Сейчас существуют два варианта исполнения манипулятора:
- [Манипулятор для изготовления с помощью литья в прессформе](https://gitlab.com/robosphere/roboarm). 6DoF. Звено манипулятора состоит из двух оригинальных [сервоприводов](https://gitlab.com/robosphere/servo); производятся методом заливки корпуса, его застыванием, перестановкой оснастки на позицию будущего звена и дальнейшей закладкой приводов и кабелей. Главный конструктор [StasjokSS](https://gitlab.com/StasjokSS).
- [Манипулятор для изготовления с помощью 3D-печати](https://gitlab.com/robosphere/roboarm-diy-version). 6DoF. Главный конструктор [AlexxTop](https://gitlab.com/AlexxTop).
Все приспособления монтируются к манипулятору через [стыковочный интерфейс](https://gitlab.com/robosphere/arm-tools/connection-tool). Модуль стыковки имеет выводы для управления инструментом по CAN/RS485 шине и выводы питания инструмента на торце. В середине торца, по оси мотора имеется подвижный (втягиваемый) штырь для фиксации инструментов на Роботе-манипуляторе и специальный рельеф для центровки инструмента при фиксации.
Для хранения двух и более приспособлений, а также их смены, используется [Библиотека приспособлений](https://gitlab.com/robosphere/arm-tools/tools-library), к которой в дальнейшем будут присоединяться узлы подачи материала.
Рабочий стол и манипуляторы с приспособлениями формируют Автоматизированное рабочее место (АРМ), которое может быть объединено с другими рабочими местами, формируя сложные производственные комплексы.
Объёмные или плоскостные структуры из одножильной проволоки. Проволока выбирается сварочной легированной и омеднённой сталью, поставляется рулонами. Также это может быть сложная 3D деталь — слабопроводящий пластик напечатанный с растворимой поддержкой и нерастворимым каркасом. Потом гальванически обращенный медью, никелем, оловом до нужной толщины. Лишний пластик можно отжечь, но на малых токах медь и так осаждается в неплохой проводник. В целом, технология гальванпластики очень хорошо совместима с 3д печатью. Так осаждают и железо (я сам немножко пробовал), оно получается твердым, царапает обычное железо. Это, конечно, не из-за углерода, которого там нет, а из-за водорода. Обычно это считается недостатком и процесс ведут либо на малом токе, либо потом отжигают продукт примерно при 400С. Тогда водород уходит и железо получается столь мягким,что в I мировую войну им заменяли дефицитную медь для поясков снарядов.
Корпус - отвердевший компаунд, связавший собой исполнительные механизмы, приводы, основания. Несёт на себе защитные и конструктивные функции. Может иметь внешнюю оболочку напечатанной из полимеров, или не иметь её и быть просто пористым прочным телом, для повышения прочности пористое тело пропитывается сверхтекучими полимерами. Корпус и кабели входят в состав звена.
Смесь реактивов, отвердевающих(отвердевших) до состояния пористого, лёгкого, твёрдого и прочного материала. Предположительно жидкое стекло + кальций и вспенивающий реагент, + волоконные наполнитель + полимерный упрочнитель (до 50% общей массы)
Пилон - комплекс, состоящий из 2х разъёмов(вход/выход) и металлического замка в одном корпусе, применяется для пристыковывания к пилонам других основных элементов АРМ (Рабочий стол, Робот-манипулятор, Адаптер станков) и надёжной их взаимной фиксации в связке пилон-пилон, не снимаемый, обязательный.
Серво моторредуктор с динамометром. Корпус из двух вращаемых половин. Корпус имеет насечки для охлажения и более качественного сцепления с компаундом, так же имеет штыревые выходы CAN шины для пристыковывания к другим приводам и выводы электропитания. Выводы впоследствии могут быть припаяны к кабелям.
Грузовой сверхманевренный робот с 4мя пилонами (перед и зад) и 2мя сверху для фиксации (и смены) Робот-манипулятор, имеет мелкий кузов, 2 АКБ высокой ёмкости, доступных для снятия и замены, модульное СМ шасси, и набором сменных инструментов(захватов). Масса тележки может находиться в пределах от 20 до 40 кг.
