DFRobot 5DOF robot arm

DFRobot Robot Arm

This assembly guide is writen in German as I am not too familiar with the English terms of the parts.

Bei dem Bausatz handlet es sich um den Kit EXP-R01-138 von Exp-Tech mit der zugehörigen Montierung EXP-R01-142. Dies ist der Bausatz von DFRobot ROB0036, jedoch mit einer anderen Montierung. Wegen der fehlenden Montierung wird der hier verwendete Bausatz als 5 DOF bezeichnet, mit Montierung als 6 DOF, da er mit der Montierung 6 Freiheitsgrade hat. Die mitgelieferten Schrauben sind im amerikanischen Mass. ich verwende der Einfachheit die metrischen Grössen, die dem jeweiligen Mass am nächsten kommen.

Armmontierung

Die Armmontierung wird mit folgenden Einzelteilen geliefert:

Anzahl Teil Beschreibung
1 d=12cm Grundplatte
1 d=10cm Servoplatte mit Aussparung für Servo
1 d=10cm Montierplatte
1 8.2cm x 13.7cm Montierplatte für Arduino
1 DF05BB Servo
5 30 mm Messing Abstandsbolzen
18 10 mm Messing Abstandsbolzen
4 6 mm Messing Abstandsbolzen
20 M3 Hutschrauben passend auf Abstandabolzen
16 M3 6mm Kreuzschlitzschraube
18 M3 Muttern
6 M4 9mm Kreuzschlitzschraube
6 M4 Muttern
4 3x9mm Holzschrauben
6 Servoteile Servoaufsätz
4 Servoteile Gummipuffer
4 Servoteile Messinghülsen
4 2x10mm Holzschrauben
1 3x7mm Holzschraube schwarz

An der Grundplatte werden die Abstandsbolzen sowie die Montageplatte für den Arduino angebracht.

Als Abstand zum Boden habe ich die 10mm Abstandsbolzen benutzt. Die 6 mm Abstandsbolzen verwende ich, um den Arduino zu befestigen. Die 5 30mm Abstandbolzen werden entsprechend der Bohrungen in der Servoplatte eingesetzt.

Den Servo schiebt man in die Aussparung der Servoplatte und befestigt ihn mit 4 M4 Schrauben. Der Servo passt gerade nicht durch die Aussparung und muss mit sanfter Gewalt hindurchgezwungen werden. Auf den Servo wird die Scheibe aus dem Satz an Servoaufsätzen aufgeschraubt (schwarze Schraube). Mit dem Standard Servo Sketch vom Arduino IDE habe ich nun die Funktion des Servos geprüft.

 

 

 

 

 

 

Hier nun die Ansicht der Roboterarmteile

Anzahl Teil Bescheibung
4   Motagewinkel schwarz, zwei Zentrierbohrungen mit Befestingungskreuz, einer grossen Lasche hinten, zwei Aufnahmelaschen für Servo vorn
3   U- Montagewinkel gerändert und abgerundet
1   L-Montagewinkel gerändert und abgerundet
16 M3 x 6mm Kreuzschlitzschrauben
16 M3 Muttern
16 M4 x 9mm Kreuzschlitzschrauben
16 M4 Muttern
3 M3 Kugellager Kugellager mit M3 x 10mm Kreuzschlitzschraube, Sprengring und Hutmutter
1 DF05BB Servo mit Servoplatten und Montageschrauben
2 DF15MG Servo mit Servoplatten und Montageschrauben, Brücke vormontiert (muss abgenommen werden)
2 HS-311 HItec Servo mit Scheibe vormontiert, Servoplatten und Montagematerial

An dem Montagewinkel wird eines der Kugellager angebracht (siehe Bild). Die Reihenfolge ist: Hutmutter, Kugellager, Sprengring, Montagewinkel auf M3 Schraube. Auf diesem Lager läuft später der U-Montagewinkel, dessen anderes Lager die Servoplatte des Servos darstellt.

 

Der Montagewinkel wird mit der Montierplatte mit zwei M4 Schrauben so verbunden, dass die Servoaussparung und das Kugellager zur Mitte der Platte zeigen. Mit den vier Holzschrauben 6mm wird die Platte und der Montagewinkel auf dem Teller des Servos festgeschraubt.

Der als nächstes zu verbauende Servo ist ein DF15MG. Den vormontierten Balken habe ich durch die Scheibe ersetzt. Dieser Servo kommt in den Montagewinkel. Damit ich weis, welche Position der Servo hat, habe ich den Beispielsketch geladen und den Servo auf 90 Grad eingestellt. Danach habe ich die Scheibe so eingestellt, dass die U-Montagewinkel fast senkrecht stehen, so dass ich das Gelenk in beide Richtungen drehen kann. Danach habe ich den Servo eingebaut und mit einem U-Montagewinkel versehen und mit dem Testsketch die Aufklappbarkeit geprüft.

Auf diesem U-Montagewinkel wird nun der zweite Winkel aufgeschraubt (M3 Schrauben).

