Braccio robotico stampato in 3D per carrellate di camera: il progetto “Caroline” di Thomas Sanladerer
Contesto e obiettivo
Thomas Sanladerer (canale YouTube “Made with Layers”) ha documentato la costruzione di un braccio robotico modulare, in gran parte stampato in 3D, pensato per realizzare movimenti di camera controllati in studio con un budget contenuto. La struttura integra parti stampate e profili di alluminio per bilanciare rigidità e peso, con un costo materiali stimato intorno ai 500 €.
Architettura meccanica
La piattaforma prevede tre assi di base mossi da motori passo-passo e, in testa, una piattaforma Stewart a 6 gradi di libertà per l’orientamento della fotocamera. Gli snodi della Stewart impiegano aste con doppi giunti a sfera di lunghezza identica e servocomandi digitali indirizzabili con encoder magnetici su bus a margherita, così da avere feedback di posizione senza i limiti tipici dei servo RC (jitter, deadband). Per ridurre gioco e distribuire i carichi sulle parti plastiche si usano cuscinetti a sezione sottile di grande diametro.
Perché una piattaforma Stewart per la testa camera
Una Stewart è un manipolatore parallelo in grado di muovere una piattaforma in sei gradi di libertà (X, Y, Z, roll, pitch, yaw) tramite sei attuatori che lavorano in sinergia; è una soluzione compatta, rigida e adatta a movimenti precisi come quelli richiesti nelle riprese video.
Base, cinematica e riduzione delle coppie
Il basamento adotta un piatto rotante ibrido: pista esterna in alluminio tornito e due corone interne pre-caricate con cuscinetti “skate”; la pre-tensione regolabile riduce il backlash. La cinematica del braccio segue un principio “mezzo pantografo” (half scissor-lift) per abbassare le coppie richieste alle articolazioni, accettando in cambio una portata/reach limitata.
Elettronica e controllo del movimento
Gli assi di base sono gestiti da una Duet 2 WiFi con RepRapFirmware: movimenti segmentati a tempo costante e move-chaining per traiettorie fluide. La testa Stewart riceve traiettorie con cinematica inversa calcolata esternamente; è possibile registrare keyframe “a mano” disabilitando la coppia dei servo (torque-off) e acquisendo la posa.
Materiali e processo di stampa
Le parti strutturali sono stampate in PLA+ e PETG su Original Prusa XL sfruttando supporti a doppio materiale per velocizzare montanti e geometrie complesse, con tubi rettangolari in alluminio dove serve maggiore rigidezza a flessione.
Scelte sui cuscinetti e impatti sulla qualità del movimento
L’uso di cuscinetti a sezione sottile (thin-section) nelle giunzioni permette di minimizzare massa e ingombro mantenendo rigidezza e capacità di carico radiale/assiale, caratteristiche apprezzate nei giunti dei bracci robotici leggeri per applicazioni di motion control e riprese.
Cosa si vede nel video e stato del progetto
Nel video “Meet Caroline: Testing ways to build a cheap Robot Arm (for science!)”, Sanladerer illustra prototipo, scelte progettuali, stima costi e prime prove di keyframing con traiettorie morbide per carrellate, tilt e pan controllati. È un progetto in evoluzione, utile come base per maker e piccoli studi che vogliono automatizzare movimenti ripetibili senza investimenti industriali.
