Arachnoid: 16 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Først vil vi gerne takke dig for din tid og omtanke. Min partner Tio Marello og jeg, Chase Leach, havde det sjovt at arbejde på projektet og overvinde de udfordringer, det gav. Vi er i øjeblikket studerende på Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. Academy I am a Junior og Tio er Sophomore. Vores projekt, Arachnoid er en firdobbelt robot, som vi lavede ved hjælp af en 3D -printer, brødbræt og et Arduino MEGA 2560 R3 -kort. Det påtænkte mål for projektet var at skabe en gående firdobbelt robot. Efter meget arbejde og test har vi med succes skabt en fungerende firdobbelt robot. Vi er begejstrede og taknemmelige for denne mulighed for at præsentere vores projekt, Arachnoid.

Trin 1: Materialer

De materialer, vi brugte til den firdobbelte robot, omfattede: 3D -printeren, støttemateriale, 3D -printbakker, 3D -printmateriale, trådskærere, et brødbræt, batteriholdere, en computer, AA -batterier, elektrisk tape, tape, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Lim, Arduino MEGA 2560 R3 board, jumperwires, Inventor 2018 software og Arduino IDE software. Vi brugte computeren til at køre softwaren og den 3D -printer, som vi brugte. Vi brugte Inventor -softwaren hovedsageligt til at designe delene, så det er ikke nødvendigt for nogen, der laver dette hjemme, fordi alle de delfiler, vi har oprettet, findes på denne instruerbare. Arduino IDE -softwaren blev brugt til at programmere robotten, hvilket også er unødvendigt for de mennesker, der gør den hjemme, fordi vi også har leveret det program, vi bruger. 3D -printeren, understøtningsmateriale, 3D -printmateriale og 3D -printbakker blev alle brugt til fremstilling af de dele, Arachnoid var lavet af. Vi brugte batteriholdere, AA -batterier, jumperwires, elektrisk tape og trådskærere blev brugt sammen til at oprette batteripakken. Batterierne blev sat i batteriholderne, og trådskærerne blev brugt til at skære enden af ledningerne på både batteripakken og jumperkabletterne, så de kunne fjernes og vrides sammen og derefter tapes med elektrisk tape. Brødbrættet, jumperkablerne, batteripakken og Ardiuno blev brugt til at skabe et kredsløb, der forsynede motorerne med strøm og tilsluttede dem til Arduino's kontrolstifter. Crazy Lim blev brugt til at fastgøre servomotorer til robotens dele. Boret og skruerne blev brugt til montering af andre elementer i robotten. Skruerne skal ligne den på billedet, men størrelsen kan baseres på vurdering. Scotch Tape og Zip Ties blev hovedsageligt brugt til ledning. Til sidst brugte vi i alt $ 51,88 på de materialer, som vi ikke havde rundt.

Forbrugsvarer, som vi havde lige ved hånden

1. (Beløb: 1) 3D -printer
2. (Beløb: 1) Understøtningsmateriale Skive
3. (Beløb: 5) 3D -udskrivningsbakker
4. (Beløb: 27,39 in^3) 3D -printmateriale
5. (Beløb: 1) Trådfræsere
6. (Beløb: 1) Bor
7. (Beløb: 24) Skruer
8. (Beløb: 1) Brødbræt
9. (Beløb: 4) Batteriholdere
10. (Beløb: 1) Computer
11. (Beløb: 8) AA -batterier
12. (Beløb: 4) Lynlåse
13. (Beløb: 1) Elektrisk tape
14. (Beløb: 1) Scotch Tape

Forsyninger, som vi har købt

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

Software påkrævet

1. Opfinder 2018
2. Arduino Integreret udviklingsmiljø

Trin 2: Timer brugt på montering

Vi brugte et par timer på at oprette vores firdobbelt robot, men den mest betydelige del af den tid, vi brugte, blev brugt på at programmere Arachnoid. Det tog os cirka 68 timer at programmere robotten, 57 timers udskrivning, 48 timers design, 40 timers samling og 20 timers test.

Trin 3: STEM -applikationer

Videnskab

Det videnskabelige aspekt af vores projekt spiller ind, mens vi opretter kredsløbet, der blev brugt til at drive servomotorer. Vi anvendte vores forståelse af kredsløb, mere specifikt egenskaben ved parallelle kredsløb. Denne egenskab er, at parallelle kredsløb leverer den samme spænding til alle komponenter i kredsløbet.

