhất dài 30 cm và đoạn thứ hai là 20 cm.

Đối với mỗi đoạn, hãy cắt một hình chữ nhật cách cạnh 2 cm để vừa với servo. Tiếp theo, khoan ba lỗ ở dưới cùng của mỗi miếng. Lỗ giữa cách mép dưới 2 cm. Các lỗ được sử dụng để gắn đoạn này vào trục của servo khác.

8. Lắp ráp các đoạn lại với nhau.

Bắt đầu bằng cách gắn mỏ servo vai vào đoạn đầu tiên. Sau đó, bạn có thể cố định servo khuỷu tay của mình trong hình chữ nhật của đoạn đầu tiên. Bạn có thể dễ dàng vặn nó trong coroplast. Sau khi hoàn tất, hãy gắn đoạn đầu tiên vào đế. Sau đó, dùng lỗ ở giữa để vặn chúng lại với nhau.

Bây giờ, gắn sừng của servo khuỷu tay vào đoạn thứ hai và vặn servo cổ tay vào đoạn thứ hai. Gắn đoạn thứ hai vào đoạn thứ nhất bằng cách đặt sừng servo khuỷu tay vào servo của nó. Vặn chúng lại với nhau bằng cách sử dụng lỗ ở giữa.

Bây giờ bạn có thể đính kèm đoạn hỗ trợ vào đoạn đầu tiên. Sản phẩm của bạn bây giờ trông giống như một cánh tay!

9. Lắp ráp bộ kẹp.

Đối với bộ kẹp, hãy bắt đầu bằng cách gắn giá đỡ C và giá đỡ đa năng với nhau. Sau đó, bạn có thể gắn servo làm cho bộ kẹp xoay vào giá đỡ. Vặn vít trong bộ kẹp vào servo đó và sau đó cố định servo cuối cùng vào bộ kẹp.

10. Điện tử.

Các mạch điện tử bao gồm bốn mạch chính: một để điều khiển các servo, một để điều khiển các đầu vào của cần điều khiển, một cho nguồn (công tắc và đèn led) và một để điều khiển tất cả chúng (Arduino).

Bạn sẽ cần một mô-đun bluetooth để kết nối cánh tay với ứng dụng. Mô-đun được kết nối với RX và TX. Tuy nhiên, bạn không thể tải mã của mình lên nếu chúng được kết nối, vì vậy bạn sẽ phải kết nối chúng ở cuối.

Để cung cấp nguồn cho cánh tay, bạn sẽ cần một nguồn điện có thể cung cấp 6 volt và tối đa 4 ampe. 

11. Mạch cho servo.

Mạch này khá dễ làm. Chỉ cần kết nối tất cả các đầu vào nguồn của các servo của bạn với nhau và đấu dây vào đầu vào. Làm tương tự đối với dây nối đất. Đối với các tín hiệu, chúng ta nối chúng lại như sau:

• Phần đế → chân 4
• Vai → chân 5
• Khuỷu tay → chân 6
• Cổ tay → chân 7
• Phần xoay của bộ kẹp → chân 8
• Gripper → chân 9

12. Cần điều khiển.

Để sử dụng cần điều khiển để điều khiển cánh tay robot, chúng ta cần xác định chốt của cổng trò chơi phụ trách công việc gì. Bạn hãy sử dụng sơ đồ chân và đồng hồ vạn năng để xác định nút nào được kết nối với chân nào.

Sau đó, bạn kết nối các chân với Arduino của mình. Để kết nối cần điều khiển với Arduino, bạn có thể sử dụng một cổng trò chơi có lỗ để tra đã được làm sạch và hàn dây vào đó.

Để kết nối các nút, hãy kết nối chúng với một trong các chân kỹ thuật số Arduino và với 5V bằng điện trở 10k. Để kết nối chiết áp, hãy kết nối chúng với một trong các chân analog của Arduino và với GND bằng cách sử dụng điện trở 10k. Chúng được nối như sau:

• Cần điều khiển → Chân Arduino
• Nút trên cùng → 2
• Nút kích hoạt → 3
• Biến trở X → A0
• Biến trở Y → A1
• Biến trở bánh xe → A2

13. Mạch điện.

Đối với mạch này, bạn sẽ cần hàn một chút. Để cánh tay robot đơn giản trở nên dễ sử dụng và vận chuyển nhất có thể, bạn hãy đặt tất cả các đầu nối trên bảng điều khiển phía trước đã được vặn vào đế.

Đầu tiên, bắt đầu bằng cách cắt một tấm gỗ (nó phải có kích thước khoảng 30 x 10 cm). Sau đó, khoan lỗ để gắn các bộ phận:

• Hai đầu nối chuối
• Hai lỗ gắn đèn led
• Một lỗ cho công tắc
• Một lỗ cho bộ chuyển đổi cổng trò chơi có lỗ tra
• Một lỗ cho arduino una

Sau đó, bạn có thể cố định tất cả các bộ phận trong lỗ của chúng bằng keo nóng. Bắt đầu bằng cách hàn một dây vào đầu nối chuối đen sẽ đi đến GND của Arduino. Các điện trở ở phía trước của đèn led cần phải ở khoảng 350 ohms.

