mercoledì 8 maggio 2019

Manipolatore 6 assi - preparativi per inizio lavori

Ciao a tutti,
chi mi segue avrà sicuramente notato che non scrivo articoli ormai da mesi, questo non significa che ho smesso di creare cose al contrario mi sono dedicato ad un progetto piuttosto ambizioso, forse oltre le mie capacità ma senza provarci è impossibile saperlo così mi sono buttato e come si dice: "o la và o la spacca".

Il titolo di questo post dovrebbe già parlare chiaro, voglio tentare di costruire un robot antropomorfo a 6 assi comandato non so bene ancora con cosa, probabilmente con Arduino + Raspberry comunque per il momento la questione software vorrei accantonarla perchè la cosa che mi preoccupa di più è il dimensionamento di tutte le componenti in particolar modo il sistema di trasmissione e i calcoli fatti per la coppia di tenuta di tutti e 6 i motori considerando il peso non trascurabile di tutti gli snodi.

Non ho mai avuto alcuna esperienza in campo robot per cui tutto quello che sto facendo è un vero e proprio azzardo e spero tanto di non dover abbandonare il progetto a causa di errori da principiante.

E' vero potevo iniziare con braccio a 4 assi, sarebbe stato più semplice ma no, se devo sporcarmi le mani lo faccio per bene.
In commercio si trovano centinaia di modelli dai 4 ai 6 assi ma comprarlo non sarebbe stata la stessa cosa e poi non mi piacciono proprio i bracci azionati dai classici servi, non mi danno la sicurezza dei movimenti così ho optato per i motori stepper.
I motori stepper come ben si sa hanno bassa coppia di tenuta ed è fondamentale applicare dei riduttori per aumentarne la potenza e allo stesso tempo ridurre il backlash.
Il materiali di costruzione che ho scelto sono ferro e alluminio di spessori dal 2 al 10 mm tagliati al laser cercando di mantenere più leggeri gli snodi lontani dalla base.
Come sistema di trasmissione ho deciso per le cinghie T10, ogni scelta costruttiva l'ho fatta cercando di contenere i costi il più possibile e riducendo al minimo le lavorazioni più complesse.

Se sei interessato a questo progetto e vuoi replicare il robot clicca qui

Progettazione

Mi ci sono volute circa  250 ore di lavoro per buttare giù il progetto disegnando ogni singolo componente rondelle comprese. Per arrivare al prototipo definitivo ne ho modellati altri 5 con forme, caratteristiche e sistemi di trasmissione diversi dai quali ho cercato di prendere il meglio da ognuno per soddisfare tutti i requisiti che mi ero imposto.



Qualche giorno fa ho ricevuto i pezzi tagliati al laser e per chi fosse interessato la ditta a cui mi sono rivolto si chiama De Carli http://decarligiancarlo-tagliolaser.it/ sono dei veri professionisti, altissima qualità, costi molto contenuti e soprattutto tagliano l'alluminio fino a 10 mm.

Accorgimenti progettuali

Dal momento che tutto il progetto è basato su pezzi tagliati al laser mi sono subito scontrato con una problematica, il taglio laser per quanto sia preciso è conico, parliamo di un decimo o anche meno ma quando si devono realizzare delle sedi per i cuscinetti la differenza si vede eccome.
C'è da aggiungere anche che il fascio laser ruba circa 1 decimo per cui un foro da 22 mm potrebbe diventare da 22.20 mm e questo effetto è maggiore all'aumentare dello spessore e varia anche in funzione del materiale tagliato.



Per evitare di far tagliare tutti i pezzi e scoprire che le misure sono sballate ho prima preparato un campione da far tagliare sia sul ferro che sull'alluminio da 10 mm e fare una lettura di tutte le misure per capire come dimensionare tutti i fori per i cuscinetti e gli incastri compensando la conicità e la maggiorazione del taglio.

L'obiettivo è quello di fare i fori leggermente più piccoli per poi finirli con l'alesatore (che non ho) o con la lima da ferro (che ho), un pò si sano aggiustaggio non guasta mai, chi ha fatto l'ITIS lo ricorderà bene ;-)



Questi sono i campioni che ho fatto tagliare, con il calibro e tanta pazienza ho preso tutte le letture dei diametri sia dal lato sopra che dal quello sotto e poi ho fatto una media di tutte le letture per capire di quanto ridurre il foro nel progetto minimizzando il più possibile le operazioni di alesatura.

Di seguito riporto tutte le misurazioni fatte sui fori dal 21,90 al 22,10 con i valori di lettura minimi e massimi.
Questa tabella mi è stata di grande aiuto per evitare sorprese.


Come dicevo, qualche giorno fa mi sono arrivati tutti i 117 pezzi tagliati al laser, la qualità di taglio è veramente ottima. costo totale dei pezzi € 220




Attrezzatura necessaria

Ho intenzione di fare le cose per bene e per l'occasione mi sono comprato un nuovo giocattolino indispensabile per procedere con questo lavoro e comunque era un pò che ci stavo pensando.
Si tratta di un bel tornio usato di fabbricazione italiana del 1963, un monoblocco di ghisa da 1 tonnellata che ancora spacca il centesimo, perfetto! costo € 2500


Ho tornito i primi alberi ed è stato un piacere rispetto al tornio Fervi (cinese) che avevo prima, mi è sembrato di tornare agli anni dell' ITIS...



