Hexabot: สร้างหุ่นยนต์หกขาสำหรับงานหนัก!: 26 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

คำแนะนำนี้จะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการสร้าง Hexabot ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มหุ่นยนต์หกขาขนาดใหญ่ที่สามารถบรรทุกผู้โดยสารของมนุษย์ได้! หุ่นยนต์สามารถสร้างขึ้นได้เองโดยอัตโนมัติด้วยการเพิ่มเซ็นเซอร์สองสามตัวและการตั้งโปรแกรมใหม่เล็กน้อย ฉันสร้างหุ่นยนต์นี้เป็นโครงการสุดท้ายสำหรับ Making Things Interactive ซึ่งเป็นหลักสูตรที่เปิดสอนที่มหาวิทยาลัย Carnegie Mellon โดยปกติ โครงการหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ที่ฉันทำจะเป็นโครงการขนาดเล็ก ไม่เกินหนึ่งฟุตในมิติที่ใหญ่ที่สุด ด้วยการบริจาครถเข็นไฟฟ้าให้กับ CMU Robotics Club เมื่อเร็ว ๆ นี้ ฉันรู้สึกทึ่งกับความคิดที่จะใช้มอเตอร์สำหรับรถเข็นในโครงการขนาดใหญ่บางประเภท เมื่อฉันนำแนวคิดเกี่ยวกับการสร้างสิ่งขนาดใหญ่กับ Mark Gross ศาสตราจารย์ CMU ผู้สอน Making Things Interactive ดวงตาของเขาสว่างขึ้นราวกับเป็นเด็กในเช้าวันคริสต์มาส คำตอบของเขาคือ "ลุยเลย!" ด้วยความยินยอมของเขา ฉันต้องคิดบางอย่างเพื่อสร้างด้วยมอเตอร์เหล่านี้ เนื่องจากมอเตอร์ของวีลแชร์นั้นทรงพลังมาก ฉันก็เลยอยากทำบางอย่างที่สามารถขี่ได้ ความคิดเรื่องรถล้อยางดูน่าเบื่อ ดังนั้นฉันจึงเริ่มคิดเกี่ยวกับกลไกการเดิน สิ่งนี้ค่อนข้างท้าทายเนื่องจากฉันมีมอเตอร์เพียงสองตัวเท่านั้นและยังต้องการสร้างสิ่งที่สามารถหมุนได้ ไม่ใช่แค่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและข้างหลัง หลังจากพยายามสร้างต้นแบบที่น่าผิดหวัง ฉันก็เริ่มดูของเล่นบนอินเทอร์เน็ตเพื่อหาแนวคิดบางอย่าง ฉันบังเอิญเจอแมลงทามิย่า มันสมบูรณ์แบบ! ด้วยสิ่งนี้เป็นแรงบันดาลใจของฉัน ฉันจึงสามารถสร้างแบบจำลอง CAD ของหุ่นยนต์และเริ่มการก่อสร้างได้ ในระหว่างการสร้างโครงการนี้ ฉันเป็นคนโง่และไม่ได้ถ่ายรูปใดๆ ในระหว่างขั้นตอนการก่อสร้างจริง ดังนั้น ในการสร้างคำแนะนำนี้ ฉันจึงแยกหุ่นยนต์ออกจากกันและถ่ายภาพกระบวนการประกอบทีละขั้นตอน ดังนั้น คุณอาจสังเกตเห็นว่ารูปรากฏขึ้นก่อนที่ฉันจะพูดถึงการเจาะพวกมัน และความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยอื่นๆ ที่จะไม่เกิดขึ้นถ้าฉันทำสิ่งนี้ถูกต้องตั้งแต่แรก! แก้ไข 1/20/09: ฉันค้นพบว่าด้วยเหตุผลบางอย่าง ขั้นตอนที่ 10 มีข้อความเหมือนกับขั้นตอนที่ 4 ความคลาดเคลื่อนนี้ได้รับการแก้ไขแล้ว ขั้นตอนที่ 10 จะบอกคุณถึงวิธีการต่อมอเตอร์ แทนที่จะบอกคุณถึงวิธีการตัดเฉือนข้อต่อของมอเตอร์อีกครั้ง นอกจากนี้ ขอบคุณ Instructables สำหรับการบันทึกประวัติการแก้ไข ฉันสามารถค้นหาเวอร์ชันแรกๆ ที่มีข้อความที่ถูกต้องและคัดลอก/วางในนั้นได้!

ขั้นตอนที่ 1: โมเดล CAD

เมื่อใช้ SolidWorks ฉันสร้างโมเดล CAD ของหุ่นยนต์ เพื่อให้สามารถจัดตำแหน่งส่วนประกอบได้อย่างง่ายดาย และกำหนดตำแหน่งของรูสำหรับสลักเกลียวที่เชื่อมต่อขาและส่วนเชื่อมโยงของหุ่นยนต์กับเฟรม ฉันไม่ได้จำลองสลักเกลียวเองเพื่อประหยัดเวลา โครงทำจากท่อเหล็กขนาด 1" x 1" และ 2" x 1" คุณสามารถดาวน์โหลดโฟลเดอร์ของชิ้นส่วน การประกอบ และไฟล์ภาพวาดสำหรับหุ่นยนต์ได้ด้านล่าง คุณจะต้องใช้ SolidWorks เพื่อเปิดไฟล์ต่างๆ มีภาพวาด.pdf บางส่วนในโฟลเดอร์ด้วย และสามารถดาวน์โหลดได้ในขั้นตอนต่อๆ ไปของรายงานนี้

ขั้นตอนที่ 2: วัสดุ

ต่อไปนี้คือรายการวัสดุที่คุณต้องใช้ในการสร้างหุ่นยนต์: -ท่อเหล็กสี่เหลี่ยมขนาด 1" 41 ฟุต, ผนัง 0.065" - ผนัง 14 ฟุต - ท่อเหล็กสี่เหลี่ยมสี่เหลี่ยมขนาด 2" x 1", ผนัง 0.065" - A 1" x แท่งอลูมิเนียม 2" x 12"-4 5" 3/4-10 สลักเกลียว-2 3" 3/4-10 สลักเกลียว-6 2 1/2" 1/2-13 สลักเกลียว-6 1 1/2" 1/2 -13 โบลท์-2 4 1/2" 1/2-13 น๊อต- 4 3/4-10 น็อตมาตรฐาน- 6 3/4-10 ไนลอนใส่น็อตล็อค- 18 1/2-13 ไนลอนใส่น็อตล็อค- 2 3 1/2" ID 1/2-13 U bolts- Small bolts for set screws (1/4-20 works well)- Washers for 3/4" bolts- Washers of 1/2" bolts- 2 electric wheelchair motors (เหล่านี้ สามารถพบได้บน ebay และอาจมีราคาตั้งแต่ $ 50 ถึง $ 300 ต่อชิ้น) - เศษไม้และโลหะ - ไมโครคอนโทรลเลอร์ (ฉันใช้ Arduino) - บอร์ด perfboard (โปรโตชิลด์ก็ดีถ้าคุณใช้ Arduino) - 4 กระแสสูง รีเลย์ SPDT (ฉันใช้รีเลย์ยานยนต์เหล่านี้)- ทรานซิสเตอร์ NPN 4 ตัวที่สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่ดับจากแบตเตอรี่ (TIP 120 ควรทำงานได้ดี)- สวิตช์เปิด/ปิดกระแสไฟสูง 1 ตัว- ฟิวส์ 30 แอมป์- ตัวยึดฟิวส์แบบอินไลน์-14 เกจ ลวด- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ (ตัวต้านทาน ไดโอด สายไฟ จีบที่ขั้ว สวิตช์ และปุ่ม)- ตัวเครื่องสำหรับติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์- แบตเตอรี่ตะกั่วกรดปิดผนึก 12V ส่วนประกอบเพิ่มเติมที่คุณอาจต้องการเพิ่ม (แต่ไม่จำเป็น):- เก้าอี้สำหรับยึด ไปยังหุ่นยนต์ของคุณ (เพื่อให้คุณสามารถขี่ได้!) - จอยสติ๊กเพื่อควบคุมหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 3: ตัดและเจาะโลหะ

หลังจากจัดหาโลหะแล้ว คุณสามารถเริ่มตัดและเจาะส่วนประกอบต่างๆ ได้ ซึ่งเป็นงานที่ค่อนข้างใช้เวลานาน เริ่มต้นด้วยการตัดตามปริมาณและความยาวของท่อเหล็ก:1" x 1" - รางโครง: 4 ชิ้น ยาว 40" - ขาเกี่ยว: 6 ชิ้น ยาว 24 นิ้ว - ไม้กางเขนตรงกลาง: 1 ชิ้น ยาว 20 นิ้ว - ไม้กางเขน: 8 ชิ้น ยาว 18 นิ้ว - มอเตอร์รองรับ: 2 ชิ้น ยาว 8 นิ้ว 2 นิ้ว x 1 นิ้ว - ขา: 6 ชิ้น ยาว 24 นิ้ว - ขา รองรับ: ยาว 4 ชิ้น 6 นิ้ว หลังจากตัดท่อเหล็กแล้ว ให้ทำเครื่องหมายและเจาะรูตามแบบที่ให้ไว้ในขั้นตอนนี้ (ภาพวาดยังมีอยู่ในไฟล์ CAD ในขั้นตอนที่ 1) แบบแรกจะระบุตำแหน่งและขนาดของรูสำหรับ ส่วนรองรับขาและส่วนรองรับมอเตอร์ รูปวาดที่สองระบุขนาดรูและตำแหน่งของข้อต่อขาและขา *หมายเหตุ* ขนาดรูในภาพวาดเหล่านี้เป็นขนาดที่พอดีสำหรับสลักเกลียว 3/4" และ 1/2", 49/ 64" และ 33/64" ตามลำดับ ฉันพบว่าเพียงแค่ใช้ดอกสว่าน 3/4" และ 1/2" ก็สามารถเจาะรูได้ดีขึ้น ความพอดี ยังหลวมพอที่จะใส่สลักเกลียวได้ง่าย แต่แน่นพอที่จะขจัดคราบสกปรกในข้อต่อได้มาก ทำให้หุ่นยนต์มีเสถียรภาพมาก

ขั้นตอนที่ 4: กลึงข้อต่อมอเตอร์

หลังจากตัดและเจาะโลหะแล้ว คุณจะต้องการตัดเฉือนข้อต่อที่เชื่อมต่อกับมอเตอร์และส่งกำลังไปยังขา รูหลายรูช่วยให้เปลี่ยนขนาดขั้นของหุ่นยนต์ได้ (แม้ว่าคุณจะทำแบบนั้นไม่ได้ในเหมือง แต่ฉันจะอธิบายเหตุผลในขั้นตอนต่อไป) เริ่มต้นด้วยการตัดบล็อกอะลูมิเนียมขนาด 12" ออกเป็นสองชิ้น ~5" จากนั้น เจาะและกัดรูและช่อง สล็อตเป็นที่ที่มอเตอร์ติดอยู่กับตัวเชื่อม และขนาดของมันขึ้นอยู่กับเพลาของมอเตอร์ที่คุณมี หลังจากตัดเฉือนบล็อกแล้ว ให้เจาะรูสองรูในแนวตั้งฉากกับสล็อต แล้วแตะเพื่อกำหนดสกรู (ดู รูปที่สอง) มอเตอร์ของฉันมีสองแฟลตบนเพลา ดังนั้นการเพิ่มชุดสกรูช่วยให้ยึดข้อต่อได้อย่างแน่นหนา หากคุณไม่มีทักษะหรืออุปกรณ์ในการทำข้อต่อเหล่านี้ คุณสามารถนำชิ้นส่วนของคุณไปที่ร้านขายเครื่องจักรเพื่อผลิต นี่เป็นชิ้นส่วนที่ง่ายมากสำหรับการตัดเฉือน ดังนั้นจึงไม่ควรเสียค่าใช้จ่ายมากนัก ฉันออกแบบข้อต่อของฉันด้วยสล็อตก้นแบน (ดังนั้นฉันจึงสามารถยึดมันไว้ด้วยโบลต์ที่มีอยู่แล้วบนเพลามอเตอร์ รวมทั้งใช้ประโยชน์จากแฟลตบนเพลา) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการตัดเฉือนตั้งแต่แรก อย่างไรก็ตาม ตัวเชื่อมนี้สามารถออกแบบได้โดยไม่ต้องใช้สล็อต แต่มีรูทะลุขนาดใหญ่ ดังนั้นงานทั้งหมดในทางทฤษฎีสามารถทำได้บนสว่านแท่น สามารถดาวน์โหลดภาพวาดที่ฉันใช้สำหรับการตัดเฉือนได้ที่ด้านล่าง ภาพวาดนี้ไม่มีมิติความลึกของช่อง ซึ่งควรทำเครื่องหมายเป็น 3/4"

