แขนหุ่นยนต์ต้นทุนต่ำ

 (github.com/AlexanderKoch-Koch)
2 คะแนน โดย GN⁺ 2024-04-03 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp

แขนหุ่นยนต์ราคา $250

  • ที่เก็บนี้มีไฟล์สำหรับสร้างและควบคุมแขนหุ่นยนต์ราคาประหยัดที่มีต้นทุนประมาณ $250
  • สามารถสร้างแขนหุ่นยนต์ตัวที่สอง (แขนผู้นำ) เพื่อควบคุมอีกแขนหนึ่ง (แขนผู้ตาม) ได้
  • ดีไซน์ของแขนผู้นำได้รับแรงบันดาลใจจากโปรเจกต์ GELLO แต่ทำให้ง่ายขึ้น
  • แขนหุ่นยนต์ลักษณะนี้เหมาะสำหรับการเรียนรู้ของหุ่นยนต์
  • แขนหุ่นยนต์สองตัวสามารถใช้พับเสื้อผ้าได้ด้วย
  • แขนหุ่นยนต์ใช้เซอร์โวมอเตอร์ Dynamixel XL430 และ XL330
  • มอเตอร์ XL430 มีกำลังมากกว่าเกือบสองเท่า และใช้กับข้อต่อสองตำแหน่งแรก
  • มอเตอร์ XL330 มีกำลังน้อยกว่า แต่หนักเพียง 18 กรัมต่อชิ้น จึงทำให้แขนเบาและเร็วมาก
  • Dynamixel จำหน่ายอะแดปเตอร์ U2D2 สำหรับเชื่อมต่อเซอร์โวมอเตอร์กับคอมพิวเตอร์ แต่มีราคาแพงและมี latency สูงมาก
  • แขนหุ่นยนต์นี้สร้างขึ้นโดยใช้อะแดปเตอร์บอร์ดที่ราคาถูกกว่า
  • สามารถควบคุมแขนหุ่นยนต์ด้วย Dynamixel SDK ได้: pip install dynamixel-sdk

แขนผู้ตาม

วัสดุที่ต้องใช้

  • 2x Dynamixel xl430-w250, $100
  • 4x Dynamixel xl330-m288, $96
  • ล้อ idler XL330, $10
  • ล้อ idler XL430, $7
  • บอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวแบบ serial bus, $10
  • ตัวลดแรงดันไฟฟ้า, $4
  • แหล่งจ่ายไฟ 12V, $12
  • แคลมป์ยึดโต๊ะ, $6
  • สายไฟ, $7
  • โดยปกติสามารถใช้โค้ดส่วนลด 10% ได้ที่ร้าน Robotis
  • การเพิ่ม grip tape ให้กับ gripper อาจช่วยได้
  • ต้องใช้สาย USB-C เพื่อเชื่อมต่อบอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวกับคอมพิวเตอร์

การประกอบ

  • ลิงก์วิดีโอการประกอบ: https://youtu.be/RckrXOEoWrk
  • ชิ้นส่วนทั้งหมดพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ไฟล์ STL อยู่ใน hardware/follower/stl
  • ชิ้นส่วนถูกออกแบบมาให้พิมพ์ได้ง่าย มีเพียงส่วนที่เคลื่อนไหวของ gripper ที่ต้องใช้ซัพพอร์ต
  • ประกอบแขนโดยยังไม่ติดฐาน และตรวจสอบว่าเซอร์โวถูกยึดไว้ในตำแหน่งเดียวกับใน CAD
  • บัดกรีสายเข้ากับตัวลดแรงดันไฟฟ้า โดยต่ออินพุตเข้ากับคอนเน็กเตอร์ตัวเมีย และเอาต์พุตเข้ากับคอนเน็กเตอร์ตัวผู้
  • ยึดตัวลดแรงดันไฟฟ้าและบอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวเข้ากับฐานด้วยสกรู
  • ยึดฐานเข้ากับแขนด้วยสกรู
  • เชื่อมต่อพอร์ต D, V, G ของบอร์ดไดรเวอร์เข้ากับเซอร์โวหมุนไหล่
  • เชื่อมต่อเซอร์โวหมุนไหล่เข้ากับเซอร์โวยกไหล่
  • เชื่อมต่ออินพุตของตัวลดแรงดันไฟฟ้าเข้ากับพอร์ต V และ G ของบอร์ดไดรเวอร์
  • เชื่อมต่อเอาต์พุตของตัวลดแรงดันไฟฟ้าและพอร์ต D ที่เหลือของบอร์ดไดรเวอร์เข้ากับเซอร์โวข้อศอก
  • เชื่อมต่อบอร์ดไดรเวอร์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟ
  • เชื่อมต่อบอร์ดไดรเวอร์เข้ากับคอมพิวเตอร์ (ควรใช้งานได้บน Linux และ macOS)
  • ตรวจสอบชื่ออุปกรณ์ (เช่น /dev/tty.usbmodem57380045631) ls /dev/tty.*
  • สแกนอุปกรณ์ด้วย Dynamixel Wizard
  • เชื่อมต่อกับเซอร์โว XL330 เพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ปรับสกรูของตัวลดแรงดันไฟฟ้าจนแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเป็น 5V
  • ตั้งค่า servo ID เป็น 1 สำหรับเซอร์โวไหล่ และ 5 สำหรับเซอร์โว gripper
  • ตั้งค่า baud rate เป็น 1M สำหรับเซอร์โวทั้งหมด

แขนผู้นำ

วัสดุที่ต้องใช้

  • 6x Dynamixel xl330-w077, $144
  • บอร์ดไดรเวอร์เซอร์โวแบบ serial bus, $10
  • แหล่งจ่ายไฟ 5v, $6
  • แคลมป์ยึดโต๊ะ, $6
  • เฟรม XL330, $7
  • การประกอบแขนผู้นำง่ายกว่า เพราะมอเตอร์ทั้งหมดใช้ไฟ 5v
  • gripper ถูกแทนที่ด้วยด้ามจับและไก
  • ระหว่างใช้งาน สามารถใส่แรงบิดเล็กน้อยที่ไกเพื่อให้เปิดอยู่เป็นค่าเริ่มต้นได้
  • ดีไซน์ของ GELLO ใช้สปริงสำหรับจุดประสงค์นี้ แต่ประกอบยากกว่ามาก
  • สามารถทดสอบแขนได้ด้วยสคริปต์ teleoperation.py แต่อาจต้องปรับชื่ออุปกรณ์

ความเห็นของ GN⁺

  • โปรเจกต์แขนหุ่นยนต์นี้อาจเป็นแหล่งข้อมูลที่น่าสนใจมากสำหรับชุมชนหุ่นยนต์และ DIY ประสบการณ์การสร้างและเขียนโปรแกรมแขนหุ่นยนต์ด้วยตัวเองในต้นทุนต่ำแต่มีความสามารถระดับสูง ช่วยอย่างมากต่อการเรียนรู้และนวัตกรรม
  • กระบวนการประกอบและการเขียนโปรแกรมของแขนหุ่นยนต์สามารถมอบความเข้าใจแบบบูรณาการระหว่างวิศวกรรมเครื่องกลและซอฟต์แวร์ให้กับวิศวกรซอฟต์แวร์ระดับเริ่มต้น ซึ่งมีประโยชน์ต่อการเรียนรู้แนวทางแบบสหวิทยาการที่จำเป็นต่อการแก้ปัญหาในโลกจริง
  • ความเป็นโอเพนซอร์สของโปรเจกต์ทำให้ผู้ใช้สามารถแก้ไขและปรับปรุงโค้ดได้อย่างอิสระ เปิดทางให้เกิดการพัฒนาต่อเนื่องโดยชุมชน
  • อย่างไรก็ตาม โปรเจกต์ลักษณะนี้อาจค่อนข้างยากสำหรับผู้ใช้ทั่วไป โดยเฉพาะหากไม่คุ้นเคยกับการประกอบฮาร์ดแวร์หรือการตั้งค่าซอฟต์แวร์ ดังนั้นการมีคู่มือที่ใช้งานง่ายหรือชุมชนสนับสนุนออนไลน์จึงมีความสำคัญ
  • เมื่อนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ ควรพิจารณาเรื่องความแม่นยำ ความทนทาน และความปลอดภัย รวมถึงควรตระหนักถึงข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับแขนหุ่นยนต์เชิงพาณิชย์

