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ロボット アームの目的はさまざまですが、ほとんどはピック アンド プレース タスクを実行できますが、一部には CNC 作業、レーザー彫刻、さらには 3D プリント用の機能が備わっています。ロボット アームには、精密な手術の実行や工業作業の実行から、学習や対話のための楽しいおもちゃまで、幅広い用途と分野があります。
独自のロボット アームを作成するにはいくつかのオプションがあります。単に購入することも、3D プリンターを使用して自分で簡単に設計して構築することもできます。これらの DIY アームは、コスト効率に優れながらカスタマイズおよび変更が可能です。
購入または印刷する適切なロボット アームを決定する際には、何百もの優れたデザインやプロジェクトを選別する必要があるため、現在入手可能な最も人気のある 12 個のロボット アームにリストを絞り込みました。これらには、DIY または購入できるロボット アームが含まれます。
ロボット アームの STEP または STL 図面を表示する必要がある場合は、オンライン3D 形式変換ツールである NSDT 3DConvert を使用して、ソフトウェアをローカルにインストールする手間を回避できます。
オプションの説明を始める前に、ロボット アームに関するいくつかの基本概念と重要な用語を見てみましょう。
1. ロボットアームの基本概念
ロボット アームにはさまざまなスタイルがありますが、ほとんどは同じ一般的な動作原理に従います。3D プリンターなどのデカルト機械とは異なり、ロボット アームは移動に極座標系を利用し、円弧状の作業領域を持ちます。ロボット アームは、設置面積に制限がなく、同様の機能を備えた他の機械と比べて占有スペースが非常に少ないという点で独特です。
上の画像では、ロボット アームのさまざまなエンベロープを確認できます。ロボットの最大エンベロープは、ロボットが横断できる領域です。制限されたエンベロープは、ロボットが作業できる領域を表し、関節の数、範囲、タイプ (直線または角度) によって制限されます。最後に、動作範囲はロボットが動作する領域であり、リミット スイッチなどによって制限できます。
デカルト ロボット アームに加えて、円筒形、球形、選択的準拠多関節ロボット アーム (SCARA)、デルタ (またはパラレル) ロボットなど、他のロボット アーム構成もいくつかあります。
ロボット アームは通常、自由度 (DOF) によって表されます。この用語は、特定のアームのジョイントまたは回転軸の数を指します。たとえば、4 自由度のアームは 4 つの独立したジョイントで回転できます。自由度が高いほど、可能な動作範囲が大きくなります。
以下のプロジェクトは完全にオープンソースであり、DIY であり、特定のコンポーネントを印刷するために 3D プリンターを使用する必要があります。
1、イージーボタームMk2
オリジナルの Eezybotarm をより大きく強力に再現した
Eezybotarm Mk2 は、4 自由度アームの優れた例であり、完全に 3D プリントされており、優れた組み立て説明書が付属しています。このロボット アームはいくつかのコンテストで優勝しており、おそらく最も単純なアーム デザインの 1 つです。Mk3も開発中です。
このプロジェクトは、ユーザーがさまざまな制御方法を実験できるように設計されています。コンピューターを使用してこのロボット アームを制御し、さまざまなアクションを実行できます。また、サーボ位置のシーケンスを保存して、後で一度にまたはループで再生することもできます。これを行うのにコンピュータは必要なく、ボタンが押されたときに再生するようにプログラムすることができます。
このプロジェクトは教育を目的としており、Thingiverse には 120 を超えるビルドと 43 のリミックスがあり、複製可能でカスタマイズ可能であることがわかります。これはロボット工学と 3D プリンティングを組み合わせた素晴らしいプロジェクトです。
- 自由度: 4
- 難易度: 簡単
- ダウンロードアドレス: Eezyrobots、Thingiverse、Instructables
2、ミーアーム
MeArm は最も人気のあるロボット アームのデザインの 1 つですが、それには十分な理由があります。レーザーカットまたは3Dプリントが可能なシンプルなパーツで作られており、強力かつシンプルな4自由度のデザインとなっています。
