Zirnekļveida: 16 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Pirmkārt, mēs vēlētos pateikties jums par jūsu laiku un uzmanību. Manam partnerim Tio Marello un man, Chase Leach, bija ļoti jautri strādāt pie projekta un pārvarēt tā radītās problēmas. Mēs šobrīd esam Vilksbāras apgabala skolas rajona S. T. E. M. Akadēmija Es esmu juniors, bet Tio ir otrā kursa studente. Mūsu projekts Arachnoid ir četrkājains robots, kuru mēs izgatavojām, izmantojot 3D printeri, maizes dēli un Arduino MEGA 2560 R3 dēli. Projekta mērķis bija izveidot četrkājainu robotu. Pēc liela darba un testēšanas esam veiksmīgi izveidojuši strādājošu četrkāju robotu. Mēs esam satraukti un pateicīgi par šo iespēju iepazīstināt jūs ar mūsu projektu - zirnekļveidīgo.

1. solis: materiāli

Materiāli, kurus izmantojām četrkājainajam robotam, bija: 3D printeris, palīgmateriālu mazgātājs, 3D drukas paplātes, 3D drukas materiāls, stiepļu griezēji, maizes dēlis, bateriju turētāji, dators, AA baterijas, elektriskā lente, lente, MG90S tornis Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 tāfele, džemperu vadi, Inventor 2018 programmatūra un Arduino IDE programmatūra. Mēs izmantojām datoru, lai palaistu programmatūru un izmantoto 3D printeri. Mēs izmantojām Inventor programmatūru galvenokārt detaļu projektēšanai, tāpēc tas nav nepieciešams ikvienam, kas to gatavo mājās, jo visi mūsu izveidotie detaļu faili ir sniegti šajā pamācībā. Robota programmēšanai tika izmantota Arduino IDE programmatūra, kas nav nepieciešama arī cilvēkiem, kas to gatavo mājās, jo esam nodrošinājuši arī mūsu izmantoto programmu. 3D printeris, palīgmateriālu mazgātājs, 3D drukas materiāls un 3D drukas paplātes tika izmantotas, lai izgatavotu detaļas, no kurām izgatavots zirnekļveidīgais. Mēs izmantojām bateriju turētājus, lai izveidotu akumulatoru, tika izmantotas AA baterijas, džemperu vadi, elektriskā lente un stieples griezēji. Baterijas tika ievietotas bateriju turētājos, un stieples griezēji tika izmantoti, lai nogrieztu gan akumulatora bloka, gan džemperu vadu galus, lai tos varētu noņemt un savīt kopā, pēc tam pielīmēt ar elektrisko lenti. Maizes dēlis, džemperu vadi, akumulators un Ardiuno tika izmantoti, lai izveidotu ķēdi, kas baroja motorus un savienoja tos ar Arduino vadības tapām. Trako līmi izmantoja, lai piestiprinātu servomotorus pie robota daļām. Urbis un skrūves tika izmantoti citu robota elementu montāžai. Skrūvēm vajadzētu izskatīties kā attēlā redzamajām, taču izmēru var noteikt, pamatojoties uz spriedumu. Skotu lenti un rāvējslēdzējus izmantoja galvenokārt vadu vadīšanai. Galu galā mēs iztērējām 51,88 USD par materiāliem, kuru mums nebija.

Piegādes, kas mums bija pie rokas

1. (Daudzums: 1) 3D printeris
2. (Daudzums: 1) Atbalsta materiāla mazgātājs
3. (Daudzums: 5) 3D drukas paplātes
4. (Daudzums: 27,39 collas^3) 3D drukas materiāls
5. (Daudzums: 1) Stiepļu griezēji
6. (Daudzums: 1) Urbis
7. (Daudzums: 24) Skrūves
8. (Daudzums: 1) Maizes dēlis
9. (Daudzums: 4) Bateriju turētāji
10. (Summa: 1) Dators
11. (Daudzums: 8) AA baterijas
12. (Daudzums: 4) Zip kaklasaites
13. (Daudzums: 1) Elektriskā lente
14. (Daudzums: 1) Skotu lente

Pirkumi, ko mēs iegādājāmies

1. (Summa: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (kopējās izmaksas: 23,99 USD)
2. (Daudzums: 2) Traka līme (kopējās izmaksas: 7,98 ASV dolāri)
3. (Summa: 1) Arduino MEGA 2560 R3 dēlis (kopējās izmaksas: 12,95 ASV dolāri)
4. (Summa: 38) Džemperu vadi (kopējās izmaksas: 6,96 ASV dolāri)

Nepieciešama programmatūra

1. Izgudrotājs 2018
2. Arduino integrētā attīstības vide

2. solis: montāžai iztērētās stundas

Mēs pavadījām vairākas stundas sava četrkājaina robota izveidei, taču vislielākā laika daļa, ko izmantojām, tika iztērēta zirnekļveidīgā programmēšanai. Mums bija nepieciešamas aptuveni 68 stundas, lai ieprogrammētu robotu, 57 stundas drukāšanai, 48 stundas projektēšanai, 40 stundas salikšanai un 20 stundas testēšanai.

3. darbība: STEM lietojumprogrammas

Zinātne

Mūsu projekta zinātniskais aspekts parādās, veidojot ķēdi, kas tika izmantota servomotoru darbināšanai. Mēs izmantojām savu izpratni par ķēdēm, precīzāk, paralēlo ķēžu īpašumu. Šī īpašība ir tāda, ka paralēlās shēmas piegādā vienādu spriegumu visām ķēdes sastāvdaļām.

Tehnoloģija

Mūsu tehnoloģiju izmantošana bija ļoti svarīga visā zirnekļa projektēšanas, montāžas un programmēšanas procesā. Mēs izmantojām datorizētu projektēšanas programmatūru Inventor, lai izveidotu visu četrkājaino robotu, ieskaitot: ķermeni, vāku, augšstilbus un teļus. Visas izstrādātās detaļas tika izdrukātas no 3D printera. Izmantojot Arduino I. D. E. programmatūru, mēs varējām izmantot Arduino un servomotorus, lai veiktu zirnekļveidīgo staigāšanu.

Inženierzinātnes

Mūsu projekta inženiertehniskais aspekts ir atkārtots process, ko izmanto četrkājainajam robotam izgatavoto detaļu projektēšanai. Mums bija jāizdomā veidi, kā piestiprināt motorus un ievietot Arduino un maizes dēli. Projekta programmēšanas aspekts arī prasīja mums radoši domāt par iespējamiem problēmu risinājumiem, ar kuriem mēs saskārāmies. Galu galā mūsu izmantotā metode bija efektīva un palīdzēja mums panākt, lai robots pārvietotos vajadzīgajā veidā.

Matemātika

Mūsu projekta matemātiskais aspekts ir vienādojumu izmantošana, lai aprēķinātu sprieguma un strāvas daudzumu, kas mums bija vajadzīgs, lai darbinātu motoru, un tam bija jāpiemēro Ohma likums. Mēs arī izmantojām matemātiku, lai aprēķinātu visu atsevišķo robota radīto detaļu izmēru.

4. solis: otrais atkārtotais četrkājainais robota vāks

Zirnekļa vāka apakšējā daļā bija četri tapas, kas bija izmērīti un ievietoti caurumos, kas izgatavoti uz ķermeņa. Šīs tapas kopā ar Crazy Glue palīdzību varēja piestiprināt vāku robota korpusam. Šī daļa tika izveidota, lai palīdzētu aizsargāt Ardiuno un piešķirtu robotam pilnīgāku izskatu. Mēs nolēmām virzīties uz priekšu ar pašreizējo dizainu, taču pirms šī modeļa izvēles tas bija izgājis divus dizaina atkārtojumus.