Un elemento fondamentale per far ruotare i giunti sono i cuscinetti e in questo periodo mi sono davvero fatto una cultura.
Ho trovato un sito francese molto fornito e molto professionale www.123cuscinetti.it
si possono trovare cuscinetti di ogni tipo e dimensione ed ha un motore di ricerca potente e facile da usare. Ho fatto l'ordine  ma arriveranno fra una decina di giorni, per questo progetto serviranno 19 cuscinetti, costo totale € 110.

Fino ad ora la spesa è arrivata a € 330 e mancano ancora le cinghie metriche, le pulegge, i 6 motori con tanto di riduttore epicicloidale, l'elettronica di controllo + varie ed eventuali.

Nell'attesa dell'arrivo dei cuscinetti mi sono portato avanti realizzando alcuni strumenti per aiutarmi nel lavoro, ho costruito una specie di lapidello con un flessibile per pulire i pezzi dalle bave e lucidarli + un piccolo divisore meccanico per la foratura delle flange.

Non ho documentato la realizzazione del lapidello perchè è bastato saldare qualche tubolare per ingabbiare il flessibile su un braccio rotante.
Usato in senso orizzontale diventa un lapidello mentre messo in verticale si trasforma in una troncatrice.




Il divisore meccanico l'ho progettato con Rhino ed è composto da pochi pezzi di ferro da 10 mm tagliati al laser. E' composto da una base che verrà fissatta al trapano a colonna e da una piastra rotante tramite un cuscinetto (che deve ancora arrivarmi) sulla quale ho bloccato un mandrino per tornio da 100 mm.


La piastra sulla quale è fissato il mandrino ha delle tacche (incastri) che permettono di creare fori su una circonferenza con divisioni da 8, 6, 3, 4, 2 che al 90% rappresentano le situazioni più comuni.



Il funzionamento è molto semplice:
  1. Sgancio la leva (A) dal disco
  2. Ruoto la piastra (B) fino alla tacchetta desiderata
  3. Posiziono la leva (A) nella sede della tacchetta
  4. Serro il disco (B) con le piastre (C) 
  5. Pronto per la foratura



Se funziona e quanto è affidabile ancora non posso dirlo con certezza perchè non è completo ma in linea teorica non ci vedo particolari problemi. Vi aggiornerò al primo utilizzo.

Qualche mese fa avevo anche realizzato un prototipo in legno in scala ridotta con lo scopo di studiare meglio gli snodi dei giunti e il sistema di trasmissione più idoneo.




Fino ad ora tutto quello che avete letto fa solo parte dei preparativi il bello dovrà ancora venire...


Continua a leggere la parte seconda

Grazie per la lettura


23 commenti:

  1. Non ho parole !!! bravo e....in bocca al lupo... ;)

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  2. È pazzesco !!! Sei un genio . A presto

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  3. Bel progetto Mirko mi piace sei sempre bravo lo leggerò meglio con cura complimenti

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  4. Grande progetto, aspetterò il risultato del lavoro.

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  5. Stima ...spero che Tu abbia dei figli queste sono passioni che formeranno nuove giovani menti e persone ....ne abbiamo tanto bisogno
    Di nuovo complimenti attendiamo credo tutti nuovi aggiornamenti

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    1. si due, e spero davvero si appassionino a questo tipo di attività.
      grazie per avermi scritto.
      saluti

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  6. Sei GRANDISSIMO.
    Un inchino per te è sempre troppo poco!
    P.S.: sapessi "per colpa tua" quante CNC autocostruite, terminate e non, ho in casa... GRAZIE ;-)

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    1. grazie mille Piero sei troppo gentile...
      le CNC che si ammucchiano in casa è un problema comune a gente come noi ahahah
      a presto!

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  7. Eccezionale progetto, assolutamente notevole ed è evidente che hai dato molta attenzione ai dettagli. Sono molto contento che qualcuno abbia la passione non solo per progettare ma anche per divulgarle (che ti invidio) contenuti di altissima qualità(cosa più unica che rara in questi tempi). Chissà che anche questo progetto come altri non siano per me fonte di ispirazione, certo che mettere le mani su un progetto simile per adattarlo ai miei scopi farebbe paura(sopratutto paura di peggiorarlo anzichè migliorarlo per certi scopi)..

    Mi auguro che il progetto giunga al termine senza intoppi, in bocca al lupo.

    Alberto

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    1. Grazie Alberto per il supporto e per considerazione che hai nei miei confronti.
      Spero di riuscire a soddisfare le aspettative mie e di tutti.
      Saluti e al prossimo aggiornamento

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  8. Ciao. Mi chiamo Raffaele Damiani e sono di Pesaro. Ho visto i tuoi post e trovo tuoi progetti straordinari. Mi piacerebbe contattarti. Vorrei parlarti di una cosa riguardo al progetto dello scanner 3d.

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    1. Ciao Raffaele, siamo quasi vicini di casa...
      lasciami la tua email così ti contatto in privato.
      saluti

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  9. Risposte
    1. Grazie Valerio, spero di non deludere nessuno.
      a presto!!!

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  10. Estou totalmente apaixonada pelo teu trabalho. Muito obrigada por compartilhar e Parabéns!!! Se eu morasse na Italia, ia te pedir oportunidade de estágio. lol

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    1. thanks you Luiza for what you wrote, I'm very happy.
      Unfortunately this is not my job it is just a hobby that I carry on in my spare time.

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