Bras robotique à bas coût

 (github.com/AlexanderKoch-Koch)
2 points par GN⁺ 2024-04-03 | 1 commentaires | Partager sur WhatsApp

Bras robotique à 250 $

  • Ce dépôt contient les fichiers nécessaires pour fabriquer et contrôler un bras robotique bon marché coûtant environ 250 $.
  • Il est aussi possible de construire un deuxième bras robotique (bras leader) pour contrôler l’autre bras (bras suiveur).
  • La conception du bras leader s’inspire du projet GELLO, mais en plus simple.
  • Ces bras robotiques sont bien adaptés à l’apprentissage robotique.
  • Les deux bras peuvent aussi être utilisés pour plier des vêtements.
  • Le bras robotique utilise des servomoteurs Dynamixel XL430 et XL330.
  • Le moteur XL430 est presque deux fois plus puissant et est utilisé pour les deux premières articulations.
  • Le moteur XL330 est moins puissant, mais ne pèse que 18 g, ce qui rend le bras très léger et rapide.
  • Dynamixel vend un adaptateur U2D2 pour connecter les servomoteurs à un ordinateur, mais il est cher et présente une latence très élevée.
  • Ce bras robotique a été conçu avec une carte adaptatrice moins coûteuse.
  • Le bras robotique peut être contrôlé avec le SDK Dynamixel : pip install dynamixel-sdk

Bras suiveur

Matériel nécessaire

  • 2x Dynamixel xl430-w250, 100 $
  • 4x Dynamixel xl330-m288, 96 $
  • Roue folle XL330, 10 $
  • Roue folle XL430, 7 $
  • Carte pilote de servos à bus série, 10 $
  • Abaisseur de tension, 4 $
  • Alimentation 12V, 12 $
  • Serre-joint de table, 6 $
  • Fils, 7 $
  • Il est généralement possible d’utiliser un code de réduction de 10 % sur la boutique Robotis.
  • Ajouter du ruban adhérent sur la pince peut être utile.
  • Un câble USB-C est nécessaire pour connecter la carte pilote de servos à l’ordinateur.

Assemblage

  • Lien vers la vidéo d’assemblage : https://youtu.be/RckrXOEoWrk
  • Toutes les pièces sont imprimées en 3D. Les fichiers STL se trouvent dans hardware/follower/stl.
  • Les pièces ont été conçues pour être faciles à imprimer. Seule la partie mobile de la pince nécessite des supports.
  • Assembler le bras sans la base. Vérifier que les servos sont fixés dans la même position que dans la CAO.
  • Souder les fils sur l’abaisseur de tension. Connecter l’entrée au connecteur femelle et la sortie au connecteur mâle.
  • Visser l’abaisseur de tension et la carte pilote de servos sur la base.
  • Visser la base sur le bras.
  • Connecter les ports D, V et G de la carte pilote au servo de rotation de l’épaule.
  • Connecter le servo de rotation de l’épaule au servo de levage de l’épaule.
  • Connecter l’entrée de l’abaisseur de tension aux ports V et G de la carte pilote.
  • Connecter la sortie de l’abaisseur de tension et le port D restant de la carte pilote au servo du coude.
  • Connecter la carte pilote à l’alimentation.
  • Connecter la carte pilote à l’ordinateur (cela devrait fonctionner sous Linux et macOS).
  • Vérifier le nom du périphérique (par ex. /dev/tty.usbmodem57380045631) avec ls /dev/tty.*
  • Scanner le périphérique avec Dynamixel Wizard.
  • Se connecter au servo XL330 pour vérifier la tension d’entrée. Ajuster la vis de l’abaisseur de tension pour que la tension d’entrée soit de 5V.
  • Régler l’ID du servo sur 1 pour le servo de l’épaule et sur 5 pour le servo de la pince.
  • Régler le débit en bauds à 1M pour tous les servos.

Bras leader

Matériel nécessaire

  • 6x Dynamixel xl330-w077, 144 $
  • Carte pilote de servos à bus série, 10 $
  • Alimentation 5v, 6 $
  • Serre-joint de table, 6 $
  • Cadre XL330, 7 $
  • L’assemblage du bras leader est plus simple, car tous les moteurs utilisent du 5v.
  • La pince est remplacée par une poignée et une gâchette.
  • À l’usage, il est possible d’appliquer un léger couple à la gâchette pour qu’elle reste ouverte par défaut.
  • La conception GELLO utilise un ressort à cette fin, mais l’assemblage est bien plus difficile.
  • Le script teleoperation.py permet de tester le bras. Il peut toutefois être nécessaire d’ajuster le nom du périphérique.

L’avis de GN⁺

  • Ce projet de bras robotique peut constituer une ressource très intéressante pour la robotique et la communauté DIY. L’expérience consistant à construire et programmer soi-même un bras robotique doté de fonctions avancées à faible coût est très utile pour l’apprentissage et l’innovation.
  • Le processus d’assemblage et de programmation du bras robotique peut offrir aux ingénieurs logiciels débutants une compréhension intégrée du génie mécanique et du logiciel. C’est utile pour apprendre une approche pluridisciplinaire nécessaire à la résolution de problèmes concrets.
  • La nature open source du projet permet aux utilisateurs de modifier et d’améliorer librement le code, rendant possibles des améliorations continues portées par la communauté.
  • Cependant, ce type de projet peut être assez difficile pour les utilisateurs ordinaires, en particulier pour ceux qui ne sont pas familiers avec l’assemblage matériel ou la configuration logicielle. L’existence d’une documentation conviviale ou d’une communauté d’assistance en ligne est donc importante.
  • Lors de l’adoption de cette technologie, il faut prendre en compte la précision, la durabilité et la sécurité, et être conscient des limites de performances par rapport aux bras robotiques commerciaux.

