Арахноид: 16 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Алдымен, уақыт бөліп, көңіл бөлгеніңізге рахмет айтамыз. Менің серіктесім Тио Марелло мен Чейз Лич жобада жұмыс істегенде және ол ұсынған қиындықтарды жеңгенде өте қызықты болды. Біз қазір Уилкс Барре ауданының мектеп округінің S. T. E. M. Академия Мен кіші, Тио - екінші курс. Біздің жоба, арахноид - бұл төрт өлшемді робот, біз оны 3D принтер, нан тақтасы және Arduino MEGA 2560 R3 тақтасы арқылы жасадық. Жобаның мақсаты жаяу жүретін төртбұрышты робот жасау болды. Көп жұмыс пен сынақтардан кейін біз жұмыс істейтін төртбұрышты роботты сәтті құрдық. Біз сізге арахноид жобасын ұсынуға мүмкіндік бергеніміз үшін қуаныштымыз және ризамыз.

1 -қадам: материалдар

Біз төртбұрышты роботқа қолданған материалдар: 3D принтер, тірек материал жуушы, 3D басып шығару науасы, 3D басып шығару материалы, сым кескіштер, нан тақтасы, батарея ұстағыштары, компьютер, АА батареялары, электрлік таспа, скотч, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 тақтасы, секіргіш сымдар, Inventor 2018 бағдарламалық жасақтамасы және Arduino IDE бағдарламасы. Біз компьютерді қолданған бағдарламалық қамтамасыз етуді және 3D принтерді қолдандық. Біз Inventor бағдарламалық жасақтамасын негізінен бөлшектерді жобалау үшін қолдандық, сондықтан оны үйде жасайтындардың қажеті жоқ, өйткені біз жасаған бөлшектер файлдарының барлығы осы нұсқаулықта берілген. Arduino IDE бағдарламалық жасақтамасы роботты бағдарламалау үшін пайдаланылды, оны үйде жасайтын адамдар үшін де қажет емес, өйткені біз қолданатын бағдарламаны ұсындық. Арахноид жасалған бөлшектерді дайындау процесінде 3D принтер, тірек материал жуушы, 3D басып шығару материалы және 3D басып шығару науалары пайдаланылды. Батарея жинағын жасау үшін біз батарея ұстағыштарын, АА батареяларын, қосқыш сымдарды, электр таспасын және сым кескіштерді қолдандық. Батареялар батарея ұстағыштарына қойылды, сым кескіштер аккумуляторлар мен секіргіштердің сымдарының ұштарын кесу үшін пайдаланылды, осылайша оларды жұлып алуға және бұрауға болады, содан кейін электр таспасымен жабыстырылды. Нан тақтасы, секіргіш сымдар, аккумуляторлық пакет және Ardiuno қозғалтқыштарға қуат беретін және оларды Arduino басқару түйреуіштеріне қосатын схеманы құру үшін пайдаланылды. Crazy Glue роботтың бөлшектеріне серво қозғалтқыштарын бекіту үшін қолданылды. Бұрғы мен бұрандалар роботтың басқа элементтерін монтаждау үшін қолданылды. Бұрандалар берілген суреттегідей болуы керек, бірақ олардың өлшемі пікірге негізделуі мүмкін. Scotch Tape және Zip Ties негізінен сымды басқару үшін пайдаланылды. Ақырында бізде жоқ материалдарға барлығы 51,88 доллар жұмсадық.

Бізде болған жабдықтар

1. (Саны: 1) 3D принтері
2. (Сомасы: 1) Материалды жууға арналған тірек
3. (Саны: 5) 3D басып шығару науалары
4. (Мөлшері: 27.39^3) 3D басып шығару материалы
5. (Сомасы: 1) Сым кескіштер
6. (Сомасы: 1) Бұрғылау
7. (Сомасы: 24) Бұрандалар
8. (Сомасы: 1) Нан тақтасы
9. (Сомасы: 4) Батарея ұстағыштары
10. (Саны: 1) Компьютер
11. (Саны: 8) AA батареялары
12. (Сомасы: 4) Zip байланыстары
13. (Сомасы: 1) Электрлік таспа
14. (Сомасы: 1) скотч таспасы

Біз сатып алған материалдар

1. (Сомасы: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Жалпы құны: $ 23.99)
2. (Сомасы: 2) Crazy Glue (Жалпы құны: $ 7.98)
3. (Сомасы: 1) Arduino MEGA 2560 R3 тақтасы (жалпы құны: $ 12.95)
4. (Сомасы: 38) Jumper Wires (Жалпы құны: $ 6.96)

Бағдарламалық қамтамасыз ету қажет

1. Өнертапқыш 2018
2. Arduino интеграцияланған даму ортасы

2 -қадам: Ассамблеяға жұмсалған сағаттар

Біз төртбұрышты роботымызды құруға бірнеше сағат жұмсадық, бірақ біз пайдаланған уақыттың көп бөлігі арахноидты бағдарламалауға жұмсалды. Бізге роботты бағдарламалауға шамамен 68 сағат, 57 сағат басып шығару, 48 сағат жобалау, 40 сағат құрастыру және 20 сағат тестілеу қажет болды.

3 -қадам: STEM қосымшалары

Ғылым

Біздің жобаның ғылыми аспектісі сервоприводты қозғалтқышты қосуға арналған тізбекті құру кезінде іске асады. Біз тізбектер туралы түсінігімізді, дәлірек айтқанда, параллель тізбектердің қасиетін қолдандық. Бұл қасиет параллель тізбектер тізбектің барлық компоненттеріне бірдей кернеуді береді.

Технология

Біздің технологияны қолдану арахноиды жобалау, құрастыру және бағдарламалау процесінде өте маңызды болды. Біз Inventor компьютерлік конструкторлық бағдарламалық жасақтаманы қолданып, төртбұрышты роботты құрдық: корпус, қақпақ, жамбас және бұзау. Барлық бөлшектер 3D принтерде басып шығарылды. Arduino I. D. E көмегімен. Бағдарламалық қамтамасыз ету, біз Arduino мен серво қозғалтқыштарын арахноиды жүру үшін қолдана алдық.

Инженерлік

Біздің жобаның инженерлік аспектісі - төртбұрышты роботқа арналған бөлшектерді жобалау үшін қолданылатын қайталанатын процесс. Біз қозғалтқыштарды қосудың және Arduino мен нан тақтасын орналастырудың әдістерін ойластыруға мәжбүр болдық. Жобаның бағдарламалау аспектісі бізді тап болған мәселелердің ықтимал шешімдері туралы шығармашылықпен ойлануды талап етті. Ақырында, біз қолданған әдіс тиімді болды және роботтың бізге қажет жолмен қозғалуына көмектесті.

Математика

Біздің жобаның математикалық аспектісі Ом заңының қолданылуын талап ететін қозғалтқышты қосу үшін кернеу мен ток мөлшерін есептеу үшін теңдеулерді қолдану болып табылады. Біз робот үшін жасалған барлық бөлшектердің көлемін есептеу үшін математиканы қолдандық.

4 -қадам: Төртінші робот қақпағының екінші қайталануы

Арахноидқа арналған қақпақ төменгі жағында төрт қазықпен есептелген, олар денеге салынған тесіктердің ішіне салынған. Бұл қазықтар Crazy Glue көмегімен роботтың корпусына қақпақты жабыстыра алды. Бұл бөлік Ardiuno -ны қорғауға және роботқа аяқталған көрініс беруге көмектесу үшін жасалған. Біз қазіргі дизайнмен алға жылжуды шештік, бірақ оны таңдағанға дейін ол дизайнның екі қайталануынан өтті.

