Een robotarm bouwen met Circuit Cubes: stap voor stap

Snel antwoord

Bouw een robotarm van Circuit Cubes door te beginnen met een stabiele basis en vervolgens een tandwielverbinding toe te voegen die wordt aangedreven door de Cubit Motor Cube, en deze aan te sluiten op de oplaadbare Battery Cubeen eindigend met een ULTRA HELDERE LED-kubus als statuslampje. Test elke verbinding met de hand voordat je hem inschakelt en houd elke draad kort zodat de arm niet vastloopt. De hele montage duurt ongeveer een uur en gebruikt onderdelen die je waarschijnlijk al hebt.

Een robotarm is een van de beste Circuit Cubes robotprojecten omdat het echte mechanica leert: koppel, draaipunten en balans. In tegenstelling tot een auto die alleen maar rijdt, moet een arm zijn eigen gewicht tillen, dus elke keuze over waar je de motor plaatst en hoe je het gewricht verstevigt, is direct zichtbaar in hoe goed het werkt.

Deze gids leidt je door een constructie in zeven stappen met behulp van de Cubit Motor Cube, Battery Cube en ULTRA BRIGHT LED Cube. Je maakt een basis, een schoudergewricht, een elleboog, een grijper en een eenvoudige bedieningsschakelaar. Elke stap bevat de fout die de constructie het vaakst stagneert en een controlepunt om te bevestigen voordat je verdergaat.

Wat je nodig hebt voordat je begint

Verzamel de Cubit Motor Cube, de Battery Cube en de ULTRA BRIGHT LED Cube, plus de aangepaste assen die bij de Motor Cube worden geleverd (10 mm en 14 mm). Je hebt ook een basisplaat of een zware stenen basis nodig, een paar balken voor de armsegmenten en een manier om een eenvoudige aan/uit-schakelaar te maken. Als je een Robots Rumble KitDoor de extra structurele onderdelen en de tweede motor krijg je meer bereik en een sterkere grijper.

Laad de Battery Cube op voordat je gaat bouwen. De microUSB-kabel is inbegrepen en een volledige lading levert ongeveer 3.7 tot 4.2 volt gelijkstroom. Als de LED bovenop tijdens het testen rood knippert, is er kortsluiting. Stop dan en controleer je bedrading voordat je verdergaat. Bouwen met een opgeladen batterij zorgt ervoor dat elke test je mechanica weerspiegelt, niet een zwakke stroombron.

• Leg alle blokken en assen op een dienblad zodat kleine onderdelen niet wegrollen.
• Houd de Battery Cube uitgeschakeld totdat een gewricht mechanisch stevig is.

Plan de arm voordat je iets in elkaar klikt

Schets de arm in drie segmenten: basis, bovenarm en onderarm met grijper. Bepaal welk gewricht de Cubit Motor Cube zal aandrijven. Eén motor kan één gewricht goed aandrijven, dus kies de schouder voor hefbewegingen of de elleboog voor reikbewegingen. Proberen twee gewrichten met één motor aan te drijven resulteert meestal in een arm die geen van beide goed doet.

De planeetwielen van de Motor Cube verlagen het motortoerental tot ongeveer 160 RPM, langzaam genoeg om een arm te bewegen zonder hem weg te slingeren, maar snel genoeg om nuttig te zijn. Drie poorten rond de motor laten je draden van de Bluetooth Cube of Battery Cube vanuit verschillende hoeken leiden, dus plan je draadpad voordat je rond de motor bouwt.

• Markeer het aangedreven gewricht met een gekleurde steen, zodat je het later terug kunt vinden.
• Laat ten minste twee nokken vrije ruimte rond de drie poorten van de motor.

Stap 1: Bouw een basis die niet omvalt

Begin met de breedste en zwaarste basis die je kunt maken. Een robotarm genereert elke keer dat hij optilt een kantelende kracht, en een smalle basis zal falen voordat de motor dat doet. Gebruik een grote basisplaat of stapel stenen laag en breed, en veranker dan de eerste verticale balk in het midden van dat voetoppervlak in plaats van aan de rand.

Veelgemaakte fout: de basis als laatste bouwen. Als je eerst de arm bouwt en probeert er een basis onder te zetten, moet je meestal het schoudergewricht herbouwen. Controlepunt: duw de lege basis zijwaarts met één vinger. Als hij gemakkelijk glijdt of kantelt, maak hem dan breder voordat je er iets bovenop toevoegt.

• Een basis die twee keer zo breed is als de arm lang is, blijft stevig op zijn plaats.
• Rubberen voetjes of een gestructureerd oppervlak onder de basis zorgen voor extra grip.

Stap 2: bouw het schoudergewricht en monteer de motor

Maak een draaipunt bovenop de basis met een as door twee balken en monteer vervolgens de Cubit Motor Cube zodat de uitgaande as uitgelijnd is met dat draaipunt. De Motor Cube wordt geleverd met aangepaste assen van 10 mm en 14 mm; gebruik de langere as wanneer het gewricht meer dan één balkbreedte overspant. Houd het motorlichaam tegen de basis gesteund, zodat de behuizing niet draait in plaats van de arm.

Veelgemaakte fout: de motor ongesteund aan het gewricht laten hangen. De motor draait dan zijn eigen lichaam in plaats van de arm op te tillen. Controlepunt: draai de arm met de hand door zijn volledige bereik voordat u iets van stroom voorziet. Hij moet soepel bewegen zonder vast te lopen of te wiebelen.

• Test de draaipunt eerst met de hand; wrijving is gemakkelijker te verhelpen vóór de bedrading.
• Leid de motordraad naar de basis zodat deze het gewricht niet kruist.

Stap 3: Voeg de bovenarm en elleboog toe

Bouw de bovenarm als een stijve doos in plaats van een enkele balk. Twee parallelle balken verbonden door dwarsstenen zijn veel beter bestand tegen verdraaien dan één balk, en die stijfheid zorgt ervoor dat het koppel van de motor de last daadwerkelijk bereikt. Maak bovenaan een tweede draaipunt voor de elleboog, opnieuw met een as door twee balken.

Veelgemaakte fout: de bovenarm te lang maken. Elke extra nopp vermenigvuldigt de belasting op de schoudermotor. Begin kort, test het heffen en verleng alleen als de motor het gemakkelijk aankan. Controlepunt: til met de arm uitgeschakeld het uiteinde van de onderarm op met één vinger. Als de bovenarm merkbaar doorbuigt, voeg dan een dwarsversteviging toe voordat je verdergaat.

• Houd de bovenarm korter dan de onderarm voor een betere balans.
• Voeg om de drie of vier noppen langs de arm een dwarsversteviging toe.

Stap 4: de onderarm en grijper bouwen

De onderarm draagt de grijper, dus houd hem zo licht mogelijk. Gebruik één balk met één dwarsversteviging en bouw de grijper uit twee tegenover elkaar liggende schoepen die om een voorwerp sluiten. Een eenvoudige tweeschoepsgrijper houdt blokken, klein speelgoed en papieren bekertjes goed vast zonder dat een tweede motor nodig is. Als je het Robots Rumble Kit hebt, zorgen de extra structurele onderdelen voor een steviger grijperframe.

Veelgemaakte fout: de grijper te zwaar of te strak maken. Een grijper die kracht nodig heeft om te openen, belemmert de beweging van de arm. Controlepunt: plaats een klein blokje in de grijper en til de onderarm met de hand op. Het blokje moet blijven zitten zonder dat de grijper doorbuigt.

• Bekleed de grijperschoepen met een elastiek voor extra grip.
• Houd de grijper gecentreerd onder de onderarm, zodat de last in balans blijft.

Stap 5: De Battery Cube bedraden en een schakelaar toevoegen

Sluit de Cubit Motor Cube aan op de Battery Cube en voeg een eenvoudige schakelaar toe in het circuit, zodat je de arm kunt stoppen zonder draden los te koppelen. Een hefboom- of drukschakelaarsteen werkt goed. Houd elke draad kort en leid draden langs de arm in plaats van ze in lussen te laten hangen die achter het gewricht kunnen blijven haken. De positieve en negatieve aansluitingen van de Battery Cube moeten overeenkomen met de aansluitingen van de motor.

