Arachnoid: 16 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Først vil vi takke deg for din tid og omtanke. Min partner Tio Marello og jeg, Chase Leach, hadde det veldig gøy å jobbe med prosjektet og overvinne utfordringene det ga. Vi er for tiden studenter ved Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. Academy I am a Junior og Tio er Sophomore. Prosjektet vårt, Arachnoid, er en firedobbel robot som vi laget ved hjelp av en 3D -skriver, brødbrett og et Arduino MEGA 2560 R3 -kort. Det tiltenkte målet for prosjektet var å lage en gående firbeint robot. Etter mye arbeid og testing har vi lykkes med å lage en fungerende firdobbel robot. Vi er glade og takknemlige for denne muligheten til å presentere prosjektet vårt, Arachnoid.

Trinn 1: Materialer

Materialene vi brukte til den firdobbelte roboten inkluderte: 3D -skriveren, støttemateriale, 3D -utskriftsbrett, 3D -utskriftsmateriale, trådkuttere, et brødbrett, batteriholdere, en datamaskin, AA -batterier, elektrisk tape, tape, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 -kort, jumperkabler, Inventor 2018 -programvaren og Arduino IDE -programvaren. Vi brukte datamaskinen til å kjøre programvaren og 3D -skriveren som vi brukte. Vi brukte Inventor -programvaren hovedsakelig for å designe delene, så det er ikke nødvendig for noen som lager dette hjemme, fordi alle delfilene vi opprettet, er tilgjengelig på denne instruksjonsboken. Arduino IDE -programvaren ble brukt til å programmere roboten, noe som også er unødvendig for folk som gjør den hjemme fordi vi også har levert programmet vi bruker. 3D -skriveren, støttemateriellvaskeren, 3D -utskriftsmaterialet og 3D -utskriftsbrettene ble alle brukt til å produsere delene som Arachnoid var laget av. Vi brukte batteriholdere, AA -batterier, jumperwires, elektrisk tape og wire cutters ble brukt sammen for å lage batteripakken. Batteriene ble satt inn i batteriholderne og trådkutterne ble brukt til å kutte enden av ledningene til både batteripakken og jumperledningene slik at de kunne strippes og vrides sammen, og deretter teipes med elektrisk tape. Brettbrettet, hoppetrådene, batteripakken og Ardiuno ble brukt til å lage en krets som ga strøm til motorene og koblet dem til Arduino -kontrollpinnene. The Crazy Lim ble brukt til å feste servomotorene til robotens deler. Boret og skruene ble brukt til montering av andre elementer i roboten. Skruene skal se ut som på bildet, men størrelsen kan være basert på skjønn. Scotch Tape og Zip Ties ble hovedsakelig brukt til ledning. Til slutt brukte vi totalt $ 51,88 på materialene vi ikke hadde rundt.

Rekvisita som vi hadde for hånden

1. (Beløp: 1) 3D -skriver
2. (Mengde: 1) Underlagsmateriale
3. (Mengde: 5) 3D -utskuffer
4. (Mengde: 27,39 tommer^3) 3D -utskriftsmateriale
5. (Beløp: 1) Wire Cutters
6. (Mengde: 1) Drill
7. (Mengde: 24) Skruer
8. (Mengde: 1) Brødbrett
9. (Beløp: 4) Batteriholdere
10. (Beløp: 1) Datamaskin
11. (Mengde: 8) AA -batterier
12. (Beløp: 4) Glidelås
13. (Mengde: 1) Elektrisk tape
14. (Mengde: 1) Scotch Tape

Rekvisita som vi kjøpte

1. (Beløp: 8) MG90S Tower Pro Servomotorer (totalkostnad: $ 23,99)
2. (Beløp: 2) Crazy Lim (Total kostnad: $ 7,98)
3. (Beløp: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Total kostnad: $ 12,95)
4. (Beløp: 38) Jumper Wires (Total kostnad: $ 6,96)

Programvare nødvendig

1. Oppfinner 2018
2. Arduino Integrated Development Environment

Trinn 2: Timer brukt på montering

Vi brukte ganske mange timer på å lage vår firbente robot, men den mest betydelige delen av tiden vi brukte ble brukt på å programmere Arachnoid. Det tok oss omtrent 68 timer å programmere roboten, 57 timers utskrift, 48 timers design, 40 timer montering og 20 timers testing.

