Brazo robótico de bajo costo

Brazo robótico de $250

• Este repositorio incluye archivos para construir y controlar un brazo robótico económico que cuesta alrededor de $250.
• También se puede construir un segundo brazo robótico (brazo líder) para controlar otro brazo (brazo seguidor).
• El diseño del brazo líder está inspirado en el proyecto GELLO, pero fue hecho de forma más simple.
• Estos brazos robóticos son adecuados para el aprendizaje robótico.
• Los dos brazos robóticos también pueden usarse para doblar ropa.
• El brazo robótico usa servomotores Dynamixel XL430 y XL330.
• El motor XL430 es casi el doble de potente y se usa en las dos primeras articulaciones.
• El motor XL330 es más débil, pero pesa solo 18 g cada uno, lo que hace que el brazo sea muy ligero y rápido.
• Dynamixel vende el adaptador U2D2 para conectar servomotores a una computadora, pero es caro y tiene una latencia muy alta.
• Este brazo robótico fue construido usando una placa adaptadora más barata.
• El brazo robótico puede controlarse con Dynamixel SDK: pip install dynamixel-sdk

Brazo seguidor

Materiales necesarios

• 2x Dynamixel xl430-w250, $100
• 4x Dynamixel xl330-m288, $96
• Rueda loca XL330, $10
• Rueda loca XL430, $7
• Placa controladora de servos con bus serial, $10
• Reductor de voltaje, $4
• Fuente de alimentación de 12V, $12
• Prensa de mesa, $6
• Cables, $7
• Normalmente se puede usar un código de descuento del 10% en la tienda de Robotis.
• Puede ser útil agregar cinta de agarre al gripper.
• Se necesita un cable USB-C para conectar la placa controladora de servos a la computadora.

Ensamblaje

• Enlace al video de ensamblaje: https://youtu.be/RckrXOEoWrk
• Todas las piezas se imprimen en una impresora 3D. Los archivos STL están en hardware/follower/stl.
• Las piezas están diseñadas para que sean fáciles de imprimir. Solo las partes móviles del gripper necesitan soportes.
• Ensambla el brazo sin la base. Asegúrate de que los servos estén fijados en la misma posición que en el CAD.
• Suelda los cables al reductor de voltaje. Conecta la entrada al conector hembra y la salida al conector macho.
• Atornilla el reductor de voltaje y la placa controladora de servos a la base.
• Atornilla la base al brazo.
• Conecta los puertos D, V, G de la placa controladora al servo de rotación del hombro.
• Conecta el servo de rotación del hombro al servo de elevación del hombro.
• Conecta la entrada del reductor de voltaje a los puertos V y G de la placa controladora.
• Conecta la salida del reductor de voltaje y el puerto D restante de la placa controladora al servo del codo.
• Conecta la placa controladora a la fuente de alimentación.
• Conecta la placa controladora a la computadora (debería funcionar en Linux y macOS).
• Verifica el nombre del dispositivo (por ejemplo, /dev/tty.usbmodem57380045631) ls /dev/tty.*
• Escanea el dispositivo con Dynamixel Wizard.
• Conéctate al servo XL330 y verifica el voltaje de entrada. Ajusta el tornillo del reductor de voltaje para que el voltaje de entrada sea 5V.
• Establece el ID del servo en 1 para el servo del hombro y en 5 para el servo del gripper.
• Establece la tasa de baudios en 1M para todos los servos.

Brazo líder

Materiales necesarios

• 6x Dynamixel xl330-w077, $144
• Placa controladora de servos con bus serial, $10
• Fuente de alimentación de 5v, $6
• Prensa de mesa, $6
• Marco XL330, $7
• El ensamblaje del brazo líder es más simple porque todos los motores usan 5v.
• El gripper se reemplaza por una empuñadura y un gatillo.
• Durante el uso, se puede aplicar un pequeño torque al gatillo para que quede abierto por defecto.
• El diseño de GELLO usa un resorte para este propósito, pero el ensamblaje es mucho más difícil.
• Se puede usar el script teleoperation.py para probar el brazo. Sin embargo, puede que sea necesario ajustar el nombre del dispositivo.

Opinión de GN⁺

• Este proyecto de brazo robótico puede ser un recurso muy interesante para la comunidad de robótica y DIY. La experiencia de construir y programar directamente un brazo robótico con funciones avanzadas a bajo costo puede ser de gran ayuda para el aprendizaje y la innovación.
• El proceso de ensamblaje y programación del brazo robótico puede dar a ingenieros de software principiantes una comprensión integrada de la ingeniería mecánica y el software. Esto es útil para aprender enfoques multidisciplinarios necesarios para resolver problemas del mundo real.
• La naturaleza de código abierto del proyecto permite que los usuarios modifiquen y mejoren libremente el código, lo que hace posible una mejora continua impulsada por la comunidad.
• Sin embargo, este tipo de proyectos puede resultar algo difícil para usuarios generales, especialmente si no están familiarizados con el ensamblaje de hardware o la configuración de software. Por eso es importante contar con documentación amigable para el usuario o con una comunidad de soporte en línea.
• Al adoptar esta tecnología, se deben considerar la precisión, la durabilidad y la seguridad, y se debe reconocer que puede tener limitaciones de rendimiento en comparación con brazos robóticos comerciales.

