Arachnoid: 16 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:15

Së pari, do të donim t'ju falënderonim për kohën dhe konsideratën tuaj. Partneri im Tio Marello dhe unë, Chase Leach, u argëtuam shumë duke punuar në projekt dhe duke kapërcyer sfidat që ai paraqiti. Ne jemi aktualisht studentë të Distriktit Shkollor të Wilkes Barre Area S. T. E. M. Akademia Unë jam një Junior dhe Tio është një Student i Dytë. Projekti ynë, Arachnoid është një robot me katër këmbë të cilin e kemi bërë duke përdorur një printer 3D, Bread Board dhe një Arduino MEGA 2560 R3 Board. Qëllimi i synuar i projektit ishte krijimi i një roboti me katër këmbë në këmbë. Pas shumë punës dhe testimit ne kemi krijuar me sukses një robot me katër këmbë pune. Ne jemi të ngazëllyer dhe mirënjohës për këtë mundësi për t'ju paraqitur projektin tonë, Arachnoid.

Hapi 1: Materialet

Materialet që përdorëm për robotin me katër këmbë përfshinin: printerin 3D, rondele të materialeve mbështetëse, tabaka për printim 3D, material printimi 3D, prerës teli, një tabelë buke, mbajtëse baterie, një kompjuter, bateri AA, kasetë elektrike, kasetë, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, bordi Arduino MEGA 2560 R3, telat e kërcyesit, softueri Inventor 2018 dhe softueri Arduino IDE. Ne përdorëm kompjuterin për të drejtuar softuerin dhe printerin 3D që përdorëm. Ne përdorëm softuerin Inventor kryesisht për hartimin e pjesëve, kështu që nuk është e nevojshme që dikush ta bëjë këtë në shtëpi, sepse të gjithë skedarët e pjesëve që kemi krijuar janë dhënë në këtë udhëzues. Softueri Arduino IDE u përdor për programimin e robotit, i cili është gjithashtu i panevojshëm për njerëzit që e bëjnë atë në shtëpi, sepse ne gjithashtu kemi siguruar programin që ne po përdorim. Printeri 3D, larësja e materialit mbështetës, materiali i printimit 3D dhe tabakët e printimit 3D u përdorën të gjitha për procesin e fabrikimit të pjesëve nga të cilat ishte bërë Arachnoid. Ne përdorëm mbajtëset e baterive, bateritë AA, telat e kërcyesit, shiritin elektrik dhe hapësit e telave u përdorën së bashku për të krijuar paketën e baterisë. Bateritë u futën në mbajtëset e baterisë dhe prerësit e telave u përdorën për të prerë fundin e telave të paketës së baterisë dhe telave të bluzave, në mënyrë që ato të mund të zhvisheshin dhe përdridheshin së bashku, pastaj të ngjiteshin me shirit elektrik. Pllaka e bukës, telat e kërcyesit, bateria dhe Ardiuno u përdorën për të krijuar një qark që furnizonte me energji motorët dhe i lidhte ato me kunjat e kontrollit të Arduino. Ngjitësja e çmendur u përdor për të bashkuar motorët servo në pjesët e robotit. Stërvitja dhe vidhat u përdorën për montimin e elementeve të tjerë të robotit. Vidhat duhet të duken si ajo në foton e dhënë, por madhësia mund të bazohet në gjykim. Kaseta Skoceze dhe Zip Ties u përdorën kryesisht për menaxhimin e telave. Në fund, ne shpenzuam gjithsej 51.88 dollarë për materialet që nuk i kishim pranë.

Furnizimet që kishim në dorë

1. (Sasia: 1) Printer 3D
2. (Sasia: 1) Rondele Materiale Mbështetëse
3. (Sasia: 5) Sirtaret e printimit 3D
4. (Shuma: 27.39 in^3) Materiali i printimit 3D
5. (Sasia: 1) Prerës telash
6. (Sasia: 1) Stërvitje
7. (Sasia: 24) Vida
8. (Sasia: 1) Breadboard
9. (Sasia: 4) Mbajtësit e Baterisë
10. (Sasia: 1) Kompjuter
11. (Sasia: 8) Bateri AA
12. (Shuma: 4) Lidhëse zip
13. (Sasia: 1) Shirit Elektrik
14. (Shuma: 1) Shirit Skocez