Trinn 3: STEM -applikasjoner

Vitenskap

Det vitenskapelige aspektet av prosjektet vårt spiller inn mens vi lager kretsen som ble brukt til å drive servomotorene. Vi brukte vår forståelse av kretser, nærmere bestemt egenskapen til parallelle kretser. Denne egenskapen er at parallelle kretser leverer samme spenning til alle komponenter i kretsen.

Teknologi

Vår bruk av teknologi var veldig viktig gjennom prosessen med å designe, montere og programmere Arachnoid. Vi brukte den datamaskinstøttede designprogramvaren Inventor til å lage hele den firdobbelte roboten inkludert: kroppen, lokket, lårene og kalvene. Alle delene som ble designet ble skrevet ut fra en 3D -skriver. Bruke Arduino I. D. E. programvare, var vi i stand til å bruke Arduino og servomotorer for å gjøre Arachnoid -turen.

Engineering

Det tekniske aspektet av prosjektet vårt er den iterative prosessen som brukes til å designe delene som er laget for den firdobbelte roboten. Vi måtte brainstorme måter å feste motorene på og huse Arduino og brødbrett. Programmeringsaspektet ved prosjektet krevde oss også til å tenke kreativt om mulige løsninger på problemer vi kom over. Til slutt var metoden vi brukte effektiv og hjalp oss med å få roboten til å bevege seg på måtene vi trengte den til.

Matematikk

Det matematiske aspektet av prosjektet vårt er bruk av ligninger for å beregne mengden spenning og strøm vi trengte for å drive motoren som krevde anvendelse av Ohms lov. Vi brukte også matematikk til å beregne størrelsen på alle de individuelle delene som ble opprettet for roboten.

Trinn 4: Andre Iterasjon Quadruped Robot Lid

Lokket til Arachnoid ble designet med fire pinner i bunnen som var dimensjonert og plassert inne i hull laget på kroppen. Disse pinnene, sammen med bistand fra Crazy Lim, var i stand til å feste lokket til robotens kropp. Denne delen ble laget for å beskytte Ardiuno og gi roboten et mer ferdig utseende. Vi bestemte oss for å gå videre med det nåværende designet, men det hadde gått gjennom to iterasjoner av design før dette ble valgt.

Trinn 5: Andre Iterasjon Quadruped Robot Body

Denne delen ble laget for å huse de fire motorene som ble brukt til å flytte lårdelene, Arduino og brødbrettet. Rommene på sidene av karosseriet ble gjort større enn motorene som vi bruker for øyeblikket til prosjektet som ble gjort med avstandsstykket i tankene. Denne konstruksjonen tillot til slutt tilstrekkelig varmespredning og gjorde det mulig å feste motorene ved hjelp av skruer uten å forårsake mulig skade på kroppen som ville ta mye lengre tid å skrive ut på nytt. Hullene i fronten og mangelen på en vegg bak på kroppen ble gjort med vilje slik at ledninger kunne føres inn i Arduino og brødbrett. Plassen i midten av karosseriet var designet for Arduino, brødbrett og batterier som skal plasseres i. Det er også fire hull designet i bunnen av delen som er spesielt beregnet for at ledningene til servomotorene skal løpe gjennom og inn i baksiden av roboten. Denne delen er en av de viktigste, siden den fungerer som base som hver annen del ble designet for. Vi gikk gjennom to iterasjoner før vi bestemte oss for den som ble vist.

Trinn 6: Andre Iteration Servo Motor Spacer

Servomotoravstandsstykket ble designet spesielt for rommene på sidene av kroppen til Arachnoid. Disse avstandsstykkene ble designet med tanke på at enhver boring i siden av kroppen potensielt kan være farlig og få oss til å kaste bort materiale og tid på å trykke den større delen på nytt. Derfor gikk vi i stedet med avstandsstykket som ikke bare løste dette problemet, men også lot oss lage et større rom for motorene som bidrar til å forhindre overoppheting. Avstandsstykket gikk gjennom to iterasjoner. Den opprinnelige ideen inkluderte: to tynne vegger på hver side som var koblet til en andre avstandsstykke. Denne ideen ble skrotet fordi vi selv om det ville være lettere å bore hver side separat, så hvis den ene ble skadet, trenger den andre ikke også bli kastet. Vi trykte 8 av disse bitene som var nok til å lime på toppen og bunnen av motorrommet på karosseriet. Vi brukte deretter et bor som var sentrert på langsiden av stykket for å lage et pilothull som deretter ble brukt til en skrue på hver side av motoren for montering.

Trinn 7: Andre Iterasjon Quadruped Robot Leg Thors

Denne delen er låret eller den øvre halvdelen av robotens bein. Den ble designet med et hull på innsiden av delen som var laget spesielt for ankeret som fulgte med motoren som ble modifisert for roboten vår. Vi har også lagt til et spor på bunnen av delen som var laget for motoren som skulle brukes til å flytte den nedre halvdelen av beinet. Denne delen håndterer et flertall av den store bevegelsen av beinet. Den nåværende iterasjonen av denne delen som vi bruker er den andre siden den første hadde en tykkere design som vi bestemte var unødvendig.

Trinn 8: Femte Iterasjon av Quadruped Robot Kneledd

Kneleddet var en av de mer vanskelige delene å designe. Det tok flere beregninger og tester, men den gjeldende designen som vises fungerer ganske bra. Denne delen ble designet for å gå rundt motoren for effektivt å overføre bevegelsen av motoren til bevegelse på leggen eller underbenet. Det tok fem gjentakelser av design og redesign for å lage, men den spesifikke formen som ble opprettet rundt hullene maksimerte de mulige bevegelsesgrader, samtidig som den ikke mistet styrken vi trengte av den. Vi festet også motorene med flere armaturer som passer inn i hullene på sidene og passer perfekt på motoren slik at vi kan bruke skruer for å holde den på plass. Pilothullet på bunnen av stykket gjorde det mulig å unngå boring og mulig skade.

Trinn 9: 3. Iterasjon Quadruped Robot Leg Calf

Andre halvdel av robotens bein ble skapt på en slik måte at uansett hvordan roboten setter ned foten, vil den alltid opprettholde samme trekkraft. Dette er takket være den halvcirkelformede utformingen av foten og skumputen som vi klippet og limte til bunnen. Det tjener til slutt sitt formål godt, som gjør at roboten kan berøre bakken og gå. Vi gikk gjennom tre iterasjoner med dette designet som hovedsakelig innebar endringer i lengde og fotdesign.

Trinn 10: Nedlastinger for Parts Inventor -filene

Disse filene er fra Inventor. De er spesielt delfiler for alle de ferdige delene som vi designet for dette prosjektet.

Trinn 11: Montering

Videoen vi har gitt, forklarer hvordan vi monterte Arachnoid, men ett punkt som ikke ble nevnt i den er at du må fjerne plastbraketten fra begge sider av motoren ved å kutte den og slipe der den pleide å være. De andre bildene er tatt fra under forsamlingen.

Trinn 12: Programmering

Arduiono programmeringsspråk er basert på programmeringsspråket C. Inne i Arduino -koden editior gir den oss to funksjoner.

• void setup (): All koden i denne funksjonen kjøres en gang i begynnelsen
• void loop (): Koden inne i funksjonssløyfene uten ende.

Sjekk nedenfor ved å klikke på den oransje lenken for å se mer informasjon om kode!

Dette er koden for å gå

#inkludere

classServoManager {

offentlig:

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 Manager;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (5000);

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (1000);

}

se rawQuad.ino hostet av ❤ av GitHub

Trinn 13: Testing

Videoene vi la til her, er av oss som tester araknoiden. Punktene der du ser det gå er litt korte, men vi mener det burde gi deg en ide om hvordan vandringen av den firdobbelte roboten ble gjort. Mot slutten av prosjektet fikk vi det til å gå, men ganske sakte, så målet vårt ble nådd. Videoene før det er av oss som tester motorene vi festet for den øvre delen av beinet.

Trinn 14: Under prosessen med å designe og skrive ut

Videoene vi la til her, er hovedsakelig fremdriftskontroller gjennom prosessen med å designe og skrive ut delene vi har laget.

Trinn 15: Mulige forbedringer

Vi tok oss tid til å tenke på hvordan vi ville gå videre med Arachnoid hvis vi hadde mer tid med det, og vi kom med noen ideer. Vi ville se etter en bedre måte å drive Arachnoid på, inkludert: å finne en bedre, lettere batteripakke som kan lades opp. Vi ville også se etter en bedre måte å feste servomotorene til den øvre halvdelen av beinet vi designet ved å redesigne delen vi laget. En annen vurdering vi har gjort er å feste et kamera til roboten, slik at den kan brukes til å komme inn på områder som ellers ikke kan nås av mennesker. Alle disse betraktningene hadde gått gjennom tankene våre mens vi designet og monterte roboten, men vi klarte ikke å forfølge dem på grunn av tidsbegrensninger.

Trinn 16: Sluttdesign

Til slutt er vi ganske fornøyd med måten vår endelige design ble på, og håper du føler det samme. Takk for din tid og omtanke.