Bauanleitung für einen Roboterarm (Manipulator)

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Stefan Brinkerhoff
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1 Bauanleitung für einen Roboterarm (Manipulator) Für Aufgabe 2 in Arbeitsblatt 13 Materialliste Bezeichnung Material Beschreibung Grundplatte Holzplatte etwa 30 cm x 20 cm x 1 cm Arm und Ständer Kantholz etwa 100 cm x 1,5 cm x 1,5 cm Antrieb Getriebemotor z. B. Getriebemotor 12 V Modelcraft RB A101R 1:600 Es können auch Motoren von Lego oder Fischertechnik sowie andere bereits verfügbare Motoren genutzt werden. Greifer Elektromagnet z. B. ZYE1-P20/15 5.5lbs DC 12V 0.25A Ebenso gut kann jeder andere Elektromagnet genutzt werden. Es ist auch möglich, einen eigenen Magneten zu wickeln. Motorbefestigung Metallwinkel Jede Halterung ist möglich, die es erlaubt, dass sich der Motor mit Scheibe dreht. Lego und Fischertechnik bieten für ihre Motoren auch Halterungen an. Pleuel Holz oder Kunststoff So lang, dass er in der obersten Position den Arm ganz nach unten schiebt und in der untersten Position den Arm ganz nach oben zieht. Verbindungsscheibe Motor/Pleuel Leitungen Holz oder Kunststoff Elektrokabel/ Schaltkabel Spannungsquelle Batterie 2 x 4,5 V Verbindet die Motorachse mit dem Pleuel. Es muss sich nicht um eine Scheibe handeln; wichtig ist, dass sich der Pleuel auf einer Ellipse um die Motorachse bewegt. 1,5 m (z. B. Schaltdraht 2 x 0,28 mm² rot, weiß) Kabelverbindungen Lüsterklemmen Zur Verbindung von Batterie und Elektromagnet; z. B. Lüsterklemme flexibel 0,5 mm² - 1,5 mm² Die Kabel können auch verlötet, verdrillt oder mit jeder anderen leitenden Verbindung zusammengefügt werden. Drehachse Verbindungen Kabelbefestigung Schraubendreher Akkubohrer Säge Metallschraube (Maschinenschraube) Holzschrauben Gewindeösen (Ösenschrauben) Kabelbinder oder Klebeband 1 x Schraube M4 x 50 mit Flügelmutter 7 x Holzschrauben 3 x 20 mm 3 x Holzschrauben 3 x 10 mm 3 x Gewindeösen ca. 3 x 10 mm Holzbohrer 2 mm und 5 mm Bei allen Arbeiten mit (elektrischen) Geräten und Maschinen sind die jeweiligen Betriebsanweisungen und Gefährdungsbeurteilungen nach den gültigen Sicherheitsrichtlinien zu beachten! Als Kopiervorlage freigegeben. Genius Die junge WissensCommunity von Daimler, Stuttgart

