Stani/Robot-Arm
Archived
1
0 Fork 0
Code Issues Actions Packages Projects Releases Wiki Activity
This repository has been archived on 2026-10-25. You can view files and clone it. You cannot open issues or pull requests or push a commit.
Files
main
Robot-Arm/diy-robot.md
T
Stani 6fbb4b4f41 Klar til og bruge Gitea siden
2026-10-25 21:09:42 +01:00

17 KiB
Raw Permalink Blame History

DIY robotarm: plan

Oprettet 2026-10-25, opdateret samme dag med strategien "eget design". Priserne er skøn ud fra typiske priser og ikke tjekket i dag, medmindre andet står.

1. Mål og kriterier

Printer: Anycubic Kobra S1 Combo med ACE Pro.

Kriterie Krav
Opgave 1 Hente byggepladen efter printeren har frigjort den fra magneten, og tømme emnet ned i en kasse
Opgave 2 Skifte filamentspoler på 1 kg i ACE Pro
Nyttelast ≥ 2 kg nominelt. Den samlede last må højst være 70–80 % af det
Budget Max 3.000 kr
Licens Skal tillade erhvervsbrug
Styring Egen styring (næsten færdig)
Andet Platform til større projekter senere

Vægtbudget

Last Vægt
Fuld spole (1 kg filament + spole) ~1,25 kg
Byggeplade + emne 0,25–0,75 kg
Let printet griber ~0,3 kg
Værste tilfælde (spole + griber) ~1,55 kg

Momentkrav (ved ~50 cm rækkevidde)

  • Last: 1,55 kg × 0,5 m × 9,81 ≈ 7,6 Nm
  • Armens egen vægt: ~1,5 kg × 0,25 m ≈ 3,7 Nm
  • Skulder: mål ~20 Nm med sikkerhedsmargin
  • Albue: mål ~10 Nm
  • Håndled: lille, ~2–4 Nm

Halveres rækkevidden, halveres det krævede moment fra lasten (moment = kraft × arm). Skulderens eget moment er uændret, så armen kan i stedet løfte ca. dobbelt så meget på halv afstand. Derfor er placeringen af printer og ACE Pro vigtig.

Designmål for rækkevidde

Arbejdscellen er ikke fastlagt endnu. Armen dimensioneres derfor ud fra udstyrets mål, og cellen tilpasses bagefter.

Udstyr Mål (B × D × H) Note
Kobra S1 400 × 410 × 490 mm Byggevolumen 250 × 250 × 250 mm. Lukket CoreXY
ACE Pro 366 × 283 × 235 mm, 4,6 kg

Antaget opstilling:

  • Printer og ACE Pro står side om side på bordet. ACE Pro står ikke oven på printeren, for så skulle armen række ~600–700 mm op til spolerne.
  • Armens base står foran printeren og forskudt til siden (se nedenfor).

Geometri for byggepladen (antaget: plade ~256 mm og centreret i dybden):

  • Pladens forkant ligger ~77 mm inde: (410 − 256) / 2.
  • Pladens tyngdepunkt ligger ~205 mm inde, og bagkanten ~333 mm inde.
  • Griberen tager fat ~20 mm ind på forkanten, dvs. ~100 mm inde i printeren.
  • Hele pladen er først fri af printeren, når griberen er ~256 mm foran fronten.

Konsekvens:

  • Står basen lige foran printeren, rammer pladen armen, når den trækkes ud.
  • Basen skal derfor stå forskudt til siden. Regneeksempel: 150 mm foran fronten og 250 mm til siden for pladens midterlinje.
Bevægelse Afstand fra basen (ca.)
Gribe pladens forkant ~355 mm
Pladens tyngdepunkt, hvis den løftes, mens den sidder helt inde ~435 mm
Pladen trukket helt ud (griber / tyngdepunkt) ~270 / ~250 mm
Løfte en spole ud af eller ned i ACE Pro ~300–400 mm
Flytte en tom plade over kassen ~400–500 mm

Designmål:

  • Maks. rækkevidde: ~550 mm (vandret). Lægges skulderen i samme højde som pladen, f.eks. på en sokkel, slipper armen for at skulle række ekstra lodret.
  • Pladen glides ud, ikke løftes ud. Armen trækker pladen vandret ud over printerens bund og løfter den først, når tyngdepunktet er tæt på basen.
  • Løftes pladen alligevel helt inde, bliver lastmomentet: 1,05 kg × 0,435 m × 9,81 ≈ 4,5 Nm.
  • Fuld spole og griber (1,55 kg): håndteres inden for 350–400 mm. Det giver ~5,3–6 Nm.
  • Armens egen vægt: Længere led betyder et større moment fra armens egen vægt, ca. 4–5 Nm. Skulderens mål på ~20 Nm er stadig rigeligt.
  • Krav til opstillingen: Spoleskift må aldrig ske med armen fuldt udstrakt.

2. Designstrategi: eget design med inspiration fra flere projekter

Hvorfor tegne fra bunden

De planlagte ændringer af Thor rammer næsten alle bærende dele:

  • skulder, albue og gear
  • leddelængder (~550 mm)
  • base forskudt til siden
  • materialer og lejer

Thors dele er tegnet til at passe præcist sammen. Det er derfor mere besværligt at ændre dem end at tegne nyt.

Fordele ved eget design:

  • Egen ophavsret. Ingen licensforpligtelser ved salg eller deling, hvilket er enklere til erhverv.
  • Dimensioneret direkte efter kravene i afsnit 1.
  • Ledmoduler, der kan genbruges i senere projekter.

Ulemper:

  • Mere CAD-arbejde.
  • Ingen testet udgangsversion. Det afhjælpes ved at teste hvert ledmodul for sig, før armen samles.

Inspiration pr. modul

Idéer og funktionsprincipper er ikke beskyttet af ophavsret. Licensen har kun betydning, hvis filer kopieres direkte.

Modul Inspiration Hvad vi tager med Licens (ved kopi af filer)
Geometri og leddelængder AR4 (Annin) / AR2 Tættest på kravene: 1,9 kg, 629 mm rækkevidde, testet af mange brugere Ikke angivet. Kun idéer
Skulder- og albuegear (billigst) KasperT00 / TheRobotArm NEMA 23 + printet 2-trins planetgear ~20:1 med BB-kugler i stedet for kuglelejer Ingen. Kun idéer
Designregler for cykloidegear TaylorAndonian / cycloidal-drive Dokumenterede fejl: tandkontakten er grænsen. Parametrisk Python-CAD Ingen. Kun idéer
Måledata for printede gear og encodere kutilz / robotic-arm Målt 10,7 Nm fra NEMA 17 + cykloidegear 30:1. AS5600 på udgangsakslen Tjek repoet
Stivhed og materialer RR1 (surynek) Aluminiumsprofiler, PC-CF-gear, sildebensfortanding mod slør AGPL-3.0
Håndled Thor (AngelLM) Let og kompakt håndled med remtræk CC-BY-SA-4.0
Stor arm med remtræk Faze4 Opbygning med steppere og remme. Filerne må genbruges kommercielt MIT
Software og kinematik PAROL6 Python-GUI og kinematik, hvis den egne styring skal udvides GPLv3

Hovedlinje:

  • Geometri fra AR4.
  • Gear efter KasperT00's princip, dimensioneret med TaylorAndonians regler og tjekket mod kutilz' måling.
  • Håndled efter Thor.

Fravalgt som inspiration/basis

Design Årsag
Arctos Ikke-kommerciel licens, og filerne koster penge
BCN3D Moveo Lav nyttelast og kendte fejl i BOM'en
Sixi 2 Ufærdigt projekt

3. Designmoduler

Modul A: stort led (skulder og albue)

  • Ét parametrisk design bruges i begge led. Det skaleres evt. ned til albuen.
  • Motor: NEMA 23 (~1,9 Nm).
  • Gear: printet 2-trins planetgear med BB-kugler, ~20–30:1.
    • Skulder: 1,9 × 20 × 0,8 ≈ 30 Nm (mål 20 Nm).
    • Albue: mål ≥ 10 Nm.
  • Materialer: PA-CF eller PC-CF til gear. Det kræver en hærdet dyse.
  • Tænder: brede tænder og mange i indgreb samtidig. Grænsen er tandkontakten, ikke motorens moment.
  • Lejer: et stort udgangsleje (tyndrings- eller aksialleje), så gearet ikke skal bære bøjningsmomentet.
  • Feedback: AS5600-magnetencoder på udgangsakslen (~20–30 kr). Closed-loop-drivere (MKS SERVO57D) er en senere opgradering.
  • Test på bænken: Byg Modul A først, og test det med 1,55 kg ved 400 mm, før resten tegnes.

Modul B: lille led (base og håndled)

  • Motor: NEMA 17 (genbrug fra en brugt printer).
  • Transmission: remtræk (GT2) eller et lille printet gear, inspireret af Thors håndled.
  • Vægt: hold håndleddet så let som muligt, fordi skulderen skal bære det.

Led (over- og underarm)

  • Længder: dimensioneret efter ~550 mm maks. rækkevidde. Brug AR4's proportioner som udgangspunkt.
  • Konstruktion: printet PETG med 4–6 vægge og 40 %+ infill.
  • Stivhed: aluminiumsprofiler 2020/3030 (~100–200 kr) kun hvis PETG viser sig for blødt.
  • Underarmen: så let som muligt.

Base

  • Leje: et stort aksialleje eller drejekrans til basens rotation.
  • Fjeder eller gasfjeder som modvægt på skulderen. Den halverer det krævede moment fra armens egen vægt.
  • Sokkel, så skulderen kommer i samme højde som byggepladen.

Griber

  • Opgaven: Én griber skal kunne både en byggeplade (flad, ~256 mm) og en spole (Ø200 mm, nav Ø55 mm).
  • Forslag: En parallelgriber med udskiftelige kæber. Alternativt en krog eller dorn ind i spolens nav plus en flad gaffel til pladen.
  • Motor: en servo på 15–25 kg·cm (~50–100 kr) eller en lille NEMA 17 med gevindstang.

Arbejdscelle (designes efter armen)

  • Placering: ACE Pro og printer så tæt på armens base som muligt, med basen forskudt til siden.
  • Printerlågen: den skal enten afmonteres eller automatiseres.
  • ACE Pro-låget: det skal enten fjernes eller automatiseres.
  • Filamentet: lav en printet tragt eller fører, så filamentenden kan føres ind i ACE Pro. Det er den sværeste del af spoleskiftet.

4. Prisskøn

Del Pris (ca.) Note
Brugt 3D-printer fra DBA 300–500 kr Giver 4× NEMA 17, 24V-strømforsyning, aksler og lejer
2× NEMA 23 300–500 kr Skulder og albue
6× TMC2209-drivere ~200 kr
6× AS5600-encodere 120–180 kr Kan vente
Kuglelejer, BB-kugler, bolte, GT2-remme og remskiver 400–600 kr BB-kugler sparer lejer i gearene
Filament: 2–3 kg PETG 300 kr
Filament: 1 kg PA-CF/PC-CF 300–450 kr Gear
Fjeder eller gasfjeder 50–100 kr
Griberservo 50–100 kr
Hærdet dyse 0–200 kr Hvis den ikke findes allerede
Nødstop og kontaktor 100–150 kr Påkrævet, se afsnit 6
I alt ≈ 2.100–3.250 kr Uden AS5600 ≈ 1.950–3.050 kr

Hvis budgettet bliver presset:

  • Køb motorer og strømforsyning brugt.
  • Udskyd encoderne.
  • Brug PETG til alle gear undtagen skulderens.

5. DIY vs. færdiglavet robotarm

Alternativerne er undersøgt i samme forløb. Priserne er omregnet (1 USD ≈ 6,9 kr, 1 EUR ≈ 7,46 kr). Ved køb uden for EU kommer 25 % moms, told og fragt oveni.

Løsning Eksempel Pris (ca.) Nyttelast Fordele Begrænsninger
DIY (denne plan) Eget design 2.100–3.250 kr Mål ~2 kg (ikke testet) Billigst. Egen ophavsret. Fuld kontrol. Lærerigt. Modulerne kan genbruges Meget tid til design og test. Lavere præcision og mere slør (printede gear). Ingen CE, så du er selv fabrikant. Ingen support
Arctos v2-kit Kit uden printede dele ~5.000 kr 0,5–2 kg (uklart) Billigt kit Ikke-kommerciel licens, så den kan ikke bruges i erhverv. Steppere uden feedback
Open source-motorkit reBot B601-RS Body Motor Kit ~10.100 kr + strømforsyning 2,5 kg Motorer med indbygget motorstyring og encodere (CAN), kraftfølsomme. Strukturen kan printes selv 3–4× over budget
Open source-arm, samlet reBot B601-RS ~18.600 kr 2,5 kg Klar til brug. Åbent design. Passer til LeRobot 6× over budget
Open source-kit, aluminium AR4 MK5 (kit + motorer) ~16.000–17.000 kr importeret 1,9 kg Moden og veldokumenteret Over budget, lidt under 2 kg. Steppere uden kraftfeedback
Brugt industriarm uden styreboks Denso VP-6242, UR3 (kun armen) ~11.000–20.000 kr importeret 2–3 kg Industrimekanik: harmoniske gear, høj præcision og stivhed Styreboksen mangler. Leddenes protokol eller encoderprotokol er proprietær (UR's er udokumenteret). Det kræver et stort ombygningsprojekt, ikke "små fixes". Denso: kun 432 mm rækkevidde
Ny kommerciel cobot Fairino FR3 ~42.000 kr 3 kg CE-mærket, sikkerhedsfunktioner, support, høj præcision 14× over budget. Lukket software
Brugt cobot med styreboks UR3 (USA) / UR5 (Tyskland) / xArm 6 (Spanien) ~48.000–67.000 kr 3–5 kg CE-mærket, stort community, fungerer med det samme Langt over budget. Tjek at styreboks, teach pendant og licenser følger med, og hvor mange driftstimer den har

