Arahnoid: 16 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Najprej bi se vam radi zahvalili za vaš čas in premislek. S partnerjem Tiom Marellom in Chaseom Leachom sva se zelo zabavala pri delu na projektu in premagovanju izzivov, ki jih je predstavljal. Trenutno smo učenci šolskega okrožja Wilkes Barre S. T. E. M. Akademija Jaz sem mlajši, Tio pa drugi letnik. Naš projekt Arachnoid je štirikotni robot, ki smo ga izdelali s 3D tiskalnikom, ploščo za kruh in ploščo Arduino MEGA 2560 R3. Predvideni cilj projekta je bil ustvariti hojenega štirikotnega robota. Po dolgem delu in testiranju smo uspešno ustvarili delujočega štirinožnega robota. Navdušeni smo in hvaležni za to priložnost, da vam predstavimo naš projekt Arahnoid.

1. korak: Materiali

Materiali, ki smo jih uporabili za štirinožnega robota, so vključevali: 3D tiskalnik, podložko za podporne materiale, pladnje za 3D tiskanje, material za 3D tiskanje, rezalnike žice, ploščico, držala za baterije, računalnik, baterije AA, električni trak, škotski trak, stolp MG90S Pro servo motorji, noro lepilo, plošča Arduino MEGA 2560 R3, mostične žice, programska oprema Inventor 2018 in programska oprema Arduino IDE. Z računalnikom smo zagnali programsko opremo in 3D tiskalnik, ki smo ga uporabljali. Programsko opremo Inventor smo uporabljali predvsem za oblikovanje delov, zato ni nujno, da bi kdo to delal doma, ker so vse datoteke delov, ki smo jih ustvarili, na voljo v tem navodilu. Programska oprema Arduino IDE je bila uporabljena za programiranje robota, kar prav tako ni potrebno za ljudi, ki ga izdelujejo doma, saj smo zagotovili tudi program, ki ga uporabljamo. 3D tiskalnik, podložka za podporni material, material za 3D tiskanje in pladnji za 3D tiskanje so bili uporabljeni za postopek izdelave delov, iz katerih je bil izdelan pajkov. Za izdelavo baterije smo uporabili držala za baterije, baterije AA, mostične žice, električni trak in rezalnike žice. Baterije so bile vstavljene v držala za baterije, rezalniki žice pa so bili uporabljeni za rezanje koncev žic akumulatorja in mostičnih žic, tako da jih je bilo mogoče odstraniti in zviti skupaj, nato pa zlepiti z električnim trakom. Ohišje, mostične žice, akumulatorski paket in Ardiuno so bili uporabljeni za ustvarjanje vezja, ki je napajalo motorje in jih povezalo s krmilnimi zatiči Arduina. Noro lepilo je bilo uporabljeno za pritrditev servo motorjev na dele robota. Vrtalnik in vijaki so bili uporabljeni za vgradnjo drugih elementov robota. Vijaki morajo biti videti kot na sliki, vendar lahko velikost temelji na presoji. Škotski trak in zadrge so bili uporabljeni predvsem za upravljanje žice. Na koncu smo skupaj porabili 51,88 USD za materiale, ki jih nismo imeli.

Zaloge, ki smo jih imeli pri roki

1. (Količina: 1) 3D tiskalnik
2. (Količina: 1) Pralni material podpornega materiala
3. (Količina: 5) Pladnji za 3D tiskanje
4. (Količina: 27,39 in^3) Material za 3D tiskanje
5. (Količina: 1) Rezalniki žice
6. (Količina: 1) Vrtalnik
7. (Količina: 24) Vijaki
8. (Količina: 1) Ogledna plošča
9. (Količina: 4) Držala za baterije
10. (Količina: 1) Računalnik
11. (Količina: 8) AA baterije
12. (Količina: 4) Zip kravate
13. (Količina: 1) Električni trak
14. (Količina: 1) Škotski trak

Zaloge, ki smo jih kupili

1. (Znesek: 8) Servo motorji MG90S Tower Pro (skupni stroški: 23,99 USD)
2. (Znesek: 2) Crazy Glue (skupni stroški: 7,98 USD)
3. (Znesek: 1) Plošča Arduino MEGA 2560 R3 (skupni stroški: 12,95 USD)
4. (Znesek: 38) Premostitvene žice (skupni stroški: 6,96 USD)

Potrebna programska oprema

1. Izumitelj 2018
2. Arduino integrirano razvojno okolje

2. korak: ure, porabljene za montažo

Kar nekaj ur smo porabili za izdelavo našega štirinožnega robota, vendar smo največji del časa porabili za programiranje arahnoida. Za programiranje robota smo potrebovali približno 68 ur, 57 ur tiskanja, 48 ur oblikovanja, 40 ur sestavljanja in 20 ur testiranja.

Korak: Aplikacije STEM

Znanost

Znanstveni vidik našega projekta pride v poštev pri ustvarjanju vezja, ki je bilo uporabljeno za pogon servo motorjev. Uporabili smo svoje razumevanje vezij, natančneje lastnost vzporednih vezij. Ta lastnost je, da vzporedna vezja napajajo enako napetost do vseh komponent v tokokrogu.

Tehnologija

Naša uporaba tehnologije je bila zelo pomembna v celotnem procesu oblikovanja, sestavljanja in programiranja arahnoida. Z računalniško podprto programsko opremo za oblikovanje Inventor smo ustvarili celotnega štirinožnega robota, vključno s telesom, pokrovom, stegni in teleti. Vsi oblikovani deli so bili natisnjeni iz 3D tiskalnika. Uporaba Arduino I. D. E. programske opreme, smo lahko uporabili Arduino in servo motorje za hojo Arahnoida.

Inženiring

Inženirski vidik našega projekta je iterativni proces, ki se uporablja za oblikovanje delov, izdelanih za štirinožnega robota. Morali smo razmišljati o načinih, kako priključiti motorje in umestiti Arduino in ploščo. Programski vidik projekta je od nas zahteval tudi kreativno razmišljanje o možnih rešitvah težav, na katere smo naleteli. Na koncu je bila metoda, ki smo jo uporabili, učinkovita in nam je pomagala, da se je robot premaknil na način, ki ga potrebujemo.

Matematika

Matematični vidik našega projekta je uporaba enačb za izračun količine napetosti in toka, ki smo jih potrebovali za napajanje motorja, ki je zahteval uporabo Ohmovega zakona. Z matematiko smo izračunali tudi velikost vseh posameznih delov, ustvarjenih za robota.

4. korak: Pokrov drugega robota za štiri ponovitve

Pokrov za arahnoida je bil oblikovan s štirimi kljuki na dnu, ki so bili velikosti in nameščeni znotraj lukenj na telesu. Ti ključki so skupaj s pomočjo Crazy Glue lahko pritrdili pokrov na telo robota. Ta del je bil ustvarjen, da bi pomagal zaščititi Ardiuno in dati robotu bolj dokončan videz. Odločili smo se, da bomo nadaljevali s sedanjim dizajnom, vendar je pred izbiro tega šel skozi dve ponovitvi oblikovanja.

5. korak: 2. iteracijsko štirinožno telo robota

Ta del je bil ustvarjen za namestitev štirih motorjev za premikanje stegenskih delov, Arduina in plošče. Oddelki na straneh karoserije so bili večji od motorjev, ki jih trenutno uporabljamo za projekt, ki je bil izdelan z mislijo na distančni del. Ta zasnova je na koncu omogočila ustrezno razpršitev toplote in omogočila pritrditev motorjev z vijaki, ne da bi pri tem povzročila morebitne poškodbe ohišja, kar bi trajalo veliko dlje pri ponatisu. Luknje na sprednji strani in pomanjkanje stene na zadnji strani karoserije so bile namensko narejene tako, da so lahko žice speljane v Arduino in ploščo. Prostor na sredini ohišja je bil zasnovan za namestitev Arduina, ploščic in baterij. Na dnu dela so oblikovane tudi štiri luknje, namenjene posebej za žice servo motorjev, ki tečejo skozi in v zadaj robota. Ta del je eden najpomembnejših, saj služi kot osnova, za katero je bil zasnovan vsak drugi del. Šli smo skozi dve ponovitvi, preden smo se odločili za eno prikazano.

Korak 6: 2. distančnik za servo motorje 2. Iteracije

Distančnik za servo motor je bil zasnovan posebej za predelke na straneh ohišja pajkovine. Ti distančniki so bili zasnovani z mislijo, da bi lahko bilo vsako vrtanje v bok telesa potencialno nevarno in povzročilo, da zapravljamo material in čas pri ponatisu večjega dela. Zato smo namesto tega uporabili distančnik, ki ni le rešil tega vprašanja, ampak nam je omogočil tudi ustvarjanje večjega prostora za motorje, ki preprečuje pregrevanje. Distančnik je šel skozi dve ponovitvi. Prvotna zamisel je vključevala: dve tanki steni na obeh straneh, ki sta povezani z drugim distančnikom. Ta zamisel je bila odpravljena, ker bi sicer lažje izvrtali vsako stran posebej, tako da če bi se ena poškodovala, druge ne bi bilo treba zavreči. Natisnili smo 8 teh kosov, kar je bilo dovolj za lepljenje na zgornji in spodnji del motornega prostora na ohišju. Nato smo s svedrom, ki je bil centriran na dolgi strani kosa, ustvarili pilotno luknjo, ki je bila nato uporabljena za vijak na obeh straneh motorja za montažo.

Korak 7: 2. četrtinski del stegna robotske noge z drugo iteracijo

Ta del je stegno ali zgornja polovica robotove noge. Zasnovan je bil z luknjo na notranji strani dela, ki je bila izdelana posebej za armaturo, priloženo motorju, ki je bil spremenjen za našega robota. Dodali smo tudi režo na dnu dela, ki je bil izdelan za motor, ki bi ga uporabili za premikanje spodnje polovice noge. Ta del obravnava večino glavnega gibanja noge. Trenutna ponovitev tega dela, ki ga uporabljamo, je druga, saj je imela prva bolj grobo obliko, za katero smo se odločili, da ni potrebna.

8. korak: 5. ponovitev štirikolesnega robotskega kolenskega sklepa

Kolenski sklep je bil eden bolj zapletenih delov pri oblikovanju. Potrebnih je bilo več izračunov in preskusov, vendar prikazana trenutna zasnova deluje zelo lepo. Ta del je bil zasnovan tako, da se giblje okoli motorja, da bi učinkovito prenesel gibanje motorja na gibanje po teletu ali spodnji nogi. Za ustvarjanje je bilo potrebnih pet ponovitev oblikovanja in prenove, vendar je posebna oblika, ki je nastala okoli lukenj, povečala možne stopnje gibanja, hkrati pa ni izgubila moči, ki smo jo od nje zahtevali. Motorje smo pritrdili tudi z več armatur, ki se prilegajo luknjam na straneh in se popolnoma prilegajo motorju, kar nam omogoča, da z vijaki ostanemo na svojem mestu. Pilotna luknja na dnu kosa je omogočila izogibanje vrtanju in morebitnim poškodbam.

9. korak: Tretja iteracijska štirinožna robotska noga

Druga polovica robotove noge je bila ustvarjena tako, da ne glede na to, kako robot postavi nogo, vedno vzdržuje enako količino oprijema. To je zahvaljujoč polkrožni obliki stopala in blazinici iz pene, ki smo jo izrezali in prilepili na dno. Končno služi svojemu namenu, ki omogoča, da se robot dotakne tal in hodi. S tem dizajnom smo šli skozi tri ponovitve, ki so večinoma vključevale spremembe v dolžini in obliko stopala.

10. korak: Prenosi za datoteke izumiteljev delov

Te datoteke so iz Inventorja. To so posebej datoteke datotek za vse dokončane dele, ki smo jih oblikovali za ta projekt.

11. korak: Montaža

Videoposnetek, ki smo ga posredovali, pojasnjuje, kako smo sestavili arahnoida, vendar ena točka, ki v njem ni omenjena, je, da boste morali odstraniti plastični nosilec z obeh strani motorja, tako da ga odrežete in pobrusite tam, kjer je bil nekoč. Druge fotografije so posnete med montažo.

12. korak: Programiranje

Programski jezik arduiono temelji na programskem jeziku C. Znotraj urejevalnika kod Arduino nam daje dve funkciji.

• void setup (): Vsa koda v tej funkciji se zažene enkrat na začetku
• void loop (): Koda v notranjosti funkcije se vrti brez konca.

Spodaj preverite s klikom na oranžno povezavo, če si želite ogledati več informacij o kodi!

To je koda za hojo

#vključi

classServoManager {

javno:

Servo FrontRightThigh;

Servo prednji desni koleno;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo sprednji levi koleno;

Servo BackLeftThigh;

Servo BackLeftKnee;

voidsetup () {

FrontRightThigh.attach (2);

BackRightThigh.attach (3);

FrontLeftThigh.attach (4);

BackLeftThigh.attach (5);

FrontRightKnee.attach (8);

BackRightKnee.attach (9);

FrontLeftKnee.attach (10);

BackLeftKnee.attach (11);

}

voidwriteLegs (int FRT, int BRT, int FLT, int BLT,

int FRK, int BRK, int FLK, int BLK) {

FrontRightThigh.write (FRT);

BackRightThigh.write (BRT);

FrontLeftThigh.write (FLT);

BackLeftThigh.write (BLT);

FrontRightKnee.write (FRK);

BackRightKnee.write (BRK);

FrontLeftKnee.write (FLK);

BackLeftKnee.write (BLK);

}

};

ServoManager Manager;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

Manager.writeLegs (90, 90, 90, 90, 90+30, 90-35, 90-30, 90+35);

zamuda (1000);

Manager.writeLegs (60, 90, 110, 90, 90+15, 90-35, 90-30, 90+35);

zamuda (5000);

Manager.writeLegs (90, 60, 110, 90, 90+30, 90-65, 90-30, 90+35);

zamuda (1000);

Manager.writeLegs (70, 60, 110, 90, 90+30, 90-65, 90-30, 90+35);

zamuda (1000);

Manager.writeLegs (70, 60, 110, 120, 90+30, 90-65, 90-30, 90+35);

zamuda (1000);

Manager.writeLegs (90, 90, 90, 90, 90+30, 90-35, 90-30, 90+35);

zamuda (1000);

}

oglejte si rawQuad.ino, ki ga gosti ❤ GitHub

13. korak: Testiranje

Videoposnetki, ki smo jih dodali, testirajo arahnoida. Točke, na katerih vidite hojo, so nekoliko kratke, vendar menimo, da bi vam morale dati predstavo o tem, kako je potekala hoja štirikotnega robota. Proti koncu našega projekta nam je uspelo hoditi, vendar zelo počasi, zato je bil naš cilj dosežen. Videoposnetki pred tem preizkušajo motorje, ki smo jih pritrdili na zgornji del noge.

14. korak: V procesu oblikovanja in tiskanja

Videoposnetki, ki smo jih dodali, so predvsem preverjanja napredka v celotnem procesu oblikovanja in tiskanja delov, ki smo jih izdelali.

15. korak: Možne izboljšave

Vzeli smo si čas za razmislek, kako bi z Arahnoidom napredovali, če bi imeli več časa in smo prišli do nekaj idej. Iskali bi boljši način za napajanje arahnoida, vključno z: iskanje boljšega, lažjega akumulatorja, ki bi ga lahko napolnili. Prav tako bi iskali boljši način za pritrditev servo motorjev na zgornjo polovico noge, ki smo jo oblikovali s preoblikovanjem dela, ki smo ga ustvarili. Druga stvar, ki smo jo upoštevali, je pritrditev kamere na robota, tako da bi lahko uporabili za vstop na območja, ki so sicer nedostopna za ljudi. Vsi ti pomisleki so nam šli v glavo, ko smo načrtovali in sestavljali robota, vendar jim zaradi časovne stiske nismo mogli slediti.

Korak 16: Končno oblikovanje

Na koncu smo zelo zadovoljni s tem, kako se je izkazala naša končna zasnova, in upamo, da se tudi vi počutite enako. Hvala za vaš čas in razmislek.