Voratinklis: 16 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Pirmiausia norime padėkoti už jūsų laiką ir dėmesį. Mano partneriui Tio Marello ir man, Chase Leach, buvo labai smagu dirbti su projektu ir įveikti jo keliamus iššūkius. Šiuo metu esame Wilkes Barre Area mokyklos rajono S. T. E. M. Akademija Aš esu jaunesnysis, o Tio - antrakursė. Mūsų projektas „Arachnoid“yra keturkojis robotas, kurį sukūrėme naudodami 3D spausdintuvą, duonos lentą ir „Arduino MEGA 2560 R3“plokštę. Projekto tikslas buvo sukurti vaikščiojantį keturkojį robotą. Po daug darbo ir bandymų sėkmingai sukūrėme veikiantį keturkojį robotą. Džiaugiamės ir dėkojame už galimybę pristatyti jums mūsų projektą „Arachnoid“.

1 žingsnis: medžiagos

Medžiagos, kurias naudojome keturkojui robotui, buvo: 3D spausdintuvas, pagalbinių medžiagų skalbyklė, 3D spausdinimo dėklai, 3D spausdinimo medžiaga, vielos pjaustytuvai, duonos lenta, baterijų laikikliai, kompiuteris, AA baterijos, elektros juosta, lipni juosta, MG90S bokštas „Pro Servo Motors“, „Crazy Glue“, „Arduino MEGA 2560 R3“plokštė, jungiamieji laidai, „Inventor 2018“programinė įranga ir „Arduino IDE“programinė įranga. Mes naudojome kompiuterį programinei įrangai ir 3D spausdintuvui paleisti. Mes naudojome „Inventor“programinę įrangą daugiausia dalims kurti, todėl niekam to nereikia daryti namuose, nes visi mūsų sukurti dalių failai pateikiami šioje instrukcijoje. „Arduino IDE“programinė įranga buvo naudojama robotui programuoti, o tai taip pat nereikalinga namuose gaminantiems žmonėms, nes mes taip pat pateikėme programą, kurią naudojame. 3D spausdintuvas, pagalbinių medžiagų plovimo mašina, 3D spausdinimo medžiaga ir 3D spausdinimo padėklai buvo naudojami gaminant dalis, iš kurių buvo pagamintas voratinklis. Mes sukūrėme baterijų laikiklius, AA baterijos, jungiamieji laidai, elektros juosta ir vielos pjaustytuvai buvo naudojami kartu, kad būtų sukurta baterija. Baterijos buvo įdėtos į akumuliatorių laikiklius, o vielos pjaustytuvai buvo naudojami akumuliatoriaus ir trumpiklių laidų galų perpjovimui, kad juos būtų galima nuimti ir susukti, tada užklijuoti juostele. Duonos lenta, trumpieji laidai, akumuliatorius ir „Ardiuno“buvo sukurti grandinei, kuri maitino variklius ir prijungė juos prie „Arduino“valdymo kaiščių. „Crazy Glue“buvo naudojamas servo varikliams pritvirtinti prie roboto dalių. Gręžtuvas ir varžtai buvo naudojami kitiems roboto elementams montuoti. Varžtai turėtų atrodyti kaip pateiktame paveikslėlyje, tačiau dydis gali būti pagrįstas sprendimu. „Scotch Tape“ir „Zip kaklaraiščiai“daugiausia buvo naudojami vielai valdyti. Galų gale mes išleidome 51,88 USD medžiagoms, kurių neturėjome.

Prekės, kurias turėjome po ranka

1. (Kiekis: 1) 3D spausdintuvas
2. (Kiekis: 1) Pagalbinė skalbyklė
3. (Kiekis: 5) 3D spausdinimo dėklai
4. (Kiekis: 27,39 colio^3) 3D spausdinimo medžiaga
5. (Kiekis: 1) vielos pjaustytuvai
6. (Kiekis: 1) Gręžtuvas
7. (Kiekis: 24) Varžtai
8. (Kiekis: 1) Breadboard
9. (Kiekis: 4) Baterijų laikikliai
10. (Suma: 1) Kompiuteris
11. (Kiekis: 8) AA baterijos
12. (Kiekis: 4) Užtrauktukai
13. (Kiekis: 1) Elektros juosta
14. (Kiekis: 1) Scotch Tape

Prekės, kurias nusipirkome

1. (Kiekis: 8) „MG90S Tower Pro Servo Motors“(bendra kaina: 23,99 USD)
2. (Kiekis: 2) Pašėlęs klijai (bendra kaina: 7,98 USD)
3. (Suma: 1) „Arduino MEGA 2560 R3“lenta (bendra kaina: 12,95 USD)
4. (Suma: 38) Trumpieji laidai (bendra kaina: 6,96 USD)

Būtina programinė įranga

1. Išradėjas 2018 m
2. „Arduino“integruotos plėtros aplinka

2 žingsnis: surinkimo valandos

Mes praleidome nemažai valandų keturkojo roboto kūrimui, tačiau didžiausias laiko tarpas, kurį mes panaudojome, buvo skirtas Arachnoid programavimui. Roboto programavimas užtruko maždaug 68 valandas, spausdinimas - 57 valandas, projektavimas - 48 valandas, surinkimas - 40 ir bandymas - 20 valandų.

3 žingsnis: STEM programos

Mokslas

Mokslinis mūsų projekto aspektas atsiranda kuriant grandinę, kuri buvo naudojama servo varikliams maitinti. Mes pritaikėme savo supratimą apie grandines, tiksliau lygiagrečių grandinių savybę. Ši savybė yra ta, kad lygiagrečios grandinės tiekia tą pačią įtampą visiems grandinės komponentams.

Technologijos

Mūsų naudojimasis technologijomis buvo labai svarbus projektuojant, surenkant ir programuojant arachnoidą. Mes sukūrėme kompiuterinę projektavimo programinę įrangą „Inventor“, kad sukurtume visą keturkojį robotą, įskaitant: kūną, dangtį, šlaunis ir veršelius. Visos suprojektuotos dalys buvo atspausdintos iš 3D spausdintuvo. Naudojant „Arduino I. D. E. programinę įrangą, mes galėjome naudoti „Arduino“ir servo variklius, kad „Arachnoid“vaikščiotų.

Inžinerija

Mūsų projekto inžinerinis aspektas yra kartotinis procesas, naudojamas projektuojant keturkojui robotui pagamintas dalis. Turėjome sugalvoti, kaip pritvirtinti variklius ir pastatyti „Arduino“ir duonos lentą. Programavimo aspektas taip pat reikalavo, kad mes kūrybiškai galvotume apie galimus problemų sprendimus, su kuriomis susidūrėme. Galų gale mūsų naudojamas metodas buvo veiksmingas ir padėjo mums priversti robotą judėti mums reikalingais būdais.

Matematika

Mūsų projekto matematinis aspektas yra lygčių naudojimas, norint apskaičiuoti įtampos ir srovės kiekį, kurio mums reikėjo varikliui maitinti, o tam reikėjo taikyti Omo įstatymą. Mes taip pat naudojome matematiką, kad apskaičiuotume visų atskirų roboto dalių dydį.

4 žingsnis: antrasis kartojimo keturkojo roboto dangtis

Voratinklio dangtis buvo suprojektuotas taip, kad jo apačioje būtų keturi kaiščiai, kurie būtų dydžio ir įdėti į skylutes, padarytas ant kūno. Šie kaiščiai kartu su „Crazy Glue“pagalba galėjo pritvirtinti dangtį prie roboto kūno. Ši dalis buvo sukurta siekiant apsaugoti „Ardiuno“ir suteikti robotui išbaigtesnę išvaizdą. Mes nusprendėme judėti į priekį su dabartiniu dizainu, tačiau prieš tai pasirinkus, jis patyrė dvi dizaino iteracijas.

5 veiksmas: antrojo kartojimo keturkojo roboto korpusas

Ši dalis buvo sukurta keturiems varikliams, naudojamiems šlaunų dalims perkelti, „Arduino“ir duonos lentai. Korpuso šonuose esantys skyriai buvo didesni nei varikliai, kuriuos šiuo metu naudojame projektui, kuris buvo atliktas atsižvelgiant į tarpinę dalį. Ši konstrukcija galiausiai leido tinkamai išsklaidyti šilumą ir leido pritvirtinti variklius varžtais, nepažeidžiant korpuso, o tai užtruktų daug ilgiau. Skylės priekyje ir sienos trūkumas kūno gale buvo tikslingai padarytos, kad laidai galėtų būti įvesti į „Arduino“ir duonos lentą. Kėbulo viduryje esanti erdvė buvo skirta „Arduino“, duonos lentai ir baterijoms. Taip pat yra keturios skylės, suprojektuotos dalies apačioje, specialiai skirtos servo variklių laidams praeiti ir į roboto gale. Ši dalis yra viena iš svarbiausių, nes ji yra pagrindas, kuriam buvo suprojektuotos visos kitos dalys. Mes nusprendėme pasirinkti vieną iš parodymų.

6 žingsnis: 2 -osios kartojimo servo variklio tarpiklis

Servo variklio tarpiklis buvo sukurtas specialiai skyriams voratinklio kūno šonuose. Šios tarpinės buvo sukurtos turint mintyje, kad bet koks gręžimas į korpuso šoną gali būti pavojingas ir priversti mus gaišti medžiagas ir laiką, kai reikia spausdinti didesnę dalį. Štai kodėl mes pasirinkome tarpiklį, kuris ne tik išsprendė šią problemą, bet ir leido mums sukurti didesnę erdvę varikliams, padedančius išvengti perkaitimo. Tarpiklis išgyveno dvi iteracijas. Pradinė idėja buvo: dvi plonos sienos iš abiejų pusių, sujungtos su antruoju tarpikliu. Ši idėja buvo atmesta, nes nors mums būtų lengviau gręžti kiekvieną pusę atskirai, taigi, jei viena būtų pažeista, kitos nereikėtų išmesti. Išspausdinome 8 iš šių dalių, kurių pakako klijuoti ant korpuso variklio skyriaus viršaus ir apačios. Tada mes panaudojome grąžtą, kuris buvo sutelktas į ilgąją gabalo pusę, kad sukurtume bandomąją skylę, kuri vėliau buvo naudojama varžtui abiejose variklio pusėse montuoti.

7 žingsnis: antroji ketverto roboto kojos šlaunies dalis

Ši dalis yra šlaunys arba viršutinė roboto kojos pusė. Jis buvo suprojektuotas taip, kad dalies viduje būtų skylė, specialiai sukurta armatūrai, gautai kartu su varikliu, kuris buvo modifikuotas mūsų robotui. Mes taip pat pridėjome lizdą variklio dalies apačioje, kuri bus naudojama apatinei kojos pusei perkelti. Ši dalis atlieka didžiąją dalį pagrindinio kojos judesio. Dabartinė šios dalies, kurią naudojame, iteracija yra antroji, nes pirmoji turėjo stambesnį dizainą, kuris, mūsų nuomone, buvo nereikalingas.

8 žingsnis: penktoji keturkojo roboto kelio sąnario kartojimas

Kelio sąnarys buvo viena sudėtingiausių dizaino dalių. Prireikė kelių skaičiavimų ir bandymų, tačiau dabartinė parodyta konstrukcija veikia gana gražiai. Ši dalis buvo skirta apeiti variklį, kad būtų galima efektyviai perkelti variklio judesį į judesį ant blauzdos ar blauzdos. Sukurti prireikė penkių dizaino ir pertvarkymo pakartojimų, tačiau specifinė forma, sukurta aplink skyles, maksimaliai padidino galimus judėjimo laipsnius, tačiau neprarado jėgos, kurios mums reikėjo. Mes taip pat pritvirtinome variklius naudodami daugiau armatūrų, kurios telpa į šonuose esančias skyles ir puikiai tinka varikliui, todėl mes galime naudoti varžtus, kad jis liktų vietoje. Bandomoji skylė gabalo apačioje leido išvengti gręžimo ir galimos žalos.

9 veiksmas: trečiojo kartojimo keturkojo roboto kojos blauzdos

Antroji roboto kojos pusė buvo sukurta taip, kad nesvarbu, kaip robotas padėtų koją, jis visada išlaikytų tą patį sukibimą. Taip yra dėl pusapvalės pėdos konstrukcijos ir putplasčio pagalvėlės, kurią supjaustome ir priklijuojame prie apačios. Galų gale jis gerai tarnauja savo tikslui, o tai leidžia robotui liesti žemę ir vaikščioti. Mes atlikome tris šio dizaino kartojimus, kurie daugiausia buvo susiję su ilgio ir pėdos dizaino pakeitimais.

10 veiksmas: „Parts Inventor“failų atsisiuntimai

Šie failai yra iš „Inventor“. Tai yra visų gatavų dalių, kurias mes sukūrėme šiam projektui, failų dalys.

11 žingsnis: Surinkimas

Pateiktame vaizdo įraše paaiškinta, kaip surinkome voratinklį, tačiau vienas dalykas, kuris nebuvo paminėtas, yra tas, kad turėsite nuimti plastikinį laikiklį iš abiejų variklio pusių, nupjaudami jį ir nušlifuodami ten, kur anksčiau.. Kitos pateiktos nuotraukos yra paimtos iš surinkimo.

12 žingsnis: programavimas

„Arduiono“programavimo kalba yra pagrįsta C programavimo kalba. „Arduino“kodo redaktoriaus viduje jis suteikia mums dvi funkcijas.

• void setup (): visas šios funkcijos kodas pradžioje paleidžiamas vieną kartą
• void loop (): funkcijos viduje esantis kodas be pabaigos.

Patikrinkite žemiau spustelėję oranžinę nuorodą, kad pamatytumėte daugiau informacijos apie kodą!

Tai vaikščiojimo kodas

#įtraukti

classServoManager {

viešas:

„Servo FrontRightThigh“;

Servo „FrontRightKnee“;

Servo „BackRightThigh“;

Servo „BackRightKnee“;

Servo priekisLeftThigh;

Servo priekisLeftKnee;

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“vadovas;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

vėlavimas (1000);

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

vėlavimas (5000);

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

vėlavimas (1000);

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

vėlavimas (1000);

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

vėlavimas (1000);

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

vėlavimas (1000);

}

peržiūrėkite rawQuad.ino, kurį su „❤“priglobia „GitHub“

13 žingsnis: bandymas

Vaizdo įrašai, kuriuos pridėjome čia, yra tai, kad mes išbandome voratinklį. Taškai, kuriuose matote jį vaikščiojantį, yra šiek tiek trumpi, tačiau manome, kad tai turėtų parodyti, kaip buvo vaikščiojamas keturkojis robotas. Pasibaigus mūsų projektui, mes jį pradėjome eiti, bet gana lėtai, todėl mūsų tikslas buvo pasiektas. Prieš tai esančiuose vaizdo įrašuose mes išbandome variklius, kuriuos pritvirtinome viršutinei kojos daliai.

14 žingsnis: projektavimo ir spausdinimo proceso metu

Vaizdo įrašai, kuriuos čia pridėjome, daugiausia yra pažangos patikrinimai, atliekami projektuojant ir spausdinant mūsų pagamintas dalis.

15 žingsnis: Galimi patobulinimai

Turėjome laiko pagalvoti, kaip judėtume į priekį su voragyviu, jei turėtume daugiau laiko ir sugalvotume keletą idėjų. Mes ieškotume geresnio būdo, kaip įjungti „Arachnoid“, įskaitant: rasti geresnį, lengvesnį akumuliatorių, kurį būtų galima įkrauti. Taip pat ieškotume geresnio būdo, kaip servo variklius pritvirtinti prie viršutinės mūsų suprojektuotos kojos pusės, pertvarkant mūsų sukurtą dalį. Kitas dalykas, kurį mes svarstėme, yra pritvirtinti fotoaparatą prie roboto, kad juo būtų galima patekti į vietas, kurių žmonės kitaip nepasiekia. Visi šie svarstymai sukosi mūsų galvoje, kai mes projektavome ir surinkome robotą, tačiau negalėjome jų siekti dėl laiko apribojimų.

16 žingsnis: galutinis dizainas

Galų gale mes esame labai patenkinti tuo, kaip pasirodė mūsų galutinis dizainas, ir tikimės, kad jūs taip pat jausitės. Dėkojame už jūsų laiką ir dėmesį.