LittleArm 2C: Robuster 3D-gedruckter Arduino-Roboterarm für STEM-Bildung

Komponenten und Zubehör

Benötigte Werkzeuge

• 3D-Drucker

Über dieses Projekt

Der LittleArm 2C ist als Kit konzipiert, das Kinder einfach nutzen können – damit STEM-Unterricht mehr Robotik integrieren kann. Er ist robuster und viel einfacher zusammenzubauen (< 15 Schrauben), ideal für den Einsatz durch Kinder.

• Alle Teile sind 3D-druckbar, Design schlank & simpel.
• Steuerung per Windows-App (ursprünglich Python) oder Bluetooth / Android-App.
• Vollständige Bauanleitung: LittleArm 2C Assembly Guide
• 3D-Druckdateien: LittleArm 2C STL Files

Code

LittleArm 2C Arduino Sketch (C/C++)

// LittleArm 2C Arduino Code
// Serielle Steuerung des 3D-gedruckten Roboterarms
// Erstellt von Slant Concepts

#include <Servo.h>
#include <math.h>

#define PI 3.141

Servo baseServo;
Servo shoulderServo;
Servo elbowServo;
Servo gripperServo;

// --- Globale Variablen ---
struct JointAngle {
  int base;
  int shoulder;
  int elbow;
};

struct JointAngle desiredAngle; // Gewünschte Servo-Winkel
int desiredGrip;                // Gewünschte Greifer-Position
int gripperPos;                 // Aktuelle Greifer-Position
int command;                    // Befehls-Set
int desiredDelay;               // Verzögerung zwischen Servo-Schritten

// Funktionsdeklaration
int servoParallelControl(int thePos, Servo theServo, int theSpeed);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  baseServo.attach(5);
  shoulderServo.attach(4);
  elbowServo.attach(3);
  gripperServo.attach(2);
  Serial.setTimeout(50); // Timeout für serielle Kommunikation
  Serial.println("started");
  
  // Startpositionen
  baseServo.write(90);
  shoulderServo.write(100);
  elbowServo.write(110);
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    // Befehlsformat: "base,shoulder,elbow,grip,delay\n"
    desiredAngle.base = Serial.parseInt();
    desiredAngle.shoulder = Serial.parseInt();
    desiredAngle.elbow = Serial.parseInt();
    desiredGrip = Serial.parseInt();
    desiredDelay = Serial.parseInt();

    if (Serial.read() == '\n') { // Ende-Kennung
      Serial.flush();
      Serial.print('d'); // "done" zurückmelden
    }
  }

  // Parallele Servo-Steuerung bis alle Positionen erreicht
  int status1 = 0, status2 = 0, status3 = 0, status4 = 0;
  int done = 0;

  while (done == 0) {
    status1 = servoParallelControl(desiredAngle.base, baseServo, desiredDelay);
    status2 = servoParallelControl(desiredAngle.shoulder, shoulderServo, desiredDelay);
    status3 = servoParallelControl(desiredAngle.elbow, elbowServo, desiredDelay);
    status4 = servoParallelControl(desiredGrip, gripperServo, desiredDelay);

    if (status1 == 1 && status2 == 1 && status3 == 1 && status4 == 1) {
      done = 1; // Alle Servos an Zielposition
    }
  }
}

// --- Funktionsdefinition ---
// Bewegt Servo schrittweise zur Zielposition, gibt 1 zurück wenn erreicht (±5°)
int servoParallelControl(int thePos, Servo theServo, int theSpeed) {
  int startPos = theServo.read();
  int newPos = startPos;

  if (startPos < (thePos - 5)) {
    newPos++;
    theServo.write(newPos);
    delay(theSpeed);
    return 0; // Noch nicht da
  } else if (newPos > (thePos + 5)) {
    newPos--;
    theServo.write(newPos);
    delay(theSpeed);
    return 0;
  } else {
    return 1; // Ziel erreicht (±5 Toleranz)
  }
}

Schaltplan

Bei Verwendung des Meped Boards (für LittleArm entworfen) sind nur vier Verbindungen nötig.