Flex Claw: 24 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

คำแนะนำนี้สร้างขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของโครงการ Makecourse ที่มหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดา (www.makecourse.com)

Flex Claw เป็นโครงการที่ดีที่สุดต่อไปสำหรับนักเรียน วิศวกร และคนจรจัด ซึ่งจะดึงดูดความสนใจของผู้ชมได้อย่างแน่นอน Flex Claw ทำงานอย่างเต็มที่โดย Arduino Uno เป็นแนวทางที่เรียบง่ายสำหรับกรงเล็บที่อยู่ตรงกลางตัวเองโดยใช้มอเตอร์เพียงตัวเดียว! แต่ความสามารถของมันไม่ง่ายนัก เพราะโครงสร้างกรงเล็บได้รับการออกแบบใหม่ให้โค้งงอกับวัตถุรูปทรงใดๆ ก็ตามที่มันถืออยู่! แม้ว่าการก่อสร้างส่วนใหญ่จะอยู่ในมือ แต่จำเป็นต้องเข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3D ที่มีเส้นใย NinjaFlex และความเข้ากันได้ของ PLA

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือและวัสดุ

ขั้นตอนแรกคือการดูทุกส่วนและอาจทำการปรับเปลี่ยน สำหรับสิ่งนี้ ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้ Solidworks เนื่องจากใช้งานง่ายมากเมื่อคุณเรียนรู้ว่าคำสั่งทั้งหมดอยู่ที่ไหน หากคุณยังไม่ได้ดาวน์โหลด โปรดตรวจสอบกับโรงเรียนหรือที่ทำงานของคุณสำหรับส่วนลดหรือรหัสเข้าใช้ฟรี YouTube จะเป็นเพื่อนที่ดีที่สุดของคุณเช่นกัน หากคุณต้องการความชัดเจนมากขึ้นในแต่ละฟีเจอร์ ขั้นตอนต่อไปจะกล่าวถึงวิธีออกแบบชิ้นส่วนสำหรับ Flex Claw ด้วย Solidworks ที่จำเป็นต้องพิมพ์ 3 มิติ

ก่อนรวบรวมวัสดุ โปรดอ่านขั้นตอนทั้งหมดและยืนยันว่ารายการด้านล่างเหมาะกับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่คุณต้องการ เนื่องจากสามารถปรับเปลี่ยนขนาด/ขนาดของชิ้นส่วนที่กล่าวถึงในแบบส่วนตัวได้ แม้ว่าจะไม่แนะนำก็ตาม วัสดุต่อไปนี้ตรงกับขั้นตอนการก่อสร้างขั้นตอนเดิม

เครื่องมือ:

- พิมพ์ 3 มิติที่เข้ากันได้กับไส้หลอด NinjaFleax และ PLA

- เครื่องตัดเลเซอร์ไม้อัด (แนะนำสำหรับขนาดที่แน่นอน แต่อาจใช้ทักษะที่มีประสบการณ์)

- สว่านไฟฟ้าพร้อมดอกสว่าน 3/16

- เดรเมล

- ชุด Arduino Uno แบบเต็ม (สายไฟ สายเคเบิลเชื่อมต่อ ฯลฯ) รวมถึงพร็อกซิมิตีเซ็นเซอร์ ไฟ LED (พร้อมตัวต้านทานที่สอดคล้องกัน) ปุ่มกด และสเต็ปเปอร์มอเตอร์ 2 ตัว (อาจต้องใช้มอเตอร์ที่แรงกว่านี้ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์การค้นหาและความต้านทานการเสียดสี)

วัสดุ:

- แผ่นไม้อัด 12" x 24" x 0.125"

- ท่อพีวีซี เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 4" ยาวประมาณ 5" ผนัง 0.125"

- กริปเทป

- สกรู 6/32" ยาว 1.5" X 6 พร้อมน๊อตอย่างดี

- ก้านอลูมิเนียมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.125", เลื่อยยาว 6" และเลื่อยที่เหมาะสมสำหรับการตัดในอนาคต

- เต้ารับเชื่อมต่อกับเอาต์พุตอย่างน้อย 2.5 แอมป์ (ที่ชาร์จ I-Phone/I-Pad ใช้งานได้)