5 -қадам: Төртінші робот корпусының екінші қайталануы

Бұл бөлік жамбас бөліктерін, Arduino мен нан тақтасын жылжыту үшін қолданылатын төрт қозғалтқышты орналастыру үшін жасалған. Корпустың бүйірлеріндегі бөліктер аралық бөлікті ескере отырып, біз қазір қолданып жүрген қозғалтқыштардан үлкенірек болды. Бұл дизайн ақырында жылу дисперсиясына мүмкіндік берді және қозғалтқыштарды бұранда көмегімен бекітуге мүмкіндік берді, бұл денеге зақым келтірместен, қайта басып шығаруға көп уақыт кетеді. Алдыңғы тесіктер мен корпустың артқы жағында қабырғаның болмауы сымдарды Arduino мен нан тақтасына қосу үшін мақсатты түрде жасалған. Корпустың ортасындағы орын Arduino, нан тақтасы мен аккумуляторларға арналған. Бөліктің төменгі жағында серво қозғалтқыштарының сымдары арқылы өтуге және кіруге арналған арнайы төрт тесік бар. роботтың артқы жағы. Бұл бөлік ең маңызды бөліктердің бірі болып табылады, себебі ол басқа бөліктердің негізін құрады. Біз көрсетілген қайталауды шешпес бұрын екі қайталауды өттік.

6 -қадам: Серво қозғалтқышының екінші қайталануы

Серво қозғалтқышы арахноид корпусының бүйірлеріндегі бөліктерге арналған. Бұл аралықтар дененің бүйіріне кез келген бұрғылау қауіпті болуы мүмкін және үлкен бөлікті қайта басып шығаруға уақыт пен материалды жоғалтуға әкелуі мүмкін деген оймен жасалған. Сондықтан біз оның орнына бұл мәселені шешіп қана қоймай, сонымен қатар қозғалтқыштар үшін қызып кетудің алдын алуға көмектесетін үлкен кеңістік құруға мүмкіндік беретін бөлгішпен бірге жүрдік. Аралық екі қайталаудан өтті. Түпнұсқа идеяға кірді: екінші аралыққа қосылған екі жағынан екі жұқа қабырға. Бұл идея жойылды, өйткені біз әр жағын бөлек бұрғылау оңайырақ болар еді, сондықтан біреуі зақымдалса, екіншісін тастаудың қажеті болмас еді. Біз осы бөліктердің 8 -ін басып шығардық, олар корпустағы мотор бөлімінің жоғарғы және төменгі жағына жабыстыруға жеткілікті болды. Содан кейін біз бөліктің ұзын жағында орналасқан бұрғылауды қолдандық, содан кейін қозғалтқыштың екі жағындағы бұрандаға бекіту үшін қолданылды.

7 -қадам: Төртінші робот аяғының жамбастың екінші бөлігі

Бұл бөлік - жамбас немесе робот аяғының жоғарғы жартысы. Ол біздің робот үшін модификацияланған қозғалтқышы бар арматура үшін арнайы жасалған бөліктің ішкі жағында тесікпен жасалған. Біз аяқтың төменгі жартысын жылжыту үшін қолданылатын қозғалтқышқа арналған бөліктің төменгі жағына ойық қостық. Бұл бөлік аяқтың негізгі қозғалысын басқарады. Біз қолданатын бұл бөліктің қазіргі қайталануы екінші болып табылады, себебі біріншісі қажет емес деп шештік.

8 -қадам: Төрт роботты тізе буынының 5 -ші қайталануы

Тізе буыны дизайндағы күрделі бөліктердің бірі болды. Бірнеше есептеулер мен сынақтар қажет болды, бірақ қазіргі дизайн өте жақсы жұмыс істейді. Бұл бөлік қозғалтқыштың қозғалысын бұзау немесе төменгі аяғындағы қозғалысқа тиімді ауыстыру үшін қозғалтқышты айналып өтуге арналған. Жасау үшін дизайн мен қайта жобалаудың бес қайталануы қажет болды, бірақ тесіктердің айналасында жасалған нақты пішін қозғалыстың ықтимал дәрежесін барынша жоғарылатып, бізден талап етілетін күшті жоғалтпады. Біз сонымен қатар қозғалтқыштарды бүйірлеріндегі тесіктерге сәйкес келетін және қозғалтқышқа өте жақсы сәйкес келетін арматуралармен бекітеміз, бұл оны орнында ұстау үшін бұрандаларды қолдануға мүмкіндік береді. Кесектің төменгі жағындағы ұшқыш тесік бұрғылауды және ықтимал зақымдарды болдырмауға мүмкіндік берді.

