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GN⁺: 저비용 로봇 암

 (github.com/AlexanderKoch-Koch)
2P by neo 4달전 | favorite | 댓글 1개

$250 로봇 팔

  • 이 저장소에는 약 $250 비용이 드는 저렴한 로봇 팔을 만들고 제어하는 파일이 포함되어 있음.
  • 두 번째 로봇 팔(리더 팔)을 만들어 다른 팔(팔로워 팔)을 제어할 수도 있음.
  • 리더 팔의 디자인은 GELLO 프로젝트에서 영감을 받았지만 더 간단하게 만들어짐.
  • 이러한 로봇 팔은 로봇 학습에 적합함.
  • 두 로봇 팔은 옷을 접는 데에도 사용할 수 있음.
  • 로봇 팔은 Dynamixel XL430과 XL330 서보 모터를 사용함.
  • XL430 모터는 거의 두 배 강력하며 첫 두 관절에 사용됨.
  • XL330 모터는 약하지만 각각 18g밖에 되지 않아 팔을 매우 가볍고 빠르게 만듦.
  • Dynamixel은 서보 모터를 컴퓨터에 연결하기 위한 U2D2 어댑터를 판매하지만, 비싸고 지연 시간이 매우 높음.
  • 이 로봇 팔은 더 저렴한 어댑터 보드를 사용하여 제작됨.
  • 로봇 팔은 Dynamixel SDK로 제어할 수 있음: pip install dynamixel-sdk

팔로워 팔

필요한 재료

  • 2x Dynamixel xl430-w250, $100
  • 4x Dynamixel xl330-m288, $96
  • XL330 아이들러 휠, $10
  • XL430 아이들러 휠, $7
  • 직렬 버스 서보 드라이버 보드, $10
  • 전압 감소기, $4
  • 12V 전원 공급 장치, $12
  • 테이블 클램프, $6
  • 전선, $7
  • 로보티스 샵에서 보통 10% 할인 코드를 사용할 수 있음.
  • 그리퍼에 그립 테이프를 추가하는 것이 도움이 될 수 있음.
  • 서보 드라이버 보드를 컴퓨터에 연결하기 위한 USB-C 케이블이 필요함.

조립

  • 조립 비디오 링크: https://youtu.be/RckrXOEoWrk
  • 모든 부품을 3D 프린터로 인쇄함. STL 파일은 hardware/follower/stl에 있음.
  • 부품은 인쇄하기 쉽게 설계됨. 그리퍼의 움직이는 부분만 지지대가 필요함.
  • 베이스 없이 팔을 조립함. 서보가 CAD에서와 같은 위치에 고정되어 있는지 확인함.
  • 전압 감소기에 전선을 납땜함. 입력은 여성 커넥터에, 출력은 남성 커넥터에 연결함.
  • 전압 감소기와 서보 드라이버 보드를 베이스에 나사로 고정함.
  • 베이스를 팔에 나사로 고정함.
  • 드라이버 보드의 D, V, G 포트를 어깨 회전 서보에 연결함.
  • 어깨 회전 서보를 어깨 리프트 서보에 연결함.
  • 전압 감소기의 입력을 드라이버 보드의 V와 G 포트에 연결함.
  • 전압 감소기의 출력과 드라이버 보드의 나머지 D 포트를 팔꿈치 서보에 연결함.
  • 드라이버 보드를 전원 공급 장치에 연결함.
  • 드라이버 보드를 컴퓨터에 연결함(Linux와 macOS에서 작동해야 함).
  • 장치 이름을 확인함 (예: /dev/tty.usbmodem57380045631) ls /dev/tty.*
  • Dynamixel Wizard로 장치를 스캔함.
  • XL330 서보에 연결하여 입력 전압을 확인함. 전압 감소기의 나사를 조정하여 입력 전압이 5V가 되도록 함.
  • 어깨 서보에 대해 서보 ID를 1로, 그리퍼 서보에 대해 5로 설정함.
  • 모든 서보에 대해 보드레이트를 1M으로 설정함.