ขั้นตอนที่ 2: กรงเล็บ: ภายนอก

ตอนนี้เรามี Solidworks แล้ว เราสามารถเริ่มสร้างแบบจำลองการออกแบบกรงเล็บภายนอกได้ สิ่งนี้สนับสนุนให้เป็นหนึ่งในขั้นตอนแรก เนื่องจากชิ้นงานชิ้นนี้จำเป็นต้องพิมพ์ 3 มิติด้วยเส้นใย NinjaFlex ซึ่งใช้เวลาในการขึ้นรูปนานกว่าพลาสติกส่วนใหญ่ และอาจต้องใช้แหล่งภายนอกสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่เข้ากันได้กับเส้นใยนี้

กรงเล็บเป็นคุณลักษณะที่สำคัญของโครงการเนื่องจากเป็นจริงโค้งไปตามรูปร่างของสิ่งของที่ถืออยู่ ด้วยการให้ผนังภายนอกที่บางและยืดหยุ่นสูง เราสามารถใช้ประโยชน์จากการยุบตัวตามธรรมชาติเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสให้สูงสุดเพื่อการยึดเกาะที่ดียิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม อีกด้านหนึ่งของเหรียญก็คือ มันยังคงต้องการสะพานแข็งภายในเพื่อรักษาโครงสร้างและใช้แรงอัดเมื่อสัมผัส (ขั้นตอนที่ 3)

เหล่านี้เป็นชิ้นส่วนสำหรับทำกรงเล็บหนึ่งอัน ดังนั้นเตรียมพิมพ์ 3 ครั้งจำนวนนี้สำหรับ 3 กรงเล็บ ฉันมีที่ว่างเพียงพอบนเตียง แต่สิ่งนี้ยังอาจเพิ่มความหงุดหงิดได้เพราะชิ้นเดียวเสียระหว่างกระบวนการพิมพ์ จากนั้นเราก็ต้องหยุดพิมพ์งานที่เหลือด้วย การวางชิ้นส่วนบนเตียงมากเกินไปอาจทำให้ชั้นพลาสติกส่วนหนึ่งแข็งตัวมากเกินไปก่อนที่จะเพิ่มชั้นถัดไป (เนื่องจากเครื่องต้องหมุนไปยังส่วนอื่น ๆ) และทำให้เกิดการงอตรงกลางของชิ้น ประสบการณ์ที่ต้องการให้เครื่องพิมพ์ 3D ของคุณสามารถจัดการได้คือสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับทุกสิ่ง แต่โปรดจำไว้ว่าสามารถพิมพ์ได้มากกว่าหนึ่งส่วนในแต่ละครั้ง

พร้อมกับไฟล์ชิ้นส่วนของ solidworks ไฟล์แนบเป็นภาพวาด solidworks ที่แสดงการวัดที่ใช้ แม้ว่าความยาวส่วนใหญ่เหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อให้เข้ากับที่พักของคุณมากขึ้น แต่การเปลี่ยนแปลงใดๆ จะต้องถูกส่งต่อไปยังส่วนอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างเข้ากันได้ดี ดังนั้นจึงแนะนำให้สงวนการปรับไว้จนกว่าคุณจะดูทุกขั้นตอนและพิจารณาผลลัพธ์สุดท้าย มิฉะนั้น สิ่งเหล่านี้เป็นขั้นตอนพื้นฐานในการออกแบบแบบจำลองที่กำหนด

ขั้นตอนที่ 3: The Claw: Internal Bridges

ถัดลงมาเป็นสะพานภายในสำหรับกรงเล็บ แม้ว่าการออกแบบกรงเล็บภายนอกจะต้องพิมพ์ด้วย NinjaFlex เพื่อให้มีความยืดหยุ่น แต่สะพานเหล่านี้จำเป็นต้องพิมพ์ด้วยเส้นใย PLA แทน สิ่งเหล่านี้จะแข็งและทำหน้าที่เป็นกระดูกเพื่อรักษาโครงสร้างของกรงเล็บในขณะที่งอและใช้แรงอัดเมื่อสัมผัส

