Bras robotique d’initiation Arduino/Raspberry Pi (6 ddl) – Partie 1 : déballage et assemblage du kit ROT2U 6DOF

Aujourd’hui, nous allons découvrir le kit bras robotique ROT2U 6DOF qui va nous permettre de débuter une nouvelle série d’articles. Dans la série d’articles précédente, nous avons vu comment assembler et piloter en WiFI un système articulé Pan-Tilt à 2 axes à l’aide de Blynk, Cayenne, Node-RED et de la librairie Nodejs Johnny-Five. Je vous propose d’attaquer un projet un peu plus complexe cette fois avec un bras robotique à 6 degrés de libertés (5 axes + 1 pince). Dans ce premier article, nous allons découvrir le kit ROT2U 6DOF que l’on trouve sur les boutiques chinoises pour environ 60€. Ce kit de bras robotique – disons plutôt de bras manipulateur – est un très bon outil pour débuter l’apprentissage de la programmation. Les mouvements sont réalisés à l’aide de servomoteur de type MG996R ayant un couple compris entre 13 kg.cm (à 4.8V) à 15 kg.cm (à 6V) . Voici un petit exemple de ce qu’on pourra faire avec ce bras une fois assemblé et piloté à l’aide d’une carte d’extension pour Arduino Uno comme celle-ci.

Déballage du kit ROT2U 6DOF

Le kit est livré dans un simple carton. Les sous-ensembles sont emballés dans des sachets séparés. Les éléments de structure du bras robotique sont fabriqués par estampage de plaque d’aluminium. Pour donner un meilleur aspect et ébavurer les bords, les pièces sont sablées. L’anodisation noire (visible sur la notice de montage) a été abandonnée.

kit bras robotique manipulateur arduino ROT2U 6DOF MG996R

A ma grande surprise, il n’y aucune notice, ni aucune liste des pièces détachées. Pour le montage, on devra se contenter d’une notice en image disponible sur Sky Drive ici. Pour l’assemblage, vous aurez juste besoin d’un tournevis cruciforme 2.5

Point positif de ce kit, on retrouve très facilement les pièces détachées. La plupart des éléments de structure, servo-moteurs MG996R, embase cannelée, pince (ou griffe) sont des éléments standards que l’on retrouve très souvent dans les kits de modélisme ou voiture radio-commandées.

Dernière mise à jour des prix le 23 novembre 2017 23 h 57 min

Nomenclature des pièces

Les sachets sont numérotés sur la photo précédente.

Désignation / référence Sachet Dimension

L x l x h (mm)

Quantité
Servo moteur

MG996R Tower Power

6
Support en U pour la base du bras robotique 1 90 x 43 x 11 2
Support en U long 2 65 x 55 x 25 2
Equerre 2 36 x 30 1
Platine de liaison d’articulation 2

58 x 37 x 25

3
Support en U long 3

65 x 55 x 25

1
Platine de liaison d’articulation 3 58 x x37 x 25 2
Pince / griffe 4 1
Visserie en acier inox
Vis M3x5 5 31
Vis tête ronde M4x8 + écrou (fixation des servomoteurs) 6 21
Vis tête ronde M3x8 + écrou 7 31
Vis tête plate M3x7 8 4
Vis tête plate M3x10 + écrou (fixation articulation coté roulement) 8 4
Roulement à bille 8 4
Embase cannelée servomoteur 9 6

Caractéristique des servomoteurs MG996R

Les servomoteur MG996R sont classiques en modélisme. On les retrouve très souvent dans les kits d’avion, voiture, hélicoptère ou bateaux radio-commandés Futaba, Hitec, Sanwa, GWS. Ils sont résistant aux chocs. Voici quelques caractéristiques

  • Dimensions : 40 x 19 x 43mm
  • Poids : 55g
  • Vitesse de déplacement : 0.17sec / 60° sous 4.8V sans charge
  • Angle maximum de rotation : 180°
  • Operating Speed : 0.13sec / 60° sous 6V sans charge
  • Couple : 13 kg.cm avec une tension d’alimentation de 4.8V
  • Couple : 15 kg.cm avec une tension d’alimentation de 6V
  • Tension d’alimentation : 4.8 – 7.2Volts
  • Réducteur : engrenages métalliques
  • Câble : orange/rouge/brun, 300mm (dépend du fabricant), connecteur femelle