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-04-03
ความคิดเห็นบน Hacker News

  • กำลังสร้างหุ่นยนต์แขนสำหรับเพื่อนที่เป่าแก้ว แทนที่จะใช้เครื่องเจียรเหลี่ยมที่ควบคุมด้วยมือ กำลังพิจารณาทำจี้แก้วที่ใช้หุ่นยนต์ช่วยเจียรเหลี่ยม

    • ส่วนที่ยากคือความสามารถในการทำซ้ำ ต้องการค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ และข้อต่อแต่ละข้อของแขนหุ่นยนต์จะเพิ่มความไม่แม่นยำมากขึ้นเมื่ออยู่ไกลจากฐาน ตัวอย่างเช่น หากมีระยะคลอน 1 มม. ที่ฐาน ปลายแขนที่ห่างออกไป 20 ซม. จะมีระยะคลอน 4 มม. และส่วนที่ไกลกว่านั้นจะยิ่งมีระยะคลอนมากขึ้น
    • สำหรับงานเจียรเหลี่ยม ต้องการความละเอียดที่ละเอียดกว่ามอเตอร์เซอร์โวทั่วไปมาก การใส่เกียร์เป็นเรื่องยาก เพราะต้องมี backlash เพื่อขันข้อต่อให้แน่น แต่ก็ต้องปรับไม่ให้เกิดแรงเสียดทานมากเกินไปเวลาขยับ เฟืองหนอนไม่เหมาะ เพราะช้าเกินไปและแข็งเกินความจำเป็น ดังนั้นเกียร์ไซโคลิดจึงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเกียร์ของแขนหุ่นยนต์ นอกจากนี้ การจัดการกับแก้วยังไม่เสถียร จึงต้องใช้เซอร์โวจริงที่มีฟีดแบ็กอย่างต่อเนื่อง
    • คาดว่าต้นทุนการสร้างจะอยู่ที่ 1,000-2,000 ดอลลาร์ โดยส่วนใหญ่อยู่ที่ชุดเกียร์

  • รู้สึกแปลกใจที่ยังไม่มีบริษัทไหนผลิตแขนหุ่นยนต์ราคาถูก คุณภาพดี และมีมาตรฐานพอสมควรในระดับจำนวนมาก เหมือนกับที่ 3D printer หรือเครื่อง CNC หลายอย่างเข้าสู่ช่วงราคาสำหรับผู้บริโภค/มือสมัครเล่นได้แล้ว แต่แขนหุ่นยนต์ยังดูเป็นพื้นที่ที่แทบไม่ได้ถูกสำรวจมากนัก มีศักยภาพแบบเดียวกับ Arduino/Raspberry Pi แต่ยังไม่เคยได้ยินชื่อหรืออีโคซิสเต็มที่ดังในระดับนั้น

  • เสนอว่าอาจเริ่มจากสิ่งที่ทะเยอทะยานน้อยกว่าก่อน เช่น แพลตฟอร์มหุ่นยนต์ต้นทุนต่ำที่สามารถเดินตามคน ขนของ และหลบสิ่งกีดขวางได้ ไม่จำเป็นต้องมีแขน เพราะฉันใช้แขนของตัวเองหยิบของขึ้นลงได้

    • ตอนที่ขาเจ็บจนต้องใช้ไม้ค้ำ การขนย้ายของกลายเป็นปัญหาขึ้นมาทันที มีคนจำนวนมากที่การเคลื่อนไหวจำกัด และนอกจากนั้นยังมีกรณีทำของหายบ่อย หุ่นยนต์แบบนี้น่าจะช่วยได้
    • ใน AliExpress มีโครงรถหุ่นยนต์ของเล่นเยอะมาก แต่ขนาดไม่ถึงระดับที่จะเรียกว่าใช้งานได้จริง (ด้านที่ยาวที่สุดน้อยกว่า 20 ซม.)