พร้อมกับไฟล์ชิ้นส่วนของ solidworks สิ่งที่แนบคือแบบ solidworks ของชิ้นงานที่แสดงการวัดที่ใช้ ขนาดเหล่านี้เป็นขนาดที่เข้ากันได้กับส่วนอื่นๆ ของการออกแบบก้ามปูเพื่อให้ทุกอย่างเข้ากัน ดังนั้นต้องแน่ใจว่าการปรับเปลี่ยนส่วนบุคคลใดๆ สำหรับชิ้นส่วนก่อนหน้านั้นจะถูกส่งต่อไปยังชิ้นส่วนนี้หากจำเป็น มิฉะนั้น สิ่งเหล่านี้เป็นขั้นตอนพื้นฐานในการออกแบบแบบจำลองที่กำหนด

(นี่คือชิ้นส่วนสำหรับทำกรงเล็บ 1 อัน ดังนั้นเตรียมพิมพ์ 3 มิติ 3 อัน จำนวนนี้สำหรับ 3 กรงเล็บ)

ขั้นตอนที่ 4: ตัวเลื่อน

ตัวเลื่อนประกอบด้วย 4 ส่วน: ตัวเลื่อนที่โดดเด่น 1 ตัว, ดรัมพร้อมเสา 1 อัน, และ "ตัวต่อตัวเลื่อน" 2 อัน ด้วยวิธีนี้ได้รับการออกแบบ ตัวเลื่อนสามารถหุ้มดรัมได้เต็มที่โดยไม่จำกัดความสามารถในการหมุนภายในร่อง นอกจากนี้ยังไม่ต้องใช้สกรูเนื่องจากสิ่งที่แนบมาจะโผล่เข้าไปในแถบเลื่อนหลักและเหนือดรัมที่วาง

พร้อมกับไฟล์ชิ้นส่วนของ solidworks สิ่งที่แนบคือแบบ solidworks ของชิ้นงานที่แสดงการวัดที่ใช้ ขนาดเหล่านี้เป็นขนาดที่เข้ากันได้กับส่วนอื่นๆ ของการออกแบบก้ามปูเพื่อให้ทุกอย่างเข้ากัน ดังนั้นต้องแน่ใจว่าการปรับเปลี่ยนส่วนบุคคลใดๆ สำหรับชิ้นส่วนก่อนหน้านั้นจะถูกส่งต่อไปยังชิ้นส่วนนี้หากจำเป็น

(นี่คือชิ้นส่วนสำหรับทำกรงเล็บ 1 อัน ดังนั้นเตรียมพิมพ์ 3 มิติ จำนวน 3 กรงเล็บ จำนวนนี้)

ขั้นตอนที่ 5: กลองและสายรัด

ชุดดรัมและดรัมเป็นตัวกลางในการเชื่อมต่อก้ามปูกับตัวเลื่อนและอนุญาตให้หมุนไปข้างหน้าเมื่อตัวเลื่อนเคลื่อนออกไปด้านนอก ต่างจากชิ้นส่วนก่อนหน้านี้ที่ต้องพิมพ์ 3 มิติ ชิ้นงานเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้แท่งไม้และอลูมิเนียมแทน แต่ไม่แนะนำ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้มีการวัดที่แม่นยำซึ่งทำให้ชิ้นส่วนอื่นๆ เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน โดยเฉพาะสายรัดที่มีร่องด้านล่างซึ่งควรพอดีกับความหนาและความโค้งของขอบท่อพีวีซี โปรดตรวจสอบพารามิเตอร์นี้กับท่อพีวีซีที่คุณมีอยู่แล้วหรือจดไว้เพื่อหาค่าที่เหมาะสม

ในขั้นตอนถัดไป เราจะประกอบชิ้นส่วนเหล่านี้เพื่อให้รูด้านล่างของตัวเชื่อมต่อดรัมพอดีกับเพลาของดรัมสไลเดอร์ และเสาคู่ที่กว้างขึ้นบน DrumHalf จะพอดีกับส่วนปลายทั้งหมดที่ฐานของด้านนอกกรงเล็บ อย่างที่กล่าวไปแล้ว สิ่งเหล่านี้คือขนาดที่เข้ากันได้กับส่วนอื่นๆ ของการออกแบบก้ามปูเพื่อให้ทุกอย่างเข้ากัน ดังนั้นต้องแน่ใจว่าการปรับเปลี่ยนส่วนบุคคลใดๆ สำหรับชิ้นส่วนก่อนหน้านั้นจะถูกนำไปใช้กับชิ้นส่วนนี้หากจำเป็น

