แมง: 16 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ก่อนอื่นเราขอขอบคุณสำหรับเวลาและการพิจารณาของคุณ ทิโอ มาเรลโล หุ้นส่วนของฉันและฉัน Chase Leach สนุกกับการทำโปรเจ็กต์และเอาชนะความท้าทายที่นำเสนอ ปัจจุบันเราเป็นนักเรียนของเขตการศึกษา Wilkes Barre Area S. T. E. M. Academy I am a Junior และ Tio เป็นนักเรียนปีที่สอง โครงการ Arachnoid ของเราคือหุ่นยนต์สี่ขาซึ่งเราทำโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ Bread Board และ Arduino MEGA 2560 R3 Board เป้าหมายของโครงการนี้คือการสร้างหุ่นยนต์สี่ขาที่เดินได้ หลังจากทำงานและทดสอบกันอย่างหนัก เราได้สร้างหุ่นยนต์สี่ขาที่ใช้งานได้สำเร็จ เรารู้สึกตื่นเต้นและขอบคุณสำหรับโอกาสนี้ที่จะนำเสนอโครงการ Arachnoid ของเราแก่คุณ

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

วัสดุที่เราใช้สำหรับหุ่นยนต์สี่เท่า ได้แก่ เครื่องพิมพ์ 3D, เครื่องซักผ้าวัสดุรองรับ, ถาดพิมพ์ 3D, วัสดุการพิมพ์ 3D, เครื่องตัดลวด, เขียงหั่นขนม, ที่ใส่แบตเตอรี่, คอมพิวเตอร์, แบตเตอรี่ AA, เทปไฟฟ้า, เทปสก๊อต, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, บอร์ด Arduino MEGA 2560 R3, สายจัมเปอร์, ซอฟต์แวร์ Inventor 2018 และซอฟต์แวร์ Arduino IDE เราใช้คอมพิวเตอร์เพื่อเรียกใช้ซอฟต์แวร์และเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่เราใช้ เราใช้ซอฟต์แวร์ Inventor เป็นหลักในการออกแบบชิ้นส่วน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นสำหรับทุกคนที่ทำสิ่งนี้ที่บ้าน เนื่องจากไฟล์ส่วนทั้งหมดที่เราสร้างขึ้นนั้นมีให้ในคำแนะนำนี้ ซอฟต์แวร์ Arduino IDE ใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ซึ่งไม่จำเป็นสำหรับคนที่ทำที่บ้านเพราะเราได้จัดเตรียมโปรแกรมที่เราใช้อยู่ด้วย เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เครื่องล้างวัสดุรองรับ วัสดุการพิมพ์ 3 มิติ และถาดพิมพ์ 3 มิติ ล้วนใช้สำหรับกระบวนการผลิตชิ้นส่วนที่ Arachnoid สร้างขึ้น เราใช้ที่ใส่แบตเตอรี่, แบตเตอรี่ AA, สายจัมเปอร์, เทปพันสายไฟ และคีมตัดสายไฟ เพื่อสร้างก้อนแบตเตอรี่ ใส่แบตเตอรี่ลงในที่ใส่แบตเตอรี่และใช้คีมตัดสายไฟเพื่อตัดปลายสายไฟของทั้งชุดแบตเตอรี่และสายจัมเปอร์เพื่อให้สามารถถอดและบิดเข้าด้วยกันได้ จากนั้นจึงพันเทปด้วยเทปพันสายไฟ เขียงหั่นขนม สายจัมเปอร์ ชุดแบตเตอรี่ และ Ardiuno ถูกใช้เพื่อสร้างวงจรที่จ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์และเชื่อมต่อกับพินควบคุมของ Arduino Crazy Glue ใช้สำหรับติดเซอร์โวมอเตอร์กับชิ้นส่วนของหุ่นยนต์ สว่านและสกรูใช้สำหรับติดตั้งส่วนประกอบอื่นๆ ของหุ่นยนต์ สกรูควรมีลักษณะเหมือนในภาพที่ให้มา แต่ขนาดจะขึ้นอยู่กับดุลยพินิจ สก๊อตเทปและซิปผูกส่วนใหญ่ใช้สำหรับการจัดการสายไฟ ในท้ายที่สุด เราใช้เงินทั้งหมด 51.88 ดอลลาร์สำหรับวัสดุที่เราไม่มี

วัสดุที่เรามีในมือ

1. (จำนวน: 1) เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
2. (จำนวน: 1) เครื่องซักผ้าวัสดุสนับสนุน
3. (จำนวน: 5) ถาดพิมพ์ 3 มิติ
4. (จำนวน: 27.39 นิ้ว ^ 3) วัสดุการพิมพ์ 3 มิติ
5. (จำนวน: 1) ที่ตัดลวด
6. (จำนวน: 1) สว่าน
7. (จำนวน: 24) สกรู
8. (จำนวน: 1) เขียงหั่นขนม
9. (จำนวน: 4) ที่ใส่แบตเตอรี่
10. (จำนวน: 1) คอมพิวเตอร์
11. (จำนวน: 8) แบตเตอรี่ AA
12. (จำนวน: 4) ซิปผูก
13. (จำนวน: 1) เทปพันสายไฟ
14. (จำนวน: 1) สก๊อตเทป

วัสดุที่เราซื้อ

1. (จำนวน: 8) MG90S Tower Pro เซอร์โวมอเตอร์ (ราคารวม: $23.99)
2. (จำนวน: 2) Crazy Glue (ราคารวม: $7.98)
3. (จำนวน: 1) บอร์ด Arduino MEGA 2560 R3 (ราคารวม: $12.95)
4. (จำนวน: 38) สายจัมเปอร์ (ราคารวม: $6.96)

ซอฟต์แวร์ที่จำเป็น

1. นักประดิษฐ์ 2018
2. Arduino Integrated Development Environment

ขั้นตอนที่ 2: ชั่วโมงที่ใช้ในการประกอบ

เราใช้เวลาค่อนข้างสองสามชั่วโมงในการสร้างหุ่นยนต์สี่ขาของเรา แต่ช่วงเวลาที่ใหญ่ที่สุดที่เราใช้นั้นถูกใช้ไปกับการเขียนโปรแกรม Arachnoid เราใช้เวลาประมาณ 68 ชั่วโมงในการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์, การพิมพ์ 57 ชั่วโมง, การออกแบบ 48 ชั่วโมง, การประกอบ 40 ชั่วโมง และการทดสอบ 20 ชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 3: แอปพลิเคชัน STEM

ศาสตร์

แง่มุมทางวิทยาศาสตร์ของโครงการของเรามีบทบาทในขณะที่สร้างวงจรที่ใช้ในการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ เราใช้ความเข้าใจเกี่ยวกับวงจร โดยเฉพาะคุณสมบัติของวงจรคู่ขนาน คุณสมบัตินี้คือวงจรขนานจะจ่ายแรงดันไฟเท่ากันให้กับส่วนประกอบทั้งหมดภายในวงจร

เทคโนโลยี

การใช้เทคโนโลยีของเรามีความสำคัญมากตลอดกระบวนการออกแบบ ประกอบ และตั้งโปรแกรม Arachnoid เราใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย Inventor เพื่อสร้างหุ่นยนต์สี่ขาทั้งหมด รวมถึง: ร่างกาย ฝา ต้นขา และน่อง ชิ้นส่วนที่ออกแบบทั้งหมดถูกพิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ การใช้ Arduino I. D. E. ซอฟต์แวร์ เราสามารถใช้ Arduino และเซอร์โวมอเตอร์เพื่อทำให้ Arachnoid เดินได้

วิศวกรรม

ด้านวิศวกรรมของโครงการของเราคือกระบวนการวนซ้ำที่ใช้ในการออกแบบชิ้นส่วนที่ทำขึ้นสำหรับหุ่นยนต์สี่เท่า เราต้องระดมความคิดถึงวิธีการติดมอเตอร์และประกอบ Arduino และเขียงหั่นขนม ด้านการเขียนโปรแกรมของโครงการยังต้องการให้เราคิดอย่างสร้างสรรค์เกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับปัญหาที่เราพบ ในที่สุดวิธีการที่เราใช้ก็มีประสิทธิภาพและช่วยให้เรานำหุ่นยนต์ไปในทางที่เราต้องการ

คณิตศาสตร์

แง่มุมทางคณิตศาสตร์ของโครงการของเราคือการใช้สมการในการคำนวณปริมาณของแรงดันและกระแสที่เราจำเป็นต้องใช้ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ซึ่งต้องใช้กฎของโอห์ม เรายังใช้คณิตศาสตร์ในการคำนวณขนาดของชิ้นส่วนทั้งหมดที่สร้างขึ้นสำหรับหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 4: 2nd Iteration Quadruped Robot Lid

ฝาของ Arachnoid ได้รับการออกแบบด้วยหมุดสี่ตัวที่ด้านล่างซึ่งมีขนาดและวางไว้ภายในรูที่ทำขึ้นบนร่างกาย หมุดเหล่านี้พร้อมด้วยความช่วยเหลือของ Crazy Glue สามารถติดฝาเข้ากับตัวหุ่นยนต์ได้ ส่วนนี้สร้างขึ้นเพื่อช่วยปกป้อง Ardiuno และทำให้หุ่นยนต์ดูเรียบร้อยยิ่งขึ้น เราตัดสินใจที่จะก้าวไปข้างหน้าด้วยการออกแบบในปัจจุบัน แต่ได้ผ่านการออกแบบซ้ำสองครั้งก่อนที่จะได้รับเลือก

ขั้นตอนที่ 5: ตัวหุ่นยนต์ Quadruped วนซ้ำครั้งที่ 2

ส่วนนี้สร้างขึ้นเพื่อใช้กับมอเตอร์สี่ตัวที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายส่วนต้นขา Arduino และเขียงหั่นขนม ช่องด้านข้างของตัวถังมีขนาดใหญ่กว่ามอเตอร์ที่เราใช้ในโปรเจ็กต์ซึ่งคำนึงถึงส่วนสเปเซอร์ ในที่สุดการออกแบบนี้อนุญาตให้มีการกระจายความร้อนเพียงพอ และทำให้สามารถติดตั้งมอเตอร์โดยใช้สกรูได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อร่างกายซึ่งอาจใช้เวลานานกว่ามากในการพิมพ์ซ้ำ รูที่ด้านหน้าและไม่มีผนังด้านหลังของร่างกายทำขึ้นโดยตั้งใจเพื่อให้สามารถเดินสายไฟเข้าไปใน Arduino และเขียงหั่นขนมได้ พื้นที่ตรงกลางของตัวเครื่องได้รับการออกแบบสำหรับ Arduino, เขียงหั่นขนม และแบตเตอรี่ที่จะติดตั้ง นอกจากนี้ยังมีสี่รูที่ออกแบบที่ด้านล่างของชิ้นส่วนซึ่งมีไว้สำหรับสายไฟของเซอร์โวมอเตอร์โดยเฉพาะเพื่อวิ่งผ่านและเข้าไปใน ด้านหลังของหุ่นยนต์ ส่วนนี้เป็นส่วนที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งเนื่องจากทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับการออกแบบส่วนอื่นๆ ทั้งหมด เราผ่านการทำซ้ำสองครั้งก่อนที่เราจะตัดสินใจเลือกรายการที่แสดง

ขั้นตอนที่ 6: เซอร์โวมอเตอร์ Spacer วนซ้ำครั้งที่ 2

ตัวเว้นระยะเซอร์โวมอเตอร์ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับช่องด้านข้างลำตัวของ Arachnoid ตัวเว้นวรรคเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงแนวคิดที่ว่าการเจาะด้านข้างของร่างกายอาจเป็นอันตรายและทำให้เราต้องเสียเวลาและวัสดุในการพิมพ์ซ้ำในส่วนที่ใหญ่ขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่เราเลือกใช้ตัวเว้นวรรคซึ่งไม่เพียงแต่แก้ปัญหานี้เท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราสร้างพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นสำหรับมอเตอร์ที่ช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไป สเปเซอร์ผ่านการทำซ้ำสองครั้ง รวมแนวคิดดั้งเดิม: ผนังบางสองด้านที่เชื่อมต่อกับตัวเว้นวรรคที่สอง แนวคิดนี้ถูกยกเลิกเพราะเราถึงว่ามันจะง่ายกว่าที่จะเจาะแต่ละด้านแยกกัน ดังนั้นหากฝ่ายใดฝ่ายหนึ่งเสียหาย อีกฝ่ายก็ไม่จำเป็นต้องทิ้งอีกเช่นกัน เราพิมพ์ชิ้นส่วนเหล่านี้ 8 ชิ้นซึ่งเพียงพอสำหรับติดกาวที่ด้านบนและด้านล่างของห้องเครื่องบนตัวเครื่อง จากนั้นเราใช้สว่านที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ด้านยาวของชิ้นงานเพื่อสร้างรูนำร่อง จากนั้นจึงใช้สกรูที่ด้านใดด้านหนึ่งของมอเตอร์เพื่อติดตั้ง

ขั้นตอนที่ 7: การวนซ้ำครั้งที่ 2 หุ่นยนต์สี่เท่าส่วนต้นขา

ส่วนนี้เป็นต้นขาหรือครึ่งบนของขาหุ่นยนต์ ได้รับการออกแบบให้มีรูที่ด้านในของชิ้นส่วนที่ทำขึ้นโดยเฉพาะสำหรับอาร์เมเจอร์ที่มาพร้อมกับมอเตอร์ซึ่งได้รับการดัดแปลงสำหรับหุ่นยนต์ของเรา เรายังเพิ่มช่องที่ด้านล่างของส่วนซึ่งทำขึ้นสำหรับมอเตอร์ ซึ่งจะใช้เพื่อขยับครึ่งล่างของขา ส่วนนี้รองรับการเคลื่อนไหวของขาส่วนใหญ่ การทำซ้ำในปัจจุบันของส่วนนี้ที่เราใช้อยู่เป็นครั้งที่สอง เนื่องจากส่วนแรกมีการออกแบบที่ดูหนาขึ้น ซึ่งเราตัดสินใจว่าไม่จำเป็น

ขั้นตอนที่ 8: การทำซ้ำครั้งที่ 5 ของข้อต่อเข่าหุ่นยนต์สี่เท่า

ข้อเข่าเป็นส่วนที่ยากกว่าในการออกแบบ ต้องใช้การคำนวณและการทดสอบหลายครั้ง แต่การออกแบบปัจจุบันแสดงได้ค่อนข้างดี ส่วนนี้ได้รับการออกแบบมาให้เคลื่อนที่ไปรอบๆ มอเตอร์เพื่อส่งการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ไปสู่การเคลื่อนที่บนน่องหรือขาส่วนล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ การออกแบบและการออกแบบใหม่ต้องใช้เวลาห้าครั้งในการสร้าง แต่รูปร่างเฉพาะที่สร้างขึ้นรอบ ๆ รูช่วยเพิ่มระดับการเคลื่อนไหวที่เป็นไปได้ให้สูงสุดในขณะที่ไม่สูญเสียความแข็งแกร่งที่เราต้องการจากมัน เรายังติดมอเตอร์โดยใช้เกราะเพิ่มเติมที่พอดีกับรูที่ด้านข้างและเข้ากับมอเตอร์ได้พอดี ทำให้เราใช้สกรูเพื่อยึดเข้าที่ รูนำร่องที่ด้านล่างของชิ้นส่วนทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการเจาะและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้

ขั้นตอนที่ 9: การวนซ้ำครั้งที่ 3 หุ่นยนต์สี่ขาน่องน่อง

ช่วงครึ่งหลังของขาหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ไม่ว่าหุ่นยนต์จะวางเท้าอย่างไร มันก็ยังคงรักษาระดับการยึดเกาะเท่าเดิมเสมอ ต้องขอบคุณการออกแบบรูปครึ่งวงกลมของเท้าและแผ่นโฟมที่เราตัดและติดกาวที่ด้านล่าง ในที่สุดมันก็ใช้งานได้ดีตามวัตถุประสงค์ซึ่งทำให้หุ่นยนต์สัมผัสพื้นและเดินได้ เราผ่านการทำซ้ำสามครั้งด้วยการออกแบบนี้ ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความยาวและการออกแบบเท้า

ขั้นตอนที่ 10: ดาวน์โหลดสำหรับไฟล์นักประดิษฐ์ชิ้นส่วน

ไฟล์เหล่านี้มาจากนักประดิษฐ์ เป็นไฟล์เฉพาะสำหรับชิ้นส่วนสำเร็จรูปทั้งหมดที่เราออกแบบสำหรับโครงการนี้

ขั้นตอนที่ 11: การประกอบ

วิดีโอที่เราให้มาจะอธิบายว่าเราประกอบ Arachnoid อย่างไร แต่ประเด็นหนึ่งที่ไม่ได้กล่าวถึงก็คือ คุณจะต้องถอดตัวยึดพลาสติกออกจากทั้งสองด้านของมอเตอร์โดยการตัดและขัดที่เดิม. ภาพถ่ายอื่น ๆ ที่ให้มานั้นนำมาจากระหว่างการชุมนุม

ขั้นตอนที่ 12: การเขียนโปรแกรม

ภาษาโปรแกรม Arduiono มีพื้นฐานมาจากภาษาโปรแกรม C ภายในตัวแก้ไขโค้ด Arduino มันให้ฟังก์ชันสองอย่างแก่เรา

• การตั้งค่าเป็นโมฆะ (): รหัสทั้งหมดภายในฟังก์ชันนี้ทำงานเพียงครั้งเดียวที่จุดเริ่มต้น
• void loop(): รหัสภายในฟังก์ชันวนซ้ำโดยไม่สิ้นสุด

ตรวจสอบด้านล่างโดยคลิกที่ลิงค์สีส้มเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรหัส!

นี่คือรหัสสำหรับการเดิน

#รวม

classServoManager{

สาธารณะ:

เซอร์โว FrontRightThigh;

เซอร์โว FrontRightKnee;

เซอร์โวกลับขวาต้นขา;

เซอร์โวแบ็คขวาเข่า;

เซอร์โว FrontLeftThigh;

เซอร์โว FrontLeftKnee;

เซอร์โว BackLeftThigh;

เซอร์โว BackLeftKnee;

voidsetup(){

FrontRightThigh.attach(2);

BackRightThigh.แนบ(3);

FrontLeftThigh.แนบ(4);

BackLeftThigh.แนบ(5);

FrontRightKnee.แนบ(8);

BackRightKnee.attach(9);

FrontLeftKnee.แนบ(10);

BackLeftKnee.แนบ(11);

}

voidwriteLegs(int FRT, int BRT, int FLT, int BLT,

int FRK, int BRK, int FLK, int BLK){

FrontRightThigh.write (FRT);

BackRightThigh.write(BRT); ย้อนกลับ

FrontLeftThigh.write(FLT); หน้าซ้ายต้นขา.

BackLeftThigh.write(BLT); ย้อนกลับ

FrontRightKnee.write (FRK);

กลับRightKnee.write(BRK);

FrontLeftKnee.write (FLK);

BackLeftKnee.write(BLK); ย้อนกลับ

}

};

ผู้จัดการเซอร์โวผู้จัดการ;

voidsetup(){

Manager.setup();

}

voidloop(){

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

ล่าช้า (1000);

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

ล่าช้า (5000);

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

ล่าช้า (1000);

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

ล่าช้า (1000);

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

ล่าช้า (1000);

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

ล่าช้า (1000);

}

ดู rawQuad.ino โฮสต์ด้วย ❤ โดย GitHub

ขั้นตอนที่ 13: การทดสอบ

วิดีโอที่เราเพิ่มที่นี่เป็นวิดีโอของเราในการทดสอบ Arachnoid จุดที่คุณเห็นมันเดินนั้นสั้นไปหน่อย แต่เราเชื่อว่ามันน่าจะให้แนวคิดแก่คุณเกี่ยวกับการเดินของหุ่นยนต์สี่ขา ในตอนท้ายของโปรเจ็กต์ เราได้ลงมือทำแต่ค่อนข้างช้า ดังนั้นเป้าหมายของเราจึงสำเร็จ วิดีโอก่อนหน้านั้นเป็นของเราในการทดสอบมอเตอร์ที่เราติดไว้กับส่วนบนของขา

ขั้นตอนที่ 14: ระหว่างขั้นตอนการออกแบบและการพิมพ์

วิดีโอที่เราเพิ่มที่นี่ส่วนใหญ่เป็นการตรวจสอบความคืบหน้าตลอดกระบวนการออกแบบและพิมพ์ส่วนที่เราทำ

ขั้นตอนที่ 15: การปรับปรุงที่เป็นไปได้

เราใช้เวลาคิดว่าเราจะก้าวไปข้างหน้ากับ Arachnoid ได้อย่างไรถ้าเรามีเวลากับมันมากขึ้นและเราก็ได้แนวคิดบางอย่าง เราจะมองหาวิธีที่ดีกว่าในการเพิ่มพลังให้กับ Arachnoid ซึ่งรวมถึง: ค้นหาชุดแบตเตอรี่ที่เบากว่าและดีกว่าที่สามารถชาร์จใหม่ได้ นอกจากนี้เรายังจะมองหาวิธีที่ดีกว่าในการติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์กับครึ่งบนของขาที่เราออกแบบโดยการออกแบบส่วนที่เราสร้างขึ้นใหม่ การพิจารณาอีกประการหนึ่งที่เราทำคือการติดกล้องเข้ากับหุ่นยนต์เพื่อให้สามารถใช้เข้าไปในพื้นที่ที่ผู้คนไม่สามารถเข้าถึงได้ การพิจารณาทั้งหมดเหล่านี้ได้ผ่านเข้ามาในหัวของเราในขณะที่เรากำลังออกแบบและประกอบหุ่นยนต์ แต่เราไม่สามารถไล่ตามพวกมันได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านเวลา

ขั้นตอนที่ 16: การออกแบบขั้นสุดท้าย

ในท้ายที่สุด เราค่อนข้างพอใจกับการออกแบบขั้นสุดท้ายของเรา และหวังว่าคุณจะรู้สึกแบบเดียวกัน ขอขอบคุณสำหรับเวลาและการพิจารณาของคุณ.