  • สงสัยว่าหุ่นยนต์ตัวนี้ยกน้ำหนักได้มากแค่ไหน

    • ตอนออกกำลังกายที่โฮมยิม อยากให้มันช่วยขยับพัดลมให้เป่าหน้า เพราะพัดลมหนักหลายปอนด์
    • อีกทางเลือกหนึ่ง มีข้อเสนอแนะเกี่ยวกับมอเตอร์ฮาร์ดแวร์ที่เหมาะกับโปรเจกต์แบบนี้

  • เป็นคนชอบเทคโนโลยีที่ตื่นเต้นกับแขนหุ่นยนต์มาก แต่ก็สงสัยว่าคนอื่นนำแขนหุ่นยนต์ไปใช้ในบ้านแบบใช้งานจริงอย่างไร การแฮ็กจะสนุกกว่าถ้ามีโปรเจกต์ดี ๆ ให้ทำ

  • ถ้าสนใจเรื่องนี้ ขอแนะนำผลิตภัณฑ์ประกอบเสร็จสมบูรณ์ที่ไม่ใช่แบบ DIY ด้วย

    • เป็นสินค้าที่คุณภาพน่าทึ่งเมื่อเทียบกับราคา

  • สิ่งที่อยากทำ: ฐานเป็นแผ่นดิสก์กลมบนโต๊ะที่หมุนได้ พร้อมอุปกรณ์ยึดโทรศัพท์ให้ตั้งตรง ตัวแท่นมีไมโครโฟนทิศทางเดียวขนาดเล็ก 4 ตัว เพื่อระบุว่ามีเสียงมาจากทิศทางใดหลังจากกรองความถี่ของเสียงมนุษย์ออก แล้วหมุนโทรศัพท์ให้หันไปทางนั้นอย่างต่อเนื่อง

    • กรณีใช้งานคือวิดีโอคอลกับครอบครัวบ่อย ๆ เพราะทุกคนนั่งรอบโต๊ะอาหาร จึงไม่มีที่ดีพอจะวางโทรศัพท์ หากใช้แท่นหมุนอัตโนมัตินี้ โทรศัพท์ก็จะหมุนไปหาคนที่กำลังพูดเองโดยอัตโนมัติ
    • เขียนโค้ดประมวลผลเสียงได้ แต่ไม่มีไอเดียเลยว่าจะเริ่มฝั่งฮาร์ดแวร์อย่างไร จะขโมยไอเดียนี้ไปก็ได้ แต่ขอให้ช่วยแชร์วิธีทำด้วย อยากให้ของแบบนี้มีอยู่จริง และอยากรู้วิธีทำเองเป็นโปรเจกต์สนุก ๆ

  • กำลังทำแขนพิมพ์ 3D ของ Thor อยู่ แต่โปรเจกต์นี้ดูดีกว่ามาก น่าจะเปลี่ยนทิศทางแล้ว

    • นอกเรื่องนิด: เซอร์โวพวกนี้เปลี่ยนเกมจริง ๆ

  • ในฐานะผู้ใช้ Dynamixel มานาน เห็นด้วยว่าอะแดปเตอร์ U2D2 แพงเมื่อเทียบกับตัวเลือกอื่น แต่ก็อยากเห็นข้อมูลเชิงปริมาณที่รองรับคำกล่าวว่า "latency สูงมาก" เพราะเท่าที่เจอมา มันเป็นตัวเลือกที่ค่อนข้างแน่นอนสำหรับ latency ต่ำ (~1ms) บนหลายแพลตฟอร์มเสมอ

  • ซื้อแขนหุ่นยนต์ Sainsmart มา ราคาถูกและมี 6 แกนอิสระ จึงใช้ฝึกเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์