Arachnoid: 16 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Նախ, մենք ցանկանում ենք շնորհակալություն հայտնել ձեր ժամանակի և ուշադրության համար: Իմ գործընկեր Թիո Մարելլոն և ես ՝ Չեյս Լիչը, շատ զվարճացանք նախագծի վրա աշխատելիս և հաղթահարելով դրա ներկայացրած մարտահրավերները: Մենք ներկայումս սովորում ենք Wilkes Barre Area School District S. T. E. M.- ի կողմից: Ակադեմիա Ես կրտսեր եմ, իսկ Տիոն `երկրորդ կուրս: Մեր նախագիծը ՝ Arachnoid- ը քառապատիկ ռոբոտ է, որը մենք պատրաստել ենք 3D տպիչի, Հացի տախտակի և Arduino MEGA 2560 R3 տախտակի միջոցով: Նախագծի նպատակային նպատակը քայլող չորս ոտքով ռոբոտի ստեղծումն էր: Բազմաթիվ աշխատանքներից և փորձարկումներից հետո մենք հաջողությամբ ստեղծեցինք աշխատող չորքոտանի ռոբոտ: Մենք ոգևորված և երախտապարտ ենք այս հնարավորության համար `ձեզ ներկայացնելու մեր նախագիծը` Arachnoid- ը:

Քայլ 1: Նյութեր

Չորս ռոբոտի համար օգտագործվող նյութերը ներառում էին ՝ 3D տպիչ, օժանդակ նյութի լվացման մեքենա, 3D տպման սկուտեղներ, 3D տպիչ նյութ, մետաղալարեր, տախտակ, մարտկոցներ, համակարգիչ, AA մարտկոցներ, էլեկտրական ժապավեն, սկոտչ, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 տախտակ, jumper լարեր, Inventor 2018 ծրագրակազմ և Arduino IDE ծրագրակազմ: Մենք համակարգիչով գործարկեցինք ծրագրակազմը և մեր օգտագործած 3D տպիչը: Մենք օգտագործում էինք Inventor ծրագիրը հիմնականում մասերի նախագծման համար, այնպես որ դա անհրաժեշտ չէ որևէ մեկի համար, ով դա պատրաստում է տանը, քանի որ մեր ստեղծած մասի բոլոր ֆայլերը տրամադրվում են այս հրահանգով: Ռոբոտը ծրագրավորելու համար օգտագործվել է Arduino IDE ծրագիրը, որը նույնպես ավելորդ է տանը պատրաստող մարդկանց համար, քանի որ մենք նաև տրամադրել ենք այն ծրագիրը, որը մենք օգտագործում ենք: 3D տպիչը, օժանդակ նյութի լվացման մեքենան, 3D տպման նյութը և 3D տպման սկուտեղները բոլորը օգտագործվել են այն մասերի պատրաստման գործընթացի համար, որոնցից պատրաստված էր Arachnoid- ը: Մենք օգտագործեցինք մարտկոցի ամրակները, AA մարտկոցները, ցատկող լարերը, էլեկտրական ժապավենը և մարտկոցը ստեղծելու համար միասին օգտագործվեցին մետաղալարեր: Մարտկոցները դրվեցին մարտկոցի պահարանների մեջ, իսկ մետաղալարերը օգտագործվեցին `ինչպես մարտկոցի տուփի, այնպես էլ ցատկող մետաղալարերի լարերի ծայրերը կտրելու համար, որպեսզի դրանք հնարավոր լինի պոկել և ոլորել միասին, այնուհետև կպչել էլեկտրական ժապավենով: Հացատախտակը, ցատկող լարերը, մարտկոցի տուփը և Արդիունոն օգտագործվել են միացում ստեղծելու համար, որը սնուցում էր շարժիչներին և դրանք միացնում Arduino- ի կառավարման կոճակներին: Crazy Glue- ն օգտագործվել է ռոբոտի մասերին servo շարժիչները ամրացնելու համար: Գայլիկոնն ու պտուտակները օգտագործվել են ռոբոտի այլ տարրերի տեղադրման համար: Պտուտակները պետք է նման լինեն ներկայացված նկարում, բայց չափը կարող է հիմնվել դատողության վրա: Շոտլանդական ժապավենը և Zip Ties- ն օգտագործվում էին հիմնականում մետաղալարերի կառավարման համար: Ի վերջո, մենք ընդհանուր առմամբ 51,88 դոլար ծախսեցինք այն նյութերի վրա, որոնք մենք չունեինք:

Մթերքներ, որոնք մենք ունեինք ձեռքի տակ

1. (Գումարը ՝ 1) 3D տպիչ
2. (Գումարը ՝ 1) Աջակցող նյութերի լվացման մեքենա
3. (Գումարը ՝ 5) 3D տպման սկուտեղներ
4. (Գումարը ՝ 27.39^3) 3D տպագրական նյութ
5. (Գումարը ՝ 1) Մետաղալարեր
6. (Գումարը ՝ 1) Գայլիկոն
7. (Գումարը `24) Պտուտակներ
8. (Գումարը ՝ 1) Գրատախտակ
9. (Գումարը ՝ 4) Մարտկոցի կրողներ
10. (Գումարը ՝ 1) Համակարգիչ
11. (Գումարը `8) AA մարտկոցներ
12. (Գումարը `4) Zip փողկապներ
13. (Գումարը `1) Էլեկտրական ժապավեն
14. (Գումարը ՝ 1) Շոտլանդական ժապավեն

Մթերքներ, որոնք մենք գնել ենք

1. (Գումարը ՝ 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Ընդհանուր արժեքը ՝ 23,99 դոլար)
2. (Գումարը ՝ 2) Խենթ սոսինձ (Ընդհանուր արժեքը ՝ $ 7.98)
3. (Գումարը ՝ 1) Arduino MEGA 2560 R3 տախտակ (ընդհանուր արժեքը ՝ $ 12.95)
4. (Գումարը `38) Jumper Wires (Ընդհանուր արժեքը` $ 6.96)

Պահանջվում է ծրագրակազմ

1. Գյուտարար 2018 թ
2. Arduino ինտեգրված զարգացման միջավայր

Քայլ 2. Հավաքման վրա ծախսված ժամերը

Մենք մի քանի ժամ ծախսեցինք մեր չորքոտանի ռոբոտի ստեղծման վրա, բայց մեր օգտագործած ժամանակի զգալի մասը ծախսվեց Arachnoid- ի ծրագրավորման վրա: Մոտ 68 ժամ տևեց ռոբոտին ծրագրավորելու համար, 57 ժամ տպագրություն, 48 ժամ նախագծում, 40 ժամ հավաքում և 20 ժամ փորձարկում:

Քայլ 3: STEM ծրագրեր

Գիտություն

Մեր նախագծի գիտական ասպեկտը հայտնվում է միացում ստեղծելու ժամանակ, որն օգտագործվում էր սերվո շարժիչների սնուցման համար: Մենք կիրառեցինք սխեմաների մեր հասկացողությունը, ավելի կոնկրետ զուգահեռ սխեմաների սեփականությունը: Այս հատկությունն այն է, որ զուգահեռ սխեմաները միևնույն լարումը մատակարարում են շրջանի բոլոր բաղադրիչներին:

Տեխնոլոգիա

Տեխնոլոգիայի օգտագործումը շատ կարևոր էր Arachnoid- ի նախագծման, հավաքման և ծրագրավորման ողջ ընթացքում: Մենք օգտագործեցինք համակարգչային դիզայնի ծրագրակազմը ՝ Inventor- ը, ստեղծելով ամբողջ չորքոտանի ռոբոտը, ներառյալ ՝ մարմինը, կափարիչը, ազդրերը և սրունքները: Բոլոր նախագծված մասերը տպվել են 3D տպիչից: Օգտագործելով Arduino I. D. E. ծրագրային ապահովում, մենք կարողացանք օգտագործել Arduino- ն և servo շարժիչները `Arachnoid- ին քայլելու համար:

Ճարտարագիտություն

Մեր նախագծի ինժեներական կողմը կրկնվող գործընթացն է, որն օգտագործվում է չորքոտանի ռոբոտի համար պատրաստված մասերի նախագծման համար: Մենք ստիպված եղանք ուղիներ փնտրել `շարժիչները միացնելու և Արդուինոն և հացահատիկը տեղադրելու համար: Րագրի ծրագրավորման ասպեկտը մեզանից պահանջում էր նաև ստեղծագործորեն մտածել մեր հանդիպած խնդիրների հնարավոր լուծումների մասին: Ի վերջո, այն մեթոդը, որը մենք օգտագործեցինք, արդյունավետ էր և օգնեց մեզ ստիպել ռոբոտին շարժվել այնպես, ինչպես դա մեզ անհրաժեշտ էր:

Մաթեմատիկա

Մեր նախագծի մաթեմատիկական կողմը հավասարումների օգտագործումն է `լարման և հոսանքի քանակը հաշվարկելու համար, որը մեզ անհրաժեշտ էր շարժիչը սնուցելու համար, որը պահանջում էր Օմի օրենքի կիրառում: Մենք նաև մաթեմատիկայի միջոցով հաշվարկեցինք ռոբոտի համար ստեղծված բոլոր առանձին մասերի չափը:

Քայլ 4: Երկրորդ կրկնակի քառապատիկ ռոբոտի կափարիչ

Arachnoid- ի կափարիչը նախագծված էր ներքևի մասում չորս ամրակներով, որոնք չափված էին և տեղադրված էին մարմնի վրա կատարված անցքերի ներսում: Այս մեխերը Crazy Glue- ի օգնությամբ կարողացան կափարիչը ամրացնել ռոբոտի մարմնին: Այս մասը ստեղծվել է Ardiuno- ն պաշտպանելու և ռոբոտին ավելի ավարտված տեսք հաղորդելու համար: Մենք որոշեցինք առաջ շարժվել ներկայիս դիզայնով, բայց մինչ այս մեկի ընտրվելը այն անցել էր դիզայնի երկու կրկնում:

Քայլ 5. 2 -րդ կրկնում քառապատիկ ռոբոտի մարմին

Այս հատվածը ստեղծվել է ազդրի մասերը շարժելու համար օգտագործվող չորս շարժիչներով ՝ Arduino- ով և հացաթղթով: Մարմնի կողային հատվածները ավելի մեծ են եղել, քան այն շարժիչները, որոնք մենք այժմ օգտագործում ենք նախագծի համար, որը կատարվել է հաշվի առնելով տիեզերական հատվածը: Այս դիզայնը, ի վերջո, թույլ տվեց համարժեք ջերմության ցրում և հնարավոր դարձրեց շարժիչները միացնել պտուտակներով ՝ առանց մարմնին հնարավոր վնաս պատճառելու, որի տպագրությունը շատ ավելի երկար կտևեր: Առջևի անցքերը և մարմնի հետևի մասում պատի բացակայությունը նպատակաուղղված են արվել, որպեսզի լարերը մտնեն Արդուինոյի և տախտակի մեջ: Մարմնի մեջտեղում գտնվող տարածքը նախատեսված էր Arduino- ի, տախտակի և մարտկոցների համար: Կա նաև չորս անցք, որոնք նախատեսված են մասի ներքևի մասում, որոնք հատուկ նախատեսված են սերվո շարժիչների լարերի միջով անցնելու համար: ռոբոտի հետևը: Այս մասը ամենակարևորներից մեկն է, քանի որ այն ծառայում է որպես հիմք, որի համար նախատեսված էր յուրաքանչյուր այլ մաս: Մենք անցանք երկու կրկնություն, նախքան որոշեցինք ցուցադրվողը:

Քայլ 6: 2 -րդ Iveration Servo Motor Spacer

Servo motor spacer- ը հատուկ նախագծված է եղել Arachnoid- ի մարմնի կողային հատվածների համար: Այս անջրպետները նախագծված են այն մտքի հիման վրա, որ մարմնի կողքին ցանկացած հորատում կարող է վտանգավոր լինել և պատճառ դառնալ, որ մենք նյութ և ժամանակ վատնենք ավելի մեծ մասի վերատպման վրա: Ահա թե ինչու մենք փոխարենը գնացինք spacer- ով, որը ոչ միայն լուծեց այս հարցը, այլև թույլ տվեց մեզ ստեղծել ավելի մեծ տարածք շարժիչների համար, ինչը կօգնի կանխել գերտաքացումը: Տիեզերագնացն անցավ երկու կրկնությամբ: Սկզբնական գաղափարը ներառում էր. Երկու բարակ պատեր երկու կողմերում, որոնք միանում էին երկրորդ հեռավորությանը: Այս գաղափարը չեղյալ հայտարարվեց, քանի որ չնայած մենք ավելի հեշտ կլիներ յուրաքանչյուր կողմը առանձին փորել, որպեսզի եթե մեկը վնասվի, մյուսը նույնպես կարիք չունենար դեն նետել: Մենք տպեցինք այս կտորներից 8 -ը, ինչը բավական էր սոսնձել մարմնի վրա շարժիչի խցիկի վերևին և ներքևին: Այնուհետև մենք օգտագործեցինք մի փորվածք, որը կենտրոնացած էր կտորի երկար կողմում `փորձնական անցք ստեղծելու համար, որն այնուհետև օգտագործվում էր շարժիչի երկու կողմերում պտուտակի տեղադրման համար:

Քայլ 7: Երկրորդ կրկնակի քառապատիկ ռոբոտի ոտքի ազդրի մաս

Այս հատվածը ազդրն է կամ ռոբոտի ոտքի վերին կեսը: Այն նախագծված էր այն հատվածի ներքին մասի անցքով, որը հատուկ պատրաստված էր մեր ռոբոտի համար ձևափոխված շարժիչի հետ կապված արմատուրայի համար: Մենք նաև ավելացրեցինք մի հատված, որը պատրաստված էր շարժիչի համար, որը կօգտագործվեր ոտքի ստորին կեսը տեղափոխելու համար: Այս հատվածը զբաղեցնում է ոտքի հիմնական շարժումների մեծ մասը: Այս մասի ներկայիս կրկնությունը, որը մենք օգտագործում ենք, երկրորդն է, քանի որ առաջինն ուներ ավելի կոպիտ ձևավորում, որը մենք որոշեցինք, որ ավելորդ է:

Քայլ 8: Չորս ռոբոտի ծնկի հոդի 5 -րդ կրկնում

Theնկների հոդերը դիզայնի առավել բարդ մասերից էին: Այն տևեց մի քանի հաշվարկ և թեստ, բայց ներկայիս ցուցադրված դիզայնը բավականին լավ է աշխատում: Այս հատվածը նախատեսված էր շարժիչը շրջանցելու համար, որպեսզի շարժիչի շարժումը արդյունավետորեն փոխանցի հորթի կամ ստորին ոտքի շարժմանը: Ստեղծման համար պահանջվեց դիզայնի և վերափոխման հինգ կրկնում, բայց այն հատուկ ձևը, որը ստեղծվել էր անցքերի շուրջ, առավելագույնի հասցրեց շարժման հնարավոր աստիճանը ՝ միաժամանակ չկորցնելով այն ուժը, որը մենք պահանջում էինք դրանից: Մենք նաև ամրացրեցինք շարժիչները `օգտագործելով ավելի շատ արմատուրներ, որոնք տեղավորվում են կողմերի անցքերի մեջ և հիանալի տեղավորվում են շարժիչի վրա` թույլ տալով մեզ օգտագործել պտուտակներ `այն տեղում պահելու համար: Կտորի ներքևի փորձնական անցքը հնարավորություն տվեց խուսափել հորատումից և հնարավոր վնասներից:

Քայլ 9. 3 -րդ կրկնող քառատրոփ ռոբոտի ոտքի հորթ

Ռոբոտի ոտքի երկրորդ կեսը ստեղծվել է այնպես, որ անկախ նրանից, թե ինչպես է ռոբոտը ոտքը դնում, այն միշտ կպահպանի նույն քանակությամբ ձգողականություն: Սա շնորհիվ ոտքի կիսաշրջանաձև դիզայնի և փրփուրի բարձիկի, որը մենք կտրեցինք և սոսնձեցինք ներքևին: Այն ի վերջո լավ է ծառայում իր նպատակին, ինչը թույլ է տալիս ռոբոտին դիպչել գետնին և քայլել: Այս դիզայնով մենք երեք անգամ կրկնում էինք, որոնք հիմնականում ներառում էին երկարության և ոտքերի ձևավորման փոփոխություններ:

Քայլ 10: Ներբեռնումներ մասերի գյուտարար ֆայլերի համար

Այս ֆայլերը Inventor- ից են: Նրանք հատուկ մաս են կազմում բոլոր պատրաստի մասերի համար, որոնք մենք նախագծել ենք այս նախագծի համար:

Քայլ 11: Հավաքում

Մեր տրամադրած տեսանյութը բացատրում է, թե ինչպես ենք հավաքել Arachnoid- ը, բայց դրանում նշված մի կետ այն է, որ դուք ստիպված կլինեք շարժիչի երկու կողմերից հանել պլաստիկ փակագիծը ՝ այն կտրելով և հղկելով նախկինում:. Տրամադրված մյուս լուսանկարները վերցված են հավաքի ժամանակ:

Քայլ 12: mingրագրավորում

Arduiono ծրագրավորման լեզուն հիմնված է C ծրագրավորման լեզվի վրա: Arduino կոդի խմբագրիչի ներսում այն մեզ տալիս է երկու գործառույթ:

• void setup (): Այս ֆունկցիայի ներսում եղած ամբողջ կոդը սկզբում մեկ անգամ է գործարկվում
• void loop (): Գործառույթի ներսում գտնվող ծածկագիրը առանց վերջի հանգույց է կատարում:

Ստուգեք ստորև ՝ կտտացնելով նարնջագույն հղմանը ՝ կոդի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկություններ տեսնելու համար:

Սա քայլելու կոդն է:

#ներառում

classServoManager {

հանրային:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BackLeftThigh;

Servo BackLeftKnee;

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 մենեջեր;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

ուշացում (1000);

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

ուշացում (5000);

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

ուշացում (1000);

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

ուշացում (1000);

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

ուշացում (1000);

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

ուշացում (1000);

}

դիտել rawQuad.ino- ն, որը տեղակայված է it -ի կողմից GitHub- ի կողմից

Քայլ 13: Փորձարկում

Տեսանյութերը, որոնք մենք ավելացրել ենք այստեղ, մեր փորձարկումն են Arachnoid- ում: Այն կետերը, որտեղ տեսնում եք, որ քայլում են, մի փոքր կարճ են, բայց մենք կարծում ենք, որ այն պետք է ձեզ պատկերացում կազմի, թե ինչպես է կատարվել չորքոտանի ռոբոտի քայլելը: Մեր նախագծի ավարտին մենք նրան ստիպեցինք քայլել, բայց բավականին դանդաղ, այնպես որ մեր նպատակը կատարվեց: Մինչ այդ տեսահոլովակները մեզանից փորձարկում են շարժիչները, որոնք մենք ամրացրել ենք ոտքի վերին հատվածի համար:

Քայլ 14. Նախագծման և տպագրության գործընթացում

Տեսանյութերը, որոնք մենք ավելացրել ենք այստեղ, հիմնականում առաջընթացի ստուգումներ են մեր պատրաստած մասերի նախագծման և տպման ողջ ընթացքում:

Քայլ 15: Հնարավոր բարելավումներ

Timeամանակ տրամադրեցինք մտածելու, թե ինչպես կշարժվենք Arachnoid- ի հետ, եթե դրա հետ ավելի շատ ժամանակ ունենանք և որոշ գաղափարներ առաջ քաշենք: Մենք կփնտրենք Arachnoid- ը սնուցելու ավելի լավ միջոց, այդ թվում `գտնել ավելի լավ, ավելի թեթև մարտկոց, որը կարող է լիցքավորվել: Մենք նաև ավելի լավ միջոց կփնտրեինք, որ servo շարժիչները կցենք մեր նախագծած ոտքի վերին կեսին `վերստին նախագծելով մեր ստեղծած հատվածը: Մեկ այլ նկատառում ՝ ռոբոտին տեսախցիկ ամրացնելն է, որպեսզի այն օգտագործվի մարդկանց համար, որոնք այլ կերպ անհասանելի են: Այս բոլոր նկատառումներն անցան մեր մտքում, երբ մենք նախագծում և հավաքում էինք ռոբոտը, բայց ժամանակի սղության պատճառով չկարողացանք դրանք հետապնդել:

Քայլ 16: Վերջնական ձևավորում

Ի վերջո, մենք բավականին գոհ ենք այն բանից, թե ինչպես ստացվեց մեր վերջնական դիզայնը և հուսով ենք, որ դուք նույն կերպ կզգաք: Շնորհակալություն ձեր ժամանակի և ուշադրության համար: