Izrada prototipa kutijastog robota: 14 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Na predavanju Humanoidi zasnovanom na projektu na Sveučilištu Carnegie Mellon odlučio sam dizajnirati i prototipirati jednostavnog robota za dostavu. Radi mogućnosti jeftine i brze izrade, dizajn je bio kutijast i mali. Nakon što naučite kako napraviti kutiju laserskim rezačem, mogućnosti postaju beskrajne za ostale stvari koje možete napraviti koristeći iste principe. Ovaj vodič će vas provesti korak po korak kroz moj dizajn karoserije i proces izrade prototipa, uz mnoge slike i snimke zaslona usput.

Ovaj dizajn ima 1 odjeljak namijenjen za držanje predmeta poput udžbenika i gomile papira dimenzija približno 8,5 "x11". U dizajnu postoji malo prostora za kretanje, pa ne bi trebao pristajati usko. Ispod pretinca ima prostora za elektroniku. U ovaj prostor mogu se smjestiti upravljački sklopovi motora, Arduino ploče, matične ploče, Bluetooth čipovi itd. Područje desno od odjeljka sprema se za mehanizam otvaranja koji neće biti obrađen u ovom vodiču.

Korak 1: Softver, hardver i materijali

Softver:

Da biste dizajnirali prototip boxy robota, morate koristiti CAD program po svom izboru. Koristio sam SolidWorks jer mi je bio dostupan na sveučilištu. Druga mogućnost za one koji nemaju pristup je Autodesk Inventor, koji je besplatan za studente s.edu e -adresom.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Ovaj će se vodič izraditi u SolidWorksu, no trebao bi se lako pratiti za druge CAD programe.

Za oblikovanje i slanje datoteka laserskim rezanjem koristio sam CorelDraw.

Corel Draw

Postoje mnogi drugi programi koji su kompatibilni s mnogim drugim laserskim rezačima.

Hardver:

Koristio sam laserski rezač Epilog Legend 36EXT 50W. Mnogi drugi laserski rezači su na tržištu, ali to je najbolje odgovaralo mojim potrebama u pogledu površine graviranja, brzine i rezultirajuće kvalitete.

Tehničke specifikacije Epilog Legenda

Materijali:

• 2x akrilni list (.1 "x24" x30 ")
• 4x istosmjerni motori
• 4x nosača motora
• 4x kotači
• Pištolj za vruće ljepilo
• Ljepljivi štapići
• Izbrisiv flomaster za pisanje po bijeloj ploči
• Kartonske kutije (male i srednje)
• USB

Koristio sam OPTIX prozirne akrilne ploče koje sam našao u umjetničkoj trgovini svog sveučilišta. Ovdje ga možete kupiti online ili upotrijebiti bilo koji drugi akril koji vam dođe pod ruku.

Koristio sam Mecanum kotače s pripadajućim motorima i nosače motora iz kompleta RobotShop s golim kostima koji sada nema na skladištu. Sličan (i mnogo skuplji) komplet još je uvijek na lageru. Bilo koji kotači će raditi, Mecanum kotači jednostavno su poslužili mojoj svrsi najučinkovitije.

Korak 2: Dijelovi

Za izradu istog prototipa kutijastog robota kao ja, trebat će vam sljedeći dijelovi:

• 1x međuosovinski razmak
• 1x gornji dio
• 1x leđa
• 1x lijeva strana
• 1x desna strana
• 1x dno pretinca
• 1x strana pretinca

Svi će se ti dijelovi međusobno povezati pomoću jezičaka i rupa. Ove kartice moraju imati širinu debljine materijala. U mom slučaju, koristio sam 0,11 "akril, tako da su mi jezičci i rupe bili široki 0,1". Ako vaši jezičci ili rupe nisu ispravne veličine, vaši se dijelovi neće savršeno uklopiti!

Korak 3: Međuosovinski razmak CAD

Mjesta i dimenzije vaših nosača motora i rupa za ožičenje promijenit će se ovisno o vrstama nosača motora i motora koje imate. Stoga oni nisu dati na ovim crtežima.

Rupe za ožičenje omogućuju vam da uvučete žice motora u područje ispod odjeljka gdje sjedi elektronika. Na ovaj način možete napajati i upravljati svojim motorima bez povlačenja elektronike po tlu.

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 4: Top CAD

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 5: Natrag CAD

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 6: CAD s lijeve strane

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 7: CAD s desne strane

Upamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 8: CAD dolje odjeljka

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 9: CAD sa strane odjeljka

Upamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 10: Stvaranje DXF -a

Prije nego prijeđete na ovaj korak, može biti korisno izraditi SolidWorks sklop kako biste bili sigurni da su sve vaše dimenzije ispravne i da li vam svi dijelovi odgovaraju.

Sada kada imate sve svoje CAD datoteke, morate se pripremiti za njihovo lasersko rezanje. Većina laserskih rezača koristi.dxf datoteku, datoteku koja sadrži vektorske podatke. Laserski rezač slijedit će ove vektore kako bi izrezao vaše dijelove. Često će se laserski rezači spajati na samostalna računala s ograničenom funkcionalnošću. Može biti korisno ili čak potrebno spremiti vaše DXF datoteke na USB pogon kako biste im pristupili s ovih računala.

Za svaki dio ponovite sljedeće korake:

• Kliknite "Datoteka"
• Kliknite "Spremi kao"
• Idite na USB odredište
• Kliknite "Spremi kao vrstu"
• Kliknite "Dxf (*.dxf)"
• Kliknite "Spremi"
• Kliknite "Prikaži orijentaciju" (1)
• Pritisnite lice dijela koji želite da laser izreže (2)
• Označite okvir "Trenutni" (3)
• Pritisnite zelenu kvačicu (4)
• Kliknite "Spremi"

U nastavku sam priložio svoje DXF -ove.

Korak 11: Formatiranje u CorelDrawu

Otvorite CorelDraw. Na početnom zaslonu kliknite "Datoteka", a zatim "Novo". U prozoru koji se pojavi imenujte svoju datoteku CorelDraw. Datoteku sam nazvao boxy robot1 jer ću stvarati jednu datoteku za svaki list akrila koji moram izrezati. Postavite polja "Širina" i "Visina" na ispravne dimenzije vašeg akrilnog lima i provjerite jesu li jedinice u inčima. Pritisnite "OK".

Na ekranu će se pojaviti prazan dokument. Pritisnite "Datoteka", a zatim "Otvori". Odaberite sve DXF datoteke koje ste stvorili za ovaj projekt i kliknite "Otvori". Za svaku datoteku pojavit će se dodatni prozor. U "Jedinice" odaberite "Engleski", a zatim "U redu" za sve prozore. Svi vaši dijelovi sada će biti otvoreni na zasebnim karticama.

Primijetit ćete da se na dnu svakog dijela nalazi robna marka SolidWorks. Da biste to izbrisali, kliknite jedan od tekstualnih okvira, držite pritisnutu tipku "Shift" na tipkovnici, a zatim kliknite drugi tekstni okvir. Ručke bi se trebale pojaviti na uglovima. Pritisnite tipku "Delete" i oni bi trebali nestati. Učinite to za sve svoje dijelove.

Nakon brisanja robne marke SolidWorks, vratite se na svoj prvi DXF. Počevši izvan gornjeg lijevog kuta dijela, kliknite mišem i povucite ga izvan donjeg desnog kuta. Okvir isprekidane linije slijedit će miša dok ga povlačite. Ovo je alat za odabir. Uvjerite se da okvir potpuno obuhvaća sve crte vašeg dijela. Ako pogriješite, pritisnite tipku "Escape" da biste uklonili odabir i pokušajte ponovno.

Nakon što je cijeli dio odabran, primijetit ćete mnogo ručica oko svakog retka. Da ne biste morali premještati i formatirati ove retke zasebno, kliknite gumb "Grupiraj" na gornjoj vrpci. To će vam omogućiti povlačenje svih linija odjednom.

Dok ste odabrali dio, kopirajte ga. Zatim se vratite na svoju praznu datoteku boxy robot1 i zalijepite je. Postavite ga u gornji lijevi kut s marginama od najmanje 1/8 "oko rubova. Ponovite ovaj postupak sa onoliko dijelova koliko stane na vaš prvi list akrila. Pobrinite se da svi dijelovi imaju margine najmanje 1/8" na sve strane.

Odaberite sve dijelove u dokumentu. Na gornjoj vrpci odaberite padajući izbornik težine linije i odaberite "Linija kose". To laserskom rezaču govori da želite izrezati crte, a ne ih ugravirati.

Istim postupkom postavite sve preostale dijelove na drugi list akrila.

Korak 12: Parametri laserskog rezača

Pritisnite "Datoteka", a zatim "Ispis". Ovo će otvoriti sličan dijaloški okvir za ispis normalnog Word dokumenta. Primijetit ćete da se u gornjem desnom kutu nalazi poruka koja kaže "1 problem". Nakon što smo ispravno postavili parametre laserskog rezača, to bi se trebalo riješiti i reći "Nema problema".

Odaberite svoj laserski rezač kao pisač. Zatim kliknite "Postavke" pored njega.

Sljedeći prozor je softver Epilog. Ovdje postoji nekoliko koraka, ali redoslijed nije bitan. Samo ih nabavite sve!

• Označite "Automatsko fokusiranje" u odjeljku "Opcije"
• Odaberite "Vector" u odjeljku "Job Types" ("Raster" služi za graviranje)
• Postavite polja "Širina" i "Visina" u odjeljku "Veličina komada"
• Postavite "Brzinu" na 15%
• Postavite "Snaga" na 100%
• Postavite "Frekvenciju" na 5000 Hz

Postavke brzine, snage i frekvencije preporučuju se za akril debljine 1/8 u priručniku za laserski rezač. Navedene su i druge debljine i drugi materijali.

Epilog priručnici

Pritisnite "OK". Trebali biste se vratiti u prozor za ispis. Na gornjoj desnoj kartici sada bi trebalo pisati "Nema problema". Ako i dalje sadrži probleme, ponovno provjerite svoje postavke. Nakon što ne pronađete probleme, kliknite "Ispis".

Korak 13: Proces rezanja

Za ove primjere fotografija upotrijebio sam drvo i dizajne iz drugog projekta jer je prozirni akril praktički nevidljiv ispod staklenog poklopca laserskog rezača.

Nakon što se dokument pošalje na laserski rezač klikom na "Ispis", prijeđite na laserski rezač. Pronađite ventil za komprimirani zrak i provjerite je li uključen. Također provjerite je li laserski rezač uključen. Otvorite poklopac i stavite akril u gornji lijevi kut. Ovo je ishodište ili (0, 0) točka područja laserskog rezača. Zatvorite poklopac laserskog rezača. Na malom prednjem zaslonu trebali biste vidjeti broj posla i ime. Naziv posla trebao bi se podudarati s imenom dokumenta CorelDraw koji ste poslali. Ako se nazivi ne podudaraju, provjerite je li laserski rezač pravilno spojen na računalo i ponovite postupak ispisa. Pritisnite zelenu tipku "Idi" nakon što provjerite imate li pravi posao na ekranu. Laser bi trebao prelaziti preko vašeg materijala i autofokus. Nakon što se usredotoči, pomaknut će se na prvo mjesto i početi s rezanjem. Ne ostavljajte laserski rezač bez nadzora.

Budući da se vrijednosti brzine, snage i frekvencije na laserskim rezačima preporučuju samo, možda ćete morati rezati više puta da biste potpuno presjekli materijal. ZNAČAJNO je da ne premještate svoj materijal niti premještate bilo koje crte u CorelDrawu. Ako to učinite, rez bi se mogao pokvariti! Jedino što ćete promijeniti su postavke brzine i snage. Nakon početnog reza, želite napraviti brže i manje snažne dodavanja.

