ساخت بازوی رباتیک با پرینتر سه‌بعدی و آردوینو + راهنمای کامل قدم‌به‌قدم

بازوی رباتیک یکی از پروژه‌های هیجان‌انگیز و کاربردی است که ترکیبی از طراحی مکانیکی، الکترونیک و برنامه‌نویسی را به نمایش می‌گذارد. در این مقاله، تمامی مراحل از طراحی تا مونتاژ و برنامه‌نویسی بازوی رباتیک که با پرینتر سه‌بعدی ساخته می‌شود، به‌صورت کامل توضیح داده خواهد شد.

مواد و قطعات مورد نیاز

• قطعات پرینت‌شده سه‌بعدی:
  ابتدا فایل‌های STL مربوط به قطعات بازو را طراحی یا دانلود کنید. سایت‌هایی مانند Instructables فایل‌های آماده برای پرینت ارائه می‌دهند.
• برد آردوینو:
  از Arduino Uno یا Nano به‌عنوان مغز اصلی ربات استفاده کنید.
• موتورهای سروو:
  برای کنترل مفاصل، از سرووهای استاندارد (مانند MG996R) و برای گیره از سرووهای کوچک (مانند SG90) استفاده کنید.
• منبع تغذیه:
  یک منبع تغذیه مناسب برای سرووها و آردوینو.
• ابزارهای جانبی:
  سیم‌های جامپر، پتانسیومتر، دکمه‌های فشاری، مقاومت‌ها و برد بورد برای اتصال موقت.

مراحل ساخت بازوی رباتیک

1. طراحی بازوی رباتیک

با استفاده از نرم‌افزارهای CAD مانند SolidWorks یا Blender، بازوی رباتیک خود را طراحی کنید. بازو باید دارای چند درجه آزادی (DOF) باشد تا حرکات شبیه به بازوی انسان را شبیه‌سازی کند. طرح‌های آماده مانند “LittleArm 2C” در Instructables موجود هستند.

2. پرینت سه‌بعدی قطعات

پس از طراحی، فایل‌ها را به فرمت STL تبدیل کرده و با پرینتر سه‌بعدی چاپ کنید. دقت کنید که قطعات پرینت‌شده کاملاً مطابق ابعاد باشند تا مونتاژ نهایی به‌درستی انجام شود. مواد رایج برای این کار PLA یا ABS هستند.

3. مونتاژ بازوی رباتیک

1. پایه و مکانیزم چرخشی:
   یک سروو استاندارد را روی پایه نصب کنید تا کنترل چرخش بازو ممکن شود. سروو هورن را به سکوی چرخشی متصل کنید.
2. مفصل شانه:
   سرووی دوم را روی پایه نصب کنید تا حرکات بالا و پایین بازو را کنترل کند.
3. مفصل آرنج:
   در انتهای بازو، یک سروو دیگر برای کنترل حرکت آرنج نصب کنید.
4. مچ دست و گیره:
   از سرووهای کوچک برای کنترل زاویه مچ و باز و بسته کردن گیره استفاده کنید.

تمامی قطعات باید محکم نصب شوند و هورن‌های سرووها به‌درستی تنظیم شوند تا بازو حرکات دقیق و روان داشته باشد.

4. سیم‌کشی و اتصال الکترونیکی

سرووها را با استفاده از سیم‌های جامپر به پین‌های دیجیتال آردوینو متصل کنید. از یک برد بورد برای مدیریت اتصالات استفاده کنید. برای کنترل دستی می‌توانید از پتانسیومتر یا دکمه‌های فشاری استفاده کنید.

5. برنامه‌نویسی آردوینو

با استفاده از IDE آردوینو، کدی برای کنترل سرووها بنویسید. کتابخانه “Servo.h” کار با سرووها را بسیار ساده می‌کند. مثال‌هایی از این کد در پروژه‌های مشابه مانند 3D Printed Arduino Based Robotic Arm در دسترس است.

6. کالیبراسیون و تست بازو

پس از اتمام مونتاژ و برنامه‌ریزی، بازوی رباتیک را آزمایش کنید تا از عملکرد صحیح هر مفصل اطمینان حاصل شود. در صورت نیاز، کد و مکانیزم‌ها را تنظیم کنید تا حرکات روان‌تر و دقیق‌تر شوند.

قابلیت‌های اضافه و کاربردهای پیشرفته

پس از ساخت بازوی پایه، می‌توانید ویژگی‌های زیر را اضافه کنید:

• کنترل بلوتوث:
  با استفاده از ماژول بلوتوث، بازو را از طریق اپلیکیشن موبایل کنترل کنید.
• اتوماتیک‌سازی:
  بازو را برنامه‌ریزی کنید تا وظایف تکراری را به‌صورت خودکار انجام دهد.
• حسگرها:
  حسگرهایی مانند سنسور فاصله یا سنسور فشار اضافه کنید تا بازو بتواند به محیط واکنش نشان دهد.

منابع و آموزش‌های تکمیلی

• Instructables: 3D Printed Robot Arm
• Arduino Project Hub: Robotic Arm with Mini Servos
• YouTube Tutorial: Assembly and Programming a Robotic Arm

با دنبال کردن این راهنما و استفاده از منابع معرفی‌شده، می‌توانید بازوی رباتیک خود را بسازید و مهارت‌های خود را در زمینه رباتیک، پرینت سه‌بعدی و برنامه‌نویسی تقویت کنید.