[GN⁺]

Comentarios en Hacker News

• Estoy construyendo un robot con forma de brazo para un amigo que sopla vidrio. Estoy considerando usar un robot para biselar en lugar de una biseladora manual, con el fin de hacer colgantes de vidrio con facetas.

  • La repetibilidad es la parte difícil. Se necesitan tolerancias precisas, y cada articulación del brazo robótico añade imprecisión cuanto más lejos está de la base. Por ejemplo, si hay 1 mm de holgura en la base, a 20 cm de distancia en el extremo del brazo habrá 4 mm de holgura, y en secciones más alejadas habrá aún más.
  • Para el biselado se necesita una resolución mucho más fina que la de los servomotores comunes. Poner engranajes es complicado, porque se necesita backlash para ajustar las articulaciones, pero también hay que regularlo para que no haya demasiada fricción al moverse. Los engranajes sinfín son demasiado lentos y excesivamente rígidos para usarlos. Por eso, los engranajes cicloidales parecen ser la mejor opción para un brazo robótico. Además, como trabajar con vidrio es inestable, se necesitan servomotores reales con retroalimentación constante.
  • Estimo un costo de construcción de 1 a 2 mil dólares. La mayor parte se irá en las cajas de engranajes.

• Me sorprende que todavía no exista una empresa que produzca en masa brazos robóticos baratos, de alta calidad y razonablemente estandarizados. Muchas cosas ya han llegado a precios de consumidor/aficionado, como las impresoras 3D o las máquinas CNC, pero los brazos robóticos todavía parecen ser un área poco explorada. Tienen un potencial similar al de Arduino/Raspberry Pi, pero todavía no he oído de un nombre o ecosistema igual de popular.

• Sugiero empezar con algo menos ambicioso. Por ejemplo, una plataforma robótica de bajo costo que pueda seguir a una persona, transportar objetos y evitar obstáculos. Ni siquiera necesita brazos; yo puedo usar mis propios brazos para cargar y descargar cosas.

  • Cuando tuve una lesión en la pierna y usaba muletas, mover cosas se volvió de repente un problema. Hay muchas personas con movilidad limitada y, además, a veces uno pierde objetos con frecuencia, así que un robot así podría ser útil.
  • En AliExpress hay muchos chasis de autos robot de juguete, pero no tienen un tamaño que pueda considerarse práctico (su lado más grande mide menos de 20 cm).

• Me pregunto cuánto peso puede levantar el robot.

  • Cuando hago ejercicio en mi gimnasio casero, me gustaría manipular un ventilador para que me eche aire en la cara, pero el ventilador pesa varias libras.
  • Como alternativa, ¿alguien tiene recomendaciones de motores de hardware adecuados para este tipo de proyectos?

• Soy un entusiasta de la tecnología fascinado con los brazos robóticos. Pero me pregunto cómo los usa la gente para tareas domésticas prácticas. Es más divertido hackear algo cuando hay un buen proyecto detrás.

• Si te interesa este tema, también recomiendo productos totalmente ensamblados y no solo DIY.

  • Tengo uno con una calidad sorprendente por el precio.

• Lo que quiero hacer: una base de disco circular sobre una mesa giratoria, con un soporte que mantenga el teléfono en posición vertical. El soporte tendría 4 micrófonos pequeños unidireccionales que, después de filtrar las frecuencias humanas, determinarían de qué dirección viene el sonido. Entonces el teléfono giraría continuamente para apuntar en esa dirección.

  • El caso de uso son las videollamadas frecuentes con mi familia. Como la familia se sienta alrededor de la mesa del comedor, no hay un buen lugar para poner el teléfono. Con este soporte giratorio automático, el teléfono rotaría automáticamente hacia quien esté hablando.
  • Puedo escribir el código de procesamiento de audio, pero no tengo idea de cómo empezar con el hardware. Si alguien quiere robarse la idea, adelante, pero por favor comparta cómo construirlo. Quiero que esto exista y me gustaría saber cómo hacerlo yo mismo como proyecto divertido.

• Estaba construyendo el brazo impreso en 3D Thor, pero este proyecto se ve mucho mejor. Creo que voy a cambiar de rumbo.

  • Aparte: estos servomotores cambian totalmente el juego.

• Como usuario de Dynamixel desde hace mucho tiempo, estoy de acuerdo en que el adaptador U2D2 es caro en comparación con otras opciones. Pero me gustaría ver una base cuantitativa para la afirmación de que “la latencia es muy alta”. Siempre lo he encontrado como una opción confiable para baja latencia (~1 ms) en varias plataformas.

• Compré un brazo robótico de Sainsmart. Es barato y tiene 6 grados de libertad, así que lo uso para practicar programación de robots.