al5a_View

Manipulátor AL5A a digitální serva

Určitě každý z vás někdy zatoužil po automatickém, nebo robotickém manipulátoru, ať už použitelném k práci (třeba v laboratoři pro přendávání zkumavek), pro výuku a studium, či jen pro „cool“ míchání kafe. Anebo – hlavně – pro montáž na vlastního robota.

Konstrukce

AL5A je robotický manipulátor, zkonstruovaný a vyráběný jako stavebnice firmou Lynxmotion. V plném provedení nabízí 6 stupňů volnosti: otočnou základnu, rameno, loket, náklon zápěstí, rotaci zápěstí a chapadlo. Mechanická konstrukce obsahuje převážně hliníkové díly, doplněné o díly plastové. Pro pohyb jsou v originálním provedení použity běžné analogové servomechanismy (dále jen serva). V kompletním balení ještě naleznete elektroniku pro řízení serv SSC-32. V České republice je stavebnice k dostání je v eshopu Snailinstruments, kde máte na výběr z bohaté nabídky stavebnic fy. Lynxmotion v různém provedení.

Zdokonalení manipulátoru

Konstrukce mnoha běžně dostupných manipulátorů s vyšším počtem stupňů volnosti je ve výchozím provedení značně chatrná a často jsou rády, že unesou samy sebe. Proto jsem pro další pokusy vybral právě manipulátor od firmy Lynxmotion, který je už od základu trochu robustnější než konkurence.

Hlavní a v podstatě téměř jedinou úpravou bylo nahrazení všech serv v manipulátoru za dostatečně dimenzovaná digitální serva. Řídící jednotka SSC-32 nebyla prozatím k dispozici, proto jsem použil jiné řídicí jednotky. Zatím jsem vyzkoušel běžně dostupný Servoanim, SOS-AT a také vhodně naprogramovaný mikrokontrolér PICAXE.

Digitální serva

Jak jsem již zmínil, vyměnil jsem analogová serva za digitální: do ramene jsem použil servo Hitec HS-5765MH (mega scale) s točivým momentem 2,45 Nm (25 kg.cm), do lokte servo Hitec HS-5685MH (super toque) s točivým momentem 1,26 Nm (12,8 kg.cm) a zbylá serva jsem nahradil servy Hitec HS-5495BH (standard) s točivým momentem 0,74 Nm (7,5 kg.cm). Tím manipulátor získal v pohybech jistotu a konečně z něj nemám pocit, že se za chvíli v některém kloubu rozlomí.

Použitá digitální serva mají proti analogovým napájecí napětí zvýšené na 7,4 V. Bohužel v době prvních testů a psaní prvního dílu seriálu jsem neměl k dispozici dostatečně proudově dimenzovaný zdroj napětí a proto jsem použil LiFe baterii s výstupním napětím 6,6 V a kapacitou 4500 mAh. Nižší napětí nedělá servům žádný problém a celý manipulátor se pohybuje plynule.

Digitální serva mají proti servům analogovým jednu velikou výhodu. Je totiž možno naprogramovat jejich chování. K tomuto naprogramování je sice nutné použít speciální programátor HPP-21, samozřejmě od firmy Hitec, ale to je jen jednorázová investice. Nastavovat můžeme různé parametry: rychlost, krajní polohy, poloha při ztracení signálu atd. Serva, použitá v manipulátoru, jsem nastavil všechna na 10% maximální rychlosti a nastavil jim ručně maximální výchylky do krajních poloh. Dále jsem servům zadal, že při ztrátě řídicího signálu se mají přesunout do střední polohy. U všech jsem také nastavil šířku mrtvého pásma na 1.

Jedinou výjimkou je servo v chapadle, které má rychlost nastavenu na 20% maximální a navíc při detekci přetížení bude zabírat jen z 10%. Od toho si slibuji, že při uchopení předmětu ho sevře ale pak ho bude přidržovat jen 10% výkonem.

Závěr

Díky zmíněným úpravám je manipulátor konečně schopný ostrého provozu a jeho nasazení budu nadále testovat. Již nyní se můžete těšit na další pokračování, které bude především o vývoji schopného a odpovídajícího softwaru.