5. solis: otrā atkārtotā četrkājaina robota korpuss

Šī daļa tika izveidota, lai ievietotu četrus motorus, ko izmantoja augšstilba daļu, Arduino un maizes dēļa pārvietošanai. Nodalījumi korpusa sānos tika izgatavoti lielāki nekā motori, kurus mēs pašlaik izmantojam projektam, kas tika veikts, ņemot vērā starplikas daļu. Šī konstrukcija galu galā nodrošināja pietiekamu siltuma izkliedi un ļāva piestiprināt motorus, izmantojot skrūves, neradot iespējamus bojājumus korpusam, kas prasītu daudz ilgāku laiku atkārtotai drukāšanai. Caurumi priekšpusē un sienas trūkums korpusa aizmugurē tika mērķtiecīgi veikti, lai vadus varētu ieskriet Arduino un maizes dēļā. Vieta korpusa vidū bija paredzēta Arduino, maizes dēļa un akumulatoru ievietošanai. Daļas apakšā ir arī četri caurumi, kas īpaši paredzēti servomotoru vadiem, lai tie varētu iet cauri un iekšā. robota aizmugurē. Šī daļa ir viena no vissvarīgākajām, jo tā kalpo par pamatu, kurai tika izstrādāta katra pārējā daļa. Mēs izgājām divas iterācijas, pirms izlēmām par parādīto.

6. solis: 2. atkārtotā servomotoru starplika

Servomotora starplikas tika izstrādātas speciāli nodalījumiem zirnekļveidīgā korpusa sānos. Šie starplikas tika veidotas, domājot par to, ka jebkura urbšana ķermeņa sānos var būt bīstama un liek mums tērēt materiālus un laiku, lai izdrukātu lielāko daļu. Tāpēc mēs devāmies kopā ar starpliku, kas ne tikai atrisināja šo problēmu, bet arī ļāva mums izveidot lielāku vietu motoriem, kas palīdz novērst pārkaršanu. Starpnieks izgāja divas iterācijas. Sākotnējā ideja ietvēra: divas plānas sienas abās pusēs, kas savienotas ar otru starpliku. Šī ideja tika atmesta, jo, lai gan mums būtu vieglāk urbt katru pusi atsevišķi, tādēļ, ja viena no tām tiek sabojāta, otra nav arī jāizmet. Mēs izdrukājām 8 no šiem gabaliem, kas bija pietiekami, lai pielīmētu motora nodalījuma augšpusē un apakšā uz korpusa. Pēc tam mēs izmantojām urbi, kas bija centrēts gabala garajā pusē, lai izveidotu izmēģinājuma caurumu, ko pēc tam izmantoja skrūvei abās motora pusēs montāžai.

7. solis: otrā atkārtotā četrkājainā robota kājas augšstilba daļa

Šī daļa ir augšstilbs vai robota kājas augšējā puse. Tā tika veidota ar caurumu detaļas iekšpusē, kas tika īpaši izgatavots armatūrai, kas tika piegādāta kopā ar mūsu robotam modificēto motoru. Mēs arī pievienojām slotu tās daļas apakšā, kas bija paredzēta motoram, ko izmantos kājas apakšējās daļas pārvietošanai. Šī daļa apstrādā lielāko daļu kājas galveno kustību. Šīs daļas pašreizējā iterācija, ko mēs izmantojam, ir otrā, jo pirmajai bija kuplāks dizains, kas, pēc mūsu domām, bija nevajadzīgs.

8. solis: četrkājaina robota ceļa locītavas 5. atkārtojums

Ceļa locītava bija viena no sarežģītākajām konstrukcijas daļām. Tas prasīja vairākus aprēķinus un testus, taču pašreizējais parādītais dizains darbojas diezgan labi. Šī daļa bija paredzēta, lai apbrauktu motoru, lai efektīvi pārnestu motora kustību uz teļa vai apakšstilba kustību. Lai izveidotu, bija vajadzīgas piecas dizaina un pārprojektēšanas atkārtojumi, bet īpašā forma, kas tika izveidota ap caurumiem, maksimāli palielināja iespējamās kustības pakāpes, vienlaikus nezaudējot spēku, ko no tā prasījām. Mēs arī pievienojām motorus, izmantojot vairāk armatūras, kas iederas caurumos sānos un lieliski iekļaujas motorā, ļaujot mums izmantot skrūves, lai to noturētu vietā. Izmēģinājuma caurums gabala apakšā ļāva izvairīties no urbšanas un iespējamiem bojājumiem.

9. solis: 3. atkārtojuma četrkājainais robota kājas teļš

Robota kājas otrā puse tika izveidota tā, lai neatkarīgi no tā, kā robots noliek kāju, tas vienmēr saglabātu tādu pašu vilces spēku. Tas ir pateicoties pēdas pusapaļajam dizainam un putu spilventiņam, ko mēs sagriezām un pielīmējām apakšā. Galu galā tas labi kalpo savam mērķim, kas ļauj robotam pieskarties zemei un staigāt. Ar šo dizainu mēs izgājām trīs atkārtojumus, kas galvenokārt ietvēra izmaiņas garumā un pēdas dizainā.

10. darbība. Parts Inventor failu lejupielāde

Šie faili ir no Inventor. Tie ir konkrēti visu gatavo detaļu faili, ko mēs izstrādājām šim projektam.

11. solis: montāža

Mūsu sniegtajā video ir paskaidrots, kā mēs salikām zirnekļveidīgo, taču viens punkts, kas tajā netika minēts, ir tas, ka jums būs jānoņem plastmasas kronšteins no abām motora pusēm, nogriežot to un slīpējot, kur tas bija agrāk.. Pārējās piedāvātās fotogrāfijas ir uzņemtas no montāžas laikā.

12. solis: programmēšana

Arduiono programmēšanas valodas pamatā ir C programmēšanas valoda. Arduino koda redaktorā tas dod mums divas funkcijas.

• void setup (): viss šīs funkcijas kods sākumā tiek palaists vienu reizi
• void loop (): funkcijas iekšpusē esošais kods bez gala.

Pārbaudiet zemāk, noklikšķinot uz oranžās saites, lai redzētu vairāk informācijas par kodu!

Šis ir pastaigas kods

#iekļaut

classServoManager {

publiski:

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);

}

};

ServoManager vadītājs;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

kavēšanās (1000);

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

kavēšanās (5000);

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

kavēšanās (1000);

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

kavēšanās (1000);

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

kavēšanās (1000);

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

kavēšanās (1000);

}

apskatīt rawQuad.ino, ko kopā ar ❤ mitina GitHub

13. darbība: pārbaude

Šeit pievienotajos videoklipos ir redzams, kā mēs izmēģinām zirnekļveidīgo. Punkti, kuros redzat to staigājam, ir nedaudz īsi, taču mēs uzskatām, ka tam vajadzētu sniegt priekšstatu par četrkājaina robota staigāšanu. Tuvojoties mūsu projekta beigām, mēs to dabūjām staigāt, bet diezgan lēni, tāpēc mūsu mērķis tika sasniegts. Pirms tam redzamajos videoklipos mēs pārbaudām motorus, kurus pievienojām kājas augšdaļai.

14. darbība. Projektēšanas un drukāšanas procesa laikā

Šeit pievienotie videoklipi galvenokārt ir progresa pārbaudes visā mūsu izstrādāto detaļu projektēšanas un drukāšanas procesā.

15. darbība. Iespējamie uzlabojumi

Mēs veltījām laiku pārdomām, kā mēs virzītos uz priekšu ar zirnekļveidīgo, ja mums būtu vairāk laika ar to un mēs nāktu klajā ar dažām idejām. Mēs meklējam labāku veidu, kā darbināt zirnekļveidīgo, tostarp: atrast labāku, vieglāku akumulatoru, ko varētu uzlādēt. Mēs arī meklētu labāku veidu, kā piestiprināt servodzinējus mūsu izstrādātās kājas augšējai pusei, pārveidojot mūsu izveidoto daļu. Vēl viens apsvērums ir kameras pievienošana robotam, lai to varētu izmantot, lai iekļūtu vietās, kas cilvēkiem citādi nav pieejamas. Visi šie apsvērumi mums bija gājuši prātā, kamēr mēs projektējām un montējām robotu, bet mēs nevarējām tos īstenot laika ierobežojuma dēļ.

16. solis: galīgā noformēšana

Galu galā mēs esam ļoti apmierināti ar to, kā izrādījās mūsu galīgais dizains, un ceram, ka jūs jutīsieties tāpat. Paldies par jūsu laiku un uzmanību.