Teknologi

Vores brug af teknologi var meget vigtig under hele processen med at designe, samle og programmere Arachnoid. Vi brugte computerstøttet designsoftware, Inventor, til at oprette hele den firdobbelte robot inklusive: krop, låg, lår og kalve. Alle de designede dele blev udskrevet fra en 3D -printer. Brug af Arduino I. D. E. software, kunne vi bruge Arduino og servomotorer til at få Arachnoid til at gå.

ingeniørarbejde

Det tekniske aspekt af vores projekt er den iterative proces, der bruges til at designe de dele, der er lavet til den firdobbelte robot. Vi var nødt til at brainstorme måder at fastgøre motorerne på og huse Arduino og brødbræt. Programmets aspekt af projektet krævede også, at vi tænkte kreativt over mulige løsninger på problemer, vi stødte på. I sidste ende var den metode, vi brugte, effektiv og hjalp os med at få robotten til at bevæge sig på de måder, vi havde brug for den til.

Matematik

Det matematiske aspekt af vores projekt er brugen af ligninger til at beregne mængden af spænding og strøm, vi havde brug for for at drive motoren, hvilket krævede anvendelse af Ohms lov. Vi brugte også matematik til at beregne størrelsen på alle de individuelle dele, der blev oprettet til robotten.

Trin 4: 2. Iteration Quadruped Robot Lid

Låget til Arachnoid var designet med fire pinde i bunden, som var dimensioneret og placeret inden i huller på kroppen. Disse pinde kunne sammen med bistand fra Crazy Lim fastgøre låget til robotens krop. Denne del blev skabt for at hjælpe med at beskytte Ardiuno og give robotten et mere færdigt udseende. Vi besluttede at gå videre med det nuværende design, men det havde gennemgået to iterationer af design, før dette blev valgt.

Trin 5: 2. Iteration Quadruped Robot Body

Denne del blev skabt til at huse de fire motorer, der bruges til at flytte lårdelene, Arduino og brødbrættet. Rummene på kroppens sider blev gjort større end de motorer, vi i øjeblikket bruger til projektet, som blev udført med afstandsstykket i tankerne. Dette design muliggjorde i sidste ende tilstrækkelig varmespredning og gjorde det muligt at fastgøre motorerne ved hjælp af skruer uden at forårsage mulig skade på kroppen, hvilket ville tage meget længere tid at genoptrykke. Hullerne foran og manglen på en væg bag i kroppen blev målrettet udført, så ledninger kunne føres ind i Arduino og brødbræt. Pladsen i midten af karosseriet var designet til Arduino, brødbræt og batterier, der skal huses i. Der er også fire huller designet i bunden af delen, der er specielt beregnet til, at servomotorernes ledninger kan løbe igennem og ind i bagsiden af robotten. Denne del er en af de vigtigste, da den fungerer som base, hvortil hver anden del er designet. Vi gennemgik to iterationer, før vi besluttede os for den viste.

Trin 6: 2. Iteration Servo Motor Spacer

Servomotorens afstandsstykke er designet specielt til rumene på siderne af kroppen af Arachnoid. Disse afstandsstykker blev designet med den tanke i tankerne, at enhver boring i siden af kroppen potentielt kan være farlig og få os til at spilde materiale og tid på at genoptrykke den større del. Derfor gik vi i stedet med afstandsstykket, som ikke kun løste dette problem, men også tillod os at skabe et større rum til motorerne, der hjælper med at forhindre overophedning. Afstandsstykket gennemgik to iterationer. Den originale idé omfattede: to tynde vægge på hver side, der var forbundet til en anden afstandsstykke. Denne idé blev skrottet, fordi vi selv om det ville være lettere at bore hver side separat, så hvis den ene blev beskadiget, behøvede den anden ikke også at blive smidt væk. Vi printede 8 af disse stykker, som var nok til at lime til toppen og bunden af motorrummet på kroppen. Vi brugte derefter en boremaskine, der var centreret på den lange side af stykket til at skabe et pilothul, som derefter blev brugt til en skrue på hver side af motoren til montering.

Trin 7: 2. Iteration Quadruped Robot Ben lår Portion

Denne del er låret eller den øverste halvdel af robotens ben. Det var designet med et hul på indersiden af delen, der var specielt lavet til det anker, der fulgte med motoren, som blev ændret til vores robot. Vi tilføjede også en slids i bunden af den del, der var lavet til motoren, og den ville blive brugt til at flytte den nederste halvdel af benet. Denne del håndterer et flertal af den store bevægelse af benet. Den nuværende iteration af denne del, som vi bruger, er den anden, da den første havde et tykkere design, som vi besluttede var unødvendigt.

Trin 8: 5. Iteration af Quadruped Robot Knee Joint

Knæleddet var en af de mere vanskelige dele at designe. Det tog flere beregninger og test, men det viste design viser, at det fungerer ganske fint. Denne del var designet til at gå rundt om motoren for effektivt at overføre motorens bevægelse til bevægelse på læggen eller underbenet. Det tog fem iterationer af design og redesign at oprette, men den specifikke form, der blev skabt rundt om hullerne, maksimerede de mulige bevægelsesgrader, uden at den tabte den styrke, vi krævede af den. Vi fastgjorde også motorerne ved hjælp af flere armaturer, der passer ind i hullerne på siderne og passer perfekt til motoren, så vi kan bruge skruer til at holde den på plads. Pilothullet i bunden af stykket gjorde det muligt at undgå boring og mulig skade.

Trin 9: 3. Iteration Quadruped Robot Leg Calf

Anden halvdel af robotens ben blev skabt på en sådan måde, at uanset hvordan robotten sætter foden ned, ville den altid opretholde den samme trækkraft. Dette er takket være det halvcirkelformede design af foden og skumpuden, som vi skar og limede til bunden. Det tjener i sidste ende sit formål godt, hvilket gør det muligt for robotten at røre jorden og gå. Vi gennemgik tre iterationer med dette design, der hovedsageligt involverede ændringer i længde og foddesign.

Trin 10: Downloads til Parts Inventor -filerne

Disse filer er fra Inventor. De er specifikt delfiler til alle de færdige dele, som vi har designet til dette projekt.

Trin 11: Montering

Videoen, vi har givet, forklarer, hvordan vi samlede Arachnoid, men et punkt, der ikke blev nævnt i den, er, at du bliver nødt til at fjerne plastikbeslaget fra begge sider af motoren ved at skære det af og slibe, hvor det plejede at være. De andre fotos er taget fra under samlingen.

Trin 12: Programmering

Arduiono -programmeringssproget er baseret på programmeringssproget C. Inde i Arduino -koden editior giver den os to funktioner.

• void setup (): Al koden inde i denne funktion kører en gang i begyndelsen
• void loop (): Koden inde i funktionen loops uden ende.

Tjek herunder ved at klikke på det orange link for at se mere information om kode!

Dette er koden for at gå

#omfatte

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 af ❤ af GitHub

Trin 13: Test

De videoer, vi tilføjede her, er af os, der tester Arachnoid. Punkterne, hvor du ser det gående, er lidt korte, men vi mener, at det burde give dig en idé om, hvordan vandringen af den firdobbelte robot blev udført. Mod slutningen af vores projekt fik vi det til at gå, men temmelig langsomt, så vores mål blev nået. Videoer før det er af os, der tester de motorer, som vi fastgjorde til den øverste del af benet.

Trin 14: Under processen med design og udskrivning

De videoer, som vi tilføjede her, er hovedsageligt fremskridtscheck i hele processen med at designe og udskrive de dele, vi har lavet.

Trin 15: Mulige forbedringer

Vi tog os tid til at tænke over, hvordan vi ville komme videre med Arachnoid, hvis vi havde mere tid til det, og vi kom med nogle ideer. Vi ville lede efter en bedre måde at drive Arachnoid på, herunder: at finde en bedre, lettere batteripakke, der kunne genoplades. Vi ville også lede efter en bedre måde at fastgøre servomotorer til den øverste halvdel af benet, vi designede ved at redesigne den del, vi skabte. En anden overvejelse, vi gjorde, er at vedhæfte et kamera til robotten, så det kan bruges til at komme ind på områder, der ellers ikke kan nås af mennesker. Alle disse overvejelser var gået gennem vores sind, mens vi designede og samlede robotten, men vi var ude af stand til at forfølge dem på grund af tidsbegrænsninger.

Trin 16: Endeligt design

I sidste ende er vi ganske tilfredse med den måde, vores endelige design blev på, og håber, at du har det på samme måde. Tak for din tid og overvejelse.