Arachnoid: 16 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Pertama, kami ingin mengucapkan terima kasih atas masa dan pertimbangan anda. Pasangan saya Tio Marello dan saya, Chase Leach, sangat seronok mengerjakan projek ini dan mengatasi cabaran yang dihadapinya. Kami sekarang adalah pelajar Sekolah Daerah Wilkes Barre S. T. E. M. Akademi Saya seorang Junior dan Tio adalah seorang Sophomore. Projek kami, Arachnoid adalah robot berkaki empat yang kami buat menggunakan pencetak 3D, Bread Board, dan Arduino MEGA 2560 R3 Board. Matlamat yang dimaksudkan untuk projek ini adalah membuat robot berkaki empat. Setelah banyak kerja dan ujian kami berjaya mencipta robot berkaki empat yang berfungsi. Kami gembira dan berterima kasih atas peluang ini untuk menyampaikan kepada anda projek kami, Arachnoid.

Langkah 1: Bahan

Bahan yang kami gunakan untuk robot berkaki empat termasuk: pencetak 3D, mesin cuci bahan sokongan, dulang cetak 3D, bahan cetak 3D, pemotong wayar, papan roti, pemegang bateri, komputer, bateri AA, pita elektrik, pita scotch, Menara MG90S Pro Servo Motors, Crazy Glue, papan Arduino MEGA 2560 R3, wayar jumper, perisian Inventor 2018, dan perisian Arduino IDE. Kami menggunakan komputer untuk menjalankan perisian dan pencetak 3D yang kami gunakan. Kami menggunakan perisian Inventor terutamanya untuk merancang bahagian-bahagiannya sehingga tidak perlu bagi siapa pun yang membuatnya di rumah kerana semua fail bahagian yang kami buat disediakan berdasarkan petunjuk ini. Perisian Arduino IDE digunakan untuk memprogram robot yang juga tidak diperlukan oleh orang yang membuatnya di rumah kerana kami juga menyediakan program yang kami gunakan. Pencetak 3D, mesin basuh bahan sokongan, bahan cetak 3D, dan dulang cetak 3D semuanya digunakan untuk proses pembuatan bahagian-bahagian yang diperbuat daripada Arachnoid. Kami menggunakan pemegang bateri, bateri AA, kabel jumper, pita elektrik, dan pemotong wayar digunakan bersama untuk membuat pek bateri. Baterai dimasukkan ke dalam pemegang bateri dan pemotong wayar digunakan untuk memotong hujung kabel kedua-dua bateri dan kabel jumper sehingga dapat dilucutkan dan dipintal bersama, kemudian ditempel dengan pita elektrik. Papan roti, kabel jumper, pek bateri dan Ardiuno digunakan untuk membuat litar yang membekalkan kuasa ke motor dan menghubungkannya ke pin kawalan Arduino. Crazy Glue digunakan untuk memasang motor servo pada bahagian robot. Bor dan skru digunakan untuk memasang elemen robot yang lain. Skru mesti kelihatan seperti yang terdapat dalam gambar yang disediakan tetapi ukurannya boleh berdasarkan penilaian. Scotch Tape dan Zip Ties digunakan terutamanya untuk pengurusan wayar. Pada akhirnya, kami membelanjakan sejumlah $ 51.88 untuk bahan-bahan yang belum ada.

Bekalan yang Kami Ada

1. (Jumlah: 1) Pencetak 3D
2. (Bilangan: 1) Mesin Cuci Bahan Sokongan
3. (Bilangan: 5) Dulang Cetakan 3D
4. (Jumlah: 27.39 in ^ 3) Bahan Cetakan 3D
5. (Bilangan: 1) Pemotong Kawat
6. (Bilangan: 1) Latih tubi
7. (Bilangan: 24) Skru
8. (Bilangan: 1) Papan roti
9. (Bilangan: 4) Pemegang Bateri
10. (Bilangan: 1) Komputer
11. (Bilangan: 8) Bateri AA
12. (Amaun: 4) Ikatan Zip
13. (Bilangan: 1) Pita elektrik
14. (Bilangan: 1) Pita Scotch

Bekalan Yang Kami Beli

1. (Jumlah: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Jumlah Kos: $ 23,99)
2. (Amaun: 2) Crazy Glue (Jumlah Kos: $ 7.98)
3. (Jumlah: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Jumlah Kos: $ 12.95)
4. (Jumlah: 38) Jumper Wires (Jumlah Kos: $ 6.96)

Perisian Diperlukan

1. Pencipta 2018
2. Persekitaran Pembangunan Bersepadu Arduino

Langkah 2: Waktu yang dihabiskan untuk Perhimpunan

Kami menghabiskan beberapa jam untuk membuat robot berkaki empat kami, tetapi sebahagian masa yang paling besar yang kami gunakan dihabiskan untuk memprogram Arachnoid. Kami mengambil masa sekitar 68 jam untuk memprogram robot, mencetak 57 jam, merancang 48 jam, pemasangan 40 jam, dan pengujian 20 jam.

Langkah 3: Aplikasi STEM

Sains

Aspek ilmiah dari projek kami turut dimainkan semasa membuat litar yang digunakan untuk menggerakkan motor servo. Kami menerapkan pemahaman kami mengenai litar, lebih khusus sifat litar selari. Sifat ini ialah litar selari membekalkan voltan yang sama ke semua komponen dalam litar.

Teknologi

Penggunaan teknologi kami sangat penting sepanjang proses merancang, memasang, dan memprogram Arachnoid. Kami menggunakan perisian reka bentuk berbantukan komputer, Inventor untuk membuat keseluruhan robot berkaki empat termasuk: badan, penutup, paha, dan betis. Semua bahagian yang dirancang dicetak dari pencetak 3D. Menggunakan Arduino I. D. E. perisian, kami dapat menggunakan motor Arduino dan servo untuk membuat Arachnoid berjalan.

Kejuruteraan

Aspek kejuruteraan projek kami adalah proses berulang yang digunakan untuk merancang bahagian yang dibuat untuk robot berkaki empat. Kami harus memikirkan cara untuk memasang motor dan menempatkan Arduino dan papan roti. Aspek pengaturcaraan projek juga mengharuskan kita berfikir secara kreatif mengenai kemungkinan penyelesaian terhadap masalah yang kita temui. Pada akhirnya kaedah yang kami gunakan berkesan dan membantu kami membuat robot bergerak dengan cara yang kami perlukan.

Matematik

Aspek matematik projek kami adalah penggunaan persamaan untuk mengira jumlah voltan dan arus yang kami perlukan untuk menghidupkan motor yang memerlukan penerapan Hukum Ohm. Kami juga menggunakan matematik untuk mengira ukuran semua bahagian individu yang dibuat untuk robot.

Langkah 4: Tudung Robot Kuadrupasi Iterasi ke-2

Tudung untuk Arachnoid dirancang dengan empat pasak di bahagian bawah yang bersaiz dan diletakkan di dalam lubang yang dibuat di badan. Pasak ini, bersama dengan bantuan Crazy Glue dapat melekatkan penutup pada badan robot. Bahagian ini dibuat untuk membantu melindungi Ardiuno dan memberi robot penampilan yang lebih lengkap. Kami memutuskan untuk terus maju dengan reka bentuk semasa tetapi ia telah melalui dua lelaran reka bentuk sebelum ini dipilih.

Langkah 5: Badan Robot Kuadrat Iterasi ke-2

Bahagian ini dibuat untuk menempatkan empat motor yang digunakan untuk menggerakkan bahagian paha, Arduino, dan papan roti. Kompartemen di sisi badan dibuat lebih besar daripada motor yang sedang kita gunakan untuk projek yang dilakukan dengan mempertimbangkan bahagian spacer. Reka bentuk ini akhirnya memungkinkan penyebaran haba yang mencukupi dan memungkinkan untuk memasang motor menggunakan skru tanpa menyebabkan kerosakan pada badan yang memerlukan masa lebih lama untuk dicetak semula. Lubang di bahagian depan dan kekurangan dinding di belakang badan sengaja dilakukan supaya wayar dapat masuk ke Arduino dan papan roti. Ruang di tengah badan dirancang untuk Arduino, papan roti, dan bateri yang akan ditempatkan di dalamnya. Terdapat juga empat lubang yang dirancang ke bahagian bawah bahagian yang dimaksudkan khusus untuk wayar motor servo melintasi dan memasuki belakang robot. Bahagian ini adalah salah satu yang paling penting kerana berfungsi sebagai asas yang mana setiap bahagian lain dirancang. Kami melalui dua lelaran sebelum memutuskan yang akan dipaparkan.

Langkah 6: Spasier Motor Iterasi ke-2

Spacer motor servo direka khas untuk ruang di sisi badan Arachnoid. Spacer ini dirancang dengan pemikiran bahwa setiap penggerudian ke sisi badan berpotensi berbahaya dan menyebabkan kita membuang bahan dan masa untuk mencetak semula bahagian yang lebih besar. Itulah sebabnya kami sebaliknya menggunakan spacer yang bukan sahaja menyelesaikan masalah ini tetapi juga membolehkan kami membuat ruang yang lebih besar untuk motor yang membantu mencegah pemanasan berlebihan. Spacer melalui dua lelaran. Idea asal merangkumi: dua dinding nipis di kedua sisi yang bersambung dengan spacer kedua. Idea ini dibatalkan kerana kami lebih senang menggerudi setiap sisi secara berasingan jadi jika satu menjadi rosak, yang lain tidak perlu dibuang juga. Kami mencetak 8 kepingan ini yang cukup untuk melekatkan bahagian atas dan bawah petak motor di badan. Kami kemudian menggunakan gerudi yang berpusat di sisi panjang sekeping untuk membuat lubang juruterbang yang kemudian digunakan untuk skru di kedua sisi motor untuk pemasangan.

Langkah 7: Bahagian Paha Kaki Robot Berkaki Iterasi ke-2

Bahagian ini adalah paha atau bahagian atas kaki robot. Ia direka dengan lubang di bahagian dalam bahagian yang dibuat khusus untuk angker yang disertakan dengan motor yang diubah suai untuk robot kami. Kami juga menambahkan slot di bahagian bawah bahagian yang dibuat untuk motor yang akan digunakan untuk menggerakkan bahagian bawah kaki. Bahagian ini menangani sebahagian besar pergerakan utama kaki. Pengulangan bahagian ini yang kami gunakan adalah yang kedua kerana yang pertama mempunyai reka bentuk chunkier yang kami putuskan tidak perlu.

Langkah 8: Pengulangan Ke-5 Sendi Lutut Robot Berkaki Empat

Sendi lutut adalah salah satu bahagian yang lebih sukar untuk dirancang. Ia memerlukan beberapa pengiraan dan ujian tetapi reka bentuk semasa yang ditunjukkan berfungsi dengan baik. Bahagian ini dirancang untuk mengelilingi motor agar dapat memindahkan pergerakan motor ke pergerakan pada betis atau kaki bawah dengan cekap. Butuh lima iterasi reka bentuk dan reka bentuk semula untuk dibuat tetapi bentuk khusus yang dibuat di sekitar lubang memaksimumkan kemungkinan derajat pergerakan sambil tidak kehilangan kekuatan yang kita perlukan darinya. Kami juga memasang motor dengan menggunakan lebih banyak angker yang masuk ke lubang di sisi dan sesuai dengan sempurna pada motor yang membolehkan kami menggunakan skru agar tetap di tempatnya. Lubang pandu di bahagian bawah potongan memungkinkan untuk mengelakkan penggerudian dan kemungkinan kerosakan.

Langkah 9: Babak Kaki Robot Kuadrat Iterasi ke-3

Separuh kedua kaki robot diciptakan sedemikian rupa sehingga tidak kira bagaimana robot meletakkan kakinya, ia akan sentiasa mengekalkan daya tarikan yang sama. Ini berkat reka bentuk separa bulat kaki dan busa yang kami potong dan lekatkan ke bahagian bawah. Ini akhirnya berfungsi dengan baik yang membolehkan robot menyentuh tanah dan berjalan. Kami melalui tiga lelaran dengan reka bentuk ini yang terutama melibatkan perubahan panjang dan reka bentuk kaki.

Langkah 10: Muat turun untuk Bahagian Bahagian Inventor

Fail-fail ini adalah dari Inventor. Mereka secara khusus adalah fail bahagian untuk semua bahagian siap yang kami reka untuk projek ini.

Langkah 11: Perhimpunan

Video yang kami sediakan menerangkan bagaimana kami menyusun Arachnoid, tetapi satu perkara yang tidak disebutkan di dalamnya ialah anda harus melepaskan pendakap plastik dari kedua sisi motor dengan memotongnya dan mengamplas di mana dulu.. Foto-foto lain yang disediakan diambil semasa perhimpunan.

Langkah 12: Pengaturcaraan

Bahasa pengaturcaraan arduiono didasarkan pada bahasa pengaturcaraan C. Di dalam suntingan kod Arduino, ini memberi kita dua fungsi.

• kekosongan persediaan (): Semua kod di dalam fungsi ini berjalan sekali di awal
• gelung void (): Kod di dalam fungsi gelung tanpa hujung.

Lihat di bawah dengan mengklik pautan oren untuk melihat lebih banyak maklumat mengenai kod!

Ini adalah kod untuk berjalan

#sertakan

classServoManager {

awam:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BackLeftThigh;

Servo BackLeftKnee;

kekosongan () {

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);

}

};

Pengurus ServoManager;

kekosongan () {

Pengurus.setup ();

}

kekosongan () {

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

kelewatan (1000);

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

kelewatan (5000);

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

kelewatan (1000);

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

kelewatan (1000);

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

kelewatan (1000);

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

kelewatan (1000);

}

lihat rawQuad.ino yang dihoskan dengan ❤ oleh GitHub

Langkah 13: Menguji

Video yang kami tambahkan di sini adalah kami menguji Arachnoid. Titik-titik di mana anda melihatnya berjalan agak pendek tetapi kami percaya ia harus memberi anda gambaran tentang bagaimana berjalannya robot berkaki empat itu dilakukan. Menjelang akhir projek kami berjaya melakukannya tetapi dengan perlahan sehingga matlamat kami tercapai. Video sebelum itu menguji motor yang kita pasangkan untuk bahagian atas kaki.

Langkah 14: Semasa Proses Merancang dan Mencetak

Video yang kami tambahkan di sini terutama pemeriksaan kemajuan sepanjang proses merancang dan mencetak bahagian yang kami buat.

Langkah 15: Kemungkinan Penambahbaikan

Kami meluangkan masa untuk memikirkan bagaimana kami akan maju dengan Arachnoid jika kami mempunyai lebih banyak masa dengannya dan kami menghasilkan beberapa idea. Kami akan mencari cara yang lebih baik untuk menghidupkan Arachnoid termasuk: mencari pek bateri yang lebih baik dan lebih ringan yang boleh diisi semula. Kami juga akan mencari cara yang lebih baik untuk memasang motor servo ke bahagian atas kaki yang kami reka dengan merancang semula bahagian yang kami buat. Pertimbangan lain yang kami buat adalah melampirkan kamera ke robot sehingga dapat digunakan untuk memasuki kawasan yang tidak dapat dijangkau oleh orang. Semua pertimbangan ini telah terlintas dalam fikiran kami semasa kami merancang dan memasang robot tetapi kami tidak dapat meneruskannya kerana kesuntukan masa.

Langkah 16: Reka Bentuk Akhir

Pada akhirnya, kami cukup gembira dengan reka bentuk akhir kami dan berharap anda merasakan hal yang sama. Terima kasih atas masa dan pertimbangan anda.