Izrada prototipa kutijastog robota: 14 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Na predavanju Humanoidi zasnovanom na projektu na Univerzitetu Carnegie Mellon odlučio sam dizajnirati i prototipirati jednostavnog robota za dostavu. Radi mogućnosti jeftine i brze izrade, dizajn je bio kutijast i mali. Kada naučite kako napraviti kutiju laserskim rezačem, mogućnosti postaju beskrajne za ostale stvari koje možete napraviti koristeći iste principe. Ovaj vodič će vas provesti korak po korak kroz proces dizajna i izrade prototipa tijela, s usputnim slikama i snimkama zaslona.

Ovaj dizajn ima 1 odjeljak namijenjen za držanje predmeta poput udžbenika i gomile papira dimenzija približno 8,5 "x11". U dizajnu postoji malo prostora za pomeranje, tako da ne bi trebalo da pristaje. Ispod pretinca ima prostora za elektroniku. U ovaj prostor mogu se ugraditi motorni kontroleri, Arduino ploče, matične ploče, Bluetooth čipovi itd. Područje desno od pretinca spremljeno je za mehanizam otvaranja koji neće biti pokriven u ovom vodiču.

Korak 1: Softver, hardver i materijali

Softver:

Da biste dizajnirali prototip boxy robota, morate koristiti CAD program po svom izboru. Koristio sam SolidWorks jer mi je bio dostupan na univerzitetu. Druga mogućnost za one koji nemaju pristup je Autodesk Inventor, koji je besplatan za studentsku upotrebu s.edu adresom e -pošte.

Solidni radovi

Autodesk Inventor

Ovaj vodič će se raditi u SolidWorksu, ali bi ga i dalje trebalo lako pratiti za druge CAD programe.

Za oblikovanje i slanje datoteka laserskim rezanjem koristio sam CorelDraw.

CorelDraw

Postoji mnogo drugih programa koji su kompatibilni s mnogim drugim laserskim rezačima.

Hardver:

Koristio sam laserski rezač Epilog Legend 36EXT 50W. Mnogi drugi laserski rezači su na tržištu, ali ovo je najbolje odgovaralo mojim potrebama u pogledu površine graviranja, brzine i rezultirajuće kvalitete.

Tehničke specifikacije Epilog Legenda

Materijali:

• 2x akrilni list (.1 "x24" x30 ")
• 4x DC motori
• 4x nosača motora
• 4x točkovi
• Pištolj za vruće ljepilo
• Ljepljivi štapići
• Marker za bijelu ploču
• Kartonske kutije (male i srednje)
• USB

Koristio sam OPTIX prozirne akrilne listove koje sam našao u umjetničkoj trgovini na svom univerzitetu. Ovdje ga možete kupiti online ili upotrijebiti bilo koji drugi akril koji vam dođe pod ruku.

Koristio sam Mecanum kotače s pripadajućim motorima i nosače motora iz golog kostiju RobotShop kompleta kojeg sada nema na skladištu. Sličan (i mnogo skuplji) komplet još uvijek je na lageru. Bilo koji kotači će raditi, Mecanum kotači jednostavno su najefikasnije služili mojoj svrsi.

Korak 2: Dijelovi

Da biste stvorili isti prototip kutijastog robota kao ja, trebat će vam sljedeći dijelovi:

• 1x međuosovinsko rastojanje
• 1x vrh
• 1x nazad
• 1x lijeva strana
• 1x desna strana
• 1x dno pretinca
• 1x strana odeljka

Svi ovi dijelovi će se međusobno povezati pomoću jezičaka i rupa. Ovi jezičci moraju imati širinu debljine materijala. U mom slučaju, koristio sam 0,11 "akril, tako da su svi jezičci i rupe bili široki 0,1". Ako vaši jezičci ili rupe nisu odgovarajuće veličine, vaši se dijelovi neće savršeno uklopiti!

Korak 3: CAD međuosovinskog razmaka

Položaj i dimenzije nosača motora i rupa za ožičenje mijenjat će se ovisno o vrstama nosača motora i motora koje imate. Stoga oni nisu dati na ovim crtežima.

Rupe za ožičenje omogućuju vam da uvučete žice motora u područje ispod odjeljka u kojem sjedi elektronika. Na ovaj način možete napajati i upravljati svojim motorima bez povlačenja elektronike po tlu.

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 4: Top CAD

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 5: Nazad CAD

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 6: CAD s lijeve strane

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 7: CAD sa desne strane

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 8: CAD donji dio odjeljka

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 9: CAD sa strane odjeljka

Zapamtite da ako vaš materijal nije 0,1 cm debeo, vaše dimenzije neće biti iste!

Korak 10: Kreiranje DXF -a

Prije nego pređete na ovaj korak, moglo bi biti korisno napraviti SolidWorks sklop kako biste bili sigurni da su sve vaše dimenzije ispravne i da li vam svi dijelovi odgovaraju.

Sada kada imate sve svoje CAD datoteke, morate se pripremiti za njihovo lasersko rezanje. Većina laserskih rezača koristi.dxf datoteku, datoteku koja sadrži vektorske podatke. Laserski rezač će slijediti ove vektore kako bi izrezao vaše dijelove. Često će se laserski rezači povezivati na samostalne računare ograničene funkcionalnosti. Može biti korisno ili čak potrebno spremiti vaše DXF datoteke na USB pogon kako biste im pristupili s ovih računara.

Za svaki dio ponovite sljedeće korake:

• Kliknite na "Datoteka"
• Kliknite na "Sačuvaj kao"
• Idite na USB odredište
• Kliknite na "Sačuvaj kao vrstu"
• Kliknite na "Dxf (*.dxf)"
• Pritisnite "Sačuvaj"
• Kliknite na "Prikaži orijentaciju" (1)
• Pritisnite lice dijela koji želite da laser izreže (2)
• Označite okvir "Trenutni" (3)
• Kliknite na zelenu kvačicu (4)
• Pritisnite "Sačuvaj"

Priložio sam svoje DXF -ove ispod.

Korak 11: Formatiranje u CorelDraw -u

Otvorite CorelDraw. Na početnom ekranu kliknite "Datoteka", a zatim "Novo". U prozoru koji se pojavi imenujte svoju datoteku CorelDraw. Datoteku sam nazvao boxy robot1 jer ću stvarati jednu datoteku za svaki list akrila koji moram izrezati. Postavite polja "Širina" i "Visina" na ispravne dimenzije vašeg akrilnog lima i provjerite jesu li jedinice u inčima. Pritisnite "OK".

Na ekranu će se pojaviti prazan dokument. Pritisnite "Datoteka", a zatim "Otvori". Odaberite sve DXF datoteke koje ste stvorili za ovaj projekt i kliknite "Otvori". Dodatni prozor će se pojaviti za svaku datoteku. U "Jedinice" odaberite "Engleski", a zatim "U redu" za sve prozore. Svi vaši dijelovi sada će biti otvoreni na zasebnim karticama.

Primijetit ćete da se na dnu svakog dijela nalazi robna marka SolidWorks. Da biste ovo izbrisali, kliknite na jedno od polja za tekst, držite pritisnut taster "Shift" na tastaturi, a zatim kliknite na drugo polje za tekst. Ručke bi se trebale pojaviti na uglovima. Pritisnite tipku "Delete" i oni bi trebali nestati. Učinite to za sve svoje dijelove.

Nakon brisanja robne marke SolidWorks, vratite se na svoj prvi DXF. Počevši izvan gornjeg lijevog kuta dijela, kliknite mišem i povucite ga izvan donjeg desnog kuta. Okvir isprekidane linije će pratiti vaš miš dok ga povlačite. Ovo je alat za odabir. Uvjerite se da kutija potpuno obuhvaća sve linije vašeg dijela. Ako pogriješite, pritisnite tipku "Escape" da biste uklonili odabir i pokušajte ponovo.

Nakon što je cijeli dio odabran, primijetit ćete mnogo ručica oko svakog retka. Da ne biste morali zasebno premještati i formatirati ove retke, kliknite gumb "Grupiraj" na gornjoj vrpci. Ovo će vam omogućiti da povučete sve linije odjednom.