(นี่คือชิ้นส่วนสำหรับทำกรงเล็บ 1 อัน ดังนั้นเตรียมพิมพ์ 3 มิติ 3 อัน จำนวนนี้สำหรับ 3 กรงเล็บ)

ขั้นตอนที่ 6: Pinion & Ring Gear

นี่คือที่มาของพลังงาน ไม่ควรเปลี่ยนทั้งเฟืองเกียร์และเฟืองวงแหวนสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ เนื่องจากมีความเฉพาะเจาะจงมาก ดุมปีกนกมีทั้งแบบพอดีสำหรับสเต็ปเปอร์มอเตอร์พื้นฐานที่กล่าวถึงเท่านั้น หากต้องการใช้มอเตอร์ตัวอื่นที่มีขนาดเพลาต่างกัน ก็สามารถปรับได้ในไฟล์งานทึบ สำหรับรุ่นนี้ใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ 2 ตัว ดังนั้นต้องแน่ใจว่าได้พิมพ์ปีกนก 2 อัน

พร้อมกับไฟล์ชิ้นส่วนของ solidworks สิ่งที่แนบคือแบบ solidworks ของชิ้นงานที่แสดงการวัดที่ใช้ ขนาดเหล่านี้เป็นขนาดที่เข้ากันได้กับส่วนอื่นๆ ของการออกแบบก้ามปูเพื่อให้ทุกอย่างเข้ากัน ดังนั้นต้องแน่ใจว่าการปรับเปลี่ยนส่วนบุคคลใดๆ สำหรับชิ้นส่วนก่อนหน้านั้นจะถูกส่งต่อไปยังชิ้นส่วนนี้หากจำเป็น

ขั้นตอนที่ 7: Radial Arms & Carousel

ต่อมาม้าหมุนจะถูกวางไว้เหนือเฟืองวงแหวนและหมุนข้อต่อรัศมีไปและกลับจากตัวเลื่อน โดยดันไปข้างหลังและข้างหน้า แม้ว่านี่จะเป็นการออกแบบที่เรียบง่าย แต่ไม่แนะนำให้เปลี่ยนม้าหมุนด้วยไม้และแท่งอลูมิเนียมที่รองรับอย่างหลวม ๆ เนื่องจากทั้งชิ้นควรแข็งแรงพอที่จะหมุนรอบท่อ PVC ได้โดยไม่ต้องกระดิก โดยรวมแล้วจำเป็นต้องมีลิงก์รัศมี 3 ลิงก์

พร้อมกับไฟล์ชิ้นส่วนของ solidworks สิ่งที่แนบคือแบบ solidworks ของชิ้นงานที่แสดงการวัดที่ใช้ ขนาดเหล่านี้เป็นขนาดที่เข้ากันได้กับส่วนอื่นๆ ของการออกแบบก้ามปูเพื่อให้ทุกอย่างเข้ากัน ดังนั้นต้องแน่ใจว่าการปรับเปลี่ยนส่วนบุคคลใดๆ สำหรับชิ้นส่วนก่อนหน้านั้นจะถูกส่งต่อไปยังชิ้นส่วนนี้หากจำเป็น

ขั้นตอนที่ 8: Base Motor Box

นอกเหนือจากกรงเล็บแต่ละอันแล้ว ส่วนนี้อาจเป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดถัดไป การพิมพ์ 3 มิติจะเป็นเพื่อนที่ดีที่สุดของคุณเพราะยังไม่ได้พิสูจน์ตัวเอง ฐานนี้แม้ว่าจะวัดให้พอดีกับข้อต่อท่อ PVC ที่ฉันใช้ (และแนะนำ) เป็นพิเศษ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 4 นิ้ว ผนังหนา 0.25 นิ้ว และขอบเอียงใกล้ขอบ โปรดตรวจสอบขนาดและเปลี่ยนให้พอดีกับท่อที่คุณใช้ โดยทั่วไปแล้วท่อจะขายโดยแจ้งให้คุณทราบถึงเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ดังนั้น ในกรณีนี้ ถ้าฉันต้องการท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 4" ที่มีผนังหนา 0.25" ฉันควรมองหาคัปปลิ้ง 3.5" ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด คุณจะไม่ผิดที่ไปที่ร้านด้วย ไม้บรรทัดในมือ

ฐานนี้มีไว้เพื่อให้พอดีกับสเต็ปมอเตอร์ 28BYJ-48 5VDC สองตัวสำหรับ Arduino Uno แม้ว่ามอเตอร์เหล่านี้จะเข้ารหัสได้ง่ายกว่า แต่ก็ไม่เป็นที่รู้จักในด้านความแข็งแกร่ง การลดแรงเสียดทานช่วยได้มากโดยการใช้กราไฟท์แบบผงหรือสารหล่อลื่นแบบแห้งอื่นๆ บนตัวเลื่อนวงแหวน มิฉะนั้น หากเข้าถึงมอเตอร์ที่แรงกว่าได้ การออกแบบที่สำคัญเปลี่ยนไปเป็นฐานที่ต้องทำ และเราแนะนำให้ทำเช่นนั้นหลังจากใช้การออกแบบนี้กับสเต็ปเปอร์มอเตอร์พื้นฐาน 2 ตัว เพื่อให้คุณเห็นว่าเลย์เอาต์สุดท้ายจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงที่โดดเด่นอย่างไร

ฐานนี้มีไว้เพื่อรวมเขียงหั่นขนมโดยเลื่อนเข้าไปในช่องสี่เหลี่ยมที่ด้านข้าง ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการวางแผนหน้าตัดขวางที่มีความกว้าง 2.25" และความสูง 0.375" เนื่องจากเป็นขนาดมาตรฐานสำหรับเขียงหั่นขนมส่วนใหญ่ เช่นเดียวกับมอเตอร์ หากต้องการใช้ขนมปังขนาดอื่นแทน โปรดรอจนกว่าหลังจากรายละเอียดทั้งหมดของโครงร่างวงจรสุดท้ายแล้วจึงทำการเปลี่ยนแปลง

ขั้นตอนที่ 9: การแยกราง Slider Rails

แหวนนี้จะถูกเจาะเข้าไปในท่อพีวีซีเพื่อให้มีความมั่นคงมากที่สุดสำหรับตัวเลื่อนที่จะเลื่อนข้าม ชิ้นงานชิ้นนี้มักจะใหญ่เกินกว่าจะพิมพ์ 3D ได้ ดังนั้นฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้เข้าถึงเครื่องตัดเลเซอร์ไม้หรือพัฒนาทักษะของคุณเกี่ยวกับขอบมนในร้านไม้ ด้วยวิธีนี้ ความหนาอาจแตกต่างกันไปเพื่อให้พอดีกับตัวเลื่อนมากขึ้น แต่ให้แน่ใจว่ายังคงเหลือพื้นที่ที่กระดิกอยู่บ้าง ในขั้นตอนต่อไป เราจะพูดถึงวิธีที่ดีที่สุดในการรักษาความปลอดภัยนี้บนโครงสร้าง

พร้อมกับไฟล์ชิ้นส่วนของ solidworks สิ่งที่แนบคือแบบ solidworks ของชิ้นงานที่แสดงการวัดที่ใช้ ขนาดเหล่านี้เป็นขนาดที่เข้ากันได้กับส่วนอื่นๆ ของการออกแบบก้ามปูเพื่อให้ทุกอย่างเข้ากัน ดังนั้นต้องแน่ใจว่าการปรับเปลี่ยนส่วนบุคคลใดๆ สำหรับชิ้นส่วนก่อนหน้านั้นจะถูกส่งต่อไปยังชิ้นส่วนนี้หากจำเป็น

ขั้นตอนที่ 10: Arduino สายไฟและส่วนประกอบ

ขั้นตอนที่ 11: รหัส Arduino

ขั้นตอนที่ 12: การทดสอบวงจร

ขั้นตอนที่ 13: การประกอบขั้นพื้นฐาน: Claw

ขั้นตอนที่ 14: การประกอบพื้นฐาน: กลองและสายรัด

ขั้นตอนที่ 15: การประกอบพื้นฐาน: ตัวเลื่อน

ขั้นตอนที่ 16: การเจาะ

ขั้นตอนที่ 17: การประกอบ PVC

ขั้นตอนที่ 18: การประกอบฐานและวงจร

ขั้นตอนที่ 19: ซ่อนสายไฟ