Araknoid: 16 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Öncelikle zaman ayırdığınız ve değerlendirdiğiniz için teşekkür ederiz. Ortağım Tio Marello ve ben, Chase Leach, proje üzerinde çalışmaktan ve sunduğu zorlukların üstesinden gelmekten çok keyif aldık. Şu anda Wilkes Barre Area Okul Bölgesi S. T. E. M. öğrencileriyiz. Academy Ben Junior'ım ve Tio ikinci sınıf öğrencisi. Projemiz Arachnoid, 3D yazıcı, Ekmek Tahtası ve Arduino MEGA 2560 R3 Tahtası kullanarak yaptığımız dörtlü bir robottur. Projenin amaçlanan hedefi, yürüyen dört ayaklı bir robot yaratmaktı. Çok fazla çalışma ve testten sonra başarılı bir şekilde çalışan dörtlü bir robot yarattık. Size projemiz Arachnoid'i sunmak için bu fırsattan dolayı heyecanlı ve minnettarız.

Adım 1: Malzemeler

Dört ayaklı robot için kullandığımız malzemeler arasında 3 boyutlu yazıcı, destek malzemesi yıkayıcı, 3 boyutlu baskı tepsileri, 3 boyutlu baskı malzemesi, tel kesiciler, bir devre tahtası, pil tutucular, bir bilgisayar, AA piller, elektrik bandı, bant, MG90S Kulesi vardı. Pro Servo Motorlar, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 kartı, jumper kabloları, Inventor 2018 yazılımı ve Arduino IDE yazılımı. Yazılımı ve kullandığımız 3D yazıcıyı çalıştırmak için bilgisayarı kullandık. Inventor yazılımını esas olarak parçaları tasarlamak için kullandık, bu nedenle bunu evde yapan herkes için gerekli değil çünkü oluşturduğumuz tüm parça dosyaları bu talimatta verilmiştir. Arduino IDE yazılımı, robotu programlamak için kullanıldı, bu da evde yapan insanlar için gereksiz, çünkü kullandığımız programı da sağladık. 3B yazıcı, destek malzemesi yıkayıcı, 3B baskı malzemesi ve 3B baskı tepsilerinin tümü, Arachnoid'in yapıldığı parçaların imalat işlemi için kullanıldı. Pil takımını oluşturmak için pil tutucular, AA piller, jumper teller, elektrik bandı ve tel kesiciler birlikte kullanıldı. Piller, pil tutucularına yerleştirildi ve hem pil takımının hem de aktarma kablolarının kablolarının ucunu kesmek için kablo kesiciler kullanıldı, böylece soyulup bükülmeleri ve ardından elektrik bandı ile bantlanması sağlandı. Breadboard, jumper kabloları, pil takımı ve Ardiuno, motorlara güç sağlayan ve onları Arduino'nun kontrol pinlerine bağlayan bir devre oluşturmak için kullanıldı. Çılgın Tutkal, servo motorları robotun parçalarına takmak için kullanıldı. Robotun diğer elemanlarını monte etmek için matkap ve vidalar kullanıldı. Vidalar, sağlanan resimdeki gibi görünmelidir, ancak boyut yargıya dayalı olabilir. Scotch Tape ve Zip Kravatlar esas olarak tel yönetimi için kullanıldı. Sonunda elimizde olmayan malzemelere toplam 51,88 dolar harcadık.

Elimizde Bulunan Malzemeler

1. (Tutar: 1) 3D Yazıcı
2. (Miktar: 1) Destek Malzemesi Yıkayıcı
3. (Tutar: 5) 3D Baskı Tepsileri
4. (Miktar: 27,39 in^3) 3D Baskı Malzemesi
5. (Miktar: 1) Tel Kesiciler
6. (Miktar: 1) Matkap
7. (Miktar: 24) Vidalar
8. (Tutar: 1) Breadboard
9. (Tutar: 4) Pil Tutucular
10. (Tutar: 1) Bilgisayar
11. (Tutar: 8) AA Piller
12. (Tutar: 4) Zip Kravat
13. (Miktar: 1) Elektrik Bandı
14. (Tutar: 1) Scotch Tape

