Robotica Amatoriale: La Meccanica

di sergiocamici 30—Gen—2014 / 10:03 AM

Nel campo della robotica la meccanica è l’ossatura del tutto.

Deve essere precisa per non compromettere il risultato, ma se non sei un professionista devi aguzzare l’ingegno per superare i problemi che altrimenti rischiano di abbattere il tuo progetto.

L’ideale sarebbe avere un laboratorio perfettamente attrezzato, con tornio, trapano a colonna e fresa cnc.

Dato che il mondo non è perfetto, solitamente siamo costretti ad arrangiarci, vediamo allora cosa è assolutamente necessario e cosa possiamo adattare.

In primo luogo: il progetto

Disporre di un disegno 3D è sicuramente auspicabile, se siamo “creativi” basterà averlo nella nostra testa, non stupiamoci però se al posto di un robot otterremo un tostapane.

L’ideale è adottare un programma CAD con il quale disegnare, verificare ingombri e studiare le metodologie di realizzazione.

Dato che amatoriale di solito fa rima con “basso budget”, analizziamo qualche soluzione gratuita e legale.

SketchUp, semplice ma non parametrico.

Google SketchUp è un prodotto che gira sotto Windows e MacOS ed offre una semplicità d’uso rara.

In pochi minuti saremo in grado di vedere una bozza del nostro robot nello splendore del 3D.

Per contro se non avremo impostato le dimensioni corrette dal principio, riportare tutto nella giusta scala rischia di essere un lavoro complesso e laborioso.

freeCad, un piccolo sforzo in più, grande potenza dopo.

freeCad è invece un prodotto multipiattaforma, leggermente più complesso da usare, rispetto al precedente, dato che è un CAD parametrico.

Questo significa che è possibile definire delle regole di relazione, come distanza e parallelismo, tra le varie parti del disegno.

In questo modo potremo apportare modifiche ad alcune sezioni del disegno mantenendo inalterati i rapporti con le altre.

Ha una curva di apprendimento più lunga, ma sono disponibili in rete numerosi video-tutorial che spiegano come utilizzarlo al meglio.

SolveSpace, il parametrico minimale

Altro possibile CAD è SolveSpace, di base pensato per Windows, ma esiste un porting anche per Linux.

Decisamente più spartano degli altri consente comunque di gestire disegni parametrici.

Una volta fatta la mano con l’interfaccia non è difficile ottenere il disegno desiderato.

e dopo il disegno?

Aver disegnato il nostro oggetto ci avrà già dato la possibilità di familiarizzare con le sue componenti per poter pensare a come realizzarle.

Intanto cerchiamo di tenere bene a mente l’assioma KISS.

Più è semplice meglio funziona.

Ok, bello il disegno, ma come lo costruisco?

Disgraziatamente la meccanica necessita di numerosi strumenti spesso costosi.

Per i primi progetti ci accontenteremo di realizzare solo parti strutturali o di copertura, comprando tutto quello che riguarda la meccanica di precisione come gli elementi per la trasmissione del moto.

Gli strumenti indispensabili saranno:

Righello di metallo
Squadra di metallo
Taglierino
Micro-utensile tipo dremel
Una buona dose di cacciaviti
Un set di piccole lime

Un buon materiale da lavorare è il forex che come materiale è facile da lavorare e permette di ottenere bordi netti se tagliato con un taglierino affilato.

Inoltre può essere irrigidito con traverse realizzate in profilato di alluminio e piegato con l’uso del calore.

Altra possibilità è quella di usare la vetronite normalmente destinata alla realizzazione dei circuiti stampati.

Quella definita “millefori” dispone di forature a griglia che facilitano i tagli perpendicolari, inoltre gli anelli in rame permettono di effettuare saldature tra le parti per aumentare la tenuta e la rigidità.

copertura Per le coperture (non ci piacciono i robot “naked”) possiamo usare del cartoncino, che sagomato con pepakura può essere incollato ed irrigidito con l’uso di resina epossidica.

Se i bordi netti non ci soddisfano possiamo anche realizzare uno stampo femmina della nostra copertura, magari in gesso, ed usare la vetroresina da modellismo per realizzarla.

Molto carino, ma io voglio di più

In questo caso cercheremo un FabLab vicino a noi, dove trovare attrezzature migliori e persone esperte in grado di spiegarci come ottenere ciò che abbiamo in mente.

Un FabLab non è solo un’officina attrezzata, ma è anche uno spazio per la mente, è il luogo dove incontrare gli altri, per confrontarsi, discutere e provare soluzioni.

E le stampanti 3D?

Le cosiddette stampanti 3D non professionali, attualmente hanno un costo che varia dai 600 ai 1500 euro ed hanno un’area utile intorno ai 20 x 20 x 20 cm.

snodo Il costo ancora significativo rendono difficile averne una in ogni casa, ma è possibile magari fare una colletta tra amici per prenderne una ed usarla a turno. Realizzando quelle parti che altrimenti sarebbero veramente difficili da ottenere, come un particolare snodo o una ruota speciale.

Imparare ad usarle al meglio non è immediato ma dopo qualche esperimento saremo in grado di esportare il disegno in formato STL e caricarlo nel software di “slicing”.

Il principio su cui si basano infatti prevede di “tagliare” l’oggetto in tante fettine sottilissime lungo l’asse Z e realizzarlo deponendo un sottile filo di plastica ammorbidito con il calore.

Ne consegue che se facciamo delle parti a sbalzo, la stampante dovrà costruire dei supporti (non si può estrudere nel vuoto) che dovranno successivamente essere rimossi.

Dovremo perciò fare particolare attenzione a come posizionare le parti del nostro progetto al fine di minimizzare questi supporti.

Mi piacciono i cingoli, sono grave?

Gli amanti dei cingoli di sicuro amano il rischio e l’avventura, ma esistono kit dedicati, come questo della Tamya, che permettono di risolvere i principali problemi in modo elegante.

La brutta notizia è che sono solitamente costosi.