Toutes les spécifications techniques de Tower Pro

MG996R Digital Metal Gear Servo For RC Model

4,11 4,79
Last update was in: 23 novembre 2017 23 h 57 min

Assemblage de la base

La base permet de faire tourner le bras sur son axe vertical (servo 1). Pour assembler la base, vous aurez besoin

  • 2x Supports en U (sachet 1)
  • 1x servo
  • 1x embase cannelée (sachet 9)
  • 12x vis + écrou M3x8 (sachet 7)
  • 4x vis + écrou M4x8 (sachet 6)
  • 1x vis à tête plate M3 (sachet 9)

Assemblez la base en suivant ces étapes

  1. Assembler les 2 supports en U ensemble en vis à vis l’un de l’autre à l’aide des 8 vis et écrou M3x8
  2. Fixer ensuite la platine sur la base à l’aide de 4 vis + écrou M3x8. La base doit être perpendiculaire à la base
  3. Fixer le servo moteur et mettant l’axe vers l’intérieur du montage
  4. Tournez à la main l’axe du servo moteur jusqu’à aller en butée sur un coté. Ce sera la position maxi du servo sur ce coté. Insérez le support cannelé pour trouver la bonne orientation de la plaque support. Fixez le support cannelé sur l’axe de sortie du servo avec une vis M3 à tête plate.

Assemblage du bras vertical

Le servomoteur 2 permet d’incliner le bras sur son axe vertical. Pour assembler le bras vertical, vous aurez besoin des pièces suivantes

  • 1x Support en U (sachet 2)
  • 1x servo
  • 1x embase cannelée (sachet 9)
  • 1x vis + écrou M3x10 (sachet 8)
  • 1x roulement à billes (sachet 8)
  • 4x vis + écrou M4x8 (sachet 6)
  • 4x vis + écrou M3x8 (sachet 7)
  • 4x vis M3x5 (sachet 5)
  • 1x vis à tête plate M3 (sachet 9)

Voici les étapes d’assemblage. Quelques photos pour vous aider juste en dessous

  1. Insérer la vis M3x10 dans le trou central de l’articulation (voir photo)
  2. Fixer le servomoteur à l’aide des 4 vis + écrou M4x8. Insérer le support cannelé et faire tourner l’axe du servomoteur pour trouver la position basse du bras.
  3. Insérer le roulement sur la vis M3x10. L’épaulement doit être du coté du support servo.
  4. Insérer le support en U en commençant coté roulement. Il faut un peu forcer pour l’insérer coté servo. Fixer le servo à l’aide de 4 vis M3x5 sur le support cannelé. Fixer le coté roulement avec un écrou M3.
  5. Fixer l’autre support en U à l’aide de 4 vis + écrou M3x8 pour terminer le bras vertical

Assemblage du coude

Le servo 3 permet d’incliner le coude. Voir aurez besoin des pièces suivants pour assembler le coude :

  • 1x support en U
  • 1x Equerres (sachet 3)
  • 4x vis + écrou M3x8 (sachet 7)
  • 1x vis + écrou M3x10 (sachet 8)
  • 1x roulement à billes (sachet 8)
  • 4x vis M3x5 (sachet 5)

Voici les étapes d’assemblage du coude. Vous pouvez vous aider des photos ci-dessous également.

  1. Fixer l’équerre à l’aide de 4 vis + écrou M3x8 sur le support en U
  2. Fixer la platine support servomoteur sur l’équerre (aidez vous de la photo ci-dessous) à l’aide de 4 vis + écrou M3x8
  3. Insérer la vis M3x10 dans le trou central de l’articulation (voir photo) et mettrez en place de roulement (épaulement coté servo)
  4. Fixer le servomoteur à l’aide des 4 vis + écrou M4x8. Insérer le support cannelé et faire tourner l’axe du servomoteur pour le mettre en butée.
  5. Mettre le bras principal à la verticale
  6. Insérer le coude d’abord coté roulement puis en forçant légèrement pour insérer le coté servomoteur
  7. Trouver la position basse du coude (en vous aidant de la photo ci-dessous)
  8. Faire tourner le support cannelé pour trouver le bon réglage de position
  9. Fixer le coude sur le support cannelé avec 4 vis M3x5 et fixer le support cannelé sur l’axe de sortie du servomoteur avec une vis M3 à tête plate