Dok ste odabrali dio, kopirajte ga. Zatim se vratite na svoju praznu datoteku boxy robot1 i zalijepite je. Postavite ga u gornji lijevi kut s marginama od najmanje 1/8 "oko rubova. Ponovite ovaj postupak sa onoliko dijelova koliko stane na vaš prvi list akrila. Uvjerite se da svi dijelovi imaju margine najmanje 1/8" na sve strane.

Odaberite sve dijelove u dokumentu. Na gornjoj vrpci odaberite padajući izbornik težine linije i odaberite "Linija kose". To laserskom rezaču govori da želite rezati linije, a ne gravirati ih.

Istim postupkom postavite sve preostale dijelove na drugi list akrila.

Korak 12: Parametri laserskog rezača

Pritisnite "Datoteka", a zatim "Ispiši". Ovo će otvoriti sličan okvir za dijalog za štampanje normalnog Word dokumenta. Primijetit ćete da se u gornjem desnom kutu nalazi poruka koja kaže "1 problem". Nakon što smo pravilno postavili parametre laserskog rezača, ovo bi trebalo riješiti i reći "Nema problema".

Odaberite svoj laserski rezač kao štampač. Zatim kliknite "Postavke" pored nje.

Sljedeći prozor je softver Epilog. Ovdje postoji nekoliko koraka, ali redoslijed nije bitan. Samo ih nabavite sve!

• Označite "Automatsko fokusiranje" u odjeljku "Opcije"
• Odaberite "Vektor" u odjeljku "Vrste poslova" ("Raster" je za graviranje)
• Postavite polja "Širina" i "Visina" u odjeljku "Veličina komada"
• Postavite "Brzina" na 15%
• Postavite "Snaga" na 100%
• Postavite "Frekvenciju" na 5000 Hz

Postavke brzine, snage i frekvencije preporučuju se za akril debljine 1/8 u priručniku za laserski rezač. Navedene su i druge debljine i drugi materijali.

Epilog priručnici

Pritisnite "OK". Trebali biste se vratiti u prozor za štampanje. Na gornjoj desnoj kartici sada bi trebalo pisati "Nema problema". Ako i dalje navodi probleme, provjerite svoje postavke još jednom. Kada ne pronađete probleme, kliknite "Ispis".

Korak 13: Proces rezanja

Za ove primjere fotografija upotrijebio sam drvo i dizajne iz drugog projekta jer je prozirni akril praktično nevidljiv ispod staklenog poklopca laserskog rezača.

Nakon što se dokument pošalje na laserski rezač klikom na "Ispiši", prijeđite na laserski rezač. Pronađite ventil za komprimirani zrak i provjerite je li uključen. Također provjerite je li laserski rezač uključen. Otvorite poklopac i stavite akril u gornji lijevi kut. Ovo je ishodište ili (0, 0) točka područja laserskog rezača. Zatvorite poklopac laserskog rezača. Na malom prednjem ekranu trebali biste vidjeti broj posla i ime. Naziv posla bi trebao odgovarati imenu dokumenta CorelDraw koji ste poslali. Ako se imena ne podudaraju, provjerite je li laserski rezač pravilno spojen na računar i ponovite postupak ispisa. Pritisnite zeleno dugme "Idi" kada potvrdite da imate pravi posao na ekranu. Laser bi trebao prelaziti preko vašeg materijala i autofokus. Nakon što se fokusira, pomaknut će se na prvo mjesto i početi s rezanjem. Ne ostavljajte laserski rezač bez nadzora.

Budući da se vrijednosti brzine, snage i frekvencije na laserskim rezačima preporučuju samo, možda ćete morati rezati više puta da biste potpuno presjekli materijal. ZNAČAJNO je da ne premještate materijal ili ne pomičete bilo koje linije u CorelDraw -u. Ako to učinite, rez bi mogao biti uništen! Jedino što ćete promijeniti su postavke brzine i snage. Nakon početnog reza, želite brže i manje snažne dodavanja.

Za sljedeće prolaze povećajte brzinu za 10% i smanjite snagu za 10%. Nastavite s dodavanjem sve dok ne vidite da su vam svi izrezani komadi "pali" ili "ispali". To će značiti da su svi dijelovi potpuno izrezani i da nećete imati poteškoća s uklanjanjem. Potpuno izrezan komad pasti će malo ispod nivoa nerezanih komada.

Imajte na umu da bi laser mogao udariti u područje graviranja kada presiječe materijal do kraja i mogao bi izazvati iskre ili sjajne bljeskove. Nemojte se šokirati, ali budite spremni pauzirati laserski rezač ako je materijal jako zapaljiv jer se može zapaliti. Postoje dva načina da zaustavite laserski rezač. Crveno dugme pauzira rez i isključuje laser, ali ostaje na mjestu. Posao se može nastaviti pritiskom na zeleno dugme. Dugme za resetiranje pauzira rez, isključuje laser i potpuno prekida posao. To znači da se laser vraća na početak i da morate potpuno ponovo pokrenuti rez.

Nakon što budete sigurni da su vam dijelovi potpuno izrezani, uklonite ih iz laserskog rezača i ponavljajte po potrebi dok se svi dijelovi ne isjeku.

Korak 14: Montaža

Sklapanje ovih dijelova pomalo je poput sastavljanja slagalice! Nešto što mi je pomoglo prije nego što sam zagrijao pištolj za vruće ljepilo, koristilo je marker za bijelu ploču da označi koji je dio koji, a koja strana gore ili dolje. Zatim sam labavo sastavio sve komade bez ljepila, samo da provjerim da li sve dobro pristaje.

Kad koristite vruće ljepilo, pobrinite se da radite na žrtvenom materijalu poput kartona ili starog drveta. Vruće ljepilo može uništiti mnoge površine, poput tepiha, stolnjaka ili površina stola.

Počnite s desne strane i natrag. Umjereno gurnite vruće ljepilo unutar stražnjih rupa na desnom komadu. Gurnite jezičke s desne strane na stražnjem dijelu u rupe na desnom komadu. Kartonskom kutijom provjerite jesu li pod pravim kutom i ostavite da se ljepilo osuši.

Zatim upotrijebite lijevi bočni dio i ponovite isti postupak s rupama za lijevu stranu i stražnjim lijevim jezičcima. Ponovo upotrijebite kartonsku kutiju kako biste bili sigurni da su komadi pod pravim kutom.

Zatim uzmite dno odjeljka. Umjereno rasporedite vruće ljepilo unutar središnjih rupa na lijevoj strani i središnjih rupa na stražnjoj strani. Gurnite donje jezičke odjeljka u ove rupe. Podignite dno pretinca na kartonsku kutiju kako biste bili sigurni da je u ravnini. Pustite da se vruće ljepilo osuši.

Skoro gotovo! Uzmite stranu odjeljka i umjereno gurnite vruće ljepilo u donje rupe na bočnoj strani odjeljka i stražnje uspravne rupe. Stavite stranu pregrade u odgovarajuće rupe i jezičke i ostavite da se vruće lepilo osuši.

Na kraju, uzmite gornji dio. Umjereno rasporedite vruće ljepilo u sve rupe na gornjem dijelu. Gurnite gornji dio na jezičke za pričvršćivanje i pustite da se vruće ljepilo osuši.

Zasebno slijedite upute za montažu vaših kotača, nosača motora i motora. Pričvrstite sastavljene dijelove na međuosovinsko rastojanje.

Pazeći da vruće ljepilo ne uđe u vaše kotače ili motore, gurnite vruće ljepilo u sve rupe na međuosovinskom razmaku. Uzmite sastavljeno lijevo, desno, straga, odozgo i odjeljak te ga gurnite u rupe međuosovinskog razmaka.

Sada imate svog vlastitog kutijastog robota!

Evo nekoliko korisnih vodiča o tome kako nastaviti s ovim projektom napajanjem i pogonom motora pomoću Arduina:

Upravljajte istosmjernim motorom s Arduinom

Kontroleri motora sa Arduinom

Hvala na čitanju! Molimo vas da objavite bilo kakva pitanja ili savjete koje imate i zabavite se s izradom!