Satın Aldığımız Malzemeler

1. (Miktar: 8) MG90S Tower Pro Servo Motorlar (Toplam Maliyet: 23.99$)
2. (Miktar: 2) Çılgın Yapıştırıcı (Toplam Maliyet: 7,98 $)
3. (Miktar: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Kartı (Toplam Maliyet: 12,95 $)
4. (Miktar: 38) Jumper Telleri (Toplam Maliyet: 6,96 $)

Yazılım Gerekli

1. Mucit 2018
2. Arduino Entegre Geliştirme Ortamı

2. Adım: Montajda Harcanan Saatler

Dörtlü robotumuzu yaratmak için epeyce saat harcadık, ancak kullandığımız en büyük zaman dilimi Arachnoid'i programlamak için harcandı. Robotu programlamak yaklaşık 68 saat, 57 saat baskı, 48 saat tasarım, 40 saat montaj ve 20 saat test sürdü.

Adım 3: STEM Uygulamaları

Bilim

Servo motorlara güç sağlamak için kullanılan devreyi oluştururken projemizin bilimsel yönü devreye giriyor. Devre anlayışımızı, daha spesifik olarak paralel devrelerin özelliğini uyguladık. Bu özellik, paralel devrelerin devre içindeki tüm bileşenlere aynı voltajı sağlamasıdır.

teknoloji

Arachnoid'i tasarlama, birleştirme ve programlama sürecinde teknoloji kullanımımız çok önemliydi. Dörtlü robotun tamamını oluşturmak için bilgisayar destekli tasarım yazılımı Inventor'ı kullandık: gövde, kapak, uyluklar ve baldırlar. Tasarlanan tüm parçalar 3D yazıcıdan çıktı. Arduino I. D. E.'yi kullanma Arachnoid'in yürümesini sağlamak için Arduino ve servo motorları kullanabildik.

Mühendislik

Projemizin mühendislik yönü, dörtlü robot için yapılan parçaları tasarlamak için kullanılan yinelemeli süreçtir. Motorları bağlamanın ve Arduino ile breadboard'u yerleştirmenin yollarını beyin fırtınası yapmak zorunda kaldık. Projenin programlama yönü, karşılaştığımız sorunlara olası çözümler hakkında yaratıcı düşünmemizi de gerektiriyordu. Sonunda kullandığımız yöntem etkili oldu ve robotun ihtiyaç duyduğumuz şekilde hareket etmesini sağlamamıza yardımcı oldu.

Matematik

Projemizin matematiksel yönü, Ohm Yasasının uygulanmasını gerektiren motora güç vermek için ihtiyaç duyduğumuz voltaj ve akım miktarını hesaplamak için denklemlerin kullanılmasıdır. Robot için oluşturulan tüm bireysel parçaların boyutunu hesaplamak için de matematik kullandık.

Adım 4: 2. Yineleme Dörtlü Robot Kapağı

Arachnoid'in kapağı, gövdede açılan deliklerin içine yerleştirilmiş ve boyutlandırılmış dört mandalla tasarlanmıştır. Bu mandallar, Crazy Glue'un yardımıyla kapağı robotun gövdesine tutturmayı başardı. Bu parça, Ardiuno'nun korunmasına yardımcı olmak ve robota daha bitmiş bir görünüm kazandırmak için oluşturuldu. Mevcut tasarımla ilerlemeye karar verdik, ancak bu tasarım seçilmeden önce iki tasarım yinelemesinden geçmişti.

Adım 5: 2. Yineleme Dörtlü Robot Gövdesi

Bu parça, uyluk parçalarını, Arduino'yu ve devre tahtasını hareket ettirmek için kullanılan dört motoru barındırmak için yaratılmıştır. Spacer kısmı düşünülerek yapılan projede gövdenin yan kısımlarındaki bölmeler şu anda kullandığımız motorlardan daha büyük yapılmıştır. Bu tasarım nihayetinde yeterli ısı dağılımına izin verdi ve yeniden basılması çok daha uzun sürecek olan gövdeye olası bir zarar vermeden vidaları kullanarak motorları takmayı mümkün kıldı. Öndeki delikler ve gövdenin arkasında duvar olmaması, kabloların Arduino ve breadboard'a geçebilmesi için bilerek yapıldı. Gövdenin ortasındaki boşluk Arduino, breadboard ve pillerin yerleştirilmesi için tasarlanmıştır. Parçanın alt kısmında, özellikle servo motorların kablolarının içinden geçmesi ve içine girmesi için tasarlanmış dört delik vardır. robotun arkası. Bu parça, diğer tüm parçaların tasarlandığı temel görevi gördüğü için en önemli parçalardan biridir. Görüntülenene karar vermeden önce iki yinelemeden geçtik.

Adım 6: 2. Yineleme Servo Motor Ara Parçası

Servo motor ara parçası, Arachnoid gövdesinin yanlarındaki bölmeler için özel olarak tasarlanmıştır. Bu ara parçalar, gövdenin yan tarafına yapılacak herhangi bir delme işleminin potansiyel olarak tehlikeli olabileceği ve daha büyük kısmı yeniden basarken malzeme ve zaman kaybetmemize neden olabileceği düşünülerek tasarlandı. Bu nedenle, sadece bu sorunu çözmekle kalmayıp aynı zamanda aşırı ısınmayı önlemeye yardımcı olan motorlar için daha büyük bir alan yaratmamıza izin veren ara parçayı tercih ettik. Aralayıcı iki yinelemeden geçti. Orijinal fikir şunları içeriyordu: her iki tarafta ikinci bir ara parçaya bağlanan iki ince duvar. Bu fikir rafa kaldırıldı çünkü her iki tarafı ayrı ayrı delmenin daha kolay olacağını düşündük, böylece biri hasar görürse diğerinin de atılmasına gerek kalmayacaktı. Motor bölmesinin üst ve alt kısmına yapıştırmaya yetecek olan bu parçalardan 8 tanesini gövde üzerine bastırdık. Daha sonra, bir pilot delik oluşturmak için parçanın uzun tarafında ortalanmış bir matkap kullandık ve bu daha sonra montaj için motorun her iki tarafında bir vida olarak kullanıldı.

Adım 7: 2. Yineleme Dörtlü Robot Bacak Uyluk Kısmı

Bu kısım, robotun bacağının uyluğu veya üst yarısıdır. Robotumuz için modifiye edilmiş motor ile gelen armatür için özel olarak yapılmış parçanın iç kısmında bir delik ile tasarlanmıştır. Ayağın alt yarısını hareket ettirmek için kullanılacak motor için yapılan parçanın altına da bir yuva ekledik. Bu kısım, bacağın ana hareketinin çoğunu yönetir. Kullandığımız bu parçanın mevcut yinelemesi, ilkinin gereksiz olduğuna karar verdiğimiz daha kalın bir tasarıma sahip olduğu için ikincisidir.

Adım 8: Dörtlü Robot Diz Ekleminin 5. Yinelemesi

Diz eklemi tasarımı daha zor olan kısımlardan biriydi. Birkaç hesaplama ve test aldı ancak gösterilen mevcut tasarım oldukça iyi çalışıyor. Bu parça, motorun hareketini baldır veya alt bacaktaki harekete verimli bir şekilde aktarmak için motorun etrafında dönecek şekilde tasarlanmıştır. Oluşturmak için beş tasarım tekrarı ve yeniden tasarım gerekti, ancak deliklerin etrafında oluşturulan özel şekil, gerekli olan gücü kaybetmeden olası hareket derecelerini en üst düzeye çıkardı. Ayrıca motorları, yanlardaki deliklere uyan ve motora mükemmel şekilde oturan daha fazla armatür kullanarak sabitledik ve yerinde tutmak için vidaları kullanmamıza izin verdik. Parçanın alt kısmındaki pilot delik, delmeyi ve olası hasarları önlemeyi mümkün kılmıştır.

Adım 9: 3. Yineleme Dörtlü Robot Bacak Buzağı

Robotun bacağının ikinci yarısı, robot ayağını nasıl yere indirirse koysun, her zaman aynı miktarda çekişi sürdürecek şekilde yaratıldı. Bu, ayağın yarım daire şeklindeki tasarımı ve kesip tabana yapıştırdığımız köpük ped sayesindedir. Nihayetinde, robotun yere dokunmasına ve yürümesine izin veren amacına iyi hizmet ediyor. Ağırlıklı olarak uzunluk ve ayak tasarımındaki değişiklikleri içeren bu tasarımla üç tekrardan geçtik.