Стальной стержень, имеющий электрическую связь с автоматизированным рабочим местом и дополнительный нагреватель на конце. Оснастка должна иметь зону для очистки от наплавленного пластика.
1. Проволока: крайне проста в обращении, имеет достаточную жёсткость и неплохую проводимость, высокую скорость производства изделий з неё. Технология проста в реализации. Потребность в оборудовании: проволокогибочный станок, или сварочный модуль + кулачковый захват и собственно расходную проволоку.
2. Гальванопластика: позволяет утилизировать металлолом и вышедшие из строя части фабрики, превращая их в осмысленные детали, либо заготовки заданной формы. Имеет низкую скорость производства для получения оптимального сопротивления, требует больший спектр оборудования (пластик проводящий+непроводящий, электролизную ванну с расходными материалами, промывочный модуль/ванну)
Обоснование: Для печати достаточно 1 Робот-манипулятор, но далее придётся вставлять замок для крепления основания рабочего стола к АРМ, и разъёмы, при этом не двигая оснастку, потому процесс печати будет кратковременно прерван
Процесс: Робот-манипулятор №1 становится на паузу, пока Робот-манипулятор №2 устанавливает в недопечатанную оснастку конструктивные элементы пилона: 2 разъёма и алюминиевую скобу замка.
Обоснование: Фиксация и дополнительное усиление вставленных элементов, дополнительное заполнение зазоров
Процесс: Частично напечатанная оснастка с вставленными элементами пилона допечатывается, а элементы пилона фиксируется экструдируемым полимером для дополнительной фиксации и приобретения жёсткости.
В этом процессе всё так же участвует только 1 робот(Робот-манипулятор1) с 1й печатающей головкой(модуль печатающий), печать происходит на Рабочий стол (Рабочем столе)
Применяется: Робот-манипулятор + захват механический, Робот-манипулятор +сварочный модуль, Расходный материал: Вначале приложенная медная сварочная проволока, в дальнейшем алюминиевая, произведённая на месте.
Процесс: Робот-манипулятор1 со сварочным модулем выкатывает проволоку, которую рядом стоящий Робот-манипулятор2 синхронно сгибает в нужнх местах для формования объёмных и плоскостных проволочных фигур
Процесс: Проволока заготавливается проволокогибочным станком, обслуживающий Робот-манипулятор1 заполняет структуру и фиксирует проволоку с помощью пластика печатающего модуля
Обоснование: Кабели нужны для питания и связи. Арматура нужна для фиксации всех элементов внутри корпуса, для повышения прочности внутренней конструкции, выступающие петлями части арматуры служат строповочными петлями, которые могут применяться другими роботами для перемещения основания робота, и так же могут использоваться как выносные контакты питания.
а) Робот-манипулятор2 располагает в корпусе "Основания робота" сформованную объёмную проволочную структуру, а Робот-манипулятор1 сМК точечно плавит расположенную структуру в местах касания с пластиковым корпусом для надёжной фиксации в пространстве.
б) Затем Робот-манипулятор2 после формования плоскостной проволочной структуры позиционирует получившийся кабель, Робот-манипулятор1 точечно приваривает кабель к контактам разъёмов и плат.
Обоснование: Просто взять с одного места и поставить в нужную позицию (одеть на кабели через отверстия). Ложе под плату напечатано и нерушимо.
Процесс: Взять со стопки, выгруженной тележкой, за скобы (должны быть на плате), перенести к оснастке и вертикально опустить на кабели с мелким круговым покачиванием. Спустя 2-3 секунды, когда все кабели зайдут в свои отверстия отпустить плату. плата должна упасть на спец напечатанные упоры. Если не упала полностью- додавить по кругу.
Процесс: На проволоку кабелей подать напряжение, контролировать температуру, не превышая 500\*С. Коснуться поочерёдно всех контактов. С выдержкой по времени. Электрическим щупом Робот-манипулятор2 проверяется качество пайки контактов на сопротивление и общую проводимость.