리더 팔

필요한 재료

  • 6x Dynamixel xl330-w077, $144
  • 직렬 버스 서보 드라이버 보드, $10
  • 5v 전원 공급 장치, $6
  • 테이블 클램프, $6
  • XL330 프레임, $7
  • 리더 팔의 조립은 모든 모터가 5v를 사용하기 때문에 더 간단함.
  • 그리퍼는 손잡이와 트리거로 대체됨.
  • 사용 중에는 트리거에 작은 토크를 가하여 기본적으로 열리도록 할 수 있음.
  • GELLO 디자인은 이 목적으로 스프링을 사용하지만 조립이 훨씬 더 어려움.
  • teleoperation.py 스크립트를 사용하여 팔을 테스트할 수 있음. 그러나 장치 이름을 조정해야 할 수도 있음.

GN⁺의 의견

  • 이 로봇 팔 프로젝트는 로봇 공학과 DIY 커뮤니티에게 매우 흥미로운 자료가 될 수 있음. 저렴한 비용으로 고급 기능을 갖춘 로봇 팔을 직접 만들고 프로그래밍하는 경험은 학습과 혁신에 큰 도움이 됨.
  • 로봇 팔의 조립과 프로그래밍 과정은 초급 소프트웨어 엔지니어에게 기계공학과 소프트웨어의 통합적인 이해를 제공할 수 있음. 이는 실제 세계 문제를 해결하는 데 필요한 다학제적 접근법을 배우는 데 유용함.
  • 프로젝트의 오픈소스 성격은 사용자들이 자유롭게 코드를 수정하고 개선할 수 있게 하여, 지속적인 커뮤니티 기반 개선을 가능하게 함.
  • 그러나 이러한 프로젝트는 일반 사용자들에게는 다소 어려울 수 있으며, 특히 하드웨어 조립이나 소프트웨어 설정에 익숙하지 않은 경우 더욱 그러함. 따라서 사용자 친화적인 설명서나 온라인 지원 커뮤니티의 존재가 중요함.
  • 이 기술을 도입할 때는 정밀도, 내구성, 안전성 등을 고려해야 하며, 상업적인 로봇 팔과 비교했을 때의 성능 제한을 인지하고 있어야 함.
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neo 4달전  [-]
Hacker News 의견

  • 유리 불어주는 친구를 위해 팔 모양의 로봇을 만들고 있음. 수작업으로 조작하는 면삭기를 사용하는 대신 로봇을 이용해 면을 낼 수 있는 유리 펜던트를 만드는 것을 고려 중임.

    • 반복성이 어려운 부분임. 정밀한 허용 오차가 필요하며, 로봇 팔의 각 관절은 기저부로부터 멀어질수록 부정확성을 더함. 예를 들어, 기저부에 1mm의 여유가 있으면, 20cm 떨어진 팔 끝에는 4mm의 여유가 생기고 그 이상의 팔은 더 많은 여유가 생김.
    • 면삭 작업을 위해서는 일반 서보 모터보다 훨씬 더 미세한 해상도가 필요함. 기어를 장착하는 것은 어려움이 있는데, 관절을 조이기 위해 백래시(backlash)가 필요하지만, 움직일 때 마찰이 크지 않도록 조절해야 함. 웜 기어는 사용하기에 너무 느리고 지나치게 강성이 높기 때문에 적합하지 않음. 따라서 로봇 팔의 기어로는 사이클로이드 기어가 최선의 선택임. 또한 유리를 다루는 것은 불안정하기 때문에 일정한 피드백이 있는 진짜 서보 모터가 필요함.
    • 건설 비용을 1-2천 달러로 예상함. 그 중 대부분은 기어박스에 들어감.

