Prototaip Robot Boxy: 14 Langkah

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

Dalam kelas Humanoids berasaskan projek saya di Carnegie Mellon University, saya memilih untuk merancang dan memprototaip robot penyampaian sederhana. Demi dapat membuatnya dengan murah dan cepat, reka bentuknya kecil dan kecil. Sebaik sahaja anda belajar membuat kotak dengan pemotong laser, kemungkinan menjadi tidak terbatas untuk perkara lain yang boleh anda buat dengan menggunakan prinsip yang sama. Tutorial ini akan membawa anda langkah demi langkah melalui proses reka bentuk badan dan prototaip saya, dengan banyak gambar dan tangkapan skrin sepanjang perjalanan.

Reka bentuk ini mempunyai 1 ruang yang dimaksudkan untuk menyimpan objek seperti buku teks dan tumpukan kertas yang berukuran lebih kurang 8.5 "x11". Terdapat sedikit ruang bergoyang dalam reka bentuknya, jadi tidak semestinya sesuai. Di bawah petak, terdapat ruang untuk elektronik. Ruang ini boleh memuatkan pengawal motor, papan Arduino, papan roti, cip Bluetooth, dan lain-lain. Kawasan di sebelah kanan petak disimpan untuk mekanisme pembukaan yang tidak akan diliputi dalam tutorial ini.

Langkah 1: Perisian, Perkakasan dan Bahan

Perisian:

Untuk merancang robot boxy prototaip anda, anda perlu menggunakan program CAD pilihan anda. Saya menggunakan SolidWorks kerana tersedia di universiti saya. Pilihan lain bagi mereka yang tidak mempunyai akses ialah Autodesk Inventor, yang percuma untuk penggunaan pelajar dengan alamat e-mel.edu.

SolidWorks

Pencipta Autodesk

Tutorial ini akan dilakukan di SolidWorks, tetapi masih boleh diikuti dengan mudah untuk program CAD yang lain.

Untuk memformat dan menghantar fail ke pemotongan laser, saya menggunakan CorelDraw.

CorelDraw

Terdapat banyak program lain yang sesuai dengan banyak pemotong laser lain.

Perkakasan:

Saya menggunakan pemotong laser Epilog Legend 36EXT 50W. Banyak pemotong laser lain ada di pasaran, tetapi ini memenuhi keperluan saya dari segi kawasan ukiran, kelajuan, dan kualiti yang dihasilkan.

Spesifikasi Teknologi Epilog Legend

Bahan:

• Lembaran Akrilik 2x (.1 "x24" x30 ")
• Motor DC 4x
• Pemasangan Motor 4x
• Roda 4x
• Senapang Gam Panas
• Tongkat gam
• Pen papan putih
• Kotak kadbod (kecil dan sederhana)
• USB

Saya menggunakan kepingan akrilik jelas OPTIX yang saya dapati di kedai seni universiti saya. Anda boleh membelinya secara dalam talian di sini atau menggunakan akrilik lain yang boleh anda gunakan.

Saya menggunakan roda Mecanum dengan motor yang disertakan dan pelekap motor dari kit RobotShop tanpa tulang yang kini sudah habis. Kit serupa (dan jauh lebih mahal) masih ada di sini. Roda mana pun akan berfungsi, roda Mecanum hanya memenuhi tujuan saya dengan berkesan.

Langkah 2: Bahagian

Untuk membuat prototaip robot boxy yang sama seperti yang saya lakukan, anda memerlukan bahagian berikut:

• Jarak roda 1x
• 1x bahagian atas
• 1x kembali
• 1x sebelah kiri
• 1x sebelah kanan
• Bahagian bawah 1x petak
• Bahagian petak 1x

Bahagian-bahagian ini akan saling terhubung menggunakan tab dan lubang. Tab ini perlu mempunyai lebar ketebalan bahan. Dalam kes saya, saya menggunakan akrilik.1 ", jadi semua tab dan lubang saya selebar 0,1". Sekiranya tab atau lubang anda tidak berukuran betul, kepingan anda tidak akan sesuai dengan lancar!

Langkah 3: CAD Wheelbase

Lokasi dan dimensi pelekap motor dan lubang pendawaian anda akan berubah bergantung pada jenis pelekap motor dan motor yang anda miliki. Oleh itu, mereka tidak diberikan dalam gambar ini.

Lubang pendawaian membolehkan anda memasukkan wayar motor anda ke kawasan di bawah petak tempat tempat duduk elektronik. Dengan cara ini, anda dapat menghidupkan dan mengawal motor anda tanpa menyeret elektronik anda ke tanah.

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 4: CAD Teratas

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 5: Kembali CAD

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 6: CAD Kiri

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 7: CAD Bahagian Kanan

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 8: CAD Bahagian Bawah

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 9: CAD Bahagian Sebelah

Ingat bahawa jika bahan anda tidak tebal.1 , dimensi anda tidak akan sama!

Langkah 10: Membuat DXF

Sebelum melangkah ke langkah ini, berguna untuk membuat SolidWorks Assembly untuk memastikan bahawa dimensi anda semua betul dan bahagian anda semua sesuai.

Sekarang anda mempunyai semua fail CAD, anda perlu bersiap untuk memotongnya dengan laser. Sebilangan besar pemotong laser menggunakan fail.dxf, yang merupakan fail yang mengandungi data vektor. Pemotong laser akan mengikuti vektor ini untuk memotong bahagian anda. Sering kali, pemotong laser akan disambungkan ke komputer yang berdiri sendiri dengan fungsi terhad. Ia berguna atau bahkan diperlukan untuk menyimpan fail DXF anda ke pemacu USB untuk mengaksesnya dari komputer ini.

Untuk setiap bahagian, ulangi langkah berikut:

• Klik "Fail"
• Klik "Simpan Sebagai"
• Navigasi ke destinasi USB
• Klik "Simpan sebagai Jenis"
• Klik "Dxf (*.dxf)"
• Klik "Simpan"
• Klik "Lihat Orientasi" (1)
• Klik muka bahagian yang anda mahu potong laser (2)
• Tandakan kotak "Semasa" (3)
• Klik tanda semak hijau (4)
• Klik "Simpan"

Saya melampirkan DXF saya di bawah.

Langkah 11: Memformat di CorelDraw

Buka CorelDraw. Dari skrin pembuka, klik "Fail", kemudian "Baru". Di tetingkap yang muncul, beri nama fail CorelDraw anda. Saya menamakan fail1 boxy robot1 kerana saya akan membuat satu fail untuk setiap helaian akrilik yang harus saya potong. Tetapkan medan "Lebar" dan "Tinggi" ke dimensi lembaran akrilik anda yang betul, dan pastikan unit berada dalam inci. Klik "OK".

Dokumen kosong akan muncul di skrin anda. Klik "Fail", kemudian "Buka". Pilih semua fail DXF yang telah anda buat untuk projek ini dan klik "Buka". Tetingkap tambahan akan muncul untuk setiap fail. Dalam "Unit", pilih "Bahasa Inggeris" kemudian "OK" untuk semua tetingkap. Semua bahagian anda kini akan dibuka dalam tab berasingan.

Anda akan melihat bahawa terdapat penjenamaan SolidWorks di bahagian bawah setiap bahagian. Untuk menghapusnya, klik pada salah satu kotak teks, tahan kekunci "Shift" pada papan kekunci anda, dan klik kotak teks yang lain. Pegangan harus muncul di sudut. Tekan kekunci "Padam" dan ia akan hilang. Lakukan ini untuk semua bahagian anda.

Setelah penjenamaan SolidWorks dipadamkan, kembali ke DXF pertama anda. Bermula di luar sudut kiri atas bahagian, klik tetikus anda dan seret ke luar dari sudut kanan bawah. Kotak garis putus-putus akan mengikuti tetikus anda semasa anda menyeretnya. Ini adalah alat pilihan. Pastikan kotak merangkumi semua garisan bahagian anda sepenuhnya. Sekiranya anda melakukan kesilapan, tekan kekunci "Escape" untuk membuang pilihan anda dan cuba lagi.

Setelah keseluruhan bahagian dipilih, anda akan melihat banyak pegangan di setiap baris. Untuk mengelakkan daripada bergerak dan memformat garis ini secara berasingan, klik butang "Kumpulan" di pita atas. Ini akan membolehkan anda menyeret semua garisan sekaligus.

Walaupun bahagian anda dipilih, salinlah. Kemudian navigasi kembali ke fail robot1 kotak kosong anda dan tampalkannya. Letakkannya di sudut kiri atas dengan pinggir sekurang-kurangnya 1/8 "di tepi. Ulangi proses ini dengan seberapa banyak bahagian yang sesuai pada lembaran akrilik pertama anda. Pastikan bahagian-bahagian itu mempunyai margin sekurang-kurangnya 1/8" di semua sisi.

Pilih semua bahagian dalam dokumen. Di pita atas, pilih menu dropdown berat garis dan pilih "Garis Rambut". Ini memberitahu pemotong laser bahawa anda ingin memotong garis daripada mengukirnya.

Gunakan proses yang sama untuk memasukkan semua bahagian yang tersisa ke lembaran akrilik kedua anda.

Langkah 12: Parameter Pemotong Laser

Klik "Fail", kemudian "Cetak". Ini akan membuka kotak dialog yang serupa dengan mencetak dokumen Word biasa. Anda akan melihat bahawa di tab kanan atas terdapat mesej yang mengatakan "1 Isu". Setelah kami menetapkan parameter pemotong laser dengan betul, ini harus diselesaikan dan mengatakan "Tidak Ada Masalah".

Pilih pemotong laser anda sebagai pencetak. Kemudian, klik "Keutamaan" di sebelahnya.

Tetingkap seterusnya adalah perisian Epilog. Terdapat beberapa langkah di sini, tetapi pesanannya tidak menjadi masalah. Pastikan anda mendapatkan semuanya!

• Tandakan "Fokus Auto" di bahagian "Pilihan"
• Pilih "Vektor" di bahagian "Jenis Pekerjaan" ("Raster" adalah untuk ukiran)
• Tetapkan medan "Lebar" dan "Tinggi" di bahagian "Ukuran Piece"
• Tetapkan "Kelajuan" hingga 15%
• Tetapkan "Kuasa" hingga 100%
• Tetapkan "Frekuensi" ke 5000 Hz

Tetapan Kelajuan, Kuasa, dan Frekuensi disarankan untuk akrilik tebal 1/8 dalam manual pemotong laser. Terdapat ketebalan dan bahan lain yang disenaraikan juga.

Manual Epilog

Klik "OK". Anda harus dikembalikan ke tetingkap cetak. Tab kanan atas sekarang harus menyatakan "Tiada Masalah". Sekiranya masih menyenaraikan masalah, periksa pilihan anda sekali lagi. Sebaik sahaja tiada masalah dijumpai, klik "Cetak".

Langkah 13: Proses Pemotongan

Saya menggunakan kayu dan reka bentuk dari projek lain untuk foto contoh ini kerana akrilik yang jelas hampir tidak dapat dilihat di bawah penutup kaca pemotong laser.

Setelah dokumen dihantar ke pemotong laser dengan mengklik "Cetak", pindah ke pemotong laser. Cari injap udara termampat dan pastikan ia hidup. Juga, pastikan pemotong laser dihidupkan. Buka penutup dan letakkan akrilik anda di sudut kiri atas. Ini adalah titik asal atau (0, 0) kawasan pemotong laser. Tutup penutup pemotong laser. Di skrin depan kecil, anda akan melihat nombor dan nama pekerjaan. Nama pekerjaan harus sepadan dengan nama dokumen CorelDraw yang anda hantar. Sekiranya namanya tidak sepadan, pastikan pemotong laser disambungkan dengan betul ke komputer dan ulangi proses pencetakan. Tekan butang "Go" hijau setelah anda mengesahkan bahawa anda mempunyai pekerjaan yang betul di skrin. Laser harus mengalihkan bahan dan fokus automatik anda. Setelah difokuskan, ia akan berpindah ke lokasi pertama dan mula memotong. Jangan biarkan pemotong laser anda tanpa pengawasan.

Oleh kerana nilai Kelajuan, Kuasa, dan Kekerapan pada pemotong laser hanya disyorkan, anda mungkin perlu memotong lebih dari sekali untuk memotong sepenuhnya bahan tersebut. PENTING anda tidak menggerakkan bahan anda atau memindahkan garis di CorelDraw. Sekiranya anda melakukannya, potongannya boleh hancur! Satu-satunya perkara yang akan anda ubah ialah tetapan Kelajuan dan Kuasa anda. Selepas pemotongan awal, anda ingin membuat hantaran yang lebih cepat dan kurang kuat.

Untuk hantaran seterusnya, tingkatkan kelajuan sebanyak 10% dan turunkan daya sebanyak 10%. Terus membuat hantaran sehingga anda melihat bahawa semua potongan anda telah "jatuh" atau "jatuh". Ini akan menunjukkan bahawa semua bahagian telah dipotong sepenuhnya dan anda tidak akan sukar untuk melepaskannya. Potongan yang dipotong sepenuhnya akan jatuh sedikit di bawah paras kepingan yang tidak dipotong.

Ketahuilah bahawa ketika laser menyentuh kawasan ukiran ketika memotong bahan sepanjang jalan, ia dapat memancarkan percikan api atau kilatan terang. Jangan terkejut, tetapi bersiaplah untuk menghentikan sebentar pemotong laser jika bahannya sangat mudah terbakar kerana boleh terbakar. Terdapat dua cara untuk menghentikan pemotong laser. Butang merah berhenti memotong dan mematikan laser tetapi tetap di tempatnya. Pekerjaan dapat disambung semula dengan menekan butang hijau. Butang reset menghentikan pemotongan, mematikan laser, dan menghentikan sepenuhnya tugas. Ini bermaksud bahawa laser kembali ke asal dan anda harus memulakan semula potongan anda sepenuhnya.

Setelah anda yakin bahawa bahagian anda telah dipotong sepenuhnya, lepaskan dari pemotong laser dan ulangi jika perlu sehingga semua bahagian dipotong.

Langkah 14: Perhimpunan

Memasang bahagian-bahagian ini sedikit seperti membuat teka-teki jigsaw! Sesuatu yang saya dapati berguna sebelum saya memanaskan pistol gam panas menggunakan penanda papan putih untuk menandakan bahagian mana dan bahagian mana yang naik atau turun. Saya kemudian melonggarkan semua kepingan tanpa gam dengan longgar, hanya untuk memeriksa bahawa semuanya sesuai dengan betul.

Semasa menggunakan lem panas, pastikan anda mengusahakan bahan korban seperti kadbod atau kayu buangan. Lem panas boleh merosakkan banyak permukaan seperti permaidani, taplak meja, atau permukaan meja.

Mulakan dengan sebelah kanan dan belakang. Tolak lem panas dengan berhati-hati di dalam lubang belakang pada bahagian kanan. Tekan tab sebelah kanan pada bahagian belakang ke dalam lubang pada bahagian kanan. Gunakan kotak kadbod untuk memastikannya berada pada sudut yang betul dan biarkan lem kering.

Seterusnya, gunakan bahagian sisi kiri, dan ulangi proses yang sama dengan lubang sisi kiri dan tab kiri belakang. Sekali lagi gunakan kotak kadbod untuk memastikan kepingannya berada pada sudut yang betul.

Seterusnya, ambil bahagian bawah petak. Sebarkan gam panas dengan berhati-hati di dalam lubang tengah sisi kiri dan lubang pusat belakang. Tolak tab bawah petak ke dalam lubang ini. Sokong bahagian bawah petak pada kotak kadbod untuk memastikannya rata. Biarkan gam panas kering.

Hampir siap! Ambil bahagian petak dan tekan gam panas dengan berhati-hati ke lubang bawah sisi petak dan lubang tegak belakang. Letakkan bahagian petak ke dalam lubang dan tab yang sesuai dan biarkan lem panas kering.

Akhirnya, ambil bahagian atas. Sebarkan gam panas dengan berhati-hati ke semua lubang di bahagian atas. Tolak bahagian atas ke tab pemasangan dan biarkan lem panas kering.

Secara berasingan, ikuti arahan pemasangan roda, pelekap motor, dan motor anda. Pasang kepingan yang dipasang pada jarak roda anda.

Berhati-hati untuk tidak memasukkan lem panas ke roda atau motor anda, tolak gam panas ke semua lubang pada jarak roda. Ambil pemasangan kiri, kanan, belakang, atas, dan petak dan tolak ke lubang jarak roda.

Anda kini mempunyai robot boxy anda sendiri!

Berikut adalah beberapa tutorial berguna mengenai bagaimana meneruskan projek ini dengan menghidupkan dan menggerakkan motor menggunakan Arduino:

Kawal Motor DC dengan Arduino

Pengawal Motor dengan Arduino

Terima kasih untuk membaca! Sila hantarkan sebarang pertanyaan atau petua yang mungkin anda miliki, dan selamat mencuba!