Ämblikulaarne: 16 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Esiteks tahaksime teid tänada teie aja ja tähelepanu eest. Minu partner Tio Marello ja mina, Chase Leach, lõbutsesime projekti kallal ja esitasime väljakutseid. Oleme praegu Wilkes Barre piirkonna koolipiirkonna S. T. E. M. Akadeemia Mina olen juunior ja Tio teise kursuse tudeng. Meie projekt Arachnoid on neljajalgne robot, mille valmistasime 3D -printeri, leivalaua ja Arduino MEGA 2560 R3 plaadi abil. Projekti eesmärk oli luua neljajalgne kõndiv robot. Pärast palju tööd ja katsetamist oleme edukalt loonud töötava neljajalgse roboti. Oleme põnevil ja tänulikud võimaluse eest tutvustada teile meie projekti Arachnoid.

Samm: materjalid

Materjalid, mida kasutasime neljajalgse roboti jaoks, olid järgmised: 3D -printer, abimaterjalide pesumasin, 3D -prindialused, 3D -prindimaterjal, traadilõikurid, leivaplaat, akuhoidikud, arvuti, AA -patareid, elektrilint, kleeplint, MG90S torn Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 plaat, džemprijuhtmed, tarkvara Inventor 2018 ja Arduino IDE tarkvara. Kasutasime arvutit tarkvara ja 3D -printeri käitamiseks. Kasutasime tarkvara Inventor peamiselt osade kujundamiseks, nii et see pole kellelegi kodus valmistamiseks vajalik, sest kõik meie loodud osade failid on antud juhendis. Roboti programmeerimiseks kasutati Arduino IDE tarkvara, mis pole ka kodus valmistavatele inimestele vajalik, kuna oleme pakkunud ka programmi, mida kasutame. 3D -printerit, tugimaterjali pesurit, 3D -prindimaterjali ja 3D -prindialuseid kasutati kõik osade valmistamiseks, millest ämblikulaad oli valmistatud. Kasutasime patareipesasid, AA -patareisid, hüppajajuhtmeid, elektrilinti ja traadilõikureid kasutati koos aku loomiseks. Patareid pandi patareipesadesse ja traadilõikurite abil lõigati nii aku kui ka hüppajajuhtmete juhtmete ots nii, et neid saaks lahti võtta ja kokku keerata, seejärel lindistada elektrilindiga. Leivaplaati, hüppajajuhtmeid, akut ja Ardiunot kasutati vooluahela loomiseks, mis andis mootoritele toite ja ühendas need Arduino juhtpistikutega. Hull liimi kasutati servomootorite kinnitamiseks roboti osadele. Puurit ja kruvisid kasutati roboti muude elementide paigaldamiseks. Kruvid peaksid välja nägema nagu pildil, kuid nende suurus võib sõltuda otsusest. Scotch Tape ja tõmblukud kasutati peamiselt juhtmete haldamiseks. Lõpuks kulutasime materjalidele, mida meil polnud, kokku 51,88 dollarit.

Tarvikud, mis meil käepärast olid

1. (Kogus: 1) 3D -printer
2. (Kogus: 1) Tugimaterjali pesur
3. (Kogus: 5) 3D -prindialused
4. (Kogus: 27,39 tolli^3) 3D -prindimaterjal
5. (Kogus: 1) Traadi lõikurid
6. (Kogus: 1) Puur
7. (Kogus: 24) Kruvid
8. (Kogus: 1) Leivalaud
9. (Kogus: 4) Akuhoidjad
10. (Kogus: 1) Arvuti
11. (Kogus: 8) AA patareid
12. (Kogus: 4) Tõmblukud
13. (Kogus: 1) elektrilint
14. (Kogus: 1) Šotilint

Ostetud tarvikud

1. (Summa: 8) MG90S Tower Pro servomootorid (kogukulu: 23,99 dollarit)
2. (Kogus: 2) Hull liim (kogukulu: 7,98 dollarit)
3. (Summa: 1) Arduino MEGA 2560 R3 pardal (kogukulu: 12,95 dollarit)
4. (Kogus: 38) Jumper traadid (kogukulu: 6,96 USD)

Vajalik tarkvara

1. Leiutaja 2018
2. Arduino integreeritud arenduskeskkond

2. etapp: kokkupanekule kulunud tunnid

Kulutasime oma neljajalgse roboti loomisele päris mitu tundi, kuid kõige suurem osa ajast, mida kasutasime, kulus ämblikulaadse programmeerimisele. Roboti programmeerimine võttis meil aega umbes 68 tundi, printimine 57 tundi, projekteerimine 48 tundi, kokkupanek 40 tundi ja testimine 20 tundi.

3. samm: STEM -rakendused

Teadus

Meie projekti teaduslik aspekt hakkab mängima, luues ahela, mida kasutati servomootorite toiteks. Rakendasime oma arusaama ahelatest, täpsemalt paralleelsete ahelate omadustest. See omadus on see, et paralleelsed ahelad varustavad ahela kõiki komponente sama pingega.

Tehnoloogia

Meie tehnoloogia kasutamine oli kogu ämblikuvõrgu projekteerimise, kokkupaneku ja programmeerimise käigus väga oluline. Me kasutasime arvutipõhist projekteerimistarkvara Inventor, et luua kogu neljajalgne robot, sealhulgas keha, kaas, reied ja vasikad. Kõik kavandatud osad trükiti 3D -printerist. Kasutades Arduino I. D. E. tarkvara, saime Arachnoid kõndimiseks kasutada Arduino ja servomootoreid.

Inseneriteadus

Meie projekti tehniline aspekt on iteratiivne protsess, mida kasutatakse neljajalgse roboti jaoks valmistatud osade projekteerimisel. Pidime mõtlema mootorite kinnitamise viisidele ning Arduino ja leivalaua paigutamisele. Projekti programmeerimise aspekt nõudis ka seda, et me mõtleksime loominguliselt võimalike lahenduste leidmisele probleemidele, millega kokku puutusime. Lõpuks oli meie kasutatav meetod tõhus ja aitas meil robotil liikuda vajalikul viisil.

Matemaatika

Meie projekti matemaatiline aspekt on võrrandite kasutamine mootori toiteks vajaliku pinge ja voolu arvutamiseks, mis nõudis Ohmi seaduse rakendamist. Samuti kasutasime matemaatikat kõigi roboti jaoks loodud üksikute osade suuruse arvutamiseks.

4. samm: neljakordse roboti teine kaas

Arachnoidi kaas oli konstrueeritud nii, et selle põhjas oli neli tihvti, mis olid suurusega ja asetati kehale tehtud aukude sisse. Need tihvtid koos Crazy Glue'i abiga suutsid kaane roboti kere külge kinnitada. See osa loodi selleks, et aidata kaitsta Ardiunot ja anda robotile viimistletum välimus. Otsustasime praeguse kujundusega edasi minna, kuid see oli enne selle valimist läbinud kaks disaini kordust.

5. samm: neljakordne robotkorpus

See osa loodi nelja mootori jaoks, mida kasutati reieosade, Arduino ja leivalaua liigutamiseks. Kere külgedel olevad sektsioonid olid suuremad kui mootorid, mida me praegu kasutame selle projekti jaoks, mis tehti, pidades silmas vaheosa. See disain võimaldas lõppkokkuvõttes piisavat soojuse hajumist ja võimaldas mootorid kruvide abil kinnitada, kahjustamata keha, mille kordustrükk võtab palju kauem aega. Ees olevad augud ja seina puudumine kere taga tehti sihipäraselt, et juhtmed saaksid Arduino ja leivalaua sisse joosta. Korpuse keskel olev ruum oli mõeldud Arduino, leivalaua ja akude paigutamiseks. Osa põhjas on ka neli auku, mis on spetsiaalselt ette nähtud servomootorite juhtmete läbimiseks ja sisselaskmiseks. roboti tagakülg. See osa on üks olulisemaid, kuna see on aluseks, mille jaoks kõik teised osad on mõeldud. Me tegime kaks iteratsiooni, enne kui otsustasime kuvatava.

6. etapp: 2. korduv servomootorite vaheliist

Servomootori vahekaugus on mõeldud spetsiaalselt ämblikulaadi kere külgedel asuvate sektsioonide jaoks. Need vahetükid on kavandatud mõttega, et igasugune puurimine keha küljele võib olla ohtlik ja põhjustada suurema osa kordustrükkimisel materjali ja aega. Seepärast läksime hoopis spaceriga, mis mitte ainult ei lahendanud seda probleemi, vaid võimaldas meil luua mootoritele suurema ruumi, mis aitab vältida ülekuumenemist. Vahesein läbis kaks iteratsiooni. Algne idee hõlmas: kaks õhukest seina mõlemal küljel, mis ühendati teise vahekaugusega. See idee jäeti kasutamata, sest kuigi meil oleks lihtsam puurida kumbagi külge eraldi, nii et kui üks kahjustatakse, ei pea teist ka minema viskama. Trükkisime neist 8 tükki, millest piisas, et liimida kere mootoriosa üla- ja alaosale. Seejärel kasutasime puuri, mis oli detaili pika külje keskel, et luua prooviauk, mida seejärel kasutati monteerimiseks mootori mõlemal küljel oleva kruvi jaoks.

7. etapp: teine korduv neljajalgne robotjala reieosa

See osa on reie või roboti jala ülemine pool. Selle siseküljel oli auk, mis oli valmistatud spetsiaalselt meie roboti jaoks muudetud mootoriga kaasas olnud armatuuri jaoks. Lisasime ka pesa selle osa põhja, mis tehti mootorile, mida kasutatakse sääre alumise poole liigutamiseks. See osa käsitleb enamikku jala peamistest liigutustest. Selle osa praegune iteratsioon, mida me kasutame, on teine, kuna esimesel oli paksem disain, mille otsustasime mittevajalikuks.

8. samm: neljakordse roboti põlveliigese viies kordamine

Põlveliiges oli disainimisel üks keerukamaid osi. See võttis mitu arvutust ja katset, kuid praegune näidatud disain töötab üsna kenasti. See osa oli konstrueeritud nii, et see liigub ümber mootori, et viia mootori liikumine tõhusalt üle sääre- või sääreliigutusele. Selle loomiseks kulus viis disaini- ja ümberkujundamiskorda, kuid aukude ümber loodud konkreetne kuju maksimeeris võimalikke liikumisastmeid, kaotamata samas jõudu, mida me sellelt nõudsime. Samuti kinnitasime mootorid, kasutades rohkem armatuure, mis sobivad külgede aukudesse ja sobivad ideaalselt mootorile, võimaldades meil kasutada kruvisid, et seda paigal hoida. Tüki põhjas olev prooviauk võimaldas vältida puurimist ja võimalikke kahjustusi.

9. samm: neljakordne neljajalgne robotjalavasikas

Roboti jala teine pool loodi nii, et hoolimata sellest, kuidas robot oma jala maha paneb, säilitaks see alati sama veojõu. See on tingitud jala poolringikujulisest disainist ja vahtpadjast, mille lõikasime ja liimisime põhja. Lõppkokkuvõttes täidab see oma eesmärki hästi, mis võimaldab robotil maapinda puudutada ja kõndida. Selle disainiga läbisime kolm iteratsiooni, mis hõlmasid peamiselt pikkuse ja jala kujunduse muutmist.

Samm 10: Parts Inventori failide allalaadimine

Need failid on pärit Inventorist. Need on spetsiaalselt kõigi selle projekti jaoks kavandatud valmisosade osade failid.

11. samm: kokkupanek

Meie esitatud video selgitab, kuidas me arachnoidi kokku panime, kuid üks punkt, mida selles ei mainitud, on see, et peate eemaldama plastklambri mootori mõlemalt küljelt, lõikades selle maha ja lihvides seal, kus see varem oli. Ülejäänud fotod on tehtud kokkupaneku ajal.

12. samm: programmeerimine

Arduiono programmeerimiskeel põhineb C programmeerimiskeelel. Arduino koodi redigeerija sees annab see meile kaks funktsiooni.

• void setup (): kogu selle funktsiooni kood käivitatakse alguses üks kord
• void loop (): Funktsiooni sees olev kood lõpeb ilma lõputa.

Kontrollige allpool, klõpsates oranžil lingil, et näha lisateavet koodi kohta!

See on kõndimise kood

#kaasake

classServoManager {

avalik:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BackLeftThigh;

Servo VasakPõlv;

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);

}

};

ServoManageri juht;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

viivitus (1000);

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

viivitus (5000);

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

viivitus (1000);

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

viivitus (1000);

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

viivitus (1000);

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

viivitus (1000);

}

vaadake rawQuad.ino, mille hostiks on GitHub ❤

13. samm: testimine

Videod, mille siia lisasime, on meist, kes katsetavad ämblikulaadset. Punktid, kus näete seda kõndimas, on natuke lühikesed, kuid usume, et see peaks andma teile ettekujutuse neljajalgse roboti kõndimisest. Projekti lõpu poole saime selle käima, kuid üsna aeglaselt, nii et meie eesmärk sai täidetud. Videod enne seda katsetame mootoreid, mille kinnitasime jala ülemise osa jaoks.

14. samm: kujundamise ja printimise ajal

Siia lisatud videod on peamiselt tehtud edusammude kontrollimine kogu meie tehtud osade kujundamise ja printimise käigus.

15. samm: võimalikud parandused

Võtsime aega, et mõelda, kuidas läheksime ämblikulaadsega edasi, kui meil oleks sellega rohkem aega ja tuleksime välja mõned ideed. Otsime paremat viisi ämblikulaadse toiteks, sealhulgas: parema ja kergema aku leidmine, mida saaks uuesti laadida. Samuti otsiksime paremat võimalust servomootorite kinnitamiseks meie loodud jala ülemisele poolele, kujundades ümber meie loodud osa. Teine kaalutlus on kaamerale roboti külge kinnitamine, et seda saaks kasutada piirkondadesse sisenemiseks, mis inimestele muidu kättesaamatud on. Kõik need kaalutlused olid meie peast läbi käinud, kui me robotit kavandasime ja kokku panime, kuid me ei suutnud neid ajapiirangu tõttu jätkata.

16. etapp: lõplik kujundus

Lõpuks oleme meie lõpliku kujunduse väljanägemisega üsna rahul ja loodame, et tunnete samamoodi. Tänan Sind Sinu aja ja pühendumise eest.