ロボットアーム [Arduino]

ロボットアームを作ってみました。

前半はロボットアームの主機能であるグリッパー(つかむ)をテストしています。後半はロボットの各関節(サーボ)の動作テストとなります。

スマホで動画を撮影しながら各関節の操作用ボリューム(半固定抵抗器)を手動で操作しているので、少し動作が遅いです。その部分を自動でやれば各関節はスムーズに動作します。

目次

1. 使用部品・材料
2. 配線図
3. 写真
4. 作り方
5. スケッチ(プログラム)
6. ロボットアームのハンド
7. サーボのブラケット
最後に

1. 使用部品・材料

総額で約14,740円です。(Arduino本体の値段を除く)

2. 配線図

電圧の安定用にコンデンサを要所要所に設置しています。サーボの動作が「ぎこちない」場合は適宜コンデンサを追加して下さい。

3. 写真

4. 作り方

ロボットアームの各関節は結束バンドで結合します。(ネジ、ナットでも結合可能)、土台は次のようにします。

ダンボール、木材などの結合には「強力両面テープ」を使用します。

ロボットアームを(7)の円形サーボホーンだけで支えるには強度面が心配なので、(5)のMDF材で補強する形になっています。(5)と(6)の高さを同じにしてから、(6)のダンボールを僅かに高くすると良いです。

5. スケッチ(プログラム)

myServo1は一番下、myServo2はその上という順番になっています。

#include <Servo.h>
Servo myServo1;
Servo myServo2;
Servo myServo3;
Servo myServo4;
Servo myServo5;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(2,INPUT); 
  pinMode(3,INPUT); 

  myServo1.attach(13);       
  myServo2.attach(12,500,2500);     
  myServo3.attach(11,500,2500);  
  myServo4.attach(10,500,2500);
  myServo5.attach(9);
  
  // サーボの位置を初期化する
  myServo1.write(0);  
  myServo2.write(90);  
  myServo3.write(90);  
  myServo4.write(90);
  myServo5.write(90);  

  delay(2000);
}

void loop() {
  int angle;
  angle = map(analogRead(A1), 0, 1023, 0, 180);
  myServo1.write(angle);
    
  angle = map(analogRead(A2), 0, 1023, 0, 180);
  myServo2.write(angle);
  
  angle = map(analogRead(A3), 0, 1023, 0, 180);
  myServo3.write(angle);
     
  angle = map(analogRead(A4), 0, 1023, 0, 180);
  myServo4.write(angle);

  // ハンドでつかむ
  if (digitalRead(2) == HIGH) {
    myServo5.write(90);
  }
  
  // ハンドを広げる
  if (digitalRead(3) == HIGH) {
    myServo5.write(0);
  }
  
  delay(10);
}

6. ロボットアームのハンド

ロボットアームのハンドは「自作」または「購入」する必要があります。自作では3Dプリンタや歯車などを使用する方法があります。購入する場合は私の調査結果をご参考にして下さい。

7. サーボのブラケット

サーボモーターをロボットの関節にする為には「ブラケット」という「コの字型」のアルミ板が必要です。自作する場合はアルミ板を直角に曲げたり、穴を開けたり、切断したりと板金加工が必要です。

今回はその作業を省くために「LY10-1」というブラケット付きのサーボを使用しています。ブラケットは100円ショップにある厚み1mmから2mmのプラスチック板(PPシート)を同じく100円のハサミ、カッター、発砲スチロールカッターなどを使用して作成する事も可能です。ただ、この手法だと正確に曲げたりするのが難しいので、自作する方はアルミ板を推奨します。

学生の方は学校に板金用工具があると思います。一般の方は「ポケットベンダー」「ハンドニブラー」などを購入すると良いです。

参考動画

Android & Arduinoでロボットアームを作ってみた
Arm Robot with Arduino アームロボットの作成

最後に

ロボットアームで超音波などの距離センサーや画像処理などを行えば自動で物をつかむ事も可能です。この辺りはハードウェアじゃなくて、ソフトウェアの部門なので今回は見送りました。

時間を掛ければ、江戸時代の文字書き「からくり人形」のようにロボットアームで文字を書けるようにできるかも知れません。

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