2 Bauanleitung 1. Kantholz so kürzen, dass zwei gleichlange Stücke von je 25 cm Länge sowie ein Stück von etwa 10 cm Länge entstehen. Das restliche Stück wird den Arm bilden. 2. Verbinde die drei abgesägten Stücke so, dass alle auf der gleichen Höhe beginnen und sich das kurze Stück in der Mitte befindet. So entsteht zwischen den beiden äußeren langen Kanthölzern eine Lücke, die etwa 15 cm tief ist. Zum Verbinden werden von außen jeweils zwei Holzschrauben durch die langen äußeren Kanthölzer in das mittlere kurze geschraubt. Achtung: vorher vorbohren! 3. Mit etwa 3 cm bis 5 cm Abstand von der Oberseite wird ein Loch mit dem 5-mm-Bohrer durch die beiden langen Kanthölzer gebohrt. Die beiden Bohrungen müssen auf einer Achse liegen, da hier später die Achse für den beweglichen Arm durchgeführt wird. 4. Bohre mit dem 5-mm-Bohrer ein Loch mittig in das verbleibende Stück Kantholz (den Arm). 5. Bohre mit dem 2-mm-Bohrer ein Loch unten an einem Ende des beweglichen Arms und schraube eine Gewindeöse zur späteren Befestigung des Elektromagneten ein. 6. Nun werden die Kanthölzer mit der Bodenplatte verbunden. Bohre mittig mit dem 2-mm-Bohrer drei Löcher mit einem Abstand von jeweils 1,5 cm auf einer Linie in die Grundplatte. Bohre mit demselben Bohrer mittig je ein Loch von unten in die drei Kanthölzer. Auch hier beträgt der Abstand von Loch zu Loch 1,5 cm. Verschraube die Kanthölzer mit der Bodenplatte. Die drei Kanthölzer sollen aufrecht auf der Grundplatte stehen. 7. Verbinde den beweglichen Arm mit den aufrechten Kanthölzern, indem die Maschinenschraube durch alle drei Löcher gesteckt und auf der anderen Seite mit der Flügelschraube gesichert wird. 8. Nun wird auf der Motorachse die Verbindungsscheibe und an der Verbindungsscheibe der Pleuel befestigt. Zur Befestigung des Pleuels kann man Ösenschrauben verwenden, da sich diese gut mit der Hand einstellen lassen und sich nicht so leicht im Bohrloch verkanten. Wichtig: die Scheibe muss fest mit dem Motor verbunden sein und der Pleuel muss sich auf der Scheibe frei um die Befestigung bewegen können. 9. Der Motor wird mit dem Metallwinkel an der Grundplatte befestigt. Wichtig: die Scheibe mit dem Pleuel muss sich drehen können, ohne am Boden anzustoßen. Die ko rrekte Position für Motor und Pleuel wird wie folgt ermittelt: verschiebe den Motor so lange, bis er mit einer Drehung den Roboterarm nahe zum Boden bewegt und wieder davon weg. Befestige den Motor an dieser Stelle an der Grundplatte. Als Kopiervorlage freigegeben. Genius Die junge WissensCommunity von Daimler, Stuttgart

3 10. Befestige den Elektromagneten so an der Gewindeöse vorne, dass er bei nach unten bewegtem Arm genau den Boden berührt. 11. Führe die Kabel von einer Batterie zum Elektromagneten und von der anderen Batterie zum Motor. Wenn die Kabel am Magneten nicht lang genug sind, werden sie mit Lüsterklemmen verbunden. Die Kabel sollten mit Kabelbinder oder Klebeband ordentlich am Roboterarm fixiert werden. 13. Wird der Elektromagnet an die Spannungsquelle angeschlossen, sollte er magnetisierbare Metallteile anziehen und halten. Beim Trennen von Magnet und Spannungsquelle sollten sich die Metallteile wieder lösen. Der Manipulator kann durch Schalter oder Taster, Relais, Mikrocontroller, Sensoren oder weitere bewegliche Ele mente und Aktoren erweitert werden. 12. Wird der Motor an die Spannungsquelle angeschlossen, sollte er sich so drehen, dass sich der Arm durch den Pleuel nach unten senkt und wieder hebt. Es ist hierfür kein Richtungswechsel des Motors nötig! Als Kopiervorlage freigegeben. Genius Die junge WissensCommunity von Daimler, Stuttgart

4 Abbildung 1: Verbinden von Ständer und Grundplatte Abbildung 2: Anbringen des Arms Als Kopiervorlage freigegeben. Genius Die junge WissensCommunity von Daimler, Stuttgart

5 Abbildung 3: Stellung des Pleuels bei Position unten Abbildung 4: Stellung des Pleuels bei Position oben Als Kopiervorlage freigegeben. Genius Die junge WissensCommunity von Daimler, Stuttgart

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