9 -қадам: Төртінші робот аяқтың бұзылуы

Роботтың аяғының екінші жартысы робот аяғын қалай түсірсе де, ол әрқашан бірдей тартымдылықты сақтайтын етіп жасалған. Бұл аяқтың жартылай шеңберлі конструкциясы мен біз көбікке арналған жастықшаның арқасында біз кесіп, түбіне жабыстырдық. Бұл сайып келгенде, роботқа жерге тиіп, серуендеуге мүмкіндік беретін мақсатына сай келеді. Біз бұл дизайнмен үш итерациядан өттік, ол негізінен ұзындық пен аяқтың конструкциясына өзгерістер енгізді.

10 -қадам: Бөлшектерді ойлап табушы файлдары үшін жүктеулер

Бұл файлдар өнертапқыштан. Олар бұл жобаға арналған барлық дайын бөлшектерге арналған арнайы файлдар.

11 -қадам: құрастыру

Біз ұсынған бейнеде арахноидты қалай құрастырғанымыз түсіндіріледі, бірақ онда айтылмаған бір мәселе - пластикалық кронштейнді қозғалтқыштың екі жағынан алып тастап, оны бұрынғы жерінде тегістеу керек.. Басқа фотосуреттер жинау кезінде түсірілген.

12 -қадам: Бағдарламалау

Arduiono бағдарламалау тілі C бағдарламалау тіліне негізделген. Arduino кодын өңдеушіде ол бізге екі функция береді.

• void setup (): Бұл функцияның ішіндегі барлық код басында бір рет іске қосылады
• void loop (): Функция ішіндегі код соңы жоқ.

Код туралы қосымша ақпарат алу үшін қызғылт сары сілтемені басу арқылы төменде тексеріңіз!

Бұл жаяу жүрудің коды

#қосу

classServoManager {

қоғамдық:

FrontRightThigh сервисі;

Servo FrontRightKnee;

Сервис BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

FrontLeftThigh сервисі;

FrontLeftKnee сервисі;

Сервис Артқа Солға;

Сервис 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 менеджері;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

кешіктіру (1000);

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

кешіктіру (5000);

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

кешіктіру (1000);

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

кешіктіру (1000);

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

кешіктіру (1000);

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

кешіктіру (1000);

}

GitHub ❤ ұсынған rawQuad.ino қарау

13 -қадам: тестілеу

Біз осында қосқан бейнелер - арахноидты сынау. Сіз оның жаяу жүргенін көретін жерлер сәл қысқа, бірақ біз сізге төртбұрышты роботтың қалай жүретіні туралы түсінік береді деп ойлаймыз. Жобамыздың соңына қарай біз оны жаяу жүріп өттік, бірақ мақсатымыз орындалды. Бұрынғы бейнелер біз аяқтың жоғарғы бөлігіне бекітілген қозғалтқыштарды тексереді.

14 -қадам: Дизайн және басып шығару процесі кезінде

Біз қосқан бейнелер - бұл біз жасаған бөліктерді жобалау мен басып шығару процесінің барысын тексеру.

15 -қадам: Мүмкін болатын жақсартулар

Егер біз арахноидпен көбірек уақыт болса және біз қандай да бір идеялармен келсек, біз қалай алға жылжитынымызды ойлауға уақыт бөлдік. Біз арахноиды қуаттандырудың жақсы жолын іздейтін боламыз, соның ішінде: қайта зарядталуы мүмкін жақсы, жеңіл батареялар пакетін табу. Сондай -ақ, біз жасаған бөлікті қайта жобалау арқылы серво қозғалтқыштарын аяқтың жоғарғы жартысына бекітудің жақсы әдісін іздейтін боламыз. Біз қарастырған тағы бір мәселе - бұл адамдар қол жетпейтін жерлерге кіру үшін камераны роботқа бекіту. Біз роботты құрастыру мен құрастыру кезінде осы ойлардың барлығын ойымыздан шығардық, бірақ уақыт шектеулігіне байланысты оларды орындай алмадық.

16 -қадам: соңғы дизайн

Ақыр соңында, біз соңғы дизайнның шыққанына өте қуаныштымыз және сіз де дәл осылай сезінесіз деп үміттенеміз. Уақыт бөліп, көңіл бөлгеніңізге рахмет.