この人気のあるデザインには、Thingiverse で 15 のメイクと 12 のリミックスがあり、Instructables で 24 の共有プロジェクトがあり、その複製可能性が強調されています。アームは 4 つのサーボと Arduino Uno または Raspberry Pi によって駆動され、キットにはいくつかの異なる色が用意されており、独自のキットを構築することもできます。
- 自由度: 4
- 難易度: 簡単
- ダウンロードアドレス: Instructables、Hackaday、Thingiverse
3、立ち去る
Kauda ロボット アームはシンプルなデザインで、ドキュメントは直観的かつ明確です。コンポーネントは完全にオープンソースであり、部品は 3D 印刷可能であるため、手頃な価格です。したがって、これは初心者にとって最適なロボット工学プロジェクトの 1 つです。
5 自由度アームには 3 つのステッピング モーターと 2 つのサーボ モーターが装備されています。Arduino コントローラーと組み合わせると、高速で制御された動きを実現できます。ロボットのベースは、CNC シールドを備えた Arduino Mega を収容するように設計されています。フォトカプラ、LED、12V 信号灯などのオプションのコンポーネントを使用すると、プロジェクトをより興味深いものにすることができます。
- 自由度：5
- 難易度: 簡単
- ダウンロードアドレス: DIY TECH、Instructables
4.BCN3Dモバイル
BCN3D Moveo は、Arduino によって制御される印象的な 4 自由度のアームです。これは完全に 3D プリントされ、オープンソースであり、教育ツールとしてテストされており、多くはすでに学校で使用されています。
オープンソースであるため、目的の用途に限定されず、プロの DIY 愛好家からロボット工学の専門家まで、誰でもさまざまなタスクを完了できるように変更できます。Thingiverse では 10 のブランドと 15 のリミックスがあり、130,000 を超えるダウンロードがあり、このロボット アームは明らかに複製可能でカスタマイズ可能です。
- 自由度: 4
- 難易度：中級
- ダウンロードアドレス: GitHub、Thingiverse
5、Zortraxロボットアーム
Zortrax ロボット アームは 5 自由度の設計ですが、最大可搬重量はわずか 100 グラムで、そのサイズの割には必ずしも頑丈ではありません。それでも、完全に 3D プリントされたデザインは印象的であり、言及する価値があります。3 つの軸のみに電力が供給され、他の軸は手動で位置決めされるという点でユニークです。
交換可能なツールヘッドのセットを収納できるように設計されたこのアームは、ドライバーを渡したり、拳をぶつけたり、やりたいことを何でも行うことができます。
Web サイトの情報とドキュメントに加えて、材料リストと、電子機器の要件とプログラミングを含む組み立てガイドもあります。
- 自由度：5
- 難易度：中級
- ダウンロードアドレス: Zortrax、Instructables
6、Arduinoロボットアーム
このプロジェクトは、アプリを介してロボット アームをワイヤレスで制御したい場合に最適です。ダウンロード ガイドにあるカスタム Android アプリを使用すると、Arduino を搭載したこのロボット アームを電話画面から管理およびプログラムできます。
この Android アプリケーションは、MIT App Inventor を使用して構築されました。アプリ内のスライダーは、ロボットのアームの関節にあるサーボを動かすのに役立ちます。別のスライダーはロボット アームの動きの速度を制御します。最後に、腕の位置を記録し、それを再生してアクションを実行する「保存」ボタンを追加できます。
- 自由度：5
- 難易度：中級
- ダウンロードアドレス: How To Mechatronics
7、トール
プロジェクトの主な目標は、学校や大学で学生にロボット工学を教えるために使用できるロボットを作成することです。Hackaday のクリエイターである AngelLM、Dan Royer、dannyvandenheuvel によって開発されたこのアームは完全にオープンソースであり、3D 印刷可能です。
これは、最大 750 g の荷重に耐えることができる 6 自由度のアームで、非常に柔軟な独自のセットアップを備えています。Arduino Mega はロボットのメイン制御ボードとして機能します。さらに、開発者はステッピング モーター用の保護カバーを作成しました。このプロジェクトで使用されているハードウェア コンポーネントのほとんどは、DIY 3D プリンターで使用されるものです。
- 自由度: 6
- 難易度：中級
- ダウンロードアドレス: ハッカデイ
次に、独自のロボットを構築したいが、すべての部品を調達するのに時間を費やしたくない人のために、いくつかのキットを用意しました。これらのキットには、完全な組み立て説明書など、完全に機能するロボット アームを作成するために必要なものがすべて含まれています。
8、OWI エッジ - ワイヤレス
OWI Edge も 4 自由度の設計で、教育目的のためのシンプルなアームです。キットとしてのみ入手可能ですが、追加の CPU インターフェイスを購入して、限定的なプログラミング操作を可能にすることができます。CD と回路基板を含む USB インターフェイスの形式で提供されます。
DC モーターによって駆動されるため、エンコーダーがなく精度も限られているため、このロボット アームはおもちゃとしての使用により適しています。このリストに含めたのは、ロボット工学やテクノロジーに興味のある学生にとって素晴らしいキットであり、退屈な昼休みに最適な「卓上のおもちゃ」にもなるからです。また、Arduino プロジェクトやその他の DIY 目的のプラットフォームとして広範囲に変更することもできます。
- 自由度: 4
- 難易度: 簡単
- 購入先アドレス：アマゾン
- おおよその価格: $50
9、熟達
Adeept のロボット アームは、市場で最高のエントリーレベルのロボット アームの 1 つです。Arduino を使用して開発されたため、完全にオープンソースです。さらに、Adeept ロボット アームは動きを記録し、それを独自に実行することができます。アームにはOLEDディスプレイがあり、ロボットの現在位置と残りの歩数を表示します。
アームは手動および遠隔操作が可能です。ドライバーボード上のポテンショメータはアームの動きを手動で制御できます。あるいは、PC ソフトウェアを使用して同じ制御を実現することもできます。Web サイトで利用できるチュートリアルを利用して、独自の Adeept arm PC 制御 GUI アプリケーションを作成できます。
- 自由度：5
- 難易度：中級
- 購入先アドレス：アマゾン
- おおよその価格: $70
10、レワンソウル×アーム
LewanSoul のこのロボット アームは、正確な制御とさまざまな動きを実現する金属ボディを備えています。これは、システムの電圧、温度、角度も監視するシリアル バス サーボ モーターによって実現されます。
頑丈な構造で、耐荷重は250グラムです。xArm キットにはコントローラーが付属していますが、必要に応じて、PC マウスとソフトウェアを使用して同じ目的を達成することもできます。Android および Apple デバイスで動作するワイヤレス モジュールも備えているため、リモートで制御できます。
- 自由度: 6
- 難易度：中級
- 購入先アドレス：アマゾン
- おおよその価格: $200
11、ユーファクトリーユーアーム
おそらくこのリストの中で最も汎用性の高いロボット アームの 1 つである uArm は、現在、市販されている第 3 のバリエーションである uArm Swift とより高度な Swift Pro で入手可能です。最大0.2mmの精度をうたう4自由度アームです。
ロボット アームはオープンソースで、Arduino、Raspberry Pi、Seeed Studio Grove キットと互換性があります。Swift Pro のユニークな点は、適切なツール ヘッドを装備すると、コンピューターを必要とせずにレーザー彫刻と 3D プリントを実行し、動きを「学習」できることです。
- 自由度: 4
- 難易度: 簡単
- 購入アドレス: UFactory
- おおよその価格: $800
12、ピンチャーX 100
このロボット アームは自分で組み立てることができるものではありませんが、3D プリントされた部品が付属しているため、組み立てる時間がない人にとっては優れた教育ツールになります。説明ビデオとデモが付属しているので、1 時間以内に操作できるようになります。
PincherX 100 は完全に組み立てられた状態で出荷されますが、リストにある他の製品に敬意を表して、アームの一部のコンポーネントは ABS を使用して 3D プリントされています。この素材を使用することで、重さは1kg未満と軽くて丈夫です。ロボットの使用荷重は約 50 g、再現精度は 5 mm です。
このロボットの積載量はそれほど大きくありませんが、機械学習や人工知能などのアプリケーションに適しています。このアームには、スキルのさらなる開発に役立つ多数のオープンソース デモとソフトウェア パッケージが付属しています。
- 自由度: 4
- 難易度: 簡単
- 購入先住所: Trossen Robotics
- 概算価格: $550