Furnizimet që kemi blerë

1. (Shuma: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Kostoja totale: 23.99 dollarë)
2. (Shuma: 2) Ngjitës i çmendur (Kostoja totale: $ 7.98)
3. (Shuma: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Kostoja totale: $ 12.95)
4. (Shuma: 38) Telat Jumper (Kostoja totale: $ 6.96)

Kërkohet Softuer

1. Shpikësi 2018
2. Mjedisi i Zhvillimit të Integruar Arduino

Hapi 2: Orët e shpenzuara në Kuvend

Ne kaluam disa orë në krijimin e robotit tonë me katër këmbë, por pjesa më e madhe e kohës që përdorëm u shpenzua për programimin e Arachnoid. Na u deshën afro 68 orë për të programuar robotin, 57 orë printim, 48 orë dizajnim, 40 orë montim dhe 20 orë testim.

Hapi 3: Aplikimet STEM

Shkenca

Aspekti shkencor i projektit tonë hyn në lojë gjatë krijimit të qarkut që u përdor për të fuqizuar motorët servo. Ne aplikuam kuptimin tonë të qarqeve, më konkretisht vetinë e qarqeve paralele. Kjo pronë është se qarqet paralele furnizojnë të njëjtin tension për të gjithë përbërësit brenda qarkut.

Teknologji

Përdorimi ynë i teknologjisë ishte shumë i rëndësishëm gjatë gjithë procesit të projektimit, montimit dhe programimit të Arachnoid. Ne përdorëm softuerin e dizajnit të ndihmuar nga kompjuteri, Inventor për të krijuar të gjithë robotin me katër këmbë duke përfshirë: trupin, kapakun, kofshët dhe viçat. Të gjitha pjesët e dizajnuara u shtypën nga një printer 3D. Duke përdorur Arduino I. D. E. softuer, ne ishim në gjendje të përdorim motorët Arduino dhe servo për të bërë ecjen Arachnoid.

Inxhinieri

Aspekti inxhinierik i projektit tonë është procesi përsëritës i përdorur për të hartuar pjesët e bëra për robotin me katër këmbë. Na u desh të krijonim ide për mënyrat për të bashkuar motorët dhe për të vendosur Arduino dhe dërrasën e bukës. Aspekti programues i projektit na kërkoi gjithashtu që të mendojmë në mënyrë krijuese për zgjidhjet e mundshme të problemeve që hasëm. Në fund, metoda që përdorëm ishte efektive dhe na ndihmoi që roboti të lëvizte në mënyrat që na duheshin.

Matematikë

Aspekti matematikor i projektit tonë është përdorimi i ekuacioneve për të llogaritur sasinë e tensionit dhe rrymës që na duheshin për të fuqizuar motorin i cili kërkonte zbatimin e Ligjit të Ohmit. Ne gjithashtu përdorëm matematikën për të llogaritur madhësinë e të gjitha pjesëve individuale të krijuara për robotin.

Hapi 4: Kapaku i robotit me katër përsëritje me katër këmbë

Kapaku për Arachnoid u krijua me katër kunja në pjesën e poshtme të cilat ishin të përmasave dhe të vendosura brenda vrimave të bëra në trup. Këto kunja, së bashku me ndihmën e Crazy Glue ishin në gjendje të ngjisnin kapakun në trupin e robotit. Kjo pjesë u krijua për të ndihmuar në mbrojtjen e Ardiuno dhe për t'i dhënë robotit një pamje më të përfunduar. Ne vendosëm të ecnim përpara me modelin aktual, por ai kishte kaluar dy përsëritje të dizajnit para se të zgjidhej ky.

Hapi 5: Trupi i robotit me përsëritje të katërt

Kjo pjesë u krijua për të vendosur katër motorët e përdorur për të lëvizur pjesët e kofshës, Arduino dhe pjatën e bukës. Ndarjet në anët e trupit u bënë më të mëdha se motorët që ne po përdorim aktualisht për projektin i cili u bë me pjesën ndarëse në mendje. Ky dizajn në fund lejoi shpërndarjen e duhur të nxehtësisë dhe bëri të mundur lidhjen e motorëve duke përdorur vida pa shkaktuar dëme të mundshme në trup të cilat do të merrnin shumë më shumë për t'u ribotuar. Vrimat në pjesën e përparme dhe mungesa e një muri në pjesën e pasme të trupit u bënë me qëllim, në mënyrë që telat të futeshin në Arduino dhe tabelën e bukës. Hapësira në mes të trupit ishte projektuar për Arduino, bordin e bukës dhe bateritë për tu vendosur. Ekzistojnë gjithashtu katër vrima të dizajnuara në pjesën e poshtme të pjesës të destinuara posaçërisht për telat e motorëve servo që të kalojnë dhe të futen në mbrapa robotit. Kjo pjesë është një nga më të rëndësishmet pasi shërben si bazë për të cilën është projektuar çdo pjesë tjetër. Ne kaluam dy përsëritje para se të vendosnim për atë të shfaqur.

Hapi 6: Hapësira servo motorike e përsëritjes së dytë

Ndarësi i servo motorit është krijuar posaçërisht për ndarjet në anët e trupit të Arachnoid. Këto ndarës u krijuan me idenë në mendje se çdo shpim në anën e trupit mund të jetë potencialisht i rrezikshëm dhe të na bëjë të humbasim materiale dhe kohë për të ribotuar pjesën më të madhe. Kjo është arsyeja pse ne në vend të kësaj shkuam me ndarësin i cili jo vetëm që e zgjidhi këtë çështje, por gjithashtu na lejoi të krijojmë një hapësirë më të madhe për motorët që ndihmon në parandalimin e mbinxehjes. Hapësira kaloi nëpër dy përsëritje. Ideja origjinale përfshinte: dy mure të hollë në të dyja anët që lidheshin me një ndarës të dytë. Kjo ide u hoq sepse ne do të ishim më të lehtë të shponim secilën anë veç e veç, kështu që nëse njëra dëmtohet, tjetra nuk do të ketë nevojë gjithashtu të hidhet tutje. Ne printuam 8 prej këtyre pjesëve që ishte e mjaftueshme për t'u ngjitur në pjesën e sipërme dhe të poshtme të ndarjes së motorit në trup. Ne pastaj përdorëm një stërvitje që ishte përqendruar në anën e gjatë të pjesës për të krijuar një vrimë pilot e cila më pas u përdor për një vidë në të dy anët e motorit për montim.

Hapi 7: Pjesa e dytë e përsëritjes së pjesës së kofshës së këmbës së robotit në këmbë

Kjo pjesë është kofshë ose gjysma e sipërme e këmbës së robotit. Ajo u krijua me një vrimë në pjesën e brendshme të pjesës që ishte bërë posaçërisht për armaturën që vinte me motorin i cili ishte modifikuar për robotin tonë. Ne gjithashtu shtuam një çarë në pjesën e poshtme të pjesës e cila ishte bërë për motorin që do të përdoret për të lëvizur gjysmën e poshtme të këmbës. Kjo pjesë trajton shumicën e lëvizjeve kryesore të këmbës. Përsëritja aktuale e kësaj pjese që ne po përdorim është e dyta pasi e para kishte një dizajn më të trashë që vendosëm se ishte e panevojshme.

Hapi 8: Përsëritja e pestë e nyjës së gjurit të robotit me katër këmbë

Lidhja e gjurit ishte një nga pjesët më të ndërlikuara për tu dizajnuar. U deshën disa llogaritje dhe teste, por modeli aktual i treguar funksionon mjaft bukur. Kjo pjesë u krijua për të lëvizur rreth motorit në mënyrë që të transferojë në mënyrë efikase lëvizjen e motorit në lëvizje në viç ose këmbë. U deshën pesë përsëritje të dizajnit dhe ridizajnimit për të krijuar, por forma specifike që u krijua rreth vrimave maksimizoi shkallët e mundshme të lëvizjes, ndërsa nuk humbi forcën që ne kërkuam prej saj. Ne gjithashtu i bashkangjitëm motorët duke përdorur më shumë armatura që futen në vrimat në anët dhe përshtaten në mënyrë perfekte në motor duke na lejuar të përdorim vida për ta mbajtur atë në vend. Vrima pilot në pjesën e poshtme të pjesës bëri të mundur shmangien e shpimit dhe dëmtimin e mundshëm.

Hapi 9: Përsëritja e 3 -të Viçi i këmbës së robotit me katër këmbë

Gjysma e dytë e këmbës së robotit u krijua në atë mënyrë që, pavarësisht se si roboti e ul këmbën, do të mbante gjithmonë të njëjtën sasi tërheqjeje. Kjo falë modelit gjysmërrethor të këmbës dhe jastëkut të shkumës të cilin e kemi prerë dhe ngjitur në fund. Në fund të fundit i shërben mirë qëllimit të tij, i cili lejon robotin të prekë tokën dhe të ecë. Ne kaluam tre përsëritje me këtë model i cili kryesisht përfshinte ndryshime në gjatësinë dhe modelin e këmbës.

Hapi 10: Shkarkimet për Skedarët e Pjesëve Inventor

Këto skedarë janë nga Inventor. Ato janë në mënyrë specifike pjesë e skedarëve për të gjitha pjesët e përfunduara që kemi projektuar për këtë projekt.

Hapi 11: Asambleja

Videoja që kemi siguruar shpjegon se si e kemi montuar Arachnoidin, por një pikë që nuk u përmend në të është se ju do të duhet të hiqni kllapën plastike nga të dy anët e motorit duke e prerë atë dhe duke e lëmuar atë ku ishte dikur. Me Fotografitë e tjera të ofruara janë marrë gjatë montimit.

Hapi 12: Programimi

Gjuha e programimit arduiono bazohet në gjuhën e programimit C. Brenda redaktorit të kodit Arduino, ai na jep dy funksione.

• void setup (): I gjithë kodi brenda këtij funksioni ekzekutohet një herë në fillim
• void loop (): Kodi brenda funksionit lakon pa fund.

Kontrolloni më poshtë duke klikuar në lidhjen portokalli për të parë më shumë informacion mbi kodin!

Ky është kodi për ecjen

#përfshi

classServoManager {

publike:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BackLeftThigh;

Servo BackLeftKnee;

voidsetup () {

FrontRightThigh.tash (2);

BackRightThigh.tach (3);

FrontLeftThigh.tash (4);

BackLeftThigh.tach (5);

FrontRightKnee.tach (8);

BackRightKnee.tach (9);

FrontLeftKnee.tash (10);

BackLeftKnee.tash (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);

}

};

Menaxher i ServoManager;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

vonesa (1000);

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

vonesa (5000);

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

vonesa (1000);

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

vonesa (1000);

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

vonesa (1000);

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

vonesa (1000);

}

shikoni rawQuad.ino të pritur me ❤ nga GitHub

Hapi 13: Testimi

Videot që shtuam këtu po na testojnë Arachnoid. Pikat ku e shihni duke ecur janë pak të shkurtra por ne besojmë se duhet t’ju japë një ide se si është bërë ecja e robotit me katër këmbë. Kah fundi i projektit tonë ne e bëmë atë të ecë, por shumë ngadalë, kështu që qëllimi ynë u përmbush. Videot e mëparshme janë duke na testuar motorët që i kemi lidhur për pjesën e sipërme të këmbës.

Hapi 14: Gjatë Procesit të Projektimit dhe Shtypjes

Videot që shtuam këtu janë kryesisht kontrolle progresi gjatë gjithë procesit të projektimit dhe printimit të pjesëve që kemi bërë.

Hapi 15: Përmirësime të mundshme

Ne morëm kohë për të menduar se si do të ecnim përpara me Arachnoid nëse do të kishim më shumë kohë me të dhe do të dilnim me disa ide. Ne do të kërkonim një mënyrë më të mirë për të fuqizuar Arachnoid duke përfshirë: gjetjen e një pakete më të mirë, më të lehtë të baterisë që mund të rimbushet. Ne gjithashtu do të kërkojmë një mënyrë më të mirë për të bashkuar motorët servo në gjysmën e sipërme të këmbës që kemi projektuar duke ridizajnuar pjesën që kemi krijuar. Një konsideratë tjetër që kemi bërë është lidhja e një aparati fotografik me robotin, në mënyrë që të përdoret për të hyrë në zona që përndryshe nuk arrihen nga njerëzit. Të gjitha këto konsiderata na kishin kaluar në mendje ndërsa po projektonim dhe montonim robotin, por nuk ishim në gjendje t'i ndiqnim për shkak të kufizimeve kohore.

Hapi 16: Dizajni përfundimtar

Në fund, ne jemi mjaft të kënaqur me mënyrën sesi doli modeli ynë përfundimtar dhe shpresojmë që ju të ndiheni në të njëjtën mënyrë. Faleminderit për kohën dhe konsideratën tuaj.