Arachnoid: 16 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Eerstens wil ons u bedank vir u tyd en aandag. Ek en my maat Tio Marello, Chase Leach, het baie pret gehad om aan die projek te werk en die uitdagings wat dit opgelewer het, te oorkom. Ons is tans studente van die Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. Academy I am a Junior en Tio is 'n Sophomore. Ons projek, die Arachnoid, is 'n viervoudige robot wat ons gemaak het met 'n 3D -drukker, broodbord en 'n Arduino MEGA 2560 R3 -bord. Die beoogde doel vir die projek was om 'n viervoetige robot te maak. Na baie werk en toetsing het ons suksesvol 'n werkende viervoetige robot geskep. Ons is opgewonde en dankbaar vir hierdie geleentheid om ons projek, die Arachnoid, aan u voor te stel.

Stap 1: materiaal

Die materiaal wat ons vir die viervoetige robot gebruik het, sluit in: die 3D -drukker, onderlegger, 3D -afdrukbakke, 3D -drukmateriaal, draadknipers, 'n broodbord, batteryhouers, 'n rekenaar, AA -batterye, elektriese band, plakband, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 -bord, springdrade, die Inventor 2018 -sagteware en die Arduino IDE -sagteware. Ons het die rekenaar gebruik om die sagteware en die 3D -drukker wat ons gebruik het, te gebruik. Ons het die Inventor -sagteware hoofsaaklik gebruik vir die ontwerp van die onderdele, dus dit is nie nodig dat iemand dit tuis maak nie, want al die onderdeellêers wat ons gemaak het, word op hierdie instruksies verskaf. Die Arduino IDE -sagteware is gebruik vir die programmering van die robot, wat ook onnodig is vir die mense wat dit tuis maak omdat ons ook die program wat ons gebruik, verskaf het. Die 3D -drukker, wasmasjien vir ondersteuningsmateriaal, 3D -drukmateriaal en 3D -afdrukbakke is almal gebruik vir die vervaardiging van die dele waaruit die Arachnoid gemaak is. Ons het die batteryhouers gebruik, AA -batterye, springdrade, elektriese band en draadknipsels is saam gebruik om die battery te skep. Die batterye is in die batteryhouers geplaas en die draadknipers is gebruik om die drade van beide die battery pack en die jumper se drade te sny sodat hulle gestroop en saamgedraai kan word en dan met elektriese band vasgemaak kan word. Die broodbord, jumper drade, battery pack en Ardiuno is gebruik om 'n stroombaan te skep wat krag aan die motors verskaf en aan die Arduino se stuurpenne gekoppel het. Die Crazy Glue is gebruik om die servomotors aan die dele van die robot vas te maak. Die boor en skroewe is gebruik om ander elemente van die robot te monteer. Die skroewe moet soos die in die prentjie lyk, maar die grootte kan op oordeel bepaal word. Die Scotch Tape en Zip Ties is hoofsaaklik gebruik vir draadbestuur. Uiteindelik het ons altesaam $ 51,88 spandeer aan die materiaal wat ons nie gehad het nie.

Voorrade wat ons byderhand gehad het

1. (Bedrag: 1) 3D -drukker
2. (Bedrag: 1) Ondersteuningsmateriaal
3. (Bedrag: 5) 3D -afdrukbakke
4. