Braccio Robotico Arduino

Braccio meccanico Arduino

Start

MENU'

Uso scolastico

Che cos'è ?

Vantaggi e Svantaggi

Boston Dynamics

Caratteristiche

Struttura

Video

Codice

I robot oggi

Info

CHE COS'E' UN BRACCIO ANTROPOMORFO

Un braccio antropomorfo è un tipo di robot che si ispira alla struttura e al movimento del braccio umano. È costituito da una serie di segmenti collegati tra loro da giunti, simili alle articolazioni del braccio umano. Questi segmenti possono muoversi in modo indipendente e consentono al braccio di compiere una vasta gamma di movimenti. I bracci antropomorfi sono dotati di attuatori, come motori o servomotori, che forniscono il movimento ai giunti. Possono essere controllati attraverso software o interfacce utente, consentendo di programmare o comandare in tempo reale i movimenti del braccio. Questi robot sono utilizzati in molteplici settori, come l'industria, la medicina e l'animazione, per eseguire compiti come il sollevamento di oggetti pesanti, l'assemblaggio di componenti, la chirurgia assistita e la creazione di movimenti realistici nei personaggi virtuali. Grazie alla loro precisione e flessibilità, i bracci antropomorfi migliorano l'automazione e l'efficienza dei processi, consentendo di affrontare compiti complessi e aumentare la produttività.

Info

Struttura del Braccio Robotico

La struttura di un braccio robotico può variare a seconda del modello e dell'applicazione specifica, ma in generale è composta dai seguenti componenti: Segmenti: Il braccio è costituito da una serie di segmenti collegati tra loro, che corrispondono alle diverse articolazioni del braccio umano, come spalla, gomito, polso e dita. Questi segmenti sono solitamente realizzati in materiale leggero e resistente, come alluminio o plastica. Giunti: Ogni segmento è collegato al segmento successivo tramite giunti, che consentono il movimento e la flessibilità del braccio. I giunti possono essere rotatori, permettendo la rotazione attorno a un asse, o prismi, consentendo il movimento lineare. Attuatori: Gli attuatori, come motori o servomotori, sono responsabili di fornire il movimento ai giunti. Possono essere controllati attraverso segnali elettrici per regolare l'angolo di piegatura e permettere il movimento desiderato del braccio. Sensori: I bracci robotici possono essere dotati di sensori per rilevare e monitorare il loro ambiente. Questi sensori possono includere sensori di forza, sensori di posizione, sensori di temperatura e sensori di prossimità, che consentono al braccio di interagire in modo sicuro con l'ambiente circostante. Interfaccia utente: Per controllare il braccio robotico, spesso viene utilizzata un'interfaccia utente, come un computer o un pannello di controllo. Attraverso questa interfaccia, è possibile programmare i movimenti del braccio, impostare posizioni specifiche o controllarlo in tempo reale. La struttura del braccio robotico è progettata per imitare la struttura e i movimenti del braccio umano, consentendo al robot di eseguire una vasta gamma di compiti in modo preciso, flessibile ed efficiente.

Info

I ROBOT OGGI

I vari tipi di robot industriali disponibili nel settore dell’automazione industriale, negli ultimi anni, si sono evoluti, diventando sempre più compatti, performanti e versatili. Oggi i robot svolgono in campo industriale lavorazioni accurate come forature, pallettizzazione, stoccaggio, asservimento CNC, smerigliatura, fresature, verniciature, smaltature e tagli con il laser, specialmente in aree di lavoro difficili, salvaguardando così la salute degli operai. Nell’evoluzione dei robot industriali hanno avuto un ruolo importantissimo alcuni dei brand che hanno investito risorse nella ricerca e nello sviluppo e che normalmente integriamo nelle nostre linee automatizzate e isole robotizzate: KUKA, ABB, Kawasaki, FANUC. Tra di loro spicca anche una realtà tutta italiana: Comau, attualmente una delle più grandi società al mondo di robotica industriale.

SVANTAGGI

VANTAGGI

Costi iniziali elevati: L'acquisto e l'installazione di un braccio robotico possono comportare costi iniziali significativi, tra cui il robot stesso, il software, l'addestramento e l'integrazione nel sistema di produzione. Complessità di programmazione: La programmazione di un braccio robotico richiede conoscenze tecniche e competenze specializzate, rendendo necessario il coinvolgimento di esperti o la formazione specifica per gli operatori. Manutenzione e riparazioni: I bracci robotici richiedono una manutenzione regolare e, in caso di guasti o malfunzionamenti, potrebbe essere necessario chiamare tecnici specializzati per le riparazioni, il che comporta costi aggiuntivi. Limitata capacità di adattamento: I bracci robotici sono progettati per eseguire compiti specifici per i quali sono stati programmati e potrebbero essere meno adattabili alle situazioni impreviste o ai compiti che richiedono flessibilità e intuizione umana. Interazione limitata con gli esseri umani: I bracci robotici possono avere limitazioni nella comunicazione e nell'interazione con gli esseri umani, specialmente in ambienti complessi o in attività che richiedono una comprensione del contesto. Impatto sull'occupazione: L'automazione con i bracci robotici può comportare la riduzione del numero di posti di lavoro per gli operatori umani, con possibili implicazioni socioeconomiche.

Automazione: I bracci robotici consentono l'automazione di compiti ripetitivi, migliorando l'efficienza e riducendo gli errori umani. Precisione: I bracci robotici sono in grado di eseguire movimenti precisi e ripetibili, garantendo risultati accurati e di alta qualità. Capacità di sollevamento: I bracci robotici possono sollevare e manipolare oggetti pesanti in modo sicuro, riducendo il rischio di lesioni per gli operatori. Flessibilità: I bracci robotici possono essere programmati per eseguire una vasta gamma di compiti, rendendoli adatti a diverse applicazioni e settori. Ripetibilità: Una volta programmato, un braccio robotico può eseguire le stesse operazioni in modo coerente e senza stancarsi, garantendo la produzione coerente e la riduzione dei difetti. Sicurezza: I bracci robotici possono essere dotati di sistemi di sicurezza avanzati per prevenire collisioni o per rilevare situazioni di pericolo, garantendo un ambiente di lavoro più sicuro.

VS

Info

LE CARATTERISTICHE PRINICIPALI DI UN ROBOT ANTROPOMORFO

I 6 gradi di libertà di movimento del robot antropomorfo lo rendono la soluzione perfetta per applicazioni dove la manipolazione di oggetti deve essere assai variabile ed ovviamente precisa. Le caratteristiche principali che determinano la scelta di un robot antropomorfo sono: - Payload, ovvero la portata al polso, questo dato ci indica il peso massimo degli oggetti che il robot può manipolare. È importante tenere presente che questo valore comprende anche il peso del dispositivo di presa, che talvolta può risultare rilevante nel caso la manipolazione sia destinata ad oggetti voluminosi. Questo significa che se l’oggetto da manipolare è molto pesante, il robot dovrà essere dotato di un meccanismo di presa adeguato a sorreggerlo ma di conseguenza avrà anch'esso un peso che inciderà sulla portata del polso. - Reach, ovvero lo sbraccio del robot, questo valore ci indica l’area di lavoro entro la quale il robot riesce ad operare e risulta determinate nello sviluppo di un progetto applicativo. Sulla base dello sbraccio, infatti, il system integrator potrà decidere le stazioni di lavoro in interazione con il sistema di asservimento. Si tratta di un dato importante anche per la valutazione degli ingombri che l'automazione avrà all'interno dell'azienda, considerando anche le distanze di sicurezza previste per legge, che possono essere gestite con barriere fisiche, più ingombranti, o barriere laser, decisamente più compatte.

COMMENTO SUL SEGUENTE CODICE

Il codice sopra rappresenta il controllo di un braccio robotico utilizzando un joystick e alcuni pulsanti. Nella sezione di dichiarazione, vengono definiti i pin utilizzati per il joystick, i pulsanti e il LED. Vengono inoltre inclusi gli header delle librerie necessarie per il controllo dei servo motori. Successivamente, vengono creati gli oggetti Servo per ciascun motore del braccio robotico, e vengono dichiarate le variabili per memorizzare lo stato corrente del gripper, lo stato precedente dei pulsanti e lo stato corrente dei pulsanti. Nella funzione setup(), vengono impostati i pin dei pulsanti come input con la resistenza di pull-up abilitata. Vengono anche impostati come output i pin da 3 a 7 per il controllo dei LED. Viene quindi inizializzato il monitor seriale e viene eseguita la configurazione iniziale del braccio robotico, posizionando i servo motori nella posizione di "safety". Viene infine inserito un ritardo di 1 secondo. Nella funzione loop(), vengono letti i valori dei potenziometri del joystick e memorizzati nelle variabili x1, y1, x2 e y2. Viene poi inserito un ritardo di 10 millisecondi. Successivamente, viene controllato lo stato dei pulsanti. Se entrambi i pulsanti erano HIGH nell'iterazione precedente e sono diventati entrambi LOW nell'iterazione corrente, viene stampato un messaggio di debug e lo stato del gripper viene invertito. Viene inoltre controllato lo stato del gripper e il LED viene acceso o spento in base allo stato. Se il primo pulsante era HIGH nell'iterazione precedente e il secondo pulsante è diventato LOW nell'iterazione corrente, il valore del servo motore M5 viene incrementato. Se il primo pulsante era LOW nell'iterazione precedente e il secondo pulsante è diventato HIGH nell'iterazione corrente, il valore del servo motore M5 viene decrementato. In base al valore dello stato del gripper, viene impostato il valore del servo motore M6 corrispondente. Infine, in base ai valori letti dai potenziometri del joystick, vengono modificati i valori dei servo motori M1, M2, M3 e M4. Viene controllato il limite massimo e minimo di ciascun servo motore per evitare movimenti non validi. Infine, viene chiamata la funzione ServoMovement della libreria Braccio per controllare i servo motori del braccio robotico. Viene quindi stampato lo stato corrente dei pulsanti e dei servo motori sul monitor seriale. In sintesi, questo codice permette di controllare un braccio robotico utilizzando un joystick e due pulsanti, consentendo di modificare la posizione dei servo motori del braccio.

BRACCIO ROBOTICO ARDUINO AD USO SCOLASTICO

Alcune immagini rappresentative del funzionamento del Braccio:

Funzionamento: Il Braccio è costituito da 6 Servo Motori di conseguenza 2 Joystick (2 assi + 1 bottone per joystick) non basterebbero per pilotare tutti gli assi. Si è optato quindi per il pilotaggio dei motori da 1 a 4 tramite gli assi (potenziometri collegati agli ingressi analogici di Arduino) del joystick mentre per la rotazione della mano nei due sensi sono utilizzati i pulsanti dei due joystick connessi ai pin 1 e 2 di Arduino (ingressi I/O in configurazione INPUT_PULLUP). Rimane la chiusura e apertura della gripper (mano), per fare questo invece si è optato al cambio di stato apertura-chiusura e chiusura-apertura tramite la pressione contemporanea dei pulsanti dei joystick. Ricordarsi di queste informazioni, limiti di rotazione dei servomotori, per non rovinare il Braccio: M1=base (base) degrees. Allowed values from 0 to 180 degrees M2=shoulder (spalla) degrees. Allowed values from 15 to 165 degrees M3=elbow (gomito) degrees. Allowed values from 0 to 180 degrees M4=wrist (polso) vertical degrees. Allowed values from 0 to 180 degrees M5=wrist rotation degrees. Allowed values from 0 to 180 degrees M6=gripper degrees. Allowed values from 10 to 73 degrees. 10: the gripper (pinza) is open, 73: the gripper is closed.

Posizione iniziale di sicurezza

Connessione dei Joystick

Spalla 15° (Shoulder)

Mano 10° (Gripper)

Info

BOSTON DYNAMICS

Boston Dynamics è un'azienda di robotica e ingegneria con sede negli Stati Uniti, nota per lo sviluppo di robot avanzati e dinamici. L'azienda è specializzata nella creazione di robot bipedi e quadrupedi altamente agili e dotati di movimenti complessi. I robot sviluppati da Boston Dynamics sono noti per la loro capacità di eseguire una vasta gamma di movimenti fluidi e agili, che li rendono adatti a svolgere compiti impegnativi e adattarsi a vari tipi di terreno. La società è famosa per robot come il "BigDog", un quadrupede robusto capace di trasportare carichi pesanti su terreni accidentati, e il "Spot", un robot cane quadrupede che può eseguire una serie di attività. Oltre ai robot quadrupedi, Boston Dynamics ha sviluppato anche robot umanoidi come "Atlas", che ha la capacità di camminare su terreni accidentati, sollevare oggetti pesanti e adattarsi a situazioni impreviste. Gli ambiti di applicazione dei robot di Boston Dynamics includono settori come l'industria, la ricerca scientifica, la difesa e la sicurezza. I robot possono essere utilizzati per eseguire compiti complessi come l'esplorazione di terreni pericolosi, l'ispezione di infrastrutture e la consegna di carichi in zone difficili da raggiungere. Inoltre, l'azienda ha ottenuto notorietà grazie ai suoi video virali che mostrano le abilità dei loro robot, suscitando interesse e attenzione a livello mondiale. In sintesi, Boston Dynamics è un'azienda leader nel campo della robotica avanzata, specializzata nello sviluppo di robot agili e dinamici che possono eseguire una vasta gamma di movimenti complessi. I loro robot trovano applicazione in vari settori e sono noti per le loro prestazioni impressionanti.

VIDEO

ALTRE CURIOSITA'

Info

Info

Info

Info