Come costruire un braccio robotico con Circuit Cubes: passo dopo passo

Risposta rapida

Costruisci un braccio robotico Circuit Cubes partendo da una base stabile, quindi aggiungi un giunto ad ingranaggi alimentato dal Cubit Motor Cube, collegandolo alla batteria ricaricabile Battery Cubee terminando con un Cubo LED ULTRA LUMINOSO come spia di stato. Testa ogni giunto a mano prima di alimentarlo e tieni ogni cavo corto in modo che il braccio non si blocchi. L'intero montaggio richiede circa un'ora e utilizza parti che probabilmente hai già.

Un braccio robotico è uno dei migliori progetti di robot Circuit Cubes perché insegna meccanica reale: coppia, perni e bilanciamento. A differenza di un'auto che rotola e basta, un braccio deve sollevare il proprio peso, quindi ogni scelta su dove posizionare il motore e come rinforzare il giunto si nota immediatamente nel suo funzionamento.

Questa guida ti accompagna attraverso una costruzione in sette passaggi utilizzando il Cubit Motor Cube, il Battery Cube e il ULTRA BRIGHT LED Cube. Realizzerai una base, un'articolazione della spalla, un gomito, una pinza e un semplice interruttore di controllo. Ogni passaggio include l'errore che più spesso blocca la costruzione e un punto di controllo da confermare prima di procedere.

Cosa ti serve prima di iniziare

Raccogli il Cubit Motor Cube, il Battery Cube e il ULTRA BRIGHT LED Cube, oltre agli assi personalizzati forniti con il Motor Cube (10 mm e 14 mm). Ti serviranno anche una piastra di base o una base di mattoni pesante, alcune travi per i segmenti del braccio e un modo per creare un semplice interruttore on/off. Se hai un Kit Robots RumbleI suoi pezzi strutturali extra e il secondo motore ti danno più portata e una pinza più forte.

Carica il Battery Cube prima di costruire. Il suo cavo microUSB è incluso e una carica completa fornisce circa 3.7 a 4.2 volt CC. Se il LED sulla parte superiore lampeggia in rosso durante i test, hai un cortocircuito, quindi fermati e controlla il cablaggio prima di continuare. Costruire con una batteria carica garantisce che ogni test rifletta la tua meccanica, non una fonte di alimentazione debole.

• Disponi tutti i cubi e gli assi su un vassoio in modo che le piccole parti non rotolino via.
• Tieni il Battery Cube spento finché un giunto non è meccanicamente solido.

Progetta il braccio prima di assemblare qualsiasi cosa

Disegna il braccio in tre segmenti: base, braccio superiore e avambraccio con pinza. Decidi quale giunto azionerà il Cubit Motor Cube. Un singolo motore può azionare bene un giunto, quindi scegli la spalla per un movimento di sollevamento o il gomito per un movimento di raggiungimento. Tentare di azionare due giunti con un solo motore di solito produce un braccio che non fa bene nessuno dei due.

Gli ingranaggi planetari del Motor Cube riducono il motore a circa 160 giri/min, abbastanza lento da muovere un braccio senza scagliarlo, ma abbastanza veloce da essere utile. Tre porte attorno al motore consentono di instradare i cavi dal Bluetooth Cube o dal Battery Cube da diverse angolazioni, quindi pianifica il percorso dei cavi prima di costruire attorno al motore.

• Segna il giunto azionato con un mattone colorato in modo da poterlo trovare in seguito.
• Lascia almeno due perni di spazio libero attorno alle tre porte del motore.

Passaggio 1: Costruisci una base che non si ribalti

Inizia con la base più larga e pesante che puoi realizzare. Un braccio robotico genera una forza di ribaltamento ogni volta che solleva, e una base stretta cederà prima del motore. Usa una piastra di base grande o impila mattoncini in basso e in largo, quindi fissa la prima trave verticale al centro di quell'ingombro anziché sul bordo.

Errore comune: costruire la base per ultima. Se costruisci prima il braccio e provi ad aggiungere una base sotto, di solito dovrai ricostruire il giunto della spalla. Punto di controllo: spingi lateralmente la base vuota con un dito. Se scivola o si ribalta facilmente, allargala prima di aggiungere qualsiasi cosa sopra.

• Una base larga il doppio della lunghezza del braccio resterà ben salda.
• Piedini in gomma o una superficie antiscivolo sotto la base aumentano l'aderenza.

Passaggio 2: costruisci il giunto della spalla e monta il motore

Crea un perno sulla parte superiore della base usando un asse attraverso due travi, quindi monta il Cubit Motor Cube in modo che il suo albero di uscita sia allineato con quel perno. Il Motor Cube viene fornito con assi personalizzati da 10 mm e 14 mm; usa l'asse più lungo quando il giunto copre più di una larghezza di trave. Tieni il corpo del motore ancorato alla base in modo che l'alloggiamento non ruoti al posto del braccio.

Errore comune: lasciare il motore sospeso all'articolazione senza supporto. Il motore farà ruotare il proprio corpo invece di sollevare il braccio. Punto di controllo: ruotare il braccio manualmente per tutta la sua escursione prima di alimentare qualsiasi cosa. Dovrebbe muoversi senza intoppi, senza inceppamenti né oscillazioni.

• Testare il perno a mano prima; l'attrito è più facile da risolvere prima del cablaggio.
• Instradare il cavo del motore verso la base in modo che non attraversi l'articolazione.

Passaggio 3: Aggiungere il braccio superiore e il gomito

Costruisci la parte superiore del braccio come una scatola rigida anziché una singola trave. Due travi parallele collegate da mattoncini trasversali resistono alla torsione molto meglio di una singola trave, e questa rigidità permette alla coppia del motore di raggiungere effettivamente il carico. In alto, crea un secondo perno per il gomito, usando di nuovo un asse attraverso due travi.

Errore comune: rendere la parte superiore del braccio troppo lunga. Ogni borchia extra moltiplica il carico sul motore della spalla. Inizia corto, prova il sollevamento, poi estendi se il motore lo gestisce facilmente. Punto di controllo: a braccio spento, solleva l’estremità dell’avambraccio con un dito. Se la parte superiore del braccio flette notevolmente, aggiungi un rinforzo trasversale prima di proseguire.

• Mantieni la parte superiore del braccio più corta dell’avambraccio per un migliore equilibrio.
• Aggiungi un rinforzo trasversale ogni tre o quattro borchie lungo il braccio.

Passaggio 4: costruisci l’avambraccio e la pinza

L’avambraccio sostiene la pinza, quindi mantienilo il più leggero possibile. Usa una singola trave con un solo controvento e costruisci la pinza con due ganasce opposte che si chiudono attorno a un oggetto. Una semplice pinza a due ganasce tiene bene blocchi, piccoli giocattoli e bicchieri di carta senza bisogno di un secondo motore. Se possiedi il Robots Rumble Kit, i suoi pezzi strutturali extra permettono un telaio della pinza più robusto.

Errore comune: rendere la pinza troppo pesante o troppo stretta. Una pinza che richiede forza per aprirsi ostacolerà il movimento del braccio. Punto di controllo: metti un piccolo blocco nella pinza e solleva l’avambraccio a mano. Il blocco deve rimanere fermo senza che la pinza si fletta.

• Rivesti le ganasce della pinza con un elastico per una presa extra.
• Mantieni la pinza centrata sotto l’avambraccio in modo che il carico resti bilanciato.

Passaggio 5: Collegare il Battery Cube e aggiungere un interruttore

Collega il Cubit Motor Cube al Battery Cube, quindi aggiungi un semplice interruttore nel circuito per poter fermare il braccio senza scollegare i cavi. Un interruttore a leva o a pressione funziona bene. Mantieni ogni tratto di cavo corto e sistema i cavi lungo il braccio invece di lasciarli in anse che potrebbero impigliarsi nell’articolazione. I terminali positivo e negativo del Battery Cube devono corrispondere ai collegamenti del motore.

