En plus de fabriquer des objets qui décorent l’esthétique de votre lieu, la technologie d’impression 3D est principalement utilisée pour créer des objets réellement fonctionnels.

Des vases aux pièces légères et solides nécessaires aux applications aérospatiales, il y a beaucoup de choses que l’on peut créer en utilisant la technologie AM. Et, un tel exemple est le bras robotique imprimé en 3D.

Si cela vous semble également intéressant, que diriez-vous d’en imprimer un par vous-même ? Découvrons la procédure par étapes pour créer un bras robotique imprimé en 3D.

Comment faire un bras robotique imprimé en 3D ?

Comment faire un bras robotique imprimé en 3D

Avant d’aborder la procédure par étapes de fabrication de cette pièce, passons en revue les éléments essentiels sans lesquels la fabrication de la pièce est impossible. Voici une liste de choses dont vous auriez besoin avant de commencer ce projet fascinant.

  • Un Arduino Uno
  • Quatre servomoteurs standard
  • Deux micro serveurs
  • Huit boutons-poussoirs momentanés
  • Un interrupteur marche/arrêt
  • Un potentiomètre et un bouton
  • Une LED verte
  • Une carte de circuit imprimé
  • Huit résistances de 10K Ohm
  • Une Résistance de 220 Ohm
  • Fils et connecteurs
  • Une imprimante 3D Afinia
  • Rouleau d’un kilogramme de filament PLA
  • Une alimentation capable de supporter un courant de 2 Ampères.

Après avoir passé en revue le matériel requis pour un bras robotique imprimé en 3D, il est temps de savoir ce dont vous aurez besoin en termes de logiciel.

Comme vous le savez, pour imprimer en 3D n’importe quelle pièce, vous avez besoin d’un fichier de conception 3D. Il en va de même pour un bras robotisé. Bien qu’il puisse y avoir beaucoup de fichiers de conception 3D disponibles pour fabriquer des composants de robots imprimés en 3D, celui dont nous discutons est basé sur le fichier de conception 3D présent sur Instructables. La meilleure partie est que les fichiers sont disponibles gratuitement.

Ainsi, une fois que vous avez terminé de collecter le matériel mentionné ainsi que les fichiers logiciels nécessaires, vous êtes prêt à passer à la première étape de la création d’un bras robotique imprimé en 3D.

Étape 1 : Impression des composants

Comment ça fonctionne

Les fichiers 3D disponibles en téléchargement sur Instructables sont destinés à la fabrication de composants qui s’adaptent facilement à l’imprimante Afinia H479. Le bras complet mesure 20 pouces de long et prend beaucoup de temps ainsi que du matériel à imprimer en 3D.

Il est recommandé d’utiliser une résolution de 0,25 mm et un remplissage creux pour la réalisation de toutes les pièces. De plus, vous pourriez avoir besoin d’un radeau pour aider la pièce à adhérer à la plate-forme d’impression et aider l’imprimante à faire le nécessaire pour une table non nivelée.

Il faut environ 32,5 heures pour construire cette pièce. Cela comprend la construction du matériau du radeau et l’utilisation de 842,8 grammes de filament, ce qui signifie que la pièce peut être imprimée à l’aide d’une bobine de filament pesant un kilogramme.

Bien que la plupart des pièces aient des côtés plats faisant face à la plate-forme, beaucoup d’entre elles ont également des languettes délicates pour maintenir les câbles. Alors, prenez bien soin de retirer le courant d’air ainsi que le matériel de support.

Étape 2 : codage de l’Arduino et extension des câbles servo

En attendant que les pièces soient imprimées, commencez à télécharger le code et à souder l’électronique. Le code de contrôle des servomoteurs est très simple à utiliser. Le contrôle des articulations et des servos de préhension se fait via une paire de boutons qui augmentent ou diminuent les positions des servos d’un pas.

La base de celui-ci est connectée à un potentiomètre mappé à sa rotation et selon l’ordre dans lequel vous câblez vos boutons, vous devrez peut-être ajuster les numéros de broche dans le code.

Il est recommandé de tester le code avec les servos pour s’assurer que leurs limites sont cohérentes avec celles définies dans le code. Parce que les tester après l’assemblage du bras pourrait l’endommager ou le casser.

Notez également que la même configuration physique peut être utilisée avec un codage différent au cas où vous souhaiteriez que votre bras effectue des tâches automatisées simples.

Les servos seront positionnés en de nombreux points le long du bras, il faudra donc rallonger les câbles. Pour cela, il suffit de couper le câble et de souder dans une rallonge présente entre le servo et le connecteur.

Positionnez le premier servo à la base, les deux autres au niveau du joint inférieur s’étendant à 5 pouces de celui de la base. Ensuite, placez-en un au niveau de l’articulation du milieu, à exactement 10 pouces du précédent. Celui du joint supérieur est à 15 pouces de celui du joint du milieu. Et enfin, un au niveau de la pince s’étendait exactement à 18 pouces.

Étape 3 : faire plus de câbles et construire le circuit imprimé

Pour connecter la carte de circuit imprimé à l’Arduino, créez deux jeux de câbles : le câble de signal servo et le câble de signal de bouton. Le premier a des en-têtes mâles aux deux extrémités, chacun avec six broches, tandis que le dernier a 8 broches chacun. De plus, une extrémité sépare deux des broches des six autres lorsqu’elles sont branchées du côté opposé de l’Arduino.

Pour acheminer efficacement les fils et le signal, utilisez le bras pour circuit imprimé. Il est conseillé de commencer par les résistances puis par les différents connecteurs, pour finir par souder les connexions.

Étape 4 : Construire la pince et le segment inférieur

Après avoir mis les pièces à votre disposition, vous pouvez commencer la procédure d’assemblage. Commencez par pousser le micro servo dans la base de la pince et acheminez le câble à travers le canal. Fixez-y la corne à 4 broches et faites-la pivoter jusqu’au point où vous souhaitez la position la plus ouverte pour la pince.

Poussez sur les griffes et l’autre micro servo, en veillant à ce que les engrenages s’engrènent et en assemblant le reste de la pince respectivement.

Pour construire le segment inférieur du bras, faites correspondre les pièces longues par leurs canaux de câbles et poussez-les ensemble. Enclenchez les palonniers des servos à 4 broches, en vous assurant qu’ils sont complètement poussés vers l’arrière. Ensuite, boulonnez le servo sur son support, vérifiez son encombrement à l’intérieur du segment de bras. Reliez les deux moitiés du segment inférieur l’une à l’autre à l’aide des petites entretoises

Étape 5 : Construire le segment intermédiaire et acheminer les câbles

Le côté long des segments médians peut être assemblé de la même manière que le segment inférieur. Faites tourner le micro servo du joint supérieur sur la pince jusqu’à l’une de ses limites. Poussez-le ensuite dans le micro palonnier du servo, tout en gardant les pièces à environ 90 degrés.

Faire de même avec le servo de joint central alignera les servos de manière à ce que leurs limites soient symétriques et que leurs joints aient une amplitude de mouvement considérable. Il est également conseillé de fixer les accolades sur un côté du segment médian pour plus de stabilité.

Pour le routage, les câbles commencent par le côté encore ouvert du segment central, continuez doucement à pousser les câbles dans leurs canaux et sous les languettes. Cela permet de s’assurer qu’il y a suffisamment de mou pour déplacer les joints, en faisant tourner la pièce de sorte que le câble soit aussi loin que possible du canal.

Continuez à acheminer les câbles encore plus après avoir soigneusement retiré les accolades si nécessaire pour atteindre les clips. Si vous utilisez un outil pour vous aider à couper les câbles, veillez à ne pas pincer ou couper accidentellement les fils.

Étape 6 : Fixation du bras à la base, puis construction

Attacher le bras à la base puis le construire

Fixez un servo standard à un support de servo, puis placez les deux supports dans une base rotative standard. Ensuite, placez les deux boulons supérieurs du deuxième servo dans le support sans ajouter le servo.

L’étape suivante consiste à faire pivoter le servo monté de manière à ce qu’il atteigne l’une de ses limites et à glisser doucement dans le bras et à appuyer sur le palonnier du servo. Ensuite, poussez l’autre servo dans l’autre corne, fixez-le avec les boulons restants et enfilez les câbles de servo à travers les trous de la base rotative.

Pour commencer à le construire, poussez le servo final dans le bas de la base rotative et intercalez le haut de la base entre les deux moitiés de la base rotative, emboîtant ainsi les deux moitiés ensemble. Vérifiez si le bras est capable de tourner lorsqu’il est contraint par la base. Une fois cela fait, montez le dernier servo au bas de la base.

Assurez-vous qu’il est orienté dans la bonne direction, puis faites-le pivoter jusqu’à l’une de ses limites, faites encore plus pivoter le bras pour qu’il corresponde, en gardant un œil sur les câbles. La dernière étape pour construire le bras à la base consiste à pousser le haut de la base vers le bas, puis à engrener les dents et le servo/cornet. Notez que l’indication de rotation du bras est le bruit entendu par le servo de base qui tourne avec lui.

Étape 7 : Création du panneau de commande et ajout du circuit

Le panneau de commande se compose de huit boutons, d’un potentiomètre, d’une LED et d’un interrupteur marche/arrêt. Les boutons et le potentiomètre peuvent être boulonnés autour de la base s’ils sont filetés. De plus, il est facile de souder des fils à presque toutes les pièces avant de les fixer à la base de la pièce. De plus, il est recommandé d’ajouter une résistance de 220 Ohm à l’extrémité du fil positif de la LED.

Notez que la LED ainsi que l’interrupteur marche/arrêt s’emboîtent dans la base. Une fois toutes ces pièces insérées, fixez le bouton au potentiomètre. L’étape consiste à regrouper quelques fils ensemble. Poudré d’une broche sur le circuit imprimé à l’autre seront les lignes électriques de 5 volts qui découlent du bouton. La dernière étape de fabrication du panneau de commande consiste à souder les 8 lignes de signal avec un connecteur mâle. Pour ce faire, vous pouvez utiliser un ordre logique pour garder une trace de l’identification correcte du bouton.

Pour les circuits, tout ce que vous avez à faire est simplement de commencer à brancher les câbles du panneau de commande au circuit. N’oubliez pas que l’en-tête va dans la rangée de connecteurs femelles juste en dessous des résistances. Alors que les 5 Volts du potentiomètre et des boutons vont aux en-têtes 5 Volts. Et la masse du potentiomètre, de la LED et du fil noir va dans les en-têtes GND.

Étape 8: Branchement de l’Arduino, des servos et fermeture de la base

Utilisez les câbles que vous avez fabriqués précédemment pour brancher l’Arduino. Ce faisant, assurez-vous que les boutons vont aux broches numérotées 2-7 et A3, A4 tandis que les signaux des servos vont aux broches numérotées de 8-13.

Alors que l’alimentation de la LED va à la broche 3.3 Volts ainsi que l’essuie-glace du potentiomètre va à la broche A0. Notez que les fiches des servos vont dans les embases mâles présentes en haut du circuit imprimé.

Après cela, testez le code, vérifiez les servos, mettez à jour le code si nécessaire. Enfin, aplatissez au maximum l’électronique et poussez le panneau de commande sur sa partie inférieure correspondante, puis fermez les deux moitiés.

Enfin, saisissez l’alimentation pour commencer à utiliser le nouveau bras robotique. Si vous ressentez le besoin d’ajouter une autre pince ou de changer le code pour les tâches autonomes, faites-le après que le bras a commencé à fonctionner.

La conclusion

Il existe de nombreux domaines d’application d’un bras robotique imprimé en 3D. C’est un outil de haute technologie qui est analogue à la main humaine. Son domaine d’application dépend principalement du type de programme qui y est introduit. Si vous l’avez fait pour votre maison, il peut être utilisé pour vous aider à tenir diverses choses avec précision et à les transférer à l’emplacement souhaité.

Des objets de petite taille comme des vis, des boulons, des écrous, etc. peuvent être soulevés par le bras robotique imprimé en 3D et peuvent être installés dans des endroits où il est difficile pour une main humaine de travailler. Les versions personnalisées de la pièce sont principalement utilisées dans les laboratoires de mécanique pour effectuer divers travaux difficiles à faire avec une main humaine.

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