Arahnoid: 16 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

În primul rând, dorim să vă mulțumim pentru timp și considerație. Eu și partenerul meu Tio Marello, Chase Leach, ne-am distrat foarte mult lucrând la proiect și depășind provocările pe care le-a prezentat. În prezent suntem studenți ai districtului școlar Wilkes Barre Area S. T. E. M. Academia Sunt un Junior și Tio este un Sophomore. Proiectul nostru, Arachnoid, este un robot patruped pe care l-am realizat folosind o imprimantă 3D, Bread Board și o placa Arduino MEGA 2560 R3. Scopul proiectului a fost crearea unui robot patrulped. După o mulțime de muncă și testări, am creat cu succes un robot cvadruped care funcționează. Suntem încântați și recunoscători pentru această oportunitate de a vă prezenta proiectul nostru, Arachnoid.

Pasul 1: Materiale

Materialele pe care le-am folosit pentru robotul patruped au inclus: imprimanta 3D, mașină de spălat materiale, tăvi de imprimare 3D, material de imprimare 3D, tăietoare de sârmă, o placă de prindere, suporturi pentru baterii, un computer, baterii AA, bandă electrică, bandă scotch, MG90S Tower Motoare Pro Servo, Crazy Glue, placa Arduino MEGA 2560 R3, fire jumper, software-ul Inventor 2018 și software-ul Arduino IDE. Am folosit computerul pentru a rula software-ul și imprimanta 3D pe care am folosit-o. Am folosit software-ul Inventor în principal pentru proiectarea pieselor, deci nu este necesar pentru nimeni care face acest lucru acasă, deoarece toate fișierele de piese pe care le-am creat sunt furnizate pe acest instructable. Software-ul Arduino IDE a fost utilizat pentru programarea robotului, ceea ce nu este de asemenea necesar pentru persoanele care îl fac acasă, deoarece am oferit și programul pe care îl folosim. Imprimanta 3D, mașina de spălat suport, materialul de imprimare 3D și tăvile de imprimare 3D au fost toate utilizate pentru procesul de fabricare a pieselor din care a fost format Arachnoidul. Am folosit suporturi pentru baterii, baterii AA, fire jumper, bandă electrică și tăietoare de sârmă au fost utilizate împreună pentru a crea acumulatorul. Bateriile au fost introduse în suporturile bateriilor, iar tăietoarele de sârmă au fost folosite pentru a tăia capătul firelor atât ale acumulatorului, cât și ale firelor jumper, astfel încât să poată fi dezbrăcate și răsucite împreună, apoi lipite cu bandă electrică. Panoul de testare, firele jumper, bateria și Ardiuno au fost folosite pentru a crea un circuit care alimenta motoarele și le conecta la pinii de control ai Arduino. Adezivul nebun a fost folosit pentru a atașa servo-motoarele la părțile robotului. Burghiul și șuruburile au fost utilizate pentru montarea altor elemente ale robotului. Șuruburile ar trebui să arate ca cel din imaginea furnizată, dar dimensiunea poate fi bazată pe judecată. Scotch Tape și Zip Ties au fost utilizate în principal pentru gestionarea firelor. În cele din urmă, am cheltuit în total 51,88 USD pentru materialele pe care nu le aveam în jur.

Consumabile pe care le aveam la îndemână

1. (Suma: 1) Imprimantă 3D
2. (Suma: 1) Spălător material suport
3. (Suma: 5) Tăvi de imprimare 3D
4. (Suma: 27,39 in ^ 3) Material de imprimare 3D
5. (Suma: 1) Freze de sârmă
6. (Suma: 1) Burghiu
7. (Cantitate: 24) Șuruburi
8. (Suma: 1) Pană de pâine
9. (Cantitate: 4) Suporturi pentru baterii
10. (Suma: 1) Calculator
11. (Cantitate: 8) Baterii AA
12. (Suma: 4) Cravate cu fermoar
13. (Cantitate: 1) Bandă electrică
14. (Suma: 1) Bandă Scotch

Consumabile pe care le-am cumpărat

1. (Suma: 8) Servomotoare MG90S Tower Pro (Cost total: 23,99 USD)
2. (Suma: 2) Crazy Glue (Cost total: 7,98 dolari)
3. (Suma: 1) Placa Arduino MEGA 2560 R3 (Cost total: 12,95 dolari)
4. (Suma: 38) Jumper Wires (Cost total: 6,96 USD)

Este necesar software

1. Inventator 2018
2. Mediul de dezvoltare integrat Arduino

Pasul 2: Ore petrecute la asamblare

Am petrecut câteva ore pe crearea robotului nostru cvadruped, dar cea mai mare parte din timpul pe care l-am folosit a fost petrecut în programarea Arachnoidului. Ne-a luat aproximativ 68 de ore să programăm robotul, 57 de ore de imprimare, 48 de ore de proiectare, 40 de ore de asamblare și 20 de ore de testare.

Pasul 3: Aplicații STEM

Ştiinţă

Aspectul științific al proiectului nostru intră în joc în timp ce creăm circuitul care a fost utilizat pentru alimentarea servomotorelor. Ne-am aplicat înțelegerea circuitelor, mai exact proprietatea circuitelor paralele. Această proprietate este că circuitele paralele furnizează aceeași tensiune tuturor componentelor din circuit.

Tehnologie

Utilizarea tehnologiei noastre a fost foarte importantă pe tot parcursul procesului de proiectare, asamblare și programare a Arachnoidului. Am folosit software-ul de proiectare asistat de computer, Inventor, pentru a crea întregul robot patruped, inclusiv: corpul, capacul, coapsele și vițeii. Toate piesele proiectate au fost tipărite dintr-o imprimantă 3D. Folosind Arduino I. D. E. software, am reușit să folosim motoarele Arduino și servo pentru a face mersul Arachnoid.

Inginerie

Aspectul ingineresc al proiectului nostru este procesul iterativ utilizat pentru proiectarea pieselor realizate pentru robotul patruped. A trebuit să facem brainstorming pentru a atașa motoarele și a adăposti Arduino și panoul de măsurare. Aspectul de programare al proiectului ne-a impus, de asemenea, să ne gândim creativ la posibilele soluții la problemele pe care le-am întâlnit. În cele din urmă, metoda pe care am folosit-o a fost eficientă și ne-a ajutat să facem robotul să se miște în felul în care aveam nevoie.

Matematică

Aspectul matematic al proiectului nostru este utilizarea ecuațiilor pentru a calcula cantitatea de tensiune și curent de care aveam nevoie pentru a alimenta motorul, care a necesitat aplicarea legii lui Ohm. De asemenea, am folosit matematica pentru a calcula dimensiunea tuturor părților individuale create pentru robot.

Pasul 4: capacul robotului cvadruped cu a doua iterație

Capacul pentru Arachnoid a fost proiectat cu patru cârlige în partea de jos, care au fost dimensionate și plasate în interiorul găurilor făcute pe corp. Aceste chei, împreună cu asistența Crazy Glue au reușit să atașeze capacul la corpul robotului. Această parte a fost creată pentru a ajuta la protejarea Ardiuno și pentru a oferi robotului un aspect mai finit. Am decis să mergem mai departe cu designul actual, dar acesta a trecut prin două iterații de design înainte ca acesta să fie ales.

Pasul 5: Al doilea corp de robot cu patru iterații

Această parte a fost creată pentru a adăposti cele patru motoare utilizate pentru a muta părțile coapsei, Arduino și panoul de măsurare. Compartimentele de pe părțile laterale ale corpului au fost făcute mai mari decât motoarele pe care le folosim în prezent pentru proiectul care a fost realizat având în vedere partea distanțieră. Acest design a permis în cele din urmă o dispersie adecvată a căldurii și a făcut posibilă atașarea motoarelor folosind șuruburi fără a provoca eventuale deteriorări ale corpului, care ar dura mult mai mult timp pentru a fi reimprimate. Găurile din față și lipsa unui perete în partea din spate a corpului au fost făcute în mod intenționat, astfel încât firele să poată fi introduse în Arduino și panou. Spațiul din mijlocul corpului a fost proiectat pentru Arduino, panou și baterii care urmează să fie adăpostite. Există, de asemenea, patru găuri proiectate în partea de jos a piesei destinate în mod special cablurilor servomotorelor pentru a trece prin și în partea din spate a robotului. Această parte este una dintre cele mai importante, deoarece servește ca bază pentru care a fost proiectată orice altă parte. Am trecut prin două iterații înainte de a ne decide asupra celei afișate.

Pasul 6: Al doilea distanțier servomotor

Distanțierul servo-motor a fost conceput special pentru compartimentele de pe părțile laterale ale corpului Arachnoidului. Aceste distanțieri au fost proiectate având în vedere că orice forare în partea laterală a corpului ar putea fi potențial periculoasă și ne poate pierde materialul și timpul la reimprimarea părții mai mari. De aceea, am mers în schimb cu distanțierul care nu numai că a rezolvat această problemă, ci ne-a permis și să creăm un spațiu mai mare pentru motoare, care ajută la prevenirea supraîncălzirii. Distanțierul a trecut prin două iterații. Ideea originală a inclus: doi pereți subțiri de fiecare parte și conectați la un al doilea distanțier. Această idee a fost abandonată, deoarece, deși ar fi mai ușor să găurim fiecare parte separat, așa că, dacă una ar fi deteriorată, cealaltă nu ar trebui aruncată. Am imprimat 8 dintre aceste piese care au fost suficiente pentru a lipi partea superioară și inferioară a compartimentului motorului de pe corp. Apoi am folosit un burghiu care a fost centrat pe partea lungă a piesei pentru a crea o gaură pilot care a fost apoi utilizată pentru un șurub pe ambele părți ale motorului pentru montare.

Pasul 7: Porțiunea de coapsă a picioarelor robotului cu patru paturi

Această parte este coapsa sau jumătatea superioară a piciorului robotului. A fost proiectat cu o gaură în interiorul piesei care a fost realizată special pentru armătura care a venit împreună cu motorul care a fost modificat pentru robotul nostru. Am adăugat, de asemenea, un slot pe partea de jos a piesei, care a fost realizat pentru motor, care va fi folosit pentru a mișca jumătatea inferioară a piciorului. Această parte tratează majoritatea mișcărilor majore ale piciorului. Iterația actuală a acestei părți pe care o folosim este a doua, deoarece prima avea un design mai gros, pe care am decis că nu este necesar.

Pasul 8: a 5-a iterație a articulației genunchiului robotului cvadruped

Articulația genunchiului a fost una dintre cele mai dificile părți de proiectat. A fost nevoie de mai multe calcule și teste, dar designul actual prezentat funcționează destul de frumos. Această parte a fost concepută pentru a înconjura motorul pentru a transfera în mod eficient mișcarea motorului la mișcarea gambei sau a piciorului inferior. A fost nevoie de cinci iterații de proiectare și reproiectare pentru a crea, dar forma specifică care a fost creată în jurul găurilor a maximizat gradele posibile de mișcare, fără a pierde forța pe care ne-o ceream. De asemenea, am atașat motoarele folosind mai multe armături care se încadrează în găurile laterale și se potrivesc perfect pe motor, permițându-ne să folosim șuruburi pentru a-l menține în poziție. Orificiul pilot de pe partea de jos a piesei a făcut posibilă evitarea găurilor și a eventualelor daune.

Pasul 9: Al 3-lea Iterare Robot cu patru picioare Robot

A doua jumătate a piciorului robotului a fost creată în așa fel încât, indiferent de modul în care robotul își așează piciorul, ar menține întotdeauna aceeași cantitate de tracțiune. Acest lucru se datorează designului semicircular al piciorului și al tamponului de spumă pe care l-am tăiat și l-am lipit pe fund. În cele din urmă servește bine scopului său, ceea ce permite robotului să atingă solul și să meargă. Am trecut prin trei iterații cu acest design, care a implicat în principal schimbări în lungimea și designul piciorului.

Pasul 10: Descărcări pentru fișierele de inventare a pieselor

Aceste fișiere provin de la Inventor. Acestea sunt în mod specific fișiere de piese pentru toate părțile finite pe care le-am proiectat pentru acest proiect.

Pasul 11: Asamblare

Videoclipul pe care l-am furnizat explică modul în care am asamblat Arachnoidul, dar un punct care nu a fost menționat în acesta este că va trebui să scoateți suportul de plastic de pe ambele părți ale motorului tăind-l și șlefuind locul unde era.. Celelalte fotografii furnizate sunt făcute din timpul adunării.

Pasul 12: Programare

Limbajul de programare arduiono se bazează pe limbajul de programare C. În interiorul codului Arduino editior, ne oferă două funcții.

• void setup (): Tot codul din această funcție rulează o dată la început
• void loop (): Codul din interiorul funcției se bucură fără capăt.

Verificați mai jos făcând clic pe linkul portocaliu pentru a vedea mai multe informații despre cod!

Acesta este codul pentru mers

#include

classServoManager {

public:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

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);

}

};

Manager ServoManager;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

întârziere (1000);

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

întârziere (5000);

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

întârziere (1000);

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

întârziere (1000);

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

întârziere (1000);

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

întârziere (1000);

}

vizualizați rawQuad.ino găzduit cu ❤ de GitHub

Pasul 13: Testarea

Videoclipurile pe care le-am adăugat aici sunt cele care testează Arachnoidul. Punctele în care îl vedeți mergând sunt puțin scurte, dar credem că ar trebui să vă ofere o idee despre modul în care s-a făcut mersul robotului patruped. Spre sfârșitul proiectului nostru am reușit să meargă, dar destul de încet, astfel încât obiectivul nostru a fost atins. Videoclipurile anterioare sunt cele care testează motoarele pe care le-am atașat pentru partea superioară a piciorului.

Pasul 14: În timpul procesului de proiectare și imprimare

Videoclipurile pe care le-am adăugat aici sunt în principal verificări de progres pe parcursul procesului de proiectare și tipărire a pieselor pe care le-am realizat.

Pasul 15: Posibile îmbunătățiri

Ne-am luat timp să ne gândim la modul în care vom merge mai departe cu Arachnoidul dacă am avea mai mult timp cu el și am venit cu câteva idei. Am căuta o modalitate mai bună de a alimenta Arachnoid, inclusiv: găsirea unui acumulator mai bun și mai ușor, care să poată fi reîncărcat. De asemenea, am căuta o modalitate mai bună de a atașa servomotorele la jumătatea superioară a piciorului pe care l-am proiectat prin reproiectarea piesei pe care am creat-o. O altă considerație pe care am făcut-o este atașarea unei camere la robot, astfel încât să poată fi utilizată pentru a intra în zone altfel inaccesibile de către oameni. Toate aceste considerații ne trecuseră prin minte în timp ce proiectam și montam robotul, dar nu am putut să le urmărim din cauza constrângerilor de timp.

Pasul 16: Proiectare finală

În cele din urmă, suntem destul de mulțumiți de modul în care s-a dovedit designul nostru final și sperăm să vă simțiți la fel. Vă mulțumesc pentru timpul și atenția acordate.