14. Mã cho cần điều khiển.

Trước khi bắt đầu viết mã, chúng ta cần tìm hiểu cách hoạt động của cần điều khiển. Trong một phím điều khiển, có chiết áp. Như trong liên kết, mỗi biến trở được gắn với một trục. Kết quả là, khi bạn di chuyển cánh tay, bạn đang thay đổi điện trở của biến trở và do đó điện áp chuyển đến Arduino của chúng ta. Đó là sự thay đổi điện áp này mà chúng ta có thể phát hiện bằng Arduino. Arduino sẽ đọc một giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1023.

Bây giờ, chúng ta cần quyết định cách chúng ta sẽ điều khiển 6 servo chỉ với một phím điều khiển. Ví dụ:

• Nếu không có nút nào được nhấn; trục X điều khiển đế và trục Y điều khiển vai
• Nếu nút trên cùng được nhấn; trục X vẫn điều khiển đế nhưng trục Y hiện điều khiển khuỷu tay
• Nếu nút kích hoạt được nhấn; trục X điều khiển chuyển động quay của bộ kẹp và trục Y điều khiển cổ tay
• Bất cứ lúc nào, bánh xe di chuyển bên cạnh sẽ mở hoặc đóng bộ gắp

Tuy nhiên, chúng ta không chỉ muốn ánh xạ vị trí của cần điều khiển với góc của động cơ bởi vì điều đó có nghĩa là chúng ta sẽ phải giữ cần điều khiển ở vị trí cũ để giữ cho cánh tay nằm yên. Để khắc phục sự cố này, trước tiên chúng ta sẽ phải tìm các giá trị giữa của các chậu (hiệu chỉnh). Sau đó, mục tiêu của chúng ta là góc của các động cơ sẽ thay đổi tùy thuộc vào mức độ chúng ta đã di chuyển cần điều khiển. Chúng ta sẽ cần một hàm thực hiện một phép tính nhỏ để xác định xem chúng ta đã di chuyển cánh tay bao nhiêu.

15. Mã tự động.

Bây giờ chúng ta có thể di chuyển cánh tay bằng cần điều khiển để cánh tay có thể lặp đi lặp lại các chuyển động tương tự.

Để làm điều này, bạn hãy tạo 6 mảng. Mỗi servo có một mảng riêng. Trong mỗi mảng, có thể có tối đa 10 vị trí. Để di chuyển cánh tay, Arduino phải di chuyển tất cả 6 servo đến vị trí đầu tiên của mảng, sau đó đến vị trí thứ 2 và sau đó là thứ 3, v.v. Khi đến vị trí cuối cùng hoặc không còn vị trí nào nữa, cánh tay sẽ khởi động lại từ đầu.

Để cử động của cánh tay không bị giật, bạn hãy cách tăng góc cánh tay lên cho đến khi nó đạt được góc độ mong muốn.

16. Mã bluetooth.

Trước hết, chúng ta cần một chức năng gửi tất cả các góc độ cho ứng dụng. Chức năng này rất dễ thực hiện nhưng nó gây ra rất nhiều vấn đề khi nhận dữ liệu. Vì vậy, bạn phải đặt một điều kiện là chỉ gửi dữ liệu nếu bạn không nhận được bất kỳ dữ liệu nào. Bạn cũng phải gửi '#' ngay từ đầu vì đó là những gì ứng dụng sẽ tìm kiếm.

Tiếp theo, chúng ta cần một chức năng để đọc dữ liệu gửi đến. Mục tiêu của chức năng này là lấy dữ liệu được gửi bởi ứng dụng và đặt nó vào các mảng được lặp lại nhiều lần. Để thực hiện chức năng này, trước tiên chúng ta cần biết những gì chúng ta sẽ nhận được. Ứng dụng sẽ gửi các chương trình dưới một biểu mẫu.

17. Ứng dụng.

Trong ứng dụng, bạn có thể: kết nối điện thoại của mình với cánh tay, tải chương trình đã lưu vào Arduino, bắt đầu hoặc dừng cánh tay chạy chương trình và tạo một chương trình mới.

Dưới đây là cách điều khiển cánh tay robot:

• Đầu tiên, chọn cánh tay robot của bạn trong danh sách thiết bị
• Sau đó, nhấp vào nút “manual” ở trên cùng để chuyển sang điều khiển tự động
• Khi ở chế độ tự động, hãy chọn chương trình bạn muốn trong vòng xoay
• Sau khi chương trình được chọn, hãy nhấp vào “tải” để gửi nó đến Arduino và đợi một vài giây
• Sau khi chương trình đã được tải, hãy nhấp vào “chạy” để bắt đầu chạy hoặc “dừng” để dừng chương trình
• Nếu bạn muốn tạo một chương trình mới, hãy nhấp vào “chương trình mới”. Tại đây, bạn có thể tạo một chương trình mới có tối đa 10 vị trí. Di chuyển cánh tay đến vị trí đầu tiên bằng phím điều khiển, sau đó nhấp vào “lưu vị trí”. Thực hiện điều này cho mọi tư thế cho đến khi bạn hoàn thành chương trình của mình. Khi bạn hài lòng với các vị trí, hãy đặt tên cho chương trình của bạn và nhấp vào “lưu”.

Vậy là chỉ với 17 bước, chúng ta đã có thể chế tạo thành công một sản phẩm cánh tay robot đơn giản. Bạn đã sẵn sàng chế tạo và khoe thành quả chưa?

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !

Hotline / Zalo: 0903 666 014

Website: https://uniduc.com/vi

-------------////--------------------------------------------////------------

HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.