Arahnoid: 16 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Prvo, želimo vam zahvaliti na vašem vremenu i pažnji. Moj partner Tio Marello i ja, Chase Leach, jako smo se zabavili radeći na projektu i svladavajući izazove koje je on predstavljao. Trenutno smo učenici školskog okruga Wilkes Barre Area S. T. E. M. Akademija Ja sam mlađi, a Tio je student druge godine. Naš projekt, Arachnoid, je četveronožni robot koji smo izradili pomoću 3D pisača, ploče za kruh i ploče Arduino MEGA 2560 R3. Namjeravani cilj projekta bio je stvoriti hodajućeg četveronožnog robota. Nakon mnogo rada i testiranja uspješno smo stvorili četveronožnog robota koji radi. Uzbuđeni smo i zahvalni na ovoj prilici da vam predstavimo naš projekt, Arahnoid.

Korak 1: Materijali

Materijali koje smo koristili za četveronožnog robota uključivali su: 3D pisač, perilicu pomoćnog materijala, ladice za 3D ispis, materijal za 3D ispis, rezače žice, ploču za kruh, držače baterija, računalo, baterije AA, električnu traku, selotejp, toranj MG90S Pro servo motori, Crazy Glue, ploča Arduino MEGA 2560 R3, kratkospojne žice, softver Inventor 2018 i softver Arduino IDE. Računalo smo koristili za pokretanje softvera i 3D pisača koji smo koristili. Softver Inventor koristili smo uglavnom za projektiranje dijelova pa nije potrebno da to bilo tko radi kod kuće jer se sve datoteke dijelova koje smo stvorili nalaze na ovom uputstvu. Arduino IDE softver korišten je za programiranje robota, što je također nepotrebno za ljude koji ga rade kod kuće jer smo također dostavili program koji koristimo. 3D pisač, podloška materijala za pranje, materijal za 3D ispis i ladice za 3D ispis korišteni su za proces izrade dijelova od kojih je izrađen Arahnoid. Za izradu baterije koristili smo držače baterija, AA baterije, kratkospojne žice, električnu traku i rezače žice. Baterije su umetnute u držače baterija, a rezači žice korišteni su za rezanje kraja žica i baterije i kratkospojnika kako bi se mogli skinuti i uviti zajedno, a zatim zalijepiti električnom trakom. Matična ploča, kratkospojne žice, baterija i Ardiuno korišteni su za stvaranje kruga koji je napajao motore i povezivao ih s upravljačkim pinovima Arduina. Ludo ljepilo je korišteno za pričvršćivanje servo motora na dijelove robota. Bušilica i vijci korišteni su za montažu drugih elemenata robota. Vijaci bi trebali izgledati poput onog na slici, ali veličina se može temeljiti na prosudbi. Škotska traka i patentni zatvarači uglavnom su se koristili za upravljanje žicom. Na kraju smo potrošili ukupno 51,88 USD na materijale koje nismo imali u blizini.

Potrošni materijal koji smo imali pri ruci

1. (Količina: 1) 3D pisač
2. (Količina: 1) Podloška materijala za pranje
3. (Količina: 5) Ladice za 3D ispis
4. (Količina: 27,39 in^3) Materijal za 3D ispis
5. (Količina: 1) Rezači žice
6. (Količina: 1) Bušilica
7. (Količina: 24) Vijci
8. (Količina: 1) Oglasna ploča
9. (Količina: 4) Držači baterija
10. (Količina: 1) Računalo
11. (Količina: 8) AA baterije
12. (Iznos: 4) Zip kravate
13. (Količina: 1) Električna traka
14. (Količina: 1) Škotska vrpca

Potrošni materijal koji smo kupili

1. (Količina: 8) Servo motori MG90S Tower Pro (ukupni trošak: 23,99 USD)
2. (Iznos: 2) Ludo ljepilo (ukupni trošak: 7,98 USD)
3. (Količina: 1) Arduino MEGA 2560 R3 ploča (ukupni trošak: 12,95 USD)
4. (Iznos: 38) Žice za kratkospojnike (ukupni trošak: 6,96 USD)

Potreban softver

1. Izumitelj 2018
2. Arduino integrirano razvojno okruženje

Korak 2: Sati provedeni na montaži

Potrošili smo dosta sati na stvaranje našeg četveronožnog robota, no najveći dio vremena koji smo potrošili potrošili smo na programiranje Arachnoida. Bilo nam je potrebno približno 68 sati za programiranje robota, 57 sati ispisa, 48 sati dizajniranja, 40 sati sastavljanja i 20 sati testiranja.

Korak 3: STEM aplikacije

Znanost

Znanstveni aspekt našeg projekta dolazi do izražaja prilikom stvaranja sklopa koji se koristio za pogon servo motora. Primijenili smo svoje razumijevanje sklopova, točnije svojstvo paralelnih krugova. Ovo svojstvo je da paralelni krugovi opskrbljuju isti napon sve komponente unutar kruga.

Tehnologija

Naša uporaba tehnologije bila je vrlo važna tijekom cijelog procesa projektiranja, sastavljanja i programiranja arahnoida. Koristili smo softver za računalno projektiranje, Inventor za stvaranje cijelog četveronožnog robota, uključujući: tijelo, kapak, bedra i teladi. Svi dizajnirani dijelovi ispisani su s 3D pisača. Korištenje Arduino I. D. E. softvera, mogli smo upotrijebiti Arduino i servo motore kako bismo Arahnoid hodali.

Inženjering

Inženjerski aspekt našeg projekta je iterativni proces koji se koristi za projektiranje dijelova izrađenih za četveronožnog robota. Morali smo razmišljati o načinima za priključivanje motora i smještaj Arduina i ploče. Programski aspekt projekta također je od nas zahtijevao kreativno razmišljanje o mogućim rješenjima problema na koja smo naišli. Na kraju je metoda koju smo koristili bila učinkovita i pomogla nam je da natjeramo robota da se kreće na način na koji nam je to trebalo.

Matematika

Matematički aspekt našeg projekta je korištenje jednadžbi za izračun količine napona i struje potrebne za napajanje motora koji zahtijevaju primjenu Ohmovog zakona. Također smo koristili matematiku za izračunavanje veličine svih pojedinačnih dijelova stvorenih za robota.

Korak 4: Četveronožni poklopac robota za drugu iteraciju

Poklopac za arahnoida bio je dizajniran s četiri klina na dnu koji su bili veličine i postavljeni unutar rupa napravljenih na tijelu. Ovi klinovi, uz pomoć Crazy Gluea, uspjeli su pričvrstiti poklopac na tijelo robota. Ovaj dio je stvoren kako bi zaštitio Ardiuno i dao robotu dovršeniji izgled. Odlučili smo krenuti naprijed s trenutnim dizajnom, no on je prošao dvije iteracije dizajna prije nego što je odabran ovaj.

Korak 5: 2. Iteracijsko četveronožno tijelo robota

Ovaj je dio stvoren za smještaj četiri motora koji se koriste za pomicanje dijelova bedara, Arduina i matične ploče. Odjeljci na bočnim stranama karoserije bili su veći od motora koje trenutno koristimo za projekt koji je napravljen imajući u vidu odstojni dio. Ovaj je dizajn u konačnici omogućio odgovarajuću disperziju topline i omogućio je pričvršćivanje motora pomoću vijaka bez nanošenja mogućih oštećenja kućištu za čije bi ponovno tiskanje trebalo mnogo više vremena. Rupe na prednjoj strani i nedostatak zida sa stražnje strane tijela namjerno su napravljene tako da se žice mogu provući u Arduino i ploču s krunom. Prostor u sredini kućišta dizajniran je za Arduino, matičnu ploču i baterije. Tu su i četiri rupe dizajnirane na dnu dijela namijenjene za prolaz žica servo motora kroz i u stražnji dio robota. Ovaj je dio jedan od najvažnijih jer služi kao baza za koju je dizajniran svaki drugi dio. Prošli smo dvije iteracije prije nego što smo se odlučili za prikazanu.

Korak 6: 2. razdjelnik servo motora za drugu iteraciju

Odstojnik servo motora dizajniran je posebno za odjeljke na stranama tijela arahnoida. Ovi odstojnici dizajnirani su imajući na umu ideju da bi svako bušenje u bočnu stranu tijela moglo biti opasno i uzrokovati trošenje materijala i vremena na ponovno tiskanje većeg dijela. Zato smo umjesto toga otišli s odstojnikom koji nije samo riješio ovaj problem, već nam je omogućio i stvaranje većeg prostora za motore koji pomaže u sprječavanju pregrijavanja. Razmaknica je prošla dvije iteracije. Prvotna ideja uključivala je: dva tanka zida s obje strane koji su spojeni na drugi odstojnik. Ova je ideja odbačena jer smo mislili da bi bilo lakše bušiti svaku stranu zasebno pa ako se jedna ošteti, drugu ne bi trebalo bacati. Ispisali smo 8 ovih komada što je bilo dovoljno za lijepljenje na gornji i donji dio motornog prostora na tijelu. Zatim smo upotrijebili bušilicu koja je bila centrirana na dugoj strani komada kako bismo stvorili probnu rupu koja se zatim koristila za vijak s obje strane motora za montažu.

Korak 7: 2. dio za butinu nogu četveronoške s ponavljanjem

Ovaj dio je bedro ili gornja polovica noge robota. Dizajniran je s rupom na unutarnjoj strani dijela koja je izrađena posebno za armaturu koja je dolazila s motorom, a koji je modificiran za našeg robota. Dodali smo i utor na dnu dijela koji je napravljen za motor koji će se koristiti za pomicanje donje polovice noge. Ovaj dio obrađuje većinu glavnih pokreta nogu. Trenutna iteracija ovog dijela koji koristimo je druga jer je prvi imao zdepast dizajn za koji smo odlučili da nije potreban.

Korak 8: 5. ponavljanje četveronožnog zgloba koljena robota

Zglob koljena bio je jedan od složenijih dijelova za dizajn. Bilo je potrebno nekoliko proračuna i testova, ali prikazani trenutni dizajn radi sasvim lijepo. Ovaj dio je dizajniran za obilaženje motora radi učinkovitog prenošenja pokreta motora na kretanje na potkoljenici ili potkoljenici. Bilo je potrebno pet ponavljanja dizajna i redizajna za stvaranje, ali specifičan oblik koji je stvoren oko rupa povećao je moguće stupnjeve kretanja, a pritom nije izgubio snagu koju smo od njega zahtijevali. Motore smo također pričvrstili pomoću više armatura koje se uklapaju u rupe na stranama i savršeno se uklapaju u motor, što nam omogućuje da pomoću vijaka držimo na mjestu. Probna rupa na dnu komada omogućila je izbjegavanje bušenja i mogućih oštećenja.

Korak 9: Treće četveronožno robotsko tele s nogama

Druga polovica noge robota stvorena je na takav način da, bez obzira na to kako robot postavi nogu, uvijek bi održavao istu količinu vuče. To je zahvaljujući polukružnom dizajnu stopala i podlozi od pjene koju smo izrezali i zalijepili za dno. U konačnici dobro služi svrsi koja omogućuje robotu da dodirne tlo i hoda. S ovim dizajnom prošli smo tri iteracije koje su uglavnom uključivale promjene u dizajnu duljine i stopala.

Korak 10: Preuzimanja datoteka izumitelja dijelova

Ove datoteke su iz Inventora. To su konkretno datoteke dijelova za sve gotove dijelove koje smo osmislili za ovaj projekt.

Korak 11: Montaža

Videozapis koji smo dali objašnjava kako smo sastavili arahnoida, ali jedna stvar koja nije spomenuta u tome je da ćete morati ukloniti plastični držač s obje strane motora tako što ćete ga odsjeći i brusiti tamo gdje je nekad bio. Ostale navedene fotografije preuzete su tijekom montaže.

Korak 12: Programiranje

Programski jezik arduiono temelji se na programskom jeziku C. Unutar uređivača Arduino koda daje nam dvije funkcije.

• void setup (): Sav kod unutar ove funkcije izvodi se jednom na početku
• void loop (): Kod unutar funkcije petlje bez kraja.

Provjerite ispod klikom na narančastu vezu za više informacija o kodu!

Ovo je kod za hodanje

#uključi

classServoManager {

javnost:

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 Manager;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

kašnjenje (1000);

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

kašnjenje (5000);

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

kašnjenje (1000);

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

kašnjenje (1000);

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

kašnjenje (1000);

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

kašnjenje (1000);

}

pogledajte rawQuad.ino hostirano sa ❤ od GitHub -a

Korak 13: Testiranje

Videozapisi koje smo ovdje dodali pokazuju kako isprobavamo arahnoida. Točke na kojima vidite da hoda malo su kratke, ali vjerujemo da bi vam trebale dati ideju o tome kako je hod četveronožnog robota izveden. Pred kraj našeg projekta uspjeli smo ga prohodati, ali prilično sporo pa je naš cilj postignut. Video snimci prije toga testiraju motore koje smo pričvrstili za gornji dio noge.

Korak 14: Tijekom procesa projektiranja i ispisa

Video zapisi koje smo ovdje dodali uglavnom su provjere napretka u cijelom procesu projektiranja i ispisa dijelova koje smo napravili.

Korak 15: Moguća poboljšanja

Trebalo nam je vremena za razmišljanje o tome kako bismo krenuli naprijed s Arahnoidom ako bismo imali više vremena s njim i došli smo do nekih ideja. Tražili bismo bolji način za napajanje Arachnoida, uključujući: pronalaženje bolje, lakše baterije koja bi se mogla napuniti. Također bismo tražili bolji način za pričvršćivanje servo motora na gornju polovicu noge koju smo dizajnirali redizajniranjem dijela koji smo stvorili. Još jedno razmatranje koje smo uzeli u obzir je pričvršćivanje kamere na robota tako da se može koristiti za ulazak u područja koja su inače nedostupna ljudima. Svi ti razlozi su nam prošli kroz glavu dok smo projektirali i sastavljali robota, ali nismo ih mogli slijediti zbog vremenskih ograničenja.

Korak 16: Konačni dizajn

Na kraju smo jako zadovoljni načinom na koji je naš konačni dizajn ispao i nadamo se da se i vi osjećate na isti način. Hvala Vam za Vaše vrijeme i pažnju.