Adım 10: Parça Mucit Dosyaları için İndirmeler

Bu dosyalar Inventor'dan. Bu proje için tasarladığımız tüm bitmiş parçalar için özel olarak parça dosyalarıdır.

Adım 11: Montaj

Sağladığımız video, Arachnoid'i nasıl monte ettiğimizi açıklıyor, ancak burada bahsedilmeyen bir nokta, motorun her iki tarafındaki plastik braketi keserek ve eskiden olduğu yerde zımparalayarak çıkarmanız gerekeceğidir.. Sağlanan diğer fotoğraflar montaj sırasında çekilmiştir.

Adım 12: Programlama

Arduino programlama dili, C programlama diline dayanmaktadır. Arduino kod editörünün içinde bize iki fonksiyon veriyor.

• void setup(): Bu işlevin içindeki tüm kodlar başlangıçta bir kez çalışır
• void loop(): Fonksiyonun içindeki kod, sonu olmadan döngü yapar.

Kod hakkında daha fazla bilgi görmek için turuncu bağlantıya tıklayarak aşağıya bakın!

Bu, yürümenin kodudur

#Dahil etmek

classServoManager{

halka açık:

Servo ÖnSağUyluk;

Servo ÖnSağDiz;

Servo ArkaSağUyluk;

Servo ArkaSağDiz;

Servo ÖnSolUyluk;

Servo ÖnSolDiz;

Servo ArkaSolUyluk;

Servo ArkaSolDiz;

voidsetup(){

FrontRightUyluk.attach(2);

BackRightUyluk.attach(3);

FrontLeftUyluk.attach(4);

BackLeftUyluk.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);

FrontLeftUyluk.write(FLT);

BackLeftUyluk.write(BLT);

FrontRightKnee.write(FRK);

BackRightKnee.write(BRK);

FrontLeftKnee.write(FLK);

BackLeftKnee.write(BLK);

}

};

ServoManager Yöneticisi;

voidsetup(){

Yönetici.setup();

}

boşluk döngüsü(){

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

gecikme(1000);

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

gecikme (5000);

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

gecikme(1000);

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

gecikme(1000);

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

gecikme(1000);

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

gecikme(1000);

}

GitHub tarafından ❤ ile barındırılan rawQuad.ino'yu görüntüle

Adım 13: Test Etme

Buraya eklediğimiz videolar Arachnoid'i test ettiğimiz videolar. Yürüdüğünü gördüğünüz noktalar biraz kısa ama dört ayaklı robotun yürüyüşünün nasıl yapıldığı hakkında size bir fikir vermesi gerektiğine inanıyoruz. Projemizin sonuna doğru yürümesini sağladık ama oldukça yavaş bir şekilde hedefimize ulaştık. Bundan önceki videolar, bacağın üst kısmına taktığımız motorları test ettiğimizi gösteriyor.

Adım 14: Tasarım ve Baskı Sürecinde

Buraya eklediğimiz videolar, ağırlıklı olarak yaptığımız parçaların tasarım ve baskı sürecindeki ilerleme kontrolleridir.

Adım 15: Olası İyileştirmeler

Arachnoid ile daha fazla zamanımız olsaydı nasıl ilerleyebileceğimizi düşünmeye zaman ayırdık ve bazı fikirler bulduk. Arachnoid'e güç vermenin daha iyi bir yolunu arardık: şarj edilebilecek daha iyi, daha hafif bir pil takımı bulmak. Ayrıca, oluşturduğumuz parçayı yeniden tasarlayarak, tasarladığımız bacağın üst yarısına servo motorları takmanın daha iyi bir yolunu arardık. Yaptığımız bir diğer düşünce de robota bir kamera takmaktı, böylece insanlar tarafından ulaşılamayan alanlara girilebilirdi. Robotu tasarlarken ve monte ederken tüm bu düşünceler aklımızdan geçmişti ancak zaman darlığı nedeniyle takip edemedik.

Adım 16: Son Tasarım

Sonunda, nihai tasarımımızın ortaya çıkmasından oldukça memnunuz ve aynı şekilde hissetmenizi umuyoruz. Vakit ayırdığınız ve değerlendirdiğiniz için teşekkürler.