Brazo Robótico MeArm V1.0 – Construye tu Brazo Robótico con Arduino y Raspberry Pi

Componentes y materiales

Arduino UNO	×	1
Raspberry Pi 2 Model B	×	1
Kit MeArm	×	1

Sobre el proyecto

Estas son las instrucciones de montaje más recientes para el brazo robótico MeArm. El MeArm apareció por primera vez en Instructables en abril de 2014, ganando el segundo premio en el concurso de robots. Desde entonces, se han construido alrededor de 10.000 unidades en todo el mundo. Solo unas pocas se muestran en nuestro mapa, pero estamos muy orgullosos de que, con la ayuda de Instructables, nos hayamos convertido en el primer robot viral del mundo.

Hemos reunido estas instrucciones para complementar las de nuestra página de recursos.

Paso 1: Consigue tus archivos, ¡enciende tus láseres!

El MeArm sigue siendo y ha sido prácticamente siempre hardware de código abierto. Puedes descargar nuestros archivos en Thingiverse. Es un archivo .dxf que debería funcionar en la mayoría de cortadoras láser; hemos incluido un recuadro alrededor de las piezas para que puedas ajustarlo al tamaño correcto. Usamos acrílico de 3 mm, pero el diseño es bastante tolerante y se ha visto hecho en madera e incluso impreso en 3D.

Necesitarás un montón de tornillos. La lista actual requiere:

• Tuercas M3 × 11
• Tornillos 6 mm × 7
• Tornillos 8 mm × 15
• Tornillos 10 mm × 5
• Tornillos 12 mm × 8
• Tornillos 20 mm × 4

Todo en tamaño M3 (métrico 3 mm). Entiendo que puede ser difícil de encontrar en EE. UU., pero ¡llegasteis a la Luna, podéis encontrar una alternativa adecuada!

Paso 2: ¡Espera! ¡Calibremos!

Si has cortado tus piezas con láser o has comprado uno de nuestros kits, querrás empezar a montar. Pero primero debes completar un paso vital: calibrar los servos. Aquí usamos nuestra Brains Board, compatible con Arduino, pero puedes usar cualquier cosa que genere una señal PWM para calibrarlos. Hay código MeArm disponible para Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone Black, Spark Core y Espruino.

Usando nuestra Brains Board, vendrá programada para ir a las posiciones por defecto: 90, 90, 90 y 25 para los servos del centro, izquierda, derecha y garra respectivamente. Marca una línea central en el eje y el cuerpo del servo y también márcalos como c, l, r y c (o con otro sistema que te resulte significativo).

No intentes girarlos a mano; el par que puedes aplicar con la mano podría desgastar los engranajes del servo. Por la misma razón, es muy importante que hagas este proceso antes de montar tu MeArm.

Si usas un Arduino, la configuración mostrada en la imagen superior y este código te darán el mismo resultado. Usamos Codebender para nuestro código de demostración. Por favor, usa este enlace si vas a abrir una cuenta.

La parte más importante al configurar tus servos es darte cuenta de que no puedes alimentarlos desde tu microcontrolador. Necesitas una fuente de alimentación separada de 5-6 V 2 A, con masa común al microcontrolador. Consulta la imagen de configuración de Arduino para más información.

Paso 3: ¡Vamos allá!

Con los servos calibrados, podemos empezar. Literalmente, si tienes uno de nuestros paquetes "snap out".

Probablemente tengas que dedicar un tiempo a quitar el film protector de las piezas de acrílico. Puedes hacerlo a medida que avanzas o todo a la vez. Tú decides.

Localiza la pieza más grande (#1) y coloca las patas adhesivas en sus esquinas. Luego inserta los cuatro tornillos de 20 mm desde la parte inferior y enrosca cuatro tuercas a mitad de camino. Ahora busca la pieza #2, #3, tu servo central y dos tornillos de 8 mm. Pasa el servo a través de la pieza #3 (el collar). Pasa los tornillos por el collar y enróscalos en la pieza #2.

Los tornillos roscan en la pieza #2, es decir, crean su propia rosca. En el MeArm hay dos tamaños de agujero: uno de ~3 mm por donde pasa el tornillo y otro de ~2,6 mm donde el tornillo roscará. Este método lo tomamos del increíble PlotClock de Joo.

Ahora unimos el conjunto servo/collar a la pieza #1 mediante los tornillos de 20 mm, que roscarán y la orientación de los agujeros debería impedir montarlo al revés. Esto se llama Poka-yoke, un método para hacer diseños a prueba de errores. Si tienes un modelo temprano v1.0, verás que mi intento fue excesivo: solo 1 de 8 formas de hacerlo bien (si no coinciden los agujeros, dale la vuelta a la pieza). Las versiones posteriores, moderadas por el consejo de Scott Pierce, tienen 1 de 2 formas.

Paso 4: Lado izquierdo

Ahora localiza las piezas #4, #5, #6, servo izquierdo, dos tornillos de 8 mm y un kit de fijación de servo.

Pasa el servo a través del collar (pieza #5) y luego el cable del servo por el orificio de gestión de cables. Atornilla el collar a la pieza #4 usando los tornillos de 8 mm con cuidado de no apretar demasiado. No quieres que el acrílico se doble, solo que sujete el servo en su sitio.

Une la fijación del servo (la pieza blanca, llamada "cuerno") al brazo del servo (#6) usando los tornillos autorroscantes del kit de fijación. Estos roscarán en el cuerno de plástico blanco. Pueden ser un poco difíciles, ten cuidado. Si estás montando con un niño, este es el momento en que querrás ayudar.

Coloca la fijación en tu servo calibrado como se muestra; debe quedar paralela al lado más largo de la pieza #4 y las líneas que dibujaste antes deben seguir alineadas. Usa el pequeño tornillo métrico del kit del servo para fijarlo, pero de nuevo ¡no aprietes demasiado!

Paso 5: Lado derecho

Las piezas necesarias aquí son: #5, #12, #13, #17, dos tornillos de 8 mm, un tornillo de 6 mm, el servo derecho y un kit de fijación de servo.

Pasa el servo a través del collar y el cable por el orificio de gestión de cables como antes, fíjalo a la placa lateral con los tornillos de 8 mm, teniendo cuidado de no romper la placa por exceso de apriete. Une el cuerno blanco del servo al brazo del servo (#13) usando los tornillos puntiagudos como antes. Colócalo en el servo con el brazo a 90 grados del lado más largo de la placa lateral. De nuevo, las líneas negras que hiciste deben alinearse.

Finalmente, en esta etapa, une la pieza #17 a la placa lateral usando el tornillo de 6 mm.

Paso 6: Construye la parte central

Estas piezas unen las secciones izquierda y derecha. Las llamamos la base y el cerdo.

Para la base, busca la pieza #14 y un kit de fijación de servo. Con cuidado, observando la orientación, une el cuerno del servo usando los tornillos puntiagudos. En esta etapa, ofrécela a la pieza lateral izquierda para ver si lo tienes todo bien orientado. El Poka-yoke debería guiarte.

Para el cerdo, busca las piezas #8, #9, #10 y un tornillo de 10 mm. Únelas en el orden mostrado: #9, #10, #8 con el tornillo entrando desde el lado #8 y roscando en #9. Perdona lo confuso del orden, ¡es la primera vez que lo escribo con los números! Es importante que estas piezas se muevan alrededor del eje (el tornillo) en línea recta y que se muevan libremente. Si no se mueven en línea recta, desatornilla, sujétalas juntas y vuelve a atornillar para que estén lo más paralelas posible.

Paso 7: Izquierda al centro

Ahora queremos empezar a unir las partes izquierda y derecha usando las partes centrales.

Primero, une el ensamblaje izquierdo a la pieza #7 con un tornillo de 12 mm y una tuerca. La forma más fácil es pasar el tornillo de 12 mm a través del ensamblaje izquierdo y poner la tuerca media vuelta. Pon la ranura de la pieza #7 sobre la tuerca y empieza a apretar el tornillo. No aprietes demasiado.

Deberías ver la ranura para el cerdo en la pieza #7 (el puntal frontal). Coloca el cerdo en la ranura, luego inserta la pieza base en las ranuras del ensamblaje izquierdo y haz palanca hacia arriba para unir las ranuras del cerdo. Revisa bien el cuerno del servo aquí; si lo tienes al revés, te arrepentirás luego.

Con el cerdo en su sitio, puedes unir una palanca (#17), un separador opcional (#20) a la palanca del servo (#6) y la palanca del cerdo (#9) juntas con un tornillo de 12 mm o 10 mm según necesites el separador. Los servos Doman que se ven aquí no requieren separador, pero los servos más recientes que usamos sí. Hay repuestos en nuestro paquete para este propósito.

Ahora une el puntal trasero, pieza #11, usando un tornillo de 12 mm y una tuerca como en el puntal frontal. Debe encajar sobre la parte trasera del cerdo y también sobre el bulto de la placa base. Aprieta pero deja un poco de holgura, ya que el ajuste será útil al unir la parte derecha.

Paso 8: Une el lado derecho

Ahora unimos el lado derecho a nuestro complejo ensamblaje, lo que también implica colocar la pieza de tejido #15.

Une la pieza #15 a la pieza #10 (en el cerdo) usando un tornillo de 12 mm y una tuerca.

Viene lo de unir el lado derecho al resto del ensamblaje. Puedes poner los tornillos de 12 mm y tuercas a través del lado derecho antes de intentar unir las piezas, o puedes dejarlos y ponerlos después. Aquí intentas encajar varias piezas en ranuras al mismo tiempo y puede ser complicado.

Tómate tu tiempo y ten paciencia. Este paso es el más difícil de todo el montaje. ¡Una vez hecho esto, se pone más fácil, lo prometo!

Paso 9: Une a la base, añade antebrazo izquierdo

Ahora que tenemos el precioso ensamblaje central completo, podemos atornillarlo a la base.

Es cuestión de encajar el cuerno del servo al servo central y asegurar con un tornillo.

Ahora podemos añadir la pieza #16 con dos tornillos de 6 mm. Esto se atornillará a la pieza #10 y a la #17. ¡Deberías poder mover el servo fácilmente con esta nueva pieza!

Paso 10: Antebrazo derecho

A continuación construimos el antebrazo derecho.

Lo primero es enganchar la pieza #18 al antebrazo izquierdo que acabas de colocar y luego al antebrazo derecho, al que llamaremos pieza #31 (parece que no está numerada).

Une la pieza triangular #19 a la pieza #31 y a la pieza #13 (la que está unida al servo) con un tornillo de 10 mm. No aprietes demasiado, necesitamos que todas estas piezas se muevan libremente.

Une la parte trasera de la pieza #19 a la pieza #17 unida a la placa lateral derecha, usando un tornillo de 10 mm y un separador (#20) entre medias.

Luego une la pieza final #17 al interior frontal de la pieza #19 con un tornillo de 6 mm.

Paso 11: ¡Construye la garra!

Pasa el servo a través del collar restante, #21. Inserta las piezas #22 y #23 en las ranuras laterales formadas por el servo y la pieza #21, luego, usando la pieza #24, sujétalas con cuatro tuercas de 8 mm. Ten cuidado, casi terminamos, no querrás romper nada.

Las siguientes piezas estarán un poco sueltas hasta que el último tornillo esté en su sitio, así que no te preocupes si se te cae algo ahora. Fija la pieza #28 a través del agujero izquierdo del conjunto de la cabeza con un tornillo de 8 mm en la pieza #25. Luego engrana los engranajes de la pieza #27 y pasa un tornillo de 12 mm a través de ella, el conjunto de la cabeza y la pieza #25. Esto no estará seguro aún, pero los mantiene juntos.

Une un cuerno de servo a la pieza #30 y fíjalo al servo usando el tornillo métrico. Une la pieza #29 a la #30 usando dos tornillos de 6 mm.

Ahora puedes unir la pieza #26 al tornillo de 12 mm suelto y asegurarla al agujero extra de la pieza #27 con un tornillo de 8 mm.

Paso 12: Añade la cabeza

La última parte es colocar la cabeza.

Se sujeta con dos tornillos de 8 mm a través de los antebrazos en las piezas #22 y #23 de la cabeza. Puede facilitarse aflojando los tornillos de 8 mm en la abrazadera del servo de la cabeza.

¡Ahora enciende y a jugar!

Paso 13: Solución de problemas

Esta sección se irá completando con el tiempo con los problemas más comunes. Si tienes alguno, avísanos y lo añadiremos.

El brazo del servo izquierdo parece atascado. Normalmente se debe a una articulación rígida. La fijación del conjunto de la cabeza es la que la gente olvida.

Código

• Archivo sin título

Archivo sin título Arduino

#include <Servo.h>
Servo middle, left, right, claw; // crea 4 "objetos servo"

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  middle.attach(11); // conecta el servo en pin 11 al objeto middle
  left.attach(10);   // conecta el servo en pin 10 al objeto left
  right.attach(9);   // conecta el servo en pin 9 al objeto right
  claw.attach(6);    // conecta el servo en pin 6 al objeto claw
}

void loop() {
  middle.write(90); // establece la posición del servo según el valor (grados)
  left.write(90);   // lo mismo
  right.write(90);  // y otra vez
  claw.write(25);   // ya lo has adivinado
  delay(300);       // no actualiza constantemente los servos para no freírlos
}

Codebender

https://codebender.cc/sketch:148456

Piezas personalizadas y cajas

Archivos de corte láser e impresión 3D disponibles en la página del proyecto.