  • 아직 저렴하고 고품질, 합리적으로 표준화된 로봇 팔을 대량 생산하는 회사가 없는 것에 놀람. 3D 프린터나 CNC 기계처럼 소비자/아마추어 수준의 가격대에 진입한 것들이 많지만, 로봇 팔은 아직 크게 탐구되지 않은 분야로 보임. 아두이노/라즈베리 파이와 같은 잠재력이 있지만, 아직 그만큼 인기 있는 이름/생태계는 들어본 적이 없음.

  • 덜 야심찬 것부터 시작하는 것이 어떨지 제안함. 예를 들어, 사람을 따라다니고 물건을 운반하며 장애물을 피할 수 있는 저비용 로봇 플랫폼. 팔은 없어도 괜찮고, 물건을 올리고 내리는 데는 내 팔을 사용할 수 있음.

    • 다리 부상으로 목발을 사용했을 때, 물건을 옮기는 것이 갑자기 문제가 됨. 움직임이 제한된 많은 사람들이 있고, 그 외에도 자주 물건을 잃어버리는 경우가 있어 이러한 로봇이 도움이 될 수 있음.
    • 알리익스프레스에는 많은 장난감 로봇 차체가 있지만, 실용적이라고 할 만한 크기(가장 큰 면이 20cm 미만)가 아님.

  • 로봇이 얼마나 많은 무게를 들 수 있는지 궁금함.

    • 홈짐에서 운동할 때 얼굴로 바람을 보내기 위해 팬을 조작하고 싶은데, 팬이 몇 파운드가 됨.
    • 대안으로, 이러한 프로젝트에 적합한 하드웨어 모터에 대한 제안이 있음.

  • 로봇 팔에 대해 열광하는 기술 애호가임. 하지만 다른 사람들이 로봇 팔을 실용적인 가정용으로 어떻게 사용하는지 궁금함. 좋은 프로젝트가 있을 때 해킹하는 것이 더 재미있음.

  • 이 주제에 관심이 있다면, DIY가 아닌 완전 조립된 제품도 추천함.

    • 가격 대비 놀라운 품질의 제품을 가지고 있음.

  • 만들고 싶은 것: 회전 가능한 테이블 위 원형 디스크 베이스로, 휴대폰을 곧게 유지할 수 있는 장치를 갖춤. 스탠드 자체에는 4개의 작은 단방향 마이크가 있어, 인간의 주파수를 필터링한 후 어느 방향에서 소리가 들리는지 파악함. 그에 따라 휴대폰이 그 방향을 향하도록 회전함(지속적으로).

    • 가족과 자주 하는 비디오 통화를 위한 사용 사례임. 식탁 주위에 가족이 앉아 있기 때문에 휴대폰을 놓기에 좋은 장소가 없음. 이 자동 회전 스탠드를 사용하면, 말하는 사람을 향해 휴대폰이 자동으로 회전함.
    • 오디오 처리 코드는 작성할 수 있지만, 하드웨어를 시작하는 방법에 대해서는 아무런 아이디어가 없음. 아이디어를 훔쳐도 좋지만, 어떻게 만드는지 공유해달라고 요청함. 이것이 존재하기를 원하며, 재미있는 프로젝트로 직접 만드는 방법을 알고 싶어함.

  • Thor 3D 프린트 팔을 만들고 있었는데, 이 프로젝트가 훨씬 나아 보임. 방향을 전환할 것 같음.

    • 사이드 바: 이 서보 모터들은 게임 체인저임.

  • 오랫동안 Dynamixel 사용자로서, U2D2 어댑터가 다른 옵션에 비해 비싸다는 것에 동의함. 그러나 "지연 시간이 매우 높다"는 주장에 대한 양적인 근거를 원함. 다양한 플랫폼에서 낮은 지연 시간(~1ms)을 위한 확실한 선택으로 항상 발견됨.

  • Sainsmart 로봇 팔을 구입함. 저렴하고 6자유도를 가지고 있어서 로봇 프로그래밍 연습에 사용함.

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