De vigtigste forskelle:

  1. Pris: DIY koster ca. 1/5 af det billigste brugbare kit og ca. 1/15–1/20 af en cobot. Du betaler i stedet med tid.
  2. CE og erhvervsbrug: En ny eller brugt cobot er allerede CE-mærket. For DIY skal du selv lave risikovurdering, dokumentation og CE-erklæring (afsnit 6). Det er DIY's største skjulte omkostning ved erhvervsbrug.
  3. Præcision: Industriarme har ca. 0,02–0,1 mm repeterbarhed. En printet arm har mere slør, men det er nok til plade og spoler, hvor en griber med lidt tolerance kan klare det.
  4. Sikkerhed: Cobots har indbygget kollisionsdetektion. Den bygger du ikke billigt ind i en DIY-arm, så den kræver afskærmning og nødstop.
  5. Udvikling: DIY og open source giver fuld adgang til at ændre alt. Det er en fordel som platform for større projekter.
  6. Brugte arme uden styreboks ser billige ud, men er ikke billige. Den manglende styring er netop den del, der ikke kan laves med små fixes.

Konklusion: Inden for et budget på 3.000 kr er DIY den eneste realistiske løsning. Bliver projektet senere til erhvervsdrift med større krav til oppetid og CE, er en brugt cobot med styreboks (fra ~48.000 kr) eller reBot B601-RS (~18.600 kr) det naturlige næste skridt.

6. Erhvervsbrug: licens og CE

Licens

  • Eget design betyder egen ophavsret. Du vælger selv licens senere eller ingen.
  • Kreditér inspirationskilderne i README'en, f.eks. "inspireret af AR4, Thor og KasperT00/TheRobotArm". Det er god skik, ikke et krav.
  • Kopierede filer: Bruges filer direkte (f.eks. Thors håndled), gælder deres licens for netop de dele:
    • CC-BY-SA: kreditér, og del ændringer under samme licens, hvis du deler.
    • MIT (Faze4): kun kreditering.
  • Kopiér ikke filer fra repos uden licens (KasperT00, TaylorAndonian). Tegn selv.
  • Undgå ikke-kommercielle designs (Arctos).

CE-mærkning

Bruger du maskinen erhvervsmæssigt, er du "fabrikant", også selvom du har bygget den til eget brug. Det gælder maskindirektivet, og fra januar 2027 EU's maskinforordning 2023/1230.

  • Risikovurdering (klemning, strømsvigt, at armen går i stå, tab af last)
  • Nødstop, der fysisk afbryder motorstrømmen
  • Afskærmning eller arbejdscelle, hvor armen stopper, når nogen kommer ind
  • Sikker tilstand ved strømsvigt. Skulderen skal være selvlåsende eller have en bremse
  • Teknisk dokumentation
  • EU-overensstemmelseserklæring og CE-mærke på maskinen

Det her er generel information og ikke juridisk rådgivning. Spørg Arbejdstilsynet eller en rådgiver, før armen bruges i drift.

7. Næste skridt

  1. Fastlæg leddelængder og kinematik ud fra rækkevidden ~550 mm, med AR4's proportioner som udgangspunkt.
  2. Tegn og print Modul A, og test det på bænken med 1,55 kg ved 400 mm.
  3. Tegn Modul B (base og håndled).
  4. Saml armen, og tilslut den egne styring og encoderne.
  5. Byg griberen.
  6. Design arbejdscellen ud fra armens færdige arbejdsområde.
  7. Lav risikovurdering og CE-dokumentation.

Kilder

Inspiration

Fravalgte designs

Færdiglavede alternativer

Udstyrsmål

Lovgivning

Reference in new issue View Git Blame Copy Permalink