Für den zweiten Gelenkteil wird nun ein L-Winkel an ein Montagewinkel und ein U-Motagewinkel montiert wie im Bild zu sehen. Dabei ist es sinnvoll, den L-Winkel erst an den U-Winkel zu schrauben, da sonst die Aufnmahmelasche für den Servo die Schraube blockiert:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Am anderen Ende wird wieder ein Kugellager angebracht:

 

 

 

 

 

 

 

 

Auch der nächste Servo ist vom Typ DF15MG, welche die Hauptlast des Arms tragen. Auch hier war ein Balken vormontiert, den ich durch eine Scheibe, welche mitgeliefert wurde, ersetzt habe. Über den Servosketch wird der Servo wieder in die Mittenstellung gebracht. Danach wird der Servo in die Halterung eingesetzt und getestet, dass er bei Vollausschlag nicht am Rahmen anstößt.

 

 

 

 

 

 

Als Nächstes werden die beiden verbliebenen Montagewinkel verbunden und das letzte Kugellager eingesetzt:

 

 

 

 

 

 

In diese Halterung wird nun der Servo DF05BB eingesetzt. Auch dieser wurde auf 90 Grad ausgerichtet und mit einer Scheibe versehen.

 

 

 

 

 

 

Leider fehlte bei dem Bausatz eine der kurzen Holzschrauben, mit der die Servoscheibe am Rahmen verschraubt wird, so dass sie aus dem Fundus der Werkstatt ersetzt werden musste. Bei einer der Muttern war auch kein Gewinde geschnitten, was aber kein Problem war, da diese überzählig waren.

Die beiden Servo HS-311 steuern den Kopf. Dazu wir der Erste wieder mittig ausgerichtet und der Kopf daran befestigt. Dann wird der Servo am Arm festgeschraubt. Danach wird der zweite HS-311 in den Kopf eingebaut und so justiert, dass die Backen gerade schliessen.

 

 

 

 

 

 

Damit wäre der Zusammenbau fertig und mit dem Sweepsketch sollte man die einzelnen Servos nochmals durchprüfen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Update

Die Montierplatte trägt das gesamte Gewicht des Roboterarms und sitzt einzig auf der Welle des untersten Servos. Jegliche Scherkräfte durch die Bewegung des Arms werden direkt mit grossem Hebel auf diese Welle übetragen. In einer Beschreibung dieses Arms im Internet ist zu sehen, dass es eine Version gab, welche die Montierplatte auf drei Kugelrollen gelagert hat. Bei meinem Modell sind diese nicht enthalten. Der Abstand zwischen den beiden Platten beträgt 19 mm. Ich habe aus 16 mm Spanplatte und 3 mm Möbelflizgleiter drei Puffer gebut und mit doppelseitigem Klebeband an der Servoplatte befestigt. Dies gibt dem Arm die notwendige Stütze und auf dem Filz gleitet die Montierplatte problemlos. 

Als weitere Änderung ersetzte ich den Servoteller am unteren Armservo durch eine Aluminiumplatte, welche die Last des Arms besser aufnehmen kann.

Für die Steuereung des Arms entwickel ich gerade eine kleine Library, welche den Arm bewegt und dabei gewisse Extremstellungen verhindert. Auch gibt es eine Routine, welche den Arm in eine Parkposition fährt, damit man ihn kontrolliert ausschalten kann. Abgerundet wird das Ganze durch ein PC Programm (Win7), welches den Arm vom PC aus über festgelegte serielle Befehle steuert. Sobald diese Software fertig ist, wird sie hier verfügbar gemacht.

 


The DF15MG is a double bearing, high torque ~150 degree rotation servo. 

Specification

  • Voltage: +4.8-7.2V
  • Current: 180mA(4.8V);220mA(6V)
  • Speed(no load):0.17 s/60 degree (4.8V);0.25 s/60 degree (6.0V)
  • Torque:10Kg·cm(4.8V) 12KG·cm(6V) 15KG·cm(7.2V)
  • Temperature:0-60 Celius degree
  • Size:40.2 x 20.2 x 43.2mm
  • Weight:48g

 


DF05BB high torque servo, suitable for the production head, arm, biped robot, etc.
Specifications

  • Voltage: +4.8-6.0 V
  • Current: 160mA (4.8V)
  • Torque Size: 3.5kg · cm (4.8V); 5.1kg · cm (6.0V)
  • No load speed: 0.17 seconds / 60 degrees (4.8V); 0.4 sec / 60 degrees (6.0V)
  • Operating temperature: 0 ℃ ~ 60 ℃
  • Dead Set: 20us
  • Size: 40.2 X 20.2 X 43.2mm
  • Weight: 42g

 


Servo HS-311

Technische Daten

Getriebe Polyamid
Abm. (L x B x H) 40 x 20 x 36,5 mm
Stecksystem JR
Lagerart k.A.
Gewicht 43 g
Stell-Moment bei 4,8 / 6 V 30 / 35 Ncm
Stell-Zeit bei 4,8 / 6 V 0,19 s (60°) / 0,15 s (60°)
Servo-Technologie Analog-Servo
Servo-Typ Standard-Servo
Herst.-Teilenr. 112311
Stell-Moment bei 6 / 7,4 V 35 Ncm
Stell-Zeit 6 V / 7,4 V 0,15 s (60°)