Prototypovanie hranatého robota: 14 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

V mojej projektovej triede humanoidov na Carnegie Mellon University som sa rozhodol navrhnúť a prototypovať jednoduchého doručovacieho robota. Aby bolo možné ho vyrobiť lacno a rýchlo, bol dizajn hranatý a malý. Keď sa naučíte vyrábať škatule s laserovou rezačkou, možnosti ďalších možností, ktoré môžete pomocou rovnakých princípov vyrobiť, sa stanú nekonečnými. Tento tutoriál vás krok za krokom prevedie mojím návrhom tela a prototypovaním s mnohými obrázkami a snímkami obrazovky.

Tento dizajn má 1 priehradku, ktorá je určená na uloženie predmetov, ako sú učebnice a stohy papiera, približne 8,5 palcov x 11 palcov. V dizajne je malá krútiaca sa miestnosť, takže by nemala tesne priliehať. Pod priehradkou je priestor pre elektroniku. Do tohto priestoru sa zmestia regulátory motora, dosky Arduino, dosky na chlieb, čipy Bluetooth atď. Priestor napravo od priečinka je uložený pre otvárací mechanizmus, ktorý nebude v tomto návode zahrnutý.

Krok 1: Softvér, hardvér a materiály

Softvér:

Aby ste mohli navrhnúť prototyp hranatého robota, musíte použiť program CAD podľa vlastného výberu. Použil som SolidWorks, pretože mi bol k dispozícii na mojej univerzite. Ďalšou možnosťou pre tých, ktorí nemajú prístup, je Autodesk Inventor, ktorý je pre študentov bezplatne dostupný s e -mailovou adresou.edu.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Tento tutoriál bude vykonaný v SolidWorks, ale mal by byť stále ľahko použiteľný pre ostatné programy CAD.

Na formátovanie a odosielanie súborov na rezanie laserom som použil CorelDraw.

CorelDraw

Existuje mnoho ďalších programov, ktoré sú kompatibilné s mnohými inými laserovými rezačkami.

Hardvér:

Použil som laserovú rezačku Epilog Legend 36EXT 50W. Na trhu je mnoho ďalších laserových rezačiek, ale toto najlepšie vyhovovalo mojim potrebám, pokiaľ ide o oblasť gravírovania, rýchlosť a výslednú kvalitu.

Technické špecifikácie Epilog Legend

Materiály:

• 2x akrylový list (.1 "x24" x30 ")
• 4x jednosmerný motor
• 4x držiaky motora
• 4x kolesá
• Horúca lepiaca pištoľ
• Lepiace tyčinky
• Fixka na bielu tabuľu
• Kartónové škatule (malé a stredné)
• USB

Použil som priehľadné akrylové listy OPTIX, ktoré som našiel v obchode s umením mojej univerzity. Môžete si ho kúpiť online tu alebo použiť akýkoľvek iný akryl, ktorý sa vám dostane do rúk.

Použil som kolesá Mecanum so sprievodnými motormi a držiakmi motora zo súpravy RobotShop s holými kosťami, ktorá teraz nie je na sklade. Podobná (a oveľa drahšia) súprava je tu stále na sklade. Akékoľvek kolesá budú fungovať, kolesá Mecanum jednoducho slúžili môjmu účelu najefektívnejšie.

Krok 2: Diely

Na vytvorenie rovnakého prototypu hranatého robota ako ja budem potrebovať nasledujúce diely:

• 1x rázvor kolies
• 1x vrch
• 1x späť
• 1x ľavá strana
• 1x pravá strana
• 1x dno priehradky
• 1x bočná priehradka

Tieto časti sa budú navzájom spájať pomocou úchytiek a otvorov. Tieto záložky musia mať šírku hrúbky materiálu. V mojom prípade som použil 0,1 "akryl, takže moje záložky a otvory boli široké.1". Ak vaše záložky alebo diery nemajú správnu veľkosť, vaše kúsky do seba nebudú zapadať bez problémov!

Krok 3: Rázvor CAD

Umiestnenie a rozmery držiakov motora a otvorov pre zapojenie sa budú meniť v závislosti od typov držiakov motora a motorov, ktoré máte. Na týchto výkresoch preto nie sú uvedené.

Otvory na zapojenie vám umožnia zasunúť vodiče motora do priestoru pod priehradkou, kde sedí elektronika. Týmto spôsobom môžete napájať a ovládať svoje motory bez toho, aby ste museli ťahať elektroniku po zemi.

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 4: Špičkový CAD

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 5: Späť CAD

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 6: CAD na ľavej strane

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 7: CAD na pravej strane

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 8: Spodný priestor CAD

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 9: CAD bočný priestor

Nezabudnite, že ak váš materiál nie je hrubý 0,1 palca, vaše rozmery nebudú rovnaké!

Krok 10: Vytvorenie formátu DXF

Predtým, ako prejdeme k tomuto kroku, môže byť užitočné vytvoriť zostavu SolidWorks, aby ste sa presvedčili, že všetky vaše rozmery sú správne a že všetky diely vyhovujú.

Teraz, keď máte všetky svoje súbory CAD, musíte sa pripraviť na ich rezanie laserom. Väčšina laserových rezačiek používa súbor.dxf, čo je súbor obsahujúci vektorové údaje. Laserová rezačka bude nasledovať tieto vektory, aby vystrihla vaše časti. Laserové rezačky budú často pripojené k samostatným počítačom s obmedzenou funkčnosťou. Ukladanie súborov DXF na disk USB a prístup k nim z týchto počítačov môže byť užitočné alebo dokonca požadované.

Pre každú časť zopakujte nasledujúce kroky:

• Kliknite na „Súbor“
• Kliknite na „Uložiť ako“
• Prejdite na miesto určenia USB
• Kliknite na „Uložiť ako typ“
• Kliknite na „Dxf (*.dxf)“
• Kliknite na „Uložiť“
• Kliknite na „Zobraziť orientáciu“(1)
• Kliknite na tvár časti, ktorú chcete laserom orezať (2)
• Začiarknite políčko „Aktuálne“(3)
• Kliknite na zelenú značku začiarknutia (4)
• Kliknite na „Uložiť“

Nižšie som pripojil svoje DXF.

Krok 11: Formátovanie v programe CorelDraw

Otvorte aplikáciu CorelDraw. Na úvodnej obrazovke kliknite na „Súbor“a potom na „Nové“. V okne, ktoré sa otvorí, pomenujte svoj súbor CorelDraw. Pomenoval som svoj súbor boxy robot1, pretože budem vytvárať jeden súbor pre každý list akrylu, ktorý musím rezať. Polia „Šírka“a „Výška“nastavte na správne rozmery akrylového listu a uistite sa, že jednotky sú v palcoch. Kliknite na „OK“.

Na obrazovke sa zobrazí prázdny dokument. Kliknite na „Súbor“a potom na „Otvoriť“. Vyberte všetky súbory DXF, ktoré ste vytvorili pre tento projekt, a kliknite na „Otvoriť“. Pre každý súbor sa zobrazí ďalšie okno. V časti „Jednotky“vyberte „Angličtina“a potom „OK“pre všetky okná. Všetky vaše diely budú teraz otvorené na samostatných kartách.

Všimnite si, že v spodnej časti každej časti je značka SolidWorks. Ak to chcete odstrániť, kliknite na jedno z textových polí, na klávesnici podržte kláves „Shift“a kliknite na druhé textové pole. V rohoch by sa mali objaviť držadlá. Stlačte kláves „Odstrániť“a mali by zmiznúť. Vykonajte to pre všetky svoje súčiastky.

Po odstránení značky SolidWorks sa vráťte k svojmu prvému formátu DXF. Začnite mimo ľavého horného rohu súčiastky, kliknite na ňu a potiahnite ju mimo pravého dolného rohu. Pri presúvaní myšou bude za vašou myšou nasledovať pole s prerušovanou čiarou. Toto je nástroj na výber. Uistite sa, že box úplne ohraničuje všetky riadky vašej časti. Ak sa pomýlite, výber odstránite stlačením klávesu „Escape“a skúste to znova.

Akonáhle je vybratá celá časť, všimnete si veľa úchytiek okolo každého riadku. Aby ste sa vyhli tomu, že budete musieť tieto riadky presúvať a formátovať oddelene, kliknite na tlačidlo „Zoskupiť“na hornom páse s nástrojmi. To vám umožní pretiahnuť všetky riadky naraz.