Veelgemaakte fout: draden kruisen bij een bewegend gewricht. Draden die elke keer buigen als de arm beweegt, raken uiteindelijk los. Controlepunt: zet de Battery Cube aan en bekijk de arm een volledige cyclus. Als de LED bovenop de Battery Cube rood knippert, is er kortsluiting; zet uit en inspecteer de bedrading.

• Laat een kleine servicelus van draad achter bij elk gewricht, niet een strakke trek.
• Label de schakelaar zodat een jongere bouwer weet hoe hij de arm moet stoppen.

Stap 6: voeg de LED Cube toe als statuslampje

Monteer de ULTRA BRIGHT LED Cube bovenaan de arm of op de basis als baken. Een LED is polariteitsgevoelig, dus stroom stroomt maar één kant op. Als hij niet oplicht wanneer je de draden op de batterij aansluit, draai dan de draden om om de stroomrichting om te keren. De LED Cube is slechts één onderdeel van een circuit, dus hij heeft de Battery Cube en een volledig pad nodig om te werken.

Veelgemaakte fout: aannemen dat een dode LED een lege batterij betekent. Probeer eerst de draden om te draaien. Controlepunt: de LED moet gelijkmatig branden wanneer de arm is ingeschakeld. Als hij flikkert terwijl de arm beweegt, zit er een draad los bij een verbinding. Volg de route en plaats hem terug.

• Richt de LED naar voren zodat hij als zoeklicht voor de grijper fungeert.
• Gebruik de LED als een snelle visuele controle of het circuit compleet is.

Stap 7: Test, stel af en verbeter de arm

Laat de arm eerst met een licht object pick-up-, til- en plaatsbewegingen uitvoeren en verhoog daarna het gewicht geleidelijk. Als de schouder stopt, verkort dan de bovenarm of verplaats de motor dichter naar de basis. Als de grijper glijdt, voeg dan gripmateriaal toe of draai de afstand tussen de schoepen aan. Kleine mechanische aanpassingen lossen vaak meer op dan elektrische.

Veelgemaakte fout: meer vermogen toevoegen om een mechanisch probleem op te lossen. De Battery Cube levert een vaste spanning van 3.7 tot 4.2 volt, dus een stilstaande arm is bijna altijd een koppel- of balansprobleem, geen spanningsprobleem. Controlepunt: de arm moet een volledige pick-and-place-cyclus drie keer achter elkaar voltooien zonder te stoppen, te kantelen of het object te laten vallen.

• Test eerst met lichte voorwerpen voordat je iets zwaars probeert.
• Als de arm kantelt, maak de basis dan breder in plaats van de motor te vertragen.

Bouwstappen voor de robotarm in één oogopslag

1. Bouw eerst de basis: Maak de breedste en zwaarst mogelijke basis en veranker de eerste verticale balk in het midden. Duw de lege basis zijwaarts met één vinger om de stabiliteit te testen. Controlepunt: als de basis verschuift of kantelt, verbreed deze dan voordat je er iets bovenop plaatst.
2. Maak het schouderdraaipunt en monteer de motor: Steek een as door twee balken en monteer de Cubit Motor Cube zo dat de uitgaande as uitgelijnd is met dat draaipunt. Gebruik een as van 14 mm als het gewricht meer dan één balkbreedte overspant. Controlepunt: draai de arm met de hand over het volledige bereik zonder haperen of wiebelen.
3. Bouw een stijve bovenarm en elleboog: Gebruik twee parallelle balken verbonden door kruisstenen in plaats van één enkele balk en voeg bovenaan een tweede draaipunt toe voor de elleboog. Houd de bovenarm in het begin kort. Controlepunt: til het uiteinde van de onderarm op met één vinger; als de bovenarm buigt, voeg dan een kruisversteviging toe.
4. Voeg een lichte onderarm en een grijper met twee schoepen toe: Houd de onderarm zo licht mogelijk en bouw twee tegenover elkaar liggende schoepen die rond een object sluiten. Centreer de grijper onder de onderarm zodat de last in balans blijft. Controlepunt: een klein blokje in de grijper moet blijven zitten wanneer u de onderarm met de hand optilt.
5. Bedraad de Battery Cube en voeg een schakelaar toe: Sluit de motor aan op de Battery Cube met een schakelaar in het circuit en leg de draden langs de arm in plaats van ze bij het gewricht te laten lussen. Verbind de plus- en minpolen correct. Controlepunt: een knipperende rode LED op de Battery Cube betekent kortsluiting; schakel uit en inspecteer de bedrading.
6. Monteer de ULTRA BRIGHT LED Cube: Plaats de LED boven aan de arm of op de basis als baken. Als hij niet oplicht, draai dan de draden om, omdat een LED de stroom maar in één richting laat stromen. Controlepunt: een constante gloed bevestigt dat het circuit compleet is; flikkeren betekent een losse draad bij een verbinding.
7. Test, stem af en verbeter: Voer eerst pick-up-, lift- en plaatsbewegingen uit met een licht object en verhoog daarna geleidelijk het gewicht. Los haperingen op door de bovenarm korter te maken of de motor dichter bij de basis te plaatsen. Controlepunt: drie schone pick-and-place-cycli op rij zonder haperen, kantelen of laten vallen.

Onderdelen die deze constructie laten werken

• Cubit-motorblok: Cubit Geared Motors zijn compact en krachtig, met kleine planeetwielen die het hoge motortoerental verlagen tot ongeveer 160 toeren per minuut om koppel te leveren aan tandwielen en wielen. Drie poorten rond de motor bieden maximale veelzijdigheid om draden van de Bluetooth Cube aan te sluiten. Bevat de Cubit Motor Cube en aangepaste assen van 10 mm en 14 mm. De 160 RPM-versnelling geeft je bruikbaar koppel om een arm op te tillen in plaats van een motor die te snel draait om te kunnen besturen, en de drie poorten laten je draden wegleiden van het bewegende gewricht.
• Accublokje: De Classic Battery Cube is de stroombron voor je circuits, met een positieve en een negatieve pool. Wanneer je de aan/uit-schakelaar inschakelt, levert deze ongeveer 3.7 tot 4.2 volt gelijkstroom. Als de LED bovenop de kubus rood knippert, heb je een kortsluiting veroorzaakt en moet je het probleem oplossen. Hij is oplaadbaar en wordt geleverd met een eigen microUSB-kabel. De knipperende rode LED is de snelste kortsluitingswaarschuwing tijdens het testen, en de oplaadbare batterij betekent dat je herhaalde armtesten kunt uitvoeren zonder wegwerpbatterijen te kopen.
• ULTRA HELDERE LED-kubus: De LED Cube is een erg fel licht, waardoor het een perfecte zoeklicht is voor uw voertuig of een baken bovenop uw vuurtoren. Een LED is een polariteitsgevoelig apparaat, wat betekent dat stroom maar in één richting stroomt. Als de LED niet gaat branden wanneer u de draden op de batterij aansluit, probeer dan de draden om te draaien om de stroomrichting om te keren. De LED Cube is slechts één onderdeel van een circuit. Door hem op de arm te monteren, krijgt u een directe visuele controle of het circuit compleet is, en weten dat hij polariteitsgevoelig is, bespaart u het verkeerd diagnosticeren van een omgekeerde draad als een defect onderdeel.

Een robotarm van Circuit Cubes is een mechanicales vermomd als speelgoed. Bouw de basis breed, houd de bovenarm kort, test elk gewricht met de hand voordat u het van stroom voorziet, en behandel een knipperende rode LED op de Battery Cube als een signaal om de bedrading te controleren. Zodra de arm een schone pick-and-place-cyclus voltooit, probeer dan het bereik te verlengen of voeg een tweede motor toe van een Robots Rumble Kit voor een sterkere grijper.