Araknoid: 16 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

İlk olaraq, ayırdığınız vaxta və diqqətinizə görə sizə təşəkkür etmək istərdik. Tərəfdaşım Tio Marello və mən Chase Leach, layihə üzərində işləyərkən və təqdim etdiyi çətinliklərin öhdəsindən gəlməklə çox əyləndik. Hal hazırda Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. şagirdiyik. Akademiya mən kiçikəm, Tio isə ikinci kursdur. Layihəmiz olan Arachnoid, 3D printer, Çörək taxtası və Arduino MEGA 2560 R3 lövhəsi istifadə edərək hazırladığımız dördqat robotdur. Layihə üçün nəzərdə tutulan məqsəd, gəzən dördlü robot yaratmaq idi. Çox işdən və sınaqdan sonra uğurla işləyən dördlü robot yaratdıq. Araknoid layihəmizi sizə təqdim etmək fürsətinə görə həyəcanlı və minnətdarıq.

Addım 1: Materiallar

Dördbucaqlı robot üçün istifadə etdiyimiz materiallara daxildir: 3D printer, dəstək materialı yuyucusu, 3D çap qabları, 3D çap materialı, tel kəsicilər, çörək taxtası, batareya tutacaqları, kompüter, AA batareyaları, elektrik lenti, skotç lenti, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 lövhəsi, tullanan tellər, Inventor 2018 proqramı və Arduino IDE proqramı. Proqramı və istifadə etdiyimiz 3D printeri işlətmək üçün kompüterdən istifadə etdik. Inventor proqramını əsasən hissələrin dizaynı üçün istifadə etdik, buna görə də evdə bunu edən hər kəsə lazım deyil, çünki yaratdığımız bütün hissə sənədləri bu təlimatda verilir. Arduino IDE proqramı robotu proqramlaşdırmaq üçün istifadə edildi, bu da evdə hazırlayan insanlar üçün lazımsızdır, çünki istifadə etdiyimiz proqramı da təmin etmişik. 3D printer, dəstək materialı yuyucusu, 3D çap materialı və 3D çap qabları, Arachnoidin hazırlandığı hissələrin hazırlanması prosesində istifadə edilmişdir. Batareya tutacaqlarından, AA batareyalarından, tullanan tellərdən, elektrik lentindən və tel kəsicilərdən istifadə edərək birlikdə istifadə etdik. Batareyalar batareya tutacaqlarına yerləşdirildi və tel kəsicilər həm batareya paketinin, həm də tullanan tellərin tellərinin uclarını kəsmək üçün istifadə edildi, beləliklə soyunub bir -birinə bükülüb sonra elektrik lenti ilə bantlandı. Çörək taxtası, tullanan tellər, batareya paketi və Ardiuno, mühərriklərə enerji verən və Arduino idarəetmə pimlərinə bağlayan bir dövrə yaratmaq üçün istifadə edilmişdir. Robotun hissələrinə servo mühərrikləri bağlamaq üçün Crazy Glue istifadə edildi. Matkap və vintlər robotun digər elementlərini montaj etmək üçün istifadə edilmişdir. Vintlər təqdim olunan şəkildəki kimi görünməlidir, lakin ölçüsü mühakiməyə əsaslana bilər. Scotch Bant və Zip Bağları əsasən tel idarəçiliyində istifadə edilmişdir. Sonda əlimizdə olmayan materiallara ümumilikdə 51,88 dollar xərclədik.

Əlimizdə olan Təchizatlar

1. (Miqdarı: 1) 3D printer
2. (Miqdarı: 1) Dəstəkləyici Material Yuyucusu
3. (Miqdarı: 5) 3D Çap Tepsiləri
4. (Miqdarı: 27.39 in^3) 3D Çap Materialı
5. (Miqdarı: 1) Tel kəsicilər
6. (Miqdarı: 1) Qazma
7. (Miqdarı: 24) Vintlər
8. (Məbləğ: 1) Çörək lövhəsi
9. (Miqdarı: 4) Batareya tutacaqları
10. (Miqdarı: 1) Kompüter
11. (Miqdarı: 8) AA Batareyaları
12. (Miqdarı: 4) Zip bağları
13. (Miqdarı: 1) Elektrik lenti
14. (Miqdarı: 1) Scotch Bant

Aldığımız Materiallar

1. (Miqdarı: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Ümumi Qiymət: $ 23.99)
2. (Miqdarı: 2) Crazy Glue (Ümumi Qiymət: $ 7.98)
3. (Məbləğ: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Ümumi Qiymət: $ 12.95)
4. (Miqdarı: 38) Jumper Telləri (Ümumi Qiymət: $ 6.96)

Proqram təminatı tələb olunur

1. İxtiraçı 2018
2. Arduino İnteqrasiya İnkişaf Mühiti

Addım 2: Montaj üçün sərf olunan saatlar

Dördbucaqlı robotumuzun yaradılmasına bir neçə saat sərf etdik, lakin istifadə etdiyimiz ən böyük vaxt araknoidin proqramlaşdırılmasına sərf edildi. Robotu proqramlaşdırmaq üçün təxminən 68 saat, 57 saat çap, 48 saat dizayn, 40 saat montaj və 20 saat sınaq apardıq.

Addım 3: STEM Tətbiqləri

Elm

Layihəmizin elmi tərəfi, servo mühərrikləri gücləndirmək üçün istifadə olunan dövrə yaradılarkən işə düşür. Dövr anlayışımızı, daha konkret olaraq paralel sxemlərin xüsusiyyətini tətbiq etdik. Bu xüsusiyyət, paralel sxemlərin dövrə daxilindəki bütün komponentlərə eyni gərginliyi təmin etməsidir.

Texnologiya

Araknoidin dizaynı, montajı və proqramlaşdırılması prosesində texnologiyadan istifadə etməyimiz çox vacib idi. Bədən, qapaq, bud və dana daxil olmaqla bütün dördbucaqlı robotu yaratmaq üçün Inventor kompüter dəstəyi ilə dizayn proqramından istifadə etdik. Dizayn edilən bütün hissələr 3D printerdən çap edilmişdir. Arduino ID istifadə edərək proqram təminatı, Arduino və gəzinti etmək üçün Arduino və servo mühərriklərdən istifadə edə bildik.

Mühəndislik

Layihəmizin mühəndislik tərəfi, dördbucaqlı robot üçün hazırlanmış hissələrin dizaynında istifadə olunan təkrarlanan prosesdir. Motorları bağlamaq və Arduino və çörək taxtasını yerləşdirmək üçün beyin fırtınası etməliyik. Layihənin proqramlaşdırma aspekti də rastlaşdığımız problemlərin mümkün həlləri haqqında yaradıcı düşünməyimizi tələb edirdi. Sonda istifadə etdiyimiz üsul təsirli oldu və robotun ehtiyac duyduğumuz şəkildə hərəkət etməsinə kömək etdi.

Riyaziyyat

Layihəmizin riyazi tərəfi, Ohm Qanununun tətbiqini tələb edən mühərriki işə salmaq üçün lazım olan gərginlik və cərəyan miqdarını hesablamaq üçün tənliklərdən istifadə etməkdir. Robot üçün yaradılan ayrı -ayrı hissələrin hamısının ölçüsünü hesablamaq üçün riyaziyyatdan da istifadə etdik.

Addım 4: 2 -ci təkrarlama Dördlü Robot Qapağı

Arachnoid üçün qapaq ölçüdə və gövdədə düzəldilmiş deliklərin içərisinə yerləşdirilmiş dörd dirək ilə dizayn edilmişdir. Bu dirəklər, Crazy Glue köməyi ilə birlikdə robotun gövdəsinə qapağı bağlaya bildilər. Bu hissə Ardiuno'yu qorumaq və robota daha tamamlanmış bir görünüş vermək üçün yaradılmışdır. Mövcud dizaynla irəliləməyə qərar verdik, amma bu dizayn seçilməzdən əvvəl iki dizayn iterasiyasından keçdi.

Addım 5: 2 -ci təkrarlama Dördlü Robot Bədəni

Bu hissə bud hissələrini, Arduino və çörək taxtasını hərəkət etdirmək üçün istifadə olunan dörd mühərriki yerləşdirmək üçün yaradılmışdır. Bədənin yan tərəflərindəki bölmələr, aralayıcı hissəsi nəzərə alınmaqla hazırlanan layihə üçün istifadə etdiyimiz mühərriklərdən daha böyük ölçüdə hazırlanmışdır. Bu dizayn nəticədə adekvat istilik yayılmasına imkan verdi və yenidən çap etmək daha uzun çəkəcək bədənə mümkün zərər vermədən mühərrikləri vintlər ilə bağlamağa imkan verdi. Ön tərəfdəki deliklər və gövdənin arxasında divarın olmaması, tellərin Arduino və çörək taxtasına daxil olması üçün məqsədli şəkildə edildi. Bədənin ortasındakı boşluq Arduino, çörək taxtası və batareyaların yerləşdirilməsi üçün nəzərdə tutulmuşdur. Parçanın altında xüsusi olaraq servo mühərriklərin tellərindən keçmək üçün nəzərdə tutulmuş dörd delik var. robotun arxası. Bu hissə hər bir hissənin dizayn edildiyi baza rolunu oynadığı üçün ən vacib hissələrdən biridir. Göstərilənə qərar vermədən əvvəl iki dəfə təkrarladıq.

Addım 6: 2 -ci təkrarlama Servo Motor Aralayıcı

Servo motor arakəsicisi, Arachnoid gövdəsinin yan tərəflərindəki bölmələr üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır. Bu boşluqlar, bədənin hər hansı bir qazmasının təhlükəli ola biləcəyini və daha böyük hissəni yenidən çap etmək üçün material və vaxt itirməyimizə səbəb ola biləcəyini düşünərək hazırlanmışdır. Bu səbəbdən yalnız bu problemi həll edən deyil, həm də həddindən artıq istiliyin qarşısını alan motorlar üçün daha geniş bir yer yaratmağımıza imkan verən ara parçası ilə getdik. Spacer iki dəfə təkrarlandı. Orijinal fikrə aşağıdakılar daxildir: hər iki tərəfdə ikinci bir aralayıcıya bağlanan iki nazik divar. Bu fikir ləğv edildi, çünki hər tərəfi ayrıca qazmaq daha asan olardı, buna görə biri zədələnsə, digərinin də atılmasına ehtiyac qalmazdı. Korpusdakı motor bölməsinin yuxarı və aşağı hissəsinə yapışdırmaq üçün kifayət olan bu parçalardan 8 -ni çap etdik. Daha sonra montaj üçün motorun hər iki tərəfində bir vida üçün istifadə olunan bir pilot çuxur yaratmaq üçün parçanın uzun tərəfində mərkəzləşdirilmiş bir qazma istifadə etdik.

Addım 7: 2 -ci təkrarlama Dördlü Robot Ayaq Uylaq Porsiyası

Bu hissə bud və ya robotun ayağının yuxarı yarısıdır. Xüsusi olaraq robotumuz üçün dəyişdirilmiş mühərriklə birlikdə gələn armatur üçün hazırlanmış hissənin içərisində bir deşik ilə dizayn edilmişdir. Bacağın aşağı yarısını hərəkət etdirmək üçün istifadə ediləcək motor üçün hazırlanmış hissənin altına bir yuva da əlavə etdik. Bu hissə ayağın əsas hərəkətinin böyük bir hissəsini idarə edir. İstifadə etdiyimiz bu hissənin indiki təkrarlanması ikincidir, çünki birincisinin daha lazımsız olduğuna qərar verdik.

Addım 8: Dördlü Robot Diz Ekleminin 5 -ci İterasiyası

Diz eklemi dizayn üçün ən çətin hissələrdən biri idi. Bir neçə hesablama və sınaqdan keçdi, lakin göstərilən dizayn çox gözəl işləyir. Bu hissə, motorun hərəkətini baldır və ya alt ayağın hərəkətinə səmərəli şəkildə ötürmək üçün mühərrikin ətrafında gəzmək üçün hazırlanmışdır. Yaratmaq üçün beş dəfə dizayn və yenidən dizayn tələb olundu, ancaq çuxurların ətrafında yaradılan xüsusi forma, mümkün olan hərəkət dərəcələrini maksimum dərəcədə artırdı və ondan tələb etdiyimiz gücü itirmədi. Yan tərəfdəki çuxurlara uyğun olan və mühərrikə mükəmməl oturan daha çox armatur istifadə edərək mühərrikləri bağladıq ki, yerində saxlamaq üçün vintlərdən istifadə edək. Parçanın altındakı pilot çuxuru qazma və mümkün zərərin qarşısını almağa imkan verdi.

Addım 9: Üçüncü İterasiya Dördlü Robot Ayaq Dana

Robotun ayağının ikinci yarısı elə qurulmuşdur ki, robot ayağını necə aşağı salsa da, həmişə eyni miqdarda dartma gücünü saxlayacaqdır. Bu, ayağın yarı dairəvi dizaynı və dibinə kəsib yapışdırdığımız köpük yastığı sayəsindədir. Nəticədə robotun yerə toxunmasına və gəzməsinə imkan verən məqsədinə yaxşı xidmət edir. Əsasən uzunluq və ayaq dizaynındakı dəyişiklikləri əhatə edən bu dizaynla üç dəfə təkrarladıq.

Addım 10: Parça İnventor Dosyaları üçün Yükləmələr

Bu fayllar Inventor şirkətindəndir. Bu layihə üçün hazırladığımız bütün bitmiş hissələr üçün xüsusi olaraq fayllardır.

Addım 11: Quraşdırma

Təqdim etdiyimiz video araknoidi necə yığdığımızı izah edir, lakin orada qeyd olunmayan bir məqam, plastik braketin motorun hər iki tərəfindən kəsildiyi və zımpara edərək zımpara ilə çıxarılmalı olacağıdır.. Təqdim olunan digər şəkillər montaj zamanı çəkilib.

Addım 12: Proqramlaşdırma

Arduiono proqramlaşdırma dili C proqramlaşdırma dilinə əsaslanır. Arduino kod redaktorunun içərisində bizə iki funksiya verir.

• void setup (): Bu funksiyanın içindəki bütün kodlar əvvəlində bir dəfə işləyir
• void loop (): Funksiyanın içindəki kod sonsuz olaraq dönər.

Kod haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün narıncı linki tıklayaraq aşağıda yoxlayın!

Gəzmək üçün kod budur

#daxil edin

classServoManager {

ictimai:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo Arxa Sol;

Servo Arxa Sol Diz;

voidsetup () {

FrontRightThigh.attach (2);

BackRightThigh.attach (3);

FrontLeftThigh.attach (4);

BackLeftThigh.attach (5);

FrontRightKnee.attach (8);

BackRightKnee.attach (9);

FrontLeftKnee.attach (10);

BackLeftKnee.attach (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);

}

};

ServoManager Meneceri;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

gecikmə (1000);

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

gecikmə (5000);

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

gecikmə (1000);

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

gecikmə (1000);

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

gecikmə (1000);

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

gecikmə (1000);

}

GitHub tərəfindən ❤ ev sahibliyi ilə rawQuad.inoya baxın

Addım 13: Test

Buraya əlavə etdiyimiz videolar araknoidləri sınamaqdır. Gəzdiyini gördüyünüz nöqtələr bir az qısadır, amma inanırıq ki, dördbucaqlı robotun yeriməsinin necə edildiyi barədə bir fikir verməlidir. Layihəmizin sonuna doğru gedə bildik, amma yavaş -yavaş məqsədimizə çatdıq. Bundan əvvəlki videolar, ayağımızın yuxarı hissəsi üçün bağladığımız mühərrikləri sınayır.

Addım 14: Dizayn və Çap prosesində

Bura əlavə etdiyimiz videolar, əsasən hazırladığımız hissələrin dizaynı və çapı zamanı gedən yoxlamalardır.

Addım 15: Mümkün təkmilləşdirmələr

Arachnoid ilə daha çox vaxtımız olsaydı, necə irəli gedəcəyimizi düşünmək üçün vaxt ayırdıq və bəzi fikirlər ortaya qoyduq. Arachnoidi gücləndirmək üçün daha yaxşı bir yol axtaracağıq: doldurula bilən daha yaxşı, daha yüngül bir batareya paketi tapmaq. Yaratdığımız hissəni yenidən dizayn edərək dizayn etdiyimiz ayağın yuxarı yarısına servo mühərrikləri bağlamağın daha yaxşı bir yolunu da axtarardıq. Başqa bir düşündüyümüz şey, insanların əlçatmaz olduğu yerlərə girmək üçün robotun üzərinə kamera bağlamaqdır. Robotun dizaynı və montajı zamanı bütün bu düşüncələr ağlımızdan keçdi, ancaq vaxt məhdudiyyəti üzündən bunları davam etdirə bilmədik.

Addım 16: Son Dizayn

Sonda, son dizaynımızın ortaya çıxmasından olduqca məmnunuq və ümid edirik ki, eyni şəkildə hiss edəcəksiniz. Vaxt ayırdığınıza və diqqətinizə görə təşəkkür edirəm.