Kým máte vybranú časť, skopírujte ju. Potom prejdite späť do prázdneho súboru boxy robot1 a prilepte ho. Umiestnite ho do ľavého horného rohu s okrajmi najmenej 1/8 "okolo okrajov. Tento postup opakujte s toľkými časťami, koľko sa zmestí na váš prvý list akrylu. Uistite sa, že všetky diely majú aspoň 1/8" okraje zo všetkých strán.

Vyberte všetky časti v dokumente. Na hornej páse s nástrojmi vyberte rozbaľovaciu ponuku hrúbky čiary a zvoľte „Vlasová línia“. Laserovému rezaču to hovorí, že chcete čiary skôr rezať, než ich gravírovať.

Rovnakým spôsobom namontujte všetky zostávajúce časti na druhý list akrylu.

Krok 12: Parametre laserovej rezačky

Kliknite na „Súbor“a potom na „Tlačiť“. Otvorí sa podobné dialógové okno ako pri tlači normálneho dokumentu programu Word. Všimnite si, že v pravej hornej časti karty je správa s názvom „1 problém“. Keď správne nastavíme parametre laserovej rezačky, malo by sa to vyriešiť a povedať „Žiadne problémy“.

Vyberte laserovú rezačku ako tlačiareň. Potom kliknite na položku „Predvoľby“vedľa nej.

Nasledujúce okno je softvér Epilog. Existuje niekoľko krokov, ale na poradí nezáleží. Uistite sa, že ich získate všetky!

• V časti „Možnosti“začiarknite políčko „Automatické zaostrovanie“
• V časti „Typy zamestnania“vyberte „Vektor“(„Rastrový“je určený na gravírovanie)
• Nastavte polia „Šírka“a „Výška“v časti „Veľkosť kusa“
• Nastavte „Rýchlosť“na 15%
• Nastavte „Výkon“na 100%
• Nastavte „Frekvenciu“na 5000 Hz

Nastavenia rýchlosti, výkonu a frekvencie sú odporúčané pre akryl s hrúbkou 1/8 v návode na laserovú rezačku. Sú uvedené aj iné hrúbky a iné materiály.

Epilogové príručky

Kliknite na „OK“. Mali by ste sa vrátiť do okna tlače. Pravá horná karta by teraz mala obsahovať text „Žiadne problémy“. Ak problémy stále obsahuje, znova skontrolujte svoje predvoľby. Hneď ako nenájdete žiadne problémy, kliknite na „Tlačiť“.

Krok 13: Proces rezania

Na tieto ukážkové fotografie som použil drevo a návrhy z iného projektu, pretože číry akryl je pod skleneným vekom laserovej rezačky prakticky neviditeľný.

Akonáhle je dokument odoslaný do laserovej rezačky kliknutím na „Tlačiť“, prejdite na laserovú rezačku. Nájdite ventil stlačeného vzduchu a uistite sa, že je zapnutý. Tiež sa uistite, že je laserová rezačka zapnutá. Otvorte veko a vložte akrylát do ľavého horného rohu. Toto je pôvod alebo (0, 0) bod v oblasti laserovej rezačky. Zatvorte veko laserovej rezačky. Na malej prednej obrazovke by ste mali vidieť číslo úlohy a meno. Názov úlohy by sa mal zhodovať s názvom dokumentu CorelDraw, ktorý ste odoslali. Ak sa názvy nezhodujú, skontrolujte, či je laserová rezačka správne pripojená k počítaču, a zopakujte proces tlače. Keď na obrazovke potvrdíte, že máte správnu prácu, stlačte zelené tlačidlo „Choď“. Laser by sa mal pohybovať nad vašim materiálom a automaticky zaostrovať. Po zaostrení sa presunie na prvé miesto a začne rezať. Nenechávajte laserovú rezačku bez dozoru.

Pretože hodnoty rýchlosti, výkonu a frekvencie na laserových rezačoch sú len odporúčané, budete možno musieť rezať viac ako raz, aby sa materiál úplne prerezal. Je KRIVIÁLNE, že v CorelDraw nepresúvate svoj materiál ani neposúvate žiadne riadky. Ak tak urobíte, rez by sa mohol zničiť! Jediné, čo zmeníte, sú vaše nastavenia rýchlosti a výkonu. Po počiatočnom strihu chcete robiť rýchlejšie a menej silné prihrávky.

Pri ďalších prejazdoch zvýšte rýchlosť o 10% a znížte výkon o 10%. Pokračujte v priechodoch, kým neuvidíte, že všetky vaše vystrihnuté kúsky „spadli“alebo „spadli“. To bude znamenať, že všetky časti boli úplne prerezané a že s ich odstraňovaním nebudete mať žiadne problémy. Úplne narezaný kus klesne mierne pod úroveň nerozrezaných kusov.

Uvedomte si, že keď laser narazí na oblasť gravírovania, keď sa prereže celým materiálom, môže spôsobiť iskry alebo jasné záblesky. Nebuďte šokovaní, ale buďte pripravení pozastaviť laserovú rezačku, ak je materiál veľmi horľavý, pretože sa môže vznietiť. Laserový rezač môžete zastaviť dvoma spôsobmi. Červené tlačidlo pozastaví rez a vypne laser, ale zostane na svojom mieste. Úlohu je možné obnoviť stlačením zeleného tlačidla. Resetovacie tlačidlo pozastaví rez, vypne laser a úplne zruší úlohu. To znamená, že laser sa vráti na pôvod a budete musieť svoj rez reštartovať úplne.

Potom, čo ste si istí, že sú vaše diely úplne prerezané, vyberte ich z laserovej rezačky a podľa potreby opakujte, kým nie sú všetky diely orezané.

Krok 14: Zostavenie

Zostavenie týchto dielov je trochu ako skladanie puzzle! Niečo, čo som považoval za užitočné predtým, ako som zahrial horúcu lepiacu pištoľ, pomocou tabule označilo, ktorý kus bol ktorý a ktorá strana bola hore alebo dole. Potom som voľne zostavil všetky diely bez lepidla, aby som dvakrát skontroloval, či všetko správne sedí.

Pri použití horúceho lepidla sa uistite, že pracujete s obetným materiálom, ako je lepenka alebo šrot. Horúce lepidlo môže zničiť mnoho povrchov, ako sú koberce, obrusy alebo povrchy stolov.

Začnite s pravou stranou a chrbtom. Horúce lepidlo striedmo zatlačte do zadných otvorov na pravom kuse. Zatlačte pravé bočné úchytky na zadnom diely do otvorov na pravom diele. Pomocou kartónovej škatule sa uistite, že sú v pravom uhle a nechajte lepidlo zaschnúť.

Potom použite ľavú časť a opakujte rovnaký postup s otvormi na ľavej strane a zadnými ľavými záložkami. Opäť použite kartónovú škatuľu, aby ste sa presvedčili, že kusy sú v pravom uhle.

Ďalej vezmite dno priehradky. Horúce lepidlo rozotrite striedmo do ľavých bočných stredových otvorov a zadných stredových otvorov. Zatlačte spodné úchytky priehradky do týchto otvorov. Dno priehradky podoprite na kartónovej škatuli, aby ste sa presvedčili, že je vyrovnaná. Horúce lepidlo nechajte uschnúť.

Skoro hotové! Vezmite stranu priehradky a horúce lepidlo šetrne zatlačte do bočných spodných otvorov priehradky a zadných zvislých otvorov. Vložte stranu priehradky do príslušných otvorov a chlopní a nechajte horúce lepidlo zaschnúť.

Nakoniec vezmite horný kus. Horúce lepidlo rozotrite striedmo do všetkých otvorov na hornom diele. Nasuňte horný diel na zarážky a nechajte horúce lepidlo zaschnúť.

Samostatne postupujte podľa pokynov na montáž kolies, držiakov motora a motorov. Pripojte zostavené diely k svojmu rázvoru kolies.

Dávajte pozor, aby sa vám horúce lepidlo nedostalo na kolesá alebo motory, zatlačte horúce lepidlo do všetkých otvorov na rázvore kolies. Vezmite zostavený ľavý, pravý, zadný, horný a priečinok a zatlačte ho do otvorov na rázvor.

Teraz máte svojho vlastného hranatého robota!

Tu je niekoľko užitočných návodov, ako pokračovať v tomto projekte napájaním a riadením motorov pomocou Arduina:

Ovládajte jednosmerný motor pomocou Arduina

Motorové ovládače s Arduino

Vďaka za prečítanie! Napíšte akékoľvek otázky alebo tipy, ktoré máte, a zabavte sa!