Recreativa Grua. Claw Crane, Claw Machine

De wikijoan
Salta a la navegació Salta a la cerca

Introducció

Es tracta de fer la versió mínima (el més petit possible) d'una recreativa grua. De moment sense moneder, sense so, sense joystick. Per navegar pels dos eixos en principi amb dos botons n'hi ha prou: un botó esquerra/dreta (eix X); un altre botó per l'eix Y; i un altre botó per Catch que vol dir fer baixar el fil a l'hora que s'obre la grua, i per fer tancar a l'hora que es tanca la grua. Per tant, els tres botons tenen doble funcionalitat. Cada vegada que s'apreta canvia la funcionalitat.

De moment s'utilitzaran motors DC (no s'utilitzen ni servos ni motors pas a pas), amb l'idea d'abaratir costos. Segurament caldrà interruptors com a finals de carrera.

La idea és no utilitzar una Raspberry Pi, sinó utilitzar un Arduino, o més ben dit, una placa feta a mida amb un Atmel168 i tota l'electrònica necessària (drivers per als motors, gestió dels botons, etc.).

La idea inicial és que sigui un dispensador de caramels amb dimensions reduïdes i poc pressupost.

Estructura de 2 eixos

Per fer el sistema de dos eixos ens basem en aquest projecte:

Al final hi ha un video aclaridor. En comptes de motors pas a pas utiltizaré motors DC, doncs això no és un router, sinó que jo vull que els eixos es moguin mentre arribi el corrent als motors (estigui apretat el botó).

Velocitat de l'eix

La velocitat del moviment de l'eix vindrà donada per les rpm del motor, i el pas de la rosca. Per exemple, si la rosca és de 10 passos/cm i el motor 7000 rpm: 

7000 rev/min x 1cm /10 rev = 700 cm/min x 1min/60 seg = 12 cm/seg

Sistema de grua

A part dels dos motors del sistema XY, es necessitarà un sistema per fer baixar/pujar el fil, i un altre per obrir/tancar la grapa, que segurament serà un servo.

Imatges on s'observa el funcionament de la grapa: (claw machine grabber)

Aquí es veu tot el despiece d'una màquina sencera que venen a Alibabà/Aliexpress:

A Alibabà/Aliexpress es pot comprar el claw machine grabber.

Aquí es veu el sistema per fer baixar la grua, el fil ha d'estar recollit amb un rodet:

Solenoide

Estic dissenyant la grapa. A mi m'interessa pull type, que vol dir que sense tensió el vástago està en tota la seva longitud. Quan apliquem la tensió s'arronsa. El solenoide que vaig comprar per un altre projecte (ROB-11015, http://wiki.joanillo.org/index.php/Acordi%C3%B3_MIDI#Solenoid) té un recorregut de 3-4mm, que és insuficient. M'interessa que el recorregut sigui com a mínim de 10 mm.

Compro tres unitats d'aquest solenoide: (13,30 e les 3 unitats, surt a 4,5e la unitat)

DC 12V 1A 10mm Stroke Push Pull Type Open Frame Solenoid WD

Va a 12V, i és una mica més gran, té més par, i sobreto té més recorregut que el que tenia.

Electrònica

Aquest projecte es farà programant un Atmel 168 (no cal Arduino, ni cal la Raspberry), i fent una placa a mida. S'ha de gestionar 3 motors DC (2 motors de 12V, un motor de 5V per a l'eix y), i un solenoide per a la grapa (5V o 12V depenent del model). Per fer la interfície lògica amb els motors i el solenoide (el senyal lògic són 5V, el senyal que activa els motors i bobines és 12V), es necessit un H-Bridge, que pot ser un LM293 o un SN75441:

A més, es necessitarà la interfície per a tres botons: eix x, eix y i eixZ/grapa. El mateix botó serveix per canviar de direcció en l'eix x i en l'eix y. Així m'evito posar més botons, o utilitzar un joystick, buscant la simplicitat i l'economia. El software controla la direcció. Per simplicitat només hi ha un botó per a l'eix Z i grapa. Quan baixo la grapa ha d'estar oberta. Quan pujo es tanca la grapa. Em sembla que amb tres botons n'hi ha d'haver prou. La grapa en mode normal ha d'estar sempre oberta, que significa que el solenoide està relaxat i no consumeix corrent.

Eagle CadSoft

El xip L293D es troba a la llibreria st-microelectronics sota el nom PUSH-PULL 4 CHANNEL DRIVER.

Vcc1 (pin 16) el connectem a 5V, és la lògica. Vcc2 és el que alimenta els motors i el solenoide (típicament 12V). Ara bé, necessito tres xips perquè el motor de l'eix Z està alimentat a 5V (es correspon a un motor senzill comprat a una botiga dels xinos). Així doncs:

  • xip1: 12V, eix x i y
  • xip2: 5V, eix z
  • xip3: 12V, grapa (solenoide)

Així com els motors han de canviar la direcció i utilitzen 1Y i 2Y per canviar la polaritat, això no és necessari per a la grapa, on només cal utilitzar una entrada i una sortida (1A i 1Y) i l'altra pin del solenoide a terra.

Per tant, en aquesta versió v1 hi ha un error de concepte. Per activar el solenoide no cal un H-Bridge, sinó que amb un transistor n'hi ha prou. L'error ve de què si el motor Z fos de 12V, aleshores amb dos xips solucionaria els 3 motors i el solenoide. Però si el motor Z és de 5 V, aleshores no cal un xip per al solenoide, sinó que amb un transistor n'hi hauria prou.

Disseny del moble

Una possibilitat és que la tapa de dalt sigui de vidre/metacril.lat i que hi hagi els botons:

Però aleshores per on fico els caramels? doncs havia pensat que la tapa de dalt es pogués extreure i que amagués el mecanisme dels motors i guies. Una possibiltiat per ficar els caramels és que una de les tapes laterals sigui fàcilment extraïble, o bé ficar-los pel mateix dispensador.

Pressupost

  • fustes
  • tornilleria
  • motors DC
  • electronica
    • Atmel168
    • L293D: 3.5€
    • botons*3
    • leds
    • switchs final de carrera
    • solenoide
    • motors DC: 12V (2); 5V (1): 4€
  • metacril.lat
  • font d'alimentació


creat per Joan Quintana Compte, juliol 2015

Obtingut de «http://wiki.joanillo.org/index.php?title=Recreativa_Grua._Claw_Crane,_Claw_Machine&oldid=253497»