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมเฟรม

ขออภัย ฉันไม่ได้ถ่ายรูปกระบวนการที่ฉันทำเพื่อเชื่อมกรอบ ดังนั้นจึงมีเพียงภาพถ่ายของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเท่านั้น การเชื่อมตัวเองเป็นหัวข้อที่ลึกซึ้งสำหรับคำแนะนำนี้ ดังนั้นฉันจะไม่เข้าไปดูรายละเอียดที่นี่ I MIG เชื่อมทุกอย่างและใช้เครื่องเจียรเพื่อเรียบรอยเชื่อม โครงใช้ชิ้นส่วนเหล็กทั้งหมดที่ตัดในขั้นตอนที่ 3 ยกเว้นข้อต่อขาและขา คุณอาจสังเกตเห็นว่ามีโลหะพิเศษสองสามชิ้นในโครงของฉัน แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญ พวกเขาถูกเพิ่มเข้ามาเมื่อฉันประกอบหุ่นยนต์ส่วนใหญ่แล้วและตัดสินใจเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติม เมื่อทำการเชื่อมเฟรม ให้เชื่อมทุกข้อต่อ ทุกที่ที่มีโลหะสองชิ้นสัมผัสกัน ควรมีเม็ดเชื่อม แม้ว่าขอบของท่อจะบรรจบกับผนังของอีกชิ้นหนึ่ง การเดินของหุ่นยนต์ตัวนี้ทำให้เฟรมรับแรงบิดได้มาก ดังนั้นเฟรมจะต้องแข็งที่สุดเท่าที่จะทำได้ การเชื่อมทุกส่วนเข้าด้วยกันจะทำให้สำเร็จ คุณอาจสังเกตเห็นว่าไม้กางเขนสองตัวที่อยู่ตรงกลางจะหลุดออกจากตำแหน่งเล็กน้อย ฉันวัดจากด้านที่ผิดของท่อเมื่อเริ่มวางครึ่งล่างของโครงสำหรับการเชื่อม ดังนั้นตำแหน่งของไม้กางเขนทั้งสองนั้นจึงลดลง 1 นิ้ว โชคดีที่สิ่งนี้มีผลเพียงเล็กน้อยต่อความแข็งแกร่งของเฟรม ดังนั้นฉันจึงไม่จำเป็นต้องสร้างสิ่งใหม่ทั้งหมด ไฟล์ pdf ที่นำเสนอนี้เป็นภาพวาดที่มีขนาดเพื่อแสดงตำแหน่งของส่วนประกอบในเฟรม ไฟล์เหล่านี้ยังมีอยู่ในโฟลเดอร์ที่มีไฟล์ CAD ในขั้นตอนที่ 1

ขั้นตอนที่ 6: เพิ่มรูสำหรับเมาท์มอเตอร์

หลังจากเชื่อมโครงแล้ว ต้องเจาะรูเพิ่มเติมบางส่วนเพื่อการติดตั้งมอเตอร์อย่างแน่นหนา ขั้นแรก วางมอเตอร์หนึ่งตัวลงในเฟรม และเพิ่มสลักเกลียวผ่านเดือยยึดด้านหน้าและส่วนรองรับมอเตอร์บนเฟรม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเพลาขับมอเตอร์ยื่นออกมาจากเฟรม และมอเตอร์อยู่เหนือชิ้นกลาง คุณจะเห็นว่าปลายกระบอกของมอเตอร์อยู่เหนือส่วนไขว้ วาง U-bolt ของคุณไว้เหนือมอเตอร์และจัดกึ่งกลางบนไม้กางเขน ทำเครื่องหมายตำแหน่งที่ปลายทั้งสองของ U-bolt อยู่ในตำแหน่งบนเฟรม ตำแหน่งเหล่านี้เป็นตำแหน่งที่ต้องเจาะรู ถอดมอเตอร์ ตอนนี้ เนื่องจากมีไม้กางเขนบนที่จะขัดขวางการเจาะ จึงต้องพลิกเฟรม ก่อนพลิกเฟรม ให้วัดตำแหน่งของรูเหล่านี้จากด้านข้างของเฟรม จากนั้นพลิกเฟรมและทำเครื่องหมายรูตามขนาดที่คุณเพิ่งทำ (และตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณทำเครื่องหมายที่ด้านที่ถูกต้องของเฟรม กรอบ) เจาะรูให้ใกล้กับศูนย์กลางก่อน ตอนนี้ สำหรับรูที่สองใกล้กับรางเฟรม ต้องใช้ความระมัดระวัง ขึ้นอยู่กับขนาดของมอเตอร์ของคุณ รูอาจวางอยู่บนรอยเชื่อมที่เชื่อมต่อไม้กางเขนเข้ากับรางเฟรม นี่เป็นกรณีสำหรับฉัน สิ่งนี้ทำให้รูของคุณอยู่เหนือผนังด้านข้างของรางโครง ทำให้การเจาะยากขึ้นมาก หากคุณพยายามเจาะรูนี้ด้วยดอกสว่านธรรมดา รูปทรงของปลายตัดและความยืดหยุ่นของดอกสว่านจะไม่ยอมให้เจาะทะลุผนังด้านข้าง แต่จะงอดอกสว่านให้ห่างจากผนังมากกว่า รูตำแหน่ง (ดูภาพร่าง) มีวิธีแก้ปัญหาสองวิธี: เจาะรูด้วยดอกกัดและดอกเอ็นมิลซึ่งมีปลายตัดเรียบเพื่อถอดผนังด้านข้างออก (ต้องยึดโครงบนแท่นเจาะหรือเครื่องกัด)2. เจาะรูด้วยดอกสว่าน จากนั้นจัดรูให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องโดยใช้ตะไบกลม (ใช้ความพยายามและเวลาอย่างมาก) หลังจากที่รูทั้งสองรูมีขนาดและตำแหน่งแล้ว ให้ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับมอเตอร์ที่อยู่อีกด้านหนึ่งของเฟรม.

ขั้นตอนที่ 7: เตรียมมอเตอร์สำหรับการติดตั้ง

หลังจากเจาะรูสำหรับแท่นยึดมอเตอร์แล้ว จะต้องเตรียมมอเตอร์สำหรับติดตั้ง หามอเตอร์หนึ่งตัวพร้อมกับตัวเชื่อมมอเตอร์อะลูมิเนียม สกรูชุดสำหรับตัวเชื่อม และสลักเกลียวขนาด 5 นิ้ว 3/4-10 ตัว ขั้นแรก วางโบลต์ขนาด 5 นิ้วลงในรูที่อยู่ใกล้กับช่องสำหรับเพลาขับมากที่สุด แล้ววาง โบลต์เพื่อให้ชี้ออกจากมอเตอร์เมื่อต่อเชื่อมกับมอเตอร์ ถัดไป วางชุดข้อต่อ/สลักเกลียวบนเพลาขับ ใส่น็อตที่ส่วนท้ายของเพลาขับ (มอเตอร์ของฉันมาพร้อมกับน็อตสำหรับเพลาขับ) และขันเกลียวในชุดสกรูด้วยมือ สุดท้าย ขันน็อตที่ปลายเพลาขับและสกรูชุดให้แน่น ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับมอเตอร์อื่น

ขั้นตอนที่ 8: เตรียมขาสำหรับการเม้าท์

ขาที่ตัดในขั้นตอนที่ 3 ต้องมีการเตรียมการขั้นสุดท้ายก่อนจึงจะสามารถติดตั้งได้ ส่วนปลายของขาที่สัมผัสกับพื้นต้องมี "เท้า" เพื่อป้องกันหุ่นยนต์จากพื้นเสียหาย รวมทั้งควบคุมการเสียดสีของขาบนพื้นด้วย ส่วนปลายของขาเป็นรู 1 3/ จากขอบ 8 นิ้ว ตัดไม้ที่พอดีกับขา แล้วเจาะรูในบล็อกไม้เพื่อให้ไม้ยื่นออกมาจากปลายท่อประมาณ 1/2 นิ้ว ขันให้เข้าที่ด้วยสลักเกลียวขนาด 1 1/2 นิ้ว 1/2-13 และน็อตล็อคไนลอน ทำซ้ำสำหรับห้าขาที่เหลือ

ขั้นตอนที่ 9: เริ่มการประชุม

เมื่อเสร็จสิ้นขั้นตอนก่อนหน้านี้ การประกอบหุ่นยนต์ก็พร้อมจะเสร็จสมบูรณ์! คุณจะต้องการประคองโครงบนบางสิ่งเมื่อคุณประกอบหุ่นยนต์ ลังนมเป็นความสูงที่สมบูรณ์แบบสำหรับงานนี้ วางโครงไว้บนฐานรองของคุณ

ขั้นตอนที่ 10: ติดตั้งมอเตอร์

นำมอเตอร์หนึ่งตัวมาใส่ในเฟรม (เช่นเดียวกับที่คุณทำเมื่อทำเครื่องหมายรูยึดสำหรับสลักเกลียวตัว U) เพิ่มโบลต์ขนาด 12-13 ขนาด 4 1/2 และน็อตล็อค แล้วขันทุกอย่างให้แน่นเพื่อให้มอเตอร์ถูกดึงขึ้นกับเฟรม แต่คุณยังคงสามารถหมุนมอเตอร์หมุนรอบโบลต์ได้ ตอนนี้ถ้ารูของคุณไม่มี (ของฉันไม่ได้เจาะ) จากนั้นหัวของโบลต์ไดรฟ์ก็จะไปชนกับสมาชิก Center cross ก่อนที่ฉันจะพูดถึงวิธีแก้ปัญหานี้ ฉันอยากจะชี้กลับไปที่ขั้นตอนที่ 4 ที่ฉันพูดถึงว่าฉัน ไม่สามารถเปลี่ยนขนาดขั้นบันไดบนหุ่นยนต์ของฉันได้ นั่นเป็นสาเหตุ อย่างที่คุณเห็นได้ชัดเจนว่าหากโบลต์ถูกวางไว้ในรูอื่น ๆ หัวของโบลต์จะกระทบกับชิ้นส่วน Center cross หรือรางเฟรม ปัญหานี้ เป็นข้อบกพร่องด้านการออกแบบที่เกิดจากการละเลยขนาดของหัวโบลต์เมื่อฉันสร้างแบบจำลอง CAD โปรดจำไว้ว่า หากคุณตัดสินใจที่จะสร้างหุ่นยนต์ คุณอาจต้องการเปลี่ยนขนาดหรือตำแหน่งของส่วนประกอบเพื่อให้สิ่งนี้ไม่ ไม่เกิดขึ้น ปัญหาการกวาดล้างของหัวโบลต์ทันทีสามารถบรรเทาได้โดยการเพิ่มไรเซอร์ขนาดเล็กใต้กระบอกของมอเตอร์เหนือค สมาชิกโรส เนื่องจากมอเตอร์สามารถหมุนรอบน๊อตยึดหลักได้ การยกกระบอกสูบของมอเตอร์จะทำให้เพลาขับยกขึ้น ดังนั้นเราจึงได้ระยะห่างที่จำเป็น ตัดเศษไม้หรือโลหะชิ้นเล็กๆ ที่ยกมอเตอร์ให้เพียงพอเพื่อให้มีระยะห่าง จากนั้นใส่ U-bolt และยึดด้วยน็อตล็อค ยึดน็อตบนสลักเกลียวยึดหลักด้วย ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับมอเตอร์อีกตัว