Электрическим щупом как паяльником(ибо тонкий) нужно прогревать определённые точки арматуры, в которых арматура касается напечатанной оснастки для вплавки в пластиковую основу.
Далее происходит высокотемпературная пайка арматуры к плате.
Распайка должна автоматически исключать возможность лишних замыканий арматуры на дорожках плат.
Не заменит ли лазерная сварка и это? Не пойдет ли тепло по хорошо проводящей медной проволоке и не поплавит 3д печатные детали, искажая геометрию?
Обоснование: Достаточно одного робота с механическим захватом, но второй робот рекомендовано может применяться для помощи в продавливании одеваемого на кабели привода
Процесс: Взять механическим захватом Робот-манипулятор1 привод, повернуть в нужное положение относительно основания и поднести в центр основания, чётко над штырями кабелей.
Начать опускание привода Робот-манипулятор1. Одевать на штыри с лёгким покачиванием (0,5мм диаметр круга покачивания по оси привода) При возникновении сопротивления, если привод не дошёл до нужной глубины - придавить Робот-манипулятор2 (чтоб привод не сорвался с мехзахвата)
Процесс: Робот-манипулятор1 с приводом остаётся в своём положении, удерживая привод в нужной позиции. Робот-манипулятор2 сменяет электрощуп на модуль подачи компаунда и делает заливку компаундом в нескольких местах вокруг привода.
Процесс: 3D печать 2х частей формы по управляющей программе. Количество деталей формы может быть увеличено до 3х основных формообразующих + 2 направляющих + 2 замка, чтоб роботам можно было проще(и качественнее) паять кабельные трассы. Затем робот при помощи МЗ и кисточки покрывает формообразующие поверхности вязким и клейким на первых порах составом(аналог - герметик)
В идеале нужен провологибочный стан, но проволока достаточно мягка и легка, чтоб с этой задачей справился робот — может это быть даже просто мягкий припой или тонкая медяшка как арматура, покрытая толстым припоем.
Процесс: Робот-манипулятор2 после формования плоскостной проволочной структуры позиционирует получившийся кабель, Робот-манипулятор1 приваривает кабель к контактам привода1, затем Робот-манипулятор2 проталкивает другой конец кабеля в разъём для фиксации в Приводе2.
Процесс:Робот-манипулятор1 и Робот-манипулятор2 синхронно поднимают вторую полуформу (крышку формы) и устанавливают на форму с вставленными комплектующими.
Процесс: Робот-манипулятор1 прижимает верхнюю полуформу посередине, удерживая её в нужной позиции, в достаточно придавленном состоянии. Робот-манипулятор2 прижимает сопло смесителя к заливочной горловине и делает впрыск компаундом, роботы интенсивно меняют места приложения усилий и Робот-манипулятор2 делает впрыск во второй горловине. Робот-манипулятор1 продолжает удержание, пока действуют распирающие форму силы.
ВНИМАНИЕ: Состав компаунда может варьироваться, имеет несколько вариантов исполнений и должен выбираться исходя из стартовых условий и требований к производимому роботу. Так же необходимо помнить о состоянии защитного покрытия формы.
Количество деталей формы может - 3х основных формообразующих + 2 направляющих + 2 замка, чтоб роботам можно было проще(и качественнее) паять кабельные трассы. Для сборки приготовить нижнюю часть формы, форма покрыта постоянным компаундооталкивающим составом.
Обоснование: Для операции необходимо 2 робота, они есть у тележки, она же в кузове несёт приводы. ПОКА(!) нет надобности тратить время 2х стационарных роботов.
Процесс: каждый из 2х Робот-манипулятор берёт привод и располагает в нужной комбинации, едва соприкасая их контактами разъёмов, приводы лежат на ровной площадке(пол, Рабочий стол, оснастка), затем работы прижимают приводы так, чтоб контакты зашли друг в друга
Процесс: Робот-манипулятор2 после формования плоскостной проволочной структуры позиционирует получившийся кабель, Робот-манипулятор1 приваривает кабель к контактам привода1, затем Робот-манипулятор2 проталкивает другой конец кабеля в разъём для фиксации в Приводе2.