Errore comune: incrociare i fili in un giunto mobile. I fili che si piegano ogni volta che il braccio si muove alla fine si allenteranno. Punto di controllo: accendi il Battery Cube e osserva il braccio compiere un ciclo completo. Se il LED sulla parte superiore del Battery Cube lampeggia in rosso, c’è un cortocircuito: spegni e controlla il cablaggio.

• Lascia un piccolo anello di servizio del filo vicino a ogni giunto, non un percorso teso.
• Etichetta l’interruttore così un giovane costruttore sa come fermare il braccio.

Passaggio 6: aggiungi il LED Cube come luce di stato

Monta il ULTRA BRIGHT LED Cube sulla parte superiore del braccio o sulla base come faro. Un LED è sensibile alla polarità, quindi la corrente scorre solo in una direzione. Se non si accende quando colleghi i fili alla batteria, inverti i fili per invertire il flusso di corrente. Il LED Cube è solo una parte di un circuito, quindi ha bisogno del Battery Cube e di un percorso completo per funzionare.

Errore comune: presumere che un LED morto significhi una batteria scarica. Prova prima a invertire i fili. Punto di controllo: il LED dovrebbe brillare costantemente quando il braccio è alimentato. Se sfarfalla mentre il braccio si muove, un filo è allentato in un giunto, quindi traccia il percorso e rimettilo a posto.

• Punta il LED in avanti in modo che funga da faro per la pinza.
• Usa il LED come controllo visivo rapido per verificare che il circuito sia completo.

Passaggio 7: Testa, regola e migliora il braccio

Fai eseguire al braccio movimenti di presa, sollevamento e posizionamento prima con un oggetto leggero, poi aumenta gradualmente il peso. Se la spalla si blocca, accorcia il braccio superiore o avvicina il motore alla base. Se la pinza scivola, aggiungi materiale antiscivolo o stringi la distanza tra le palette. Piccole modifiche meccaniche di solito risolvono più di quelle elettriche.

Errore comune: aggiungere più potenza per risolvere un problema meccanico. Il Battery Cube fornisce una tensione fissa da 3.7 a 4.2 volt, quindi un braccio bloccato è quasi sempre un problema di coppia o di equilibrio, non di tensione. Punto di controllo: il braccio deve completare un ciclo completo di prelievo e posizionamento tre volte di seguito senza bloccarsi, ribaltarsi o far cadere l'oggetto.

• Prova prima con oggetti leggeri prima di tentare qualcosa di pesante.
• Se il braccio si inclina, allarga la base anziché rallentare il motore.

Passaggi per costruire un braccio robotico a colpo d'occhio

1. Costruisci prima la base: Realizza la base più larga e pesante possibile e fissa la prima trave verticale al suo centro. Spingi lateralmente la base vuota con un dito per testarne la stabilità. Checkpoint: se la base scivola o si inclina, allargala prima di aggiungere qualsiasi cosa sopra.
2. Crea il perno della spalla e monta il motore: Fai passare un asse attraverso due travi, quindi monta il Cubit Motor Cube in modo che il suo albero di uscita sia allineato con quel perno. Usa un asse da 14 mm se il giunto copre più di una larghezza di trave. Checkpoint: ruota il braccio manualmente su tutta la sua escursione senza intoppi o oscillazioni.
3. Costruisci un braccio superiore rigido e un gomito: Usa due travi parallele unite da mattoni a incastro invece di una singola trave e aggiungi un secondo perno in alto per il gomito. Tieni il braccio superiore corto all'inizio. Punto di controllo: solleva l'estremità dell'avambraccio con un dito; se il braccio superiore si flette, aggiungi un controvento incrociato.
4. Aggiungi un avambraccio leggero e una pinza a due palette: Mantieni l'avambraccio il più leggero possibile e costruisci due palette opposte che si chiudano attorno a un oggetto. Centra la pinza sotto l'avambraccio in modo che il carico rimanga bilanciato. Punto di controllo: un piccolo blocco nella pinza deve rimanere fermo quando sollevi l'avambraccio a mano.
5. Collega il Battery Cube e aggiungi un interruttore: Collega il motore al Battery Cube con un interruttore nel circuito e fissa i fili lungo il braccio invece di lasciarli penzolare all'articolazione. Abbina i terminali positivo e negativo. Punto di controllo: un LED rosso lampeggiante sul Battery Cube indica un cortocircuito; spegni e controlla il cablaggio.
6. Monta il ULTRA BRIGHT LED Cube: Posiziona il LED sulla parte superiore del braccio o sulla base come faro. Se non si accende, inverti i fili, poiché un LED consente il passaggio della corrente solo in una direzione. Punto di controllo: una luce costante conferma che il circuito è completo; uno sfarfallio indica un filo allentato in un giunto.
7. Prova, regola e migliora: Esegui prima movimenti di presa, sollevamento e posizionamento con un oggetto leggero, poi aumenta gradualmente il peso. Risolvi gli arresti accorciando il braccio superiore o spostando il motore più vicino alla base. Checkpoint: tre cicli completi di prelievo e posizionamento consecutivi senza inceppamenti, ribaltamenti o cadute.

Componenti che fanno funzionare questa costruzione

• Cubo motore Cubit: I motori con ingranaggi Cubit sono compatti e potenti, con minuscoli ingranaggi planetari che riducono l'alta velocità del motore a circa 160 giri/min per fornire coppia a ingranaggi e ruote. Tre porte attorno al motore offrono la massima versatilità per collegare i cavi dal Bluetooth Cube. Include il Cubit Motor Cube e assi personalizzati da 10 mm e 14 mm. L'ingranaggio a 160 giri/min fornisce una coppia utilizzabile per sollevare un braccio, invece di un motore che gira troppo velocemente per essere controllato, e le tre porte consentono di instradare i cavi lontano dall'articolazione mobile.
• Cubo batteria: Il Classic Battery Cube è la fonte di alimentazione per i tuoi circuiti, con un terminale positivo e uno negativo. Quando accendi l'interruttore di alimentazione, fornisce circa da 3.7 a 4.2 volt CC. Se il LED sulla parte superiore del cubo lampeggia in rosso, hai causato un cortocircuito e devi risolvere il problema. È ricaricabile e viene fornito con il proprio cavo microUSB. Il LED rosso lampeggiante è l'avviso di cortocircuito più rapido durante i test, e la batteria ricaricabile ti consente di eseguire test ripetuti del braccio senza acquistare batterie usa e getta.
• Cubo LED ULTRA LUMINOSO: Il LED Cube è una luce molto brillante, che lo rende un faro perfetto per il tuo veicolo o una lanterna in cima al tuo faro. Un LED è un dispositivo sensibile alla polarità, il che significa che la corrente scorre solo in una direzione. Se il LED non si accende quando colleghi i fili alla batteria, prova a invertire i fili per invertire il flusso di corrente. Il LED Cube è solo una parte di un circuito. Montarlo sul braccio ti fornisce un controllo visivo immediato che il circuito è completo, e sapere che è sensibile alla polarità ti evita di diagnosticare erroneamente un filo invertito come un componente difettoso.

Un braccio robotico Circuit Cubes è una lezione di meccanica travestita da giocattolo. Costruisci la base larga, mantieni il braccio superiore corto, testa ogni giunto a mano prima di alimentarlo, e considera un LED rosso lampeggiante sul Battery Cube come un segnale per controllare il cablaggio. Una volta che il braccio completa un ciclo pulito di pick-and-place, prova ad estendere la portata o ad aggiungere un secondo motore da un Robots Rumble Kit per una pinza più forte.