ขั้นตอนที่ 11: เพิ่มเพลาขา

เมื่อติดตั้งมอเตอร์แล้ว สามารถเพิ่มเพลาขาได้ เพิ่มเพลาหน้าก่อน ด้านหน้าของหุ่นยนต์ของฉันแสดงไว้ในภาพแรกด้านล่าง ใช้สลักเกลียวขนาด 5" 3/4-10 แล้วใส่เข้าไปเพื่อให้ยื่นออกมาจากเฟรม จากนั้น ใส่แหวนรองสองตัวและน็อตหกเหลี่ยมมาตรฐาน 3/4-10 สองตัว ขันน็อตให้แน่น ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับเพลาหน้าอีกอัน.ใส่เพลาล้อหลังต่อไป ใส่โบลท์ 3" ชี้ออกจากเฟรม เพิ่ม 3 เครื่องซักผ้า ทำซ้ำสำหรับเพลาล้อหลังอีกอัน สุดท้าย เพิ่มแหวนรองสามตัวให้กับโบลต์ไดรฟ์แต่ละตัวที่ข้อต่อของมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 12: เพิ่มขาหลังและข้อต่อ

สามขั้นตอนถัดไปนี้จะดำเนินการที่ด้านหนึ่งของหุ่นยนต์ ระบุตำแหน่งขาและส่วนเชื่อมโยง วางขาบนสลักเกลียวด้านหลัง และเพิ่มน็อตล็อคไนลอน 3/4-10 อย่าเพิ่งขัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตีนไม้ชี้ไปที่พื้น เพิ่มตัวเชื่อมโดยวางบนสลักเกลียวไดรฟ์ก่อน จากนั้นใช้สลักเกลียวขนาด 12-13 ขนาด 2 1/2 ต่อปลายอีกด้านของข้อต่อเข้ากับส่วนบนของขาโดยใส่แหวนรองระหว่างทั้งสอง เพิ่มน็อตล็อคไนลอนด้วย แต่อย่าขันให้แน่น

ขั้นตอนที่ 13: เพิ่มขากลางและข้อต่อ

ค้นหา Leg and Linkage อื่น เพิ่มขาเข้ากับสลักเกลียวไดรฟ์เหนือข้อต่อแรก โดยให้เท้าไม้ชี้ไปที่พื้น เพิ่มข้อต่อแรกเข้ากับเพลาหน้า จากนั้นต่อข้อต่อกับขาในลักษณะเดียวกับขั้นตอนที่ 12 อย่าขันสลักเกลียวให้แน่น

ขั้นตอนที่ 14: เพิ่มขาหน้าและข้อต่อ

ค้นหาขาที่สามและการเชื่อมโยง เพิ่มขาไปที่เพลาหน้าโดยให้เท้าไม้ชี้ไปที่พื้น เพิ่มตัวเชื่อมโบลต์ไดรฟ์ จากนั้นต่อเข้ากับส่วนบนของขาตามที่ทำในขั้นตอนที่ 12 เพิ่มน็อตล็อคไนลอน 3/4-10 เข้ากับสลักเกลียวขับและเพลาหน้า

ขั้นตอนที่ 15: ขันน็อตให้แน่นและทำซ้ำ 3 ขั้นตอนก่อนหน้า

เมื่อติดทุกอย่างแล้ว คุณสามารถขันน็อตให้แน่นได้! ขันให้แน่นเพื่อไม่ให้คุณหมุนโบลต์ด้วยมือ แต่หมุนได้อย่างง่ายดายด้วยประแจ เนื่องจากเราใช้น็อตล็อค น็อตเหล่านั้นจะอยู่ในตำแหน่งแม้ว่าข้อต่อจะเคลื่อนไหวตลอดเวลา ยังคงเป็นความคิดที่ดีที่จะตรวจสอบสิ่งเหล่านี้เป็นครั้งคราวในกรณีที่สามารถทำงานหลวมได้ เมื่อขันน็อตให้แน่นแล้ว ครึ่งหนึ่งของหุ่นยนต์ก็เสร็จเรียบร้อย ทำสามขั้นตอนก่อนหน้าสำหรับอีกครึ่งหนึ่งของหุ่นยนต์ เมื่อเสร็จแล้ว การก่อสร้างสำหรับงานหนักก็เสร็จสมบูรณ์ และเรามีบางอย่างที่ดูเหมือนหุ่นยนต์!