Процесс: На проволоку кабелей подать напряжение, контролировать температуру, не превышая 500\*С. Коснуться поочерёдно всех контактов. С выдержкой по времени. Электрическим щупом Робот-манипулятор2 проверяется качество пайки контактов на сопротивление и общую проводимость.
Процесс: Робот-манипулятор1 прижимает верхнюю полуформу посередине до самозапирания замками. Робот-манипулятор2 прижимает сопло смесителя к заливочной горловине и делает впрыск компаундом, затем Робот-манипулятор2 делает впрыск во второй горловине.
Процесс: Роботы синхронно захватами нажимают на замки, Форма под действием печатанных пружин раскрывается, Затем роботы захватывают верхнюю полуформу за строповочные петли поднимают полуформу и кладут сразу за формой.
Процесс: Роботы синхронно берут с двух краёв частично готовый Робот-манипулятор, приподнимают над полуформой на 2/3 диаметра привода и сдвигают на 2 звена относительно Формы. Затем укладывают частично готового Робот-манипулятор на край формы с зазором под штыри разъёма.
Обоснование: Нужно привезти очередной комплект деталей для будущего Робот-манипулятор и освободить форму для производства следующего Робот-манипулятор.
Процесс: Повтор пунктов: 21-26 до достижения необходимого количества степеней свободы. Последняя степень свободы - модуль стыковки. При достижении заданного количества степеней свободы остановить цикл на П.24. Затем Робот-манипулятор тележки выгружает комплект деталей для следующего Робот-манипулятор, далее Робот-манипулятор тележки бережно извлекают и поднимают заготовку Робот-манипулятор с отлитыми и затвердевшими корпусами.
Процесс: Заготовка Робот-манипулятор находится в подвешенном расстоянии, зафиксированном Робот-манипулятор тележки. Робот-манипулятор с модуль подачи компаунда, касаясь соплом с полимерным составом, прижимает сопло к отверждённым корпусам по очереди, и начинает подачу полимера со скоростью впитывания его в пористый корпус до набора необходимого соотношения масс.
Процесс: Тележка, удерживающая сформованного робота, удерживая его захватами в горизонтальном положении, отвозит на склад, или центр анимации. (зависит от загруженности центра анимации и времени после пропитки корпусов Робота-манипулятора для полной полимеризации составов.
Обоснование: Тележка привозит робота, затем, удерживая вертикально на 2 захват механический, стыкует Робот-манипулятор к Рабочий стол, Робот-манипулятор с захват механический используя специальные шпильки фиксирует новоприбывшего Робот-манипулятора к Рабочему столу.
Процесс: Тележка привозит Робот-манипулятор(Сформованный робот со склада, после полного цикла полимеризации и усадки), затем поворачивает его вертикально и, удерживая двумя Механическими захватами, подвозит вплотную к пилону рабочего стола. Затем, тележка с нижним механическим захватом с усилием стыкует пилоны рабочего стола и Робот-манипулятор. После этого Робот-манипулятор с захват механический берёт из кузова тележки шпильку и опускает вертикально, добавляя усилия, и вращая по часовой стрелке, продавливает её через скобы пилонов рабочего стола и Робот-манипулятор
Процесс: Используя щуп, Робот-манипулятор, касаясь всех выступающих штырей разъёмов каждого соединения Робот-манипулятор1 прощупывает качество сигнала и проводит визуальную и тактильную деффектовку, передавая показания Рабочего стола. Затем Рабочий стол проводит прошивку приводов согласно вычисленной Рабочим столом кинематической модели нового Робота-манипулятора.
Процесс: Новоустановленный Робот-манипулятор одевает Щ, и, попадая в отверстия разъёмов пилонов Рабочий стол отмечает ошибки, поправляя и уточняя исчисленную ранее кинематическую модель себя.
Проблема лазерной сварки – система волоконная, крайне сложная(невозможная для роботов) в ремонте и требует бережного обращения. Возможно применять в ЧПУ закрытого или проходного типа, но не на Робот-манипулятор. Полупроводниковой системе не хватит мощности.