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1 commentaires

 
GN⁺ 2024-04-03
Commentaires sur Hacker News

  • Je construis un robot en forme de bras pour un ami souffleur de verre. J’envisage de fabriquer des pendentifs en verre facettés en utilisant un robot au lieu d’une facetteuse manipulée à la main.

    • La répétabilité est la partie difficile. Il faut des tolérances précises, et chaque articulation du bras robotisé ajoute de l’imprécision à mesure qu’on s’éloigne de la base. Par exemple, s’il y a 1 mm de jeu à la base, cela peut devenir 4 mm au bout du bras à 20 cm, et encore davantage plus loin.
    • Pour le facettage, il faut une résolution bien plus fine qu’avec des servomoteurs standard. Ajouter des engrenages est compliqué, car il faut du backlash pour serrer les articulations, tout en évitant trop de friction pendant le mouvement. Les vis sans fin sont trop lentes et beaucoup trop rigides pour cet usage. Les engrenages cycloïdaux semblent donc être le meilleur choix pour un bras robotisé. Et comme le verre est délicat à manipuler, il faut de vrais servomoteurs avec un retour constant.
    • Je prévois un coût de construction de 1 000 à 2 000 dollars, dont la majeure partie ira dans les boîtes de vitesses.

  • Je suis surpris qu’il n’existe toujours pas d’entreprise produisant en masse des bras robotisés bon marché, de bonne qualité et raisonnablement standardisés. Beaucoup d’équipements sont arrivés à des prix accessibles au grand public ou aux amateurs, comme les imprimantes 3D ou les machines CNC, mais les bras robotisés semblent encore être un domaine largement inexploré. Il y a un potentiel à la Arduino/Raspberry Pi, mais je n’ai encore jamais entendu de nom ou d’écosystème aussi populaire.

  • Je suggère peut-être de commencer par quelque chose de moins ambitieux. Par exemple, une plateforme robotique low cost capable de suivre une personne, transporter des objets et éviter les obstacles. Elle n’a pas forcément besoin d’un bras, et je peux utiliser mes propres bras pour charger et décharger les objets.

    • Quand je me suis blessé à la jambe et que j’ai dû utiliser des béquilles, transporter des objets est soudain devenu un vrai problème. Beaucoup de personnes ont une mobilité réduite, et d’autres perdent souvent des objets, donc un robot comme celui-ci pourrait être utile.
    • On trouve beaucoup de châssis de petites voitures robotisées sur AliExpress, mais pas dans une taille qu’on pourrait qualifier de pratique (avec une plus grande dimension d’au moins 20 cm).

  • Je me demande quel poids le robot peut soulever.

    • Quand je m’entraîne dans ma home gym, j’aimerais orienter un ventilateur vers mon visage, et ce ventilateur pèse quelques livres.
    • Sinon, avez-vous des recommandations de moteurs matériels adaptés à ce genre de projet ?

  • Je suis un passionné de technologie enthousiaste à propos des bras robotisés. Mais je me demande comment d’autres personnes les utilisent concrètement dans un cadre domestique. C’est plus amusant de bricoler quand on a un bon projet.

  • Si le sujet vous intéresse, je recommande aussi des produits entièrement assemblés, pas seulement du DIY.

    • J’en ai un dont la qualité est étonnante pour le prix.

  • Ce que je veux fabriquer : une base en disque circulaire sur une table rotative, avec un support capable de maintenir un téléphone bien droit. Le support lui-même aurait quatre petits microphones unidirectionnels afin de déterminer de quelle direction vient le son, après filtrage des fréquences humaines. Le téléphone pivoterait alors en continu vers cette direction.

    • Le cas d’usage, ce sont les appels vidéo fréquents avec ma famille. Comme tout le monde est assis autour de la table à manger, il n’y a pas de bon endroit où poser le téléphone. Avec ce support rotatif automatique, le téléphone se tournerait automatiquement vers la personne qui parle.
    • Je peux écrire le code de traitement audio, mais je n’ai absolument aucune idée de la manière de démarrer côté matériel. N’hésitez pas à voler l’idée, mais partagez comment la construire. J’aimerais que ça existe, et j’aimerais apprendre à le fabriquer moi-même comme projet amusant.

  • J’étais en train de construire le bras imprimé en 3D Thor, mais ce projet a l’air bien meilleur. Je pense changer de direction.

    • Parenthèse : ces servomoteurs changent la donne.

  • En tant qu’utilisateur de Dynamixel de longue date, je suis d’accord pour dire que l’adaptateur U2D2 est cher par rapport aux autres options. En revanche, j’aimerais voir des données quantitatives derrière l’affirmation selon laquelle « la latence est très élevée ». Sur plusieurs plateformes, je l’ai toujours trouvé comme un choix sûr pour obtenir une faible latence (~1 ms).

  • J’ai acheté un bras robotisé Sainsmart. Il est peu coûteux et dispose de 6 degrés de liberté, donc je l’utilise pour m’exercer à la programmation robotique.