Арахноид: 16 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Биринчиден, убактыңызды бөлүп, көңүл бурганыңыз үчүн рахмат айткыбыз келет. Менин өнөктөшүм Тио Марелло жана мен, Чейз Лич, долбоордун үстүндө иштеп, ал сунуштаган кыйынчылыктарды жеңип, абдан кызыктуу болдук. Биз учурда Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. Академия мен кенже, Тио экинчи курс. Биздин долбоор, Арахноид - бул төрт өлчөмдүү робот, биз 3D принтер, Нан тактасы жана Arduino MEGA 2560 R3 тактасын колдонуу менен жасадык. Долбоордун максаты - жөө жүргөн төрт роботту түзүү болчу. Көптөгөн жумуштардан жана сыноолордон кийин биз ийгиликтүү иштеп жаткан төрт төрттүк роботту түздүк. Биз кубанычтабыз жана сизге биздин долбоорду, Арахноидди сунуштоо мүмкүнчүлүгүнө ыраазыбыз.

1 -кадам: материалдар

Төрт робот үчүн биз колдонгон материалдар: 3D принтер, колдоо материалдык кир жуугуч, 3D принтер табактары, 3D басып чыгаруу материалы, зым кескичтер, нан, батарея кармагычтар, компьютер, АА батареялары, электр лента, скотч, MG90S мунарасы Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 тактасы, секирүүчү зымдар, Inventor 2018 программасы жана Arduino IDE программасы. Биз колдонгон программаны жана 3D принтерди иштетүү үчүн компьютерди колдондук. Биз Inventor программасын негизинен тетиктерди долбоорлоо үчүн колдонгонбуз, ошондуктан муну үйдө жасоо эч кимге кереги жок, анткени биз түзгөн бөлүк файлдарынын бардыгы ушул көрсөтмөдө берилген. Arduino IDE программасы роботту программалоо үчүн колдонулган, бул аны үйдө жасап жаткан адамдар үчүн дагы керек эмес, анткени биз колдонуп жаткан программаны да камсыз кылганбыз. 3D принтер, колдоо материалдык кир жуугуч, 3D басып чыгаруу материалы жана 3D басып чыгаруу лотоктору арахноидден жасалган тетиктерди даярдоо процессинде колдонулган. Биз батарейканын кармагычтарын, АА батареяларын, секирүүчү зымдарды, электр лентасын жана зым кескичтерди чогуу колдонуп, батарейканы түздүк. Батареялар батарейка кармагычтарына салынып, зым кескичтер батарейканын да, секирүүчү зымдардын да учтарын кесүү үчүн колдонулган, ошондуктан аларды сыйрып, бурап, анан электр тасмасы менен скотч менен чапташкан. Нан тактасы, секиргич зымдар, батарейкалар пакети жана Ardiuno моторлорго кубат берүүчү схеманы түзүү үчүн колдонулган жана аларды Arduino контролдук казыктарына туташтырган. Crazy Glue роботтун бөлүктөрүнө servo моторлорду бекитүү үчүн колдонулган. Бургулоо жана бурамалар роботтун башка элементтерин орнотуу үчүн колдонулган. Бурамалар берилген сүрөттөгүдөй болушу керек, бирок өлчөмү өкүмгө негизделиши мүмкүн. Scotch Tape жана Zip Ties негизинен зымды башкаруу үчүн колдонулган. Жыйынтыгында бизде жок болгон материалдарга жалпысынан 51,88 доллар сарптадык.

Колубузда болгон буюмдар

1. (Сумма: 1) 3D принтер
2. (Сумма: 1) Колдоо материалдык кир жуугуч
3. (Сумма: 5) 3D Басып Чыгаруу Табактары
4. (Суммасы: 27.39 in^3) 3D Басып чыгаруу материалы
5. (Сумма: 1) Сым кескичтер
6. (Сумма: 1) Бургулоо
7. (Сумма: 24) Бурамалар
8. (Сумма: 1) Нан тактасы
9. (Сумма: 4) Батарея кармагычтар
10. (Сумма: 1) Компьютер
11. (Сумма: 8) AA батареялары
12. (Сумма: 4) Zip Ties
13. (Сумма: 1) Электр лентасы
14. (Сумма: 1) Скотч тасмасы

Биз сатып алган материалдар

1. (Суммасы: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Жалпы баасы: $ 23.99)
2. (Сумма: 2) Crazy Glue (Жалпы баасы: $ 7.98)
3. (Сумма: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Жалпы баасы: $ 12.95)
4. (Сумма: 38) Jumper Wires (Жалпы баасы: $ 6.96)

Программалык камсыздоо талап кылынат

1. Ойлоп табуучу 2018
2. Arduino комплекстүү өнүктүрүү чөйрөсү

2 -кадам: Ассамблеяга кеткен сааттар

Биз төрт сааттуу роботубузду түзүүгө бир нече саат жумшадык, бирок биз колдонгон убакыттын эң чоң бөлүгү Арахноидди программалоого жумшалды. Роботту программалоо үчүн болжол менен 68 саат, 57 саат басып чыгаруу, 48 саат долбоорлоо, 40 саат монтаждоо жана 20 саат тестирлөө өттү.

3 -кадам: STEM тиркемелери

Илим

Серво моторлорун иштетүү үчүн колдонулган схеманы түзүүдө биздин долбоордун илимий аспектиси ойнойт. Биз схемалар жөнүндөгү түшүнүгүбүздү, тагыраак айтканда, параллелдүү микросхемалардын касиетин колдондук. Бул касиет параллелдүү микросхемалар чынжырдын ичиндеги бардык компоненттерге бирдей чыңалууну берет.

Технология

Биздин технологияны колдонуу Арахноидди долбоорлоо, чогултуу жана программалоо процессинде абдан маанилүү болгон. Биз ойлоп табуучу компьютердик программалык камсыздоону колдонуп, төрт роботту, анын ичинде: тулку, капкак, сандар жана торпокторду түздүк. Бардык бөлүктөр 3D принтерден чыгарылган. Arduino I. D. E колдонуу программалык камсыздоо, биз Arduino жана серво моторлорун аркахноидди басуу үчүн колдоно алдык.

Инженердик

Биздин долбоордун инженердик аспектиси - бул төрт робот үчүн жасалган тетиктерди долбоорлоодо колдонулуучу кайталанма процесс. Биз моторлорду тиркөөнүн жана Arduino менен нан тактасын жайгаштыруунун жолдорун ойлонушубуз керек болчу. Долбоордун программалоо жагы да биз туш болгон көйгөйлөрдүн мүмкүн болгон чечимдери жөнүндө чыгармачылык менен ойлонууну талап кылды. Акыр -аягы, биз колдонгон ыкма эффективдүү болуп, роботту бизге керектүү жолдор менен жылдырууга жардам берди.

Математика

Биздин долбоордун математикалык аспектиси Ом мыйзамын колдонууну талап кылган моторду иштетүү үчүн керектүү болгон чыңалуу менен токтун көлөмүн эсептөө үчүн теңдемелерди колдонуу. Биз робот үчүн жаратылган бардык бөлүктөрдүн көлөмүн эсептөө үчүн математиканы колдондук.

4 -кадам: 2 -кайталоо Төрт робот капкагы

Арахноид капкагы түбүндө төрт казык менен иштелип чыккан, алардын өлчөмү денеге жасалган тешиктердин ичине коюлган. Бул казыктар Crazy Glue жардамы менен бирге капкакты роботтун денесине жабыштыра алышкан. Бул бөлүк Ardiuno коргоого жардам берүү жана роботко дагы бүткөн көрүнүш берүү үчүн түзүлгөн. Биз учурдагы дизайн менен алдыга жылууну чечтик, бирок ал тандалганга чейин дизайн эки жолу кайталанган.

5 -кадам: 2 -кайталоо Төрт роботтуу корпус

Бул бөлүк сандын бөлүктөрүн жылдыруу үчүн колдонулган төрт моторду, Arduino жана нан тактасын жайгаштыруу үчүн түзүлгөн. Корпустун капталдарындагы бөлүктөр, биз азыр проектор үчүн колдонуп жаткан моторлордон чоңураак кылып жасалган, ал спейсер бөлүгүн эске алуу менен жасалган. Бул дизайн акыр аягында адекваттуу жылуулук дисперсиясына мүмкүндүк берди жана моторлорду бурамалар менен тиркөөгө мүмкүндүк берди, алар денеге зыян келтирбестен, кайра басып чыгарууга көп убакыт кетет. Алдыңкы тешиктер жана корпустун артында дубалдын жоктугу зымдарды Arduino менен нанга түшүрүү үчүн атайын жасалган. Корпустун ортосундагы боштук Arduino, нан плитасы жана батарейкалар үчүн иштелип чыккан. Бөлүктүн түбүндө конвейердик кыймылдаткычтардын зымдары аркылуу иштөө үчүн арналган төрт тешик бар. роботтун артында. Бул бөлүк эң маанилүү бөлүктөрдүн бири, анткени ал башка бөлүктөр иштелип чыккан. Биз көрсөтүлгөн кайсынысына чечим чыгарардан мурун эки кайталоону баштан өткөрдүк.

6 -кадам: 2 -кайталоо Servo Motor Spacer

Серво кыймылдаткыч аралыгы арахноиддердин денесинин капталындагы отсектер үчүн атайын иштелип чыккан. Бул боштуктар дененин капталына кандайдыр бир бургулоо коркунучтуу болушу мүмкүн экенин жана чоң бөлүгүн кайра басып чыгаруу үчүн материалды жана убакытты коротууга алып келиши мүмкүн экенин эске алуу менен иштелип чыккан. Ошол себептен биз анын ордуна бул маселени чечкенге эмес, ашыкча ысып кетүүнү болтурбоого жардам берүүчү моторлор үчүн чоң мейкиндикти түзүүгө мүмкүнчүлүк берген спейсер менен жөнөдүк. Аралык эки жолу кайталоодон өттү. Баштапкы идеяга төмөнкүлөр кирди: эки тараптагы экинчи жикчилге туташкан эки ичке дубал. Бул идея жокко чыгарылды, анткени биз ар бир тарапты өзүнчө бургулоо жеңилирээк болмокпуз, андыктан бири бузулуп калса, экинчисин ыргытуунун кажети жок. Биз мотор бөлүгүнүн үстү менен астына жабыштыруу үчүн жетиштүү болгон 8 даанады басып чыгардык. Биз андан кийин монтаждоо үчүн мотордун эки жагындагы бурама үчүн колдонулган пилоттук тешикти түзүү үчүн бөлүктүн узун тарабына борборлонгон бургулоону колдондук.

7 -кадам: 2 -кайталоо Quadruped роботтун бутунун сан бөлүгү

Бул бөлүк сан же роботтун бутунун жогорку жарымы. Бул биздин робот үчүн өзгөртүлгөн мотор менен келген арматура үчүн атайын жасалган бөлүктүн ички тешиги менен иштелип чыккан. Биз ошондой эле бутунун ылдыйкы жарымын жылдыруу үчүн колдонула турган мотор үчүн жасалган бөлүктүн ылдый жагына оюк коштук. Бул бөлүк буттун негизги кыймылынын көпчүлүгүн башкарат. Биз колдонуп жаткан бул бөлүктүн учурдагы итерациясы экинчиси, анткени биринчисинин дизайны керексиз деп чечкенбиз.

8 -кадам: Төрт роботтун тизе муунунун 5 -жолу кайталанышы

Тизе муундары дизайн үчүн эң татаал бөлүктөрдүн бири болгон. Бул бир нече эсептөөлөрдү жана тесттерди талап кылган, бирок учурдагы дизайн абдан жакшы иштейт. Бул бөлүк мотордун кыймылын музоонун же ылдыйкы бутунун кыймылына натыйжалуу өткөрүп берүү үчүн моторду айланып өтүү үчүн иштелип чыккан. Дизайн жана кайра конструкциянын беш жолу кайталанышы талап кылынган, бирок тешиктердин тегерегинде түзүлгөн конкреттүү форма кыймылдын мүмкүн болгон даражаларын максималдаштырган, бирок биз андан талап кылган күчтү жоготкон эмес. Биз ошондой эле моторлорду капталдарындагы тешиктерге туура келген жана моторго эң сонун шайкеш келген арматураларды колдонуп тиркеп койдук. Кесимдин түбүндөгү пилоттук тешик бургулоону жана мүмкүн болгон бузулууларды болтурбоого мүмкүндүк берди.

9 -кадам: 3 -кайталоо Quadruped робот бут музоо

Роботтун бутунун экинчи жарымы робот кантип бутун түшүрбөсүн, ар дайым бирдей тартылуу күчүн сактап кала тургандай кылып жаратылган. Бул тамандын жарым тегерек дизайнына жана биз түбүнө чаптап койгон пенопластка урматында. Бул акыры роботту жерге тийгизүүгө жана басууга мүмкүндүк берген максатына кызмат кылат. Биз бул дизайн менен үч кайталоону баштан өткөрдүк, анын негизинен узундугу жана бутунун дизайны өзгөрдү.

10 -кадам: Бөлүктөрдү ойлоп табуучу файлдар үчүн жүктөөлөр

Бул файлдар Inventor компаниясынан. Алар бул долбоор үчүн атайын даярдалган бардык бөлүктөрдүн файлдары.

11 -кадам: Ассамблея

Биз берген видео Арахноидди кантип чогултканыбызды түшүндүрөт, бирок анда айтылбаган бир жагдай - мотордун эки тарабынан пластикалык кронштейнди мурунку жерин кесип, тегиздеп алып салуу керек болот.. Берилген башка сүрөттөр монтаж учурунда тартылган.

12 -кадам: Программалоо

Arduiono программалоо тили C программалоо тилине негизделген. Arduino коду редакторунун ичинде, ал бизге эки функцияны берет.

• void setup (): Бул функциядагы бардык коддор башында бир жолу иштейт
• void loop (): Функциянын ичиндеги код бүтпөйт.

Код жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн кызгылт сары шилтемени басуу менен төмөндө текшериңиз!

Бул жөө басуунун коду

#кошуу

classServoManager {

коомдук:

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 менеджери;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

кечигүү (1000);

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

кечигүү (5000);

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

кечигүү (1000);

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

кечигүү (1000);

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

кечигүү (1000);

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

кечигүү (1000);

}

GitHub тарабынан ❤ менен өткөрүлгөн rawQuad.ino караңыз

13 -кадам: Тестирлөө

Бул жерде кошулган видеолор бизди Арахноидди сынап жатат. Анын басып жүргөнүн көргөн жерлери бир аз кыска, бирок биз сизге төрт төрттүү роботтун басышы кантип жасалгандыгы жөнүндө түшүнүк бериши керек деп эсептейбиз. Долбоорубуздун аягында биз аны басып өттүк, бирок акырындык менен максатыбыз ишке ашты. Буга чейинки видеолор биз бутубуздун үстүңкү бөлүгүнө бекитилген моторлорду сынап көрүүдө.

14 -кадам: Дизайн жана басып чыгаруу процессинде

Биз кошкон видеолор негизинен биз жасаган бөлүктөрдү иштеп чыгуу жана басып чыгаруу процессиндеги прогресс текшерүүлөрү.

15 -кадам: Мүмкүн болгон жакшыртуулар

Биз Арахноид менен көбүрөөк убакытка ээ болсок, кантип алдыга жылаарыбыз жөнүндө ойлонууга убакыт бөлдүк жана кээ бир идеяларды ойлоп таптык. Биз Арахноидди иштетүүнүн жакшыраак жолун издейбиз, анын ичинде: кайра заряддала турган жакшыраак, жарык батареяны табуу. Биз ошондой эле өзүбүз түзгөн бөлүктү кайра иштеп чыгуу менен биз иштеп чыккан бутубуздун үстүңкү жарымына servo моторлорду бекитүүнүн жакшы жолун издейт элек. Дагы бир ойлонуп көргөнүбүз - бул роботко камера тиркөө, андыктан ал адамдар жете албаган жерлерге кириши мүмкүн. Бул ойлордун баары биз роботту иштеп чыгып, курап жатканда оюбузга келген, бирок убакыттын тардыгынан улам аларды ишке ашыра алган жокпуз.

16 -кадам: Акыркы дизайн

Акыр -аягы, биз акыркы дизайныбызга абдан кубанычтабыз жана сиз дагы ушундай сезимде болосуз деп үмүттөнөбүз. Убактыңызга жана көңүл бурганыңызга рахмат.