Za sljedeće prolaze povećajte brzinu za 10% i smanjite snagu za 10%. Nastavite s prolazima sve dok ne vidite da su vam svi izrezani komadi "pali" ili "ispali". To će značiti da su svi dijelovi potpuno izrezani i da ih nećete imati poteškoća ukloniti. Potpuno izrezan komad pasti će malo ispod razine nebrušenih komada.

Imajte na umu da bi laser mogao udariti u područje graviranja kada presiječe materijal do kraja i mogao bi izazvati iskre ili sjajne bljeskove. Nemojte se šokirati, ali budite spremni pauzirati laserski rezač ako je materijal jako zapaljiv jer se može zapaliti. Postoje dva načina da zaustavite laserski rezač. Crveni gumb pauzira rez i isključuje laser, ali ostaje na mjestu. Posao se može nastaviti pritiskom na zeleni gumb. Gumb za poništavanje pauzira rez, isključuje laser i potpuno prekida posao. To znači da se laser vraća na početak i da morate potpuno ponovno pokrenuti rez.

Nakon što ste sigurni da su vam dijelovi potpuno izrezani, izvadite ih iz laserskog rezača i ponavljajte po potrebi dok se svi dijelovi ne izrežu.

Korak 14: Montaža

Sklapanje ovih dijelova pomalo je poput sastavljanja slagalice! Nešto što mi je pomoglo prije nego što sam zagrijao pištolj za vruće ljepilo, koristilo je marker za bijelu ploču da označi koji je dio koji, a koja strana gore ili dolje. Zatim sam labavo sastavio sve dijelove bez ljepila, samo da provjerim da li sve dobro pristaje.

Kad koristite vruće ljepilo, pobrinite se da radite na žrtvenom materijalu poput kartona ili starog drveta. Vruće ljepilo može uništiti mnoge površine, poput tepiha, stolnjaka ili površina stola.

Počnite s desne strane i natrag. Umjereno gurnite vruće ljepilo unutar stražnjih rupa na desnom komadu. Gurnite desne bočne jezičke na stražnjem dijelu u rupe na desnom komadu. Kartonskom kutijom provjerite jesu li pod pravim kutom i ostavite da se ljepilo osuši.

Zatim upotrijebite lijevi bočni komad i ponovite isti postupak s rupicama za lijevu stranu i stražnjim lijevim jezičcima. Ponovno upotrijebite kartonsku kutiju kako biste bili sigurni da su komadi pod pravim kutom.

Zatim uzmite dno pretinca. Umjereno rasporedite vruće ljepilo unutar središnjih rupa na lijevoj strani i središnjih rupa na stražnjoj strani. Gurnite donje jezičke odjeljka u ove rupe. Podignite dno pretinca na kartonsku kutiju kako biste bili sigurni da je u ravnini. Pustite da se vruće ljepilo osuši.

Skoro gotovo! Uzmite stranu odjeljka i umjereno gurajte vruće ljepilo u donje rupe na bočnoj strani odjeljka i stražnje uspravne rupe. Stavite stranu pretinca u odgovarajuće rupe i jezičke i pustite da se vruće ljepilo osuši.

Na kraju, uzmite gornji dio. Umjereno rasporedite vruće ljepilo u sve rupe na gornjem dijelu. Gurnite gornji dio na pričvrsne jezičke i pustite da se vruće ljepilo osuši.

Zasebno slijedite upute za montažu vaših kotača, nosača motora i motora. Pričvrstite sastavljene dijelove na međuosovinski razmak.

Pazeći da vruće ljepilo ne uđe u kotače ili motore, gurnite vruće ljepilo u sve rupe na međuosovinskom razmaku. Uzmite sklopljeno lijevo, desno, straga, odozgo i odjeljak te ga gurnite u rupe međuosovinskog razmaka.

Sada imate svog vlastitog kutijastog robota!

Evo nekoliko korisnih vodiča o tome kako nastaviti s ovim projektom napajanjem i pogonom motora pomoću Arduina:

Upravljajte istosmjernim motorom s Arduinom

Kontrole motora s Arduinom

Hvala na čitanju! Molimo vas da objavite sva pitanja ili savjete koje imate i zabavite se s izradom!