Assemblage du poignet

Le poignet va permettre de réaliser la rotation dans 2 directions (servos 4 et 5). Voir aurez besoin des pièces suivants pour assembler le poignet :

  • 2x platines
  • 2x servomoteurs (n°4 et 5)
  • 8x vis + écrou M3x8 (sachet 7)
  • 2x supports cannelés (sachet 8)
  • 1x vis + écrou M3x10 (sachet 8)
  • 1x roulement à billes (sachet 8)
  • 2x vis M3 à tête plate (sachet 8)

Les étapes de montage du poignet

  1. Fixer les deux platines à l’aide de 4 vis + écrou M3x8. Aidez vous de la photo
  2. Fixer le servo 5 (voir photo) à l’aide de 4 vis + écrou M4x8
  3. Insérer la vis M3x10 dans le trou central à droite (voir photo)
  4. Fixer le servo 4 (voir photo) à l’aide de 4 vis + écrou M4x8
  5. Mettrez en place les deux supports cannelés sur les axes. Tourner doucement à la main l’axe du servo 4 jusqu’en fin de course sans forcer
  6. Mettre le bras et le coude à la verticale. Mettre en place de poignet sur le coude. Ajouter la position du support cannelé.
  7. Fixer le support cannelé avec 4 vis M3x5 et fixer le support cannelé sur l’axe de sortie du servomoteur avec une vis M3 à tête plate

Assemblage de la pince (aussi appelée griffe)

Le servo 6 permet d’ouvrir et de fermer la pince. Voici la liste des pièces nécessaires pour assembler la pince :

  • La pince
  • 1x servo (n°6)
  • 10x vis M3x5
  • 1x vis M3 à tête plate (sachet 8)

2 DOF Aluminium Robot Arm Clamp Claw Mount Kit With MG996R Servo

8,75
Last update was in: 23 novembre 2017 23 h 57 min

Les étapes d’assemblage :

  • Ouvrir la pince et place de dernier support cannelé. La face plane vers le haut.
  • Refermer la pince et fixer celle-ci sur le support cannelé à l’aide de 2 vis M3x5
  • Retourner la pince.
  • Insérer le servo n°6 dans son logement. L’axe vient s’insérer dans le support cannelé.
  • Fixer le moteur avec 4 vis M3x5. Fixer le support avec la dernière vis M3 à tête plate

Dernière étape

Et voilà, il ne reste plus qu’à visser la base de la pince sur le support cannelé du poignet avec 2 vis M3x5. Ce sont les deux vis les plus difficiles à cause du manque d’accessibilité.

Degrés de libertés du bras manipulateur ROT2U 6DOF

Voilà, le bras est assemblé, voici les degrés (mouvements possibles) de liberté du bras manipulateur ROT2U 6DOF. Les servomoteurs MG996R peuvent tourner de 180° au maximum. C’est suffisant pour les articulations mais on pourra être limité au niveau du poignet et de la base par exemple. Si c’est un problème pour vos projets, vous pourrez le remplacer par un servomoteur 360° comme un JX PDI-6221MG ou JX PDI-HV5932MG. Sur le schéma ci-dessous, vous pouvez voir les mouvements de rotation disponibles pour chaque articulation (servomoteur).

ROT2U 6DOF Aluminium Robot Arm Clamp Claw Mount Kit With Servos For Arduino-Silver

60,10 69,99
Last update was in: 23 novembre 2017 23 h 57 min

Voilà, tout est prêt. dans le prochain tutoriel, nous verrons comment manipuler des objets avec du code Arduino, du code python…bref de quoi nous occuper aux prochaines vacances de Noël qui approchent 🙂

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Projets DIY - Domotique et objets connectés à faire soi-même