ขั้นตอนที่ 16: เวลาอิเล็กทรอนิกส์

ด้วยโครงสร้างที่ทนทาน ถึงเวลาที่จะมุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากฉันไม่มีงบประมาณสำหรับตัวควบคุมมอเตอร์ ฉันจึงตัดสินใจใช้รีเลย์เพื่อควบคุมมอเตอร์ รีเลย์อนุญาตให้มอเตอร์ทำงานที่ความเร็วเดียวเท่านั้น แต่นั่นเป็นราคาที่คุณจ่ายสำหรับวงจรควบคุมราคาถูก สำหรับสมองของหุ่นยนต์ ฉันใช้ Arduino mircocontroller ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์โอเพนซอร์สราคาถูก มีเอกสารประกอบมากมายสำหรับคอนโทรลเลอร์นี้ และใช้งานง่ายมาก (พูดในฐานะนักศึกษาวิศวกรรมเครื่องกลที่ไม่มีประสบการณ์เกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ก่อนภาคเรียนที่ผ่านมา) เนื่องจากรีเลย์ที่ใช้คือ 12 V จึงไม่สามารถควบคุมได้ ด้วยเอาต์พุตโดยตรงจาก Arduino (ซึ่งมีเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 5 V) ต้องใช้ทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อกับพินบน Arduino เพื่อส่ง 12 V (ซึ่งจะถูกดึงจากแบตเตอรี่กรดตะกั่ว) ไปยังรีเลย์ คุณสามารถดาวน์โหลดแผนผังการควบคุมมอเตอร์ด้านล่าง แผนผังถูกสร้างขึ้นโดยใช้โปรแกรมเค้าโครง EAGLE ของ CadSoft มันสามารถใช้ได้เป็นฟรีแวร์ ไม่รวมการเดินสายสำหรับจอยสติ๊กและสวิตช์/ปุ่ม เนื่องจากเป็นแบบพื้นฐาน (จอยสติ๊กจะทริกเกอร์สวิตช์สี่ตัวเท่านั้น ซึ่งเป็นการออกแบบที่เรียบง่ายมาก) มีบทช่วยสอนที่นี่ หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้วิธีต่อสวิตช์หรือปุ่มกดเข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์อย่างถูกต้อง คุณจะสังเกตเห็นว่ามีตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์แต่ละตัว คุณจะต้องทำการคำนวณเพื่อกำหนดว่าตัวต้านทานนี้ควรเป็นค่าใด เว็บไซต์นี้เป็นแหล่งข้อมูลที่ดีในการกำหนดค่าตัวต้านทานนี้ *ข้อจำกัดความรับผิดชอบ* ฉันไม่ใช่วิศวกรไฟฟ้า ฉันมีความเข้าใจคร่าวๆ เกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นฉันจะต้องกลบเกลื่อนรายละเอียดในขั้นตอนนี้ ฉันได้เรียนรู้อะไรมากมายจากชั้นเรียนของฉัน เรื่อง Making Things Interactive รวมถึงบทช่วยสอนแบบนี้จากเว็บไซต์ Arduino แผนผังมอเตอร์ซึ่งฉันวาดนั้น แท้จริงแล้วได้รับการออกแบบโดยออสติน บูชาน รองประธาน CMU Robotics Club ซึ่งช่วยฉันอย่างมากในด้านไฟฟ้าทั้งหมดของโครงการนี้

ขั้นตอนที่ 17: วางสายทั้งหมด

ฉันใช้ Proto Shield จาก Adafruit Industries เพื่อเชื่อมต่อทุกอย่างกับ Arduino คุณสามารถใช้ perfboard ได้ แต่ตัวป้องกันนั้นดีเพราะคุณสามารถวางมันลงบน Arduino ได้โดยตรงและพินก็เชื่อมต่อกันทันที อย่างไรก็ตาม ก่อนที่คุณจะเริ่มเดินสาย ให้หาสิ่งที่จะติดตั้งส่วนประกอบต่างๆ เข้าพื้นที่ที่คุณมีภายในตู้จะเป็นตัวกำหนดวิธีการจัดเรียง ฉันใช้โครงงานสีน้ำเงินที่พบใน CMU Robotics Club คุณจะต้องทำให้ Arduino ง่ายต่อการตั้งโปรแกรมใหม่โดยไม่ต้องเปิดกล่องหุ้ม เนื่องจากตัวเครื่องของฉันมีขนาดเล็กและแน่นหนา ฉันจึงไม่สามารถเสียบสาย USB เข้ากับ Arduino ได้อย่างเดียว มิฉะนั้นจะไม่มีที่ว่างสำหรับแบตเตอรี่ ดังนั้นฉันจึงต่อสาย USB เข้ากับ Arduino โดยตรงโดยการบัดกรีสายไฟที่ด้านล่างของแผงวงจรพิมพ์ ฉันแนะนำให้ใช้กล่องที่มีขนาดใหญ่พอเพื่อที่คุณจะได้ไม่ต้องทำเช่นนี้ เมื่อคุณมีกล่องหุ้มแล้ว ให้ต่อวงจร คุณอาจต้องการตรวจสอบเป็นระยะ ๆ โดยเรียกใช้รหัสทดสอบจาก Arduino ทุกครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งต่าง ๆ ถูกเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง เพิ่มสวิตช์และปุ่มของคุณ และอย่าลืมเจาะรูในตัวเครื่องเพื่อให้สามารถติดตั้งได้ ฉันได้เพิ่มตัวเชื่อมต่อจำนวนมากเพื่อให้สามารถถอดชุดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดออกจากแชสซีได้อย่างง่ายดาย แต่ขึ้นอยู่กับคุณทั้งหมด คุณต้องการทำสิ่งนี้หรือไม่ การเชื่อมต่อโดยตรงกับทุกสิ่งเป็นสิ่งที่ยอมรับได้อย่างสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 18: ติดตั้งตู้อิเล็กทรอนิกส์

เมื่อเดินสายเสร็จแล้ว คุณสามารถประกอบโครงเข้ากับโครงได้ ฉันเจาะรูสองรูในตู้ของฉัน จากนั้นวางกล่องหุ้มไว้บนหุ่นยนต์ และใช้หมัดเพื่อย้ายตำแหน่งของรูไปยังเฟรม จากนั้นฉันก็เจาะรูในโครงสำหรับสกรูโลหะแผ่นสองตัว ซึ่งยึดโครงเข้ากับโครง เพิ่มแบตเตอรี่ Arduino แล้วปิด! ตำแหน่งของกล่องหุ้มนั้นขึ้นอยู่กับคุณ ฉันพบว่าการติดตั้งระหว่างมอเตอร์จะสะดวกที่สุด

ขั้นตอนที่ 19: เพิ่มแบตเตอรี่และคุณลักษณะด้านความปลอดภัย

ขั้นตอนต่อไปคือการเพิ่มแบตเตอรี่กรดตะกั่ว คุณจะต้องติดตั้งแบตเตอรี่ในลักษณะบางอย่าง ฉันเชื่อมเหล็กทำมุมกับโครงเพื่อสร้างถาดใส่แบตเตอรี่ แต่แท่นไม้ก็ใช้ได้เช่นกัน ยึดแบตเตอรี่ด้วยสายรัดบางประเภท ฉันใช้สายบันจี้จัม ต่อสายแบตเตอรี่ทั้งหมดด้วยสายวัด 14 เส้น เนื่องจากฉันใช้มอเตอร์ของฉันที่ 12 V (และรีเลย์ได้รับการจัดอันดับที่ 12 V เท่านั้น) ฉันจึงต่อแบตเตอรี่แบบขนาน สิ่งนี้ก็จำเป็นเช่นกันเนื่องจากฉันใช้มอเตอร์ 24 โวลต์ต่ำเกินไป แบตเตอรี่เพียงก้อนเดียวไม่สามารถจ่ายกระแสไฟเพียงพอที่จะหมุนมอเตอร์ทั้งสองได้ คุณลักษณะด้านความปลอดภัยเนื่องจากเรากำลังจัดการกับแบตเตอรี่ที่มีกระแสไฟสูงและหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ จึงจำเป็นต้องนำคุณลักษณะด้านความปลอดภัยบางอย่างมาใช้ ขั้นแรก ควรเพิ่มฟิวส์ระหว่างแบตเตอรี่ขั้ว +12 V กับรีเลย์ ฟิวส์จะปกป้องคุณและแบตเตอรี่ในกรณีที่มอเตอร์พยายามดึงกระแสไฟมากเกินไป ฟิวส์ 30 แอมป์น่าจะเพียงพอ วิธีง่ายๆ ในการเพิ่มฟิวส์คือซื้อซ็อกเก็ตฟิวส์แบบอินไลน์ แบตเตอรี่ที่ฉันใช้ (กู้มาจากเซกเวย์เลียนแบบที่บริจาคให้กับ CMU Robotics Club) มาพร้อมกับช่องเสียบฟิวส์แบบอินไลน์ ซึ่งฉันนำมาใช้กับหุ่นยนต์ของฉันซ้ำ Emergency Stop นี่อาจเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของหุ่นยนต์ หุ่นยนต์ที่ใหญ่และทรงพลังนี้สามารถสร้างความเสียหายร้ายแรงได้หากมันควบคุมไม่ได้ ในการสร้างการหยุดฉุกเฉิน ให้เพิ่มสวิตช์เปิด/ปิดกระแสไฟสูงแบบอนุกรมโดยที่สายไฟออกจากขั้ว +12 V ระหว่างฟิวส์และรีเลย์ ด้วยสวิตช์นี้ คุณสามารถตัดกำลังไปยังมอเตอร์ได้ทันทีหากหุ่นยนต์ควบคุมไม่ได้ ติดตั้งบนหุ่นยนต์ในตำแหน่งที่คุณสามารถปิดเครื่องได้ด้วยมือเดียว - คุณควรติดตั้งกับสิ่งที่ติดอยู่กับโครงที่สูงกว่าขาของหุ่นยนต์อย่างน้อย 1 ฟุต ไม่ว่าในกรณีใดๆ คุณไม่ควรเรียกใช้หุ่นยนต์ของคุณโดยไม่ได้ติดตั้งระบบหยุดฉุกเฉิน

ขั้นตอนที่ 20: กำหนดเส้นทางสายไฟ

เมื่อใส่แบตเตอรี่ ฟิวส์ และจุดหยุดฉุกเฉินแล้ว ให้เดินสายไฟทั้งหมด ความเรียบร้อยมีค่า! ร้อยสายไฟตามกรอบและใช้สายรัดซิปเพื่อยึดให้แน่น

ขั้นตอนที่ 21: คุณพร้อมที่จะร็อค

ณ จุดนี้หุ่นยนต์พร้อมที่จะเคลื่อนไหว! เพียงอัปโหลดโค้ดไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ คุณก็พร้อมแล้ว หากคุณกำลังเปิดเครื่องเป็นครั้งแรก ให้วางหุ่นยนต์ไว้บนลังนม/ฐานรองเพื่อให้ขาของมันหลุดจากพื้น มีบางอย่างผิดพลาดแน่นอนในครั้งแรกที่คุณเริ่มต้นใช้งาน และการที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่บนพื้นเป็นวิธีที่แน่นอนในการทำให้สิ่งต่างๆ แย่ลงและปลอดภัยน้อยลง แก้ไขปัญหาและทำการปรับเปลี่ยนตามความจำเป็น

รหัสควบคุมของฉันสำหรับหุ่นยนต์มีให้ดาวน์โหลดในไฟล์.txt ด้านล่าง แน่นอนว่าตอนนี้หุ่นยนต์เจ๋งแล้ว แต่มันจะไม่เจ๋งกว่านี้เหรอถ้าคุณสามารถขี่มันได้

ขั้นตอนที่ 22: เพิ่มเก้าอี้

เพื่อให้หุ่นยนต์ขี่ได้มากขึ้น ให้เพิ่มเก้าอี้! ฉันหาได้เพียงที่นั่งพลาสติกกับเก้าอี้ ดังนั้นฉันจึงต้องเชื่อมโครงเข้ากับเก้าอี้ คุณไม่จำเป็นต้องทำโครงเองหากมีโครงติดอยู่กับที่นั่งอยู่แล้ว ฉันต้องการทำให้เก้าอี้ของฉันถอดออกได้ง่าย เพื่อให้หุ่นยนต์ใช้งานได้มากขึ้น ถ้าฉันต้องการใช้มันเพื่อลากวัตถุขนาดใหญ่ เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ ฉันได้สร้างระบบการติดตั้งโดยใช้กระบอกสูบอะลูมิเนียมที่พอดีกับท่อเหล็กสี่เหลี่ยมขนาด 1" x 1" อย่างแน่นหนา หมุดสองตัวถูกยึดเข้ากับโครงและอีกสองตัวติดกับเก้าอี้ พวกเขาสอดเข้าไปในส่วนตัดขวางที่สอดคล้องกันบนเก้าอี้และโครง ต้องใช้ความระมัดระวังเล็กน้อยในการเปิดและปิด แต่ติดตั้งได้อย่างปลอดภัย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ค่อนข้างหยาบ

ขั้นตอนที่ 23: เพิ่มจอยสติ๊ก

เมื่อคุณนั่งอยู่บนหุ่นยนต์ คุณอาจต้องการวิธีการควบคุมบางอย่าง จอยสติ๊กใช้งานได้ดีสำหรับจุดประสงค์นี้ ฉันติดตั้งจอยสติ๊กในกล่องเล็กๆ ที่ทำจากแผ่นโลหะและแผ่นพลาสติก สวิตช์หยุดฉุกเฉินยังติดตั้งอยู่ในกล่องนี้ ในการติดจอยสติ๊กในระดับความสูงที่สบายสำหรับผู้ควบคุมที่นั่ง ฉันใช้ท่ออะลูมิเนียมสี่เหลี่ยมชิ้นหนึ่ง ท่อถูกยึดเข้ากับเฟรม และการเดินสายไฟสำหรับจอยสติ๊กและการหยุดฉุกเฉินจะถูกป้อนผ่านด้านในของท่อ กล่องจอยสติ๊กติดตั้งอยู่ที่ด้านบนของท่ออะลูมิเนียมด้วยสลักเกลียวสองสามตัว

ขั้นตอนที่ 24: การครอบงำโลก

คุณทำเสร็จแล้ว! ปลดปล่อย Hexabot ของคุณไปทั่วโลก!

ขั้นตอนที่ 25: บทส่งท้าย

ฉันได้เรียนรู้มากมายในกระบวนการสร้าง (และการบันทึก) หุ่นยนต์ตัวนี้ เป็นความสำเร็จที่น่าภาคภูมิใจที่สุดในอาชีพการสร้างหุ่นยนต์ของฉัน หมายเหตุบางส่วนหลังจากขี่และใช้งาน Hexabot:-ระยะของการหมุนระหว่างมอเตอร์ทั้งสองส่งผลต่อความสามารถในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ดูเหมือนว่าการเพิ่มตัวเข้ารหัสให้กับมอเตอร์จะช่วยให้ควบคุมการเดินได้ดีขึ้น-ขาไม้ปกป้องพื้นได้ แต่ก็ไม่ได้สมบูรณ์แบบ มีแนวโน้มว่าจะเกิดการลื่นไถลบนพื้นผิวในปริมาณที่เหมาะสม ซึ่งฉันได้ทดสอบไปแล้ว (พื้นไม้ พื้นคอนกรีตเรียบ และพื้นเสื่อน้ำมัน)- หุ่นยนต์อาจต้องการเท้าที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่กว่าเพื่อเดินบนพื้นหญ้า/สิ่งสกปรก พื้นผิว แม้ว่าฉันจะยังไม่ได้ทดสอบกับพื้นผิวเหล่านี้ แต่ดูเหมือนว่าเนื่องจากมวลของมัน มันจึงมีแนวโน้มที่จะจมลงสู่พื้นเนื่องจากพื้นที่ผิวเท้าเล็ก - กับแบตเตอรี่ที่ฉันมี (ตะกั่ว 12V 17Ah 2 ก้อน) ต่อสายแบบขนานกัน) เวลาทำงานของหุ่นยนต์น่าจะประมาณ 2.5 ~ 3 ชั่วโมงของการใช้งานเป็นช่วงๆ- ด้วยมอเตอร์ที่ผมมี ผมประเมินความจุของหุ่นยนต์จะอยู่ที่ประมาณ 200 ปอนด์

ขั้นตอนที่ 26: เครดิต

โครงการนี้จะเกิดขึ้นไม่ได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากบุคคลและองค์กรต่อไปนี้ Mark Gross Professor of Computational Design in CMU's School of Architecture ขอบคุณ Mark ที่สอนการเขียนโปรแกรมให้ฉัน อิเล็กทรอนิกส์ และเหนือสิ่งอื่นใด กระตุ้นให้ฉันทำโครงการนี้ !Ben Carter Scene Shop Supervisor, CMU Drama Department Ben เป็นผู้สอนของฉันสำหรับวิชาเชื่อมที่ฉันเรียนในเทอมที่ผ่านมา (ฤดูใบไม้ร่วง 2008) เขายังสามารถรับท่อเหล็กทั้งหมดที่ฉันต้องการได้ฟรี! Austin Buchan CMU Robotics Club 2008-2009 รองประธานออสตินเป็นกูรูด้านวิศวกรรมไฟฟ้าประจำของ CMU Robotics Club เขาออกแบบวงจรควบคุมมอเตอร์บริดจ์ h และยินดีตอบคำถามเกี่ยวกับไฟฟ้าของฉันเสมอ The Carnegie Mellon University Robotics ClubThe Robotics Club น่าจะเป็นแหล่งข้อมูลโครงการที่สำคัญที่สุดสำหรับนักศึกษาในวิทยาเขต พวกเขาไม่เพียงแต่มีร้านขายเครื่องจักรที่มีอุปกรณ์ครบครัน ม้านั่งอิเล็กทรอนิกส์ และตู้เย็นเท่านั้น แต่ยังมีสมาชิกจำนวนมากที่ยินดีแบ่งปันความเชี่ยวชาญในหัวข้อนั้นๆ เสมอ ไม่ว่าจะเป็นการเขียนโปรแกรมหรือการออกแบบส่วนประกอบเครื่องจักร ฉันทำงานโครงการส่วนใหญ่ใน Robotics Club มอเตอร์และแบตเตอรี่ของ Hexabot (ทั้งส่วนประกอบราคาแพง) มาจากส่วนต่างๆ ของโปรเจ็กต์แบบสุ่มของคลับ

รองชนะเลิศอันดับ 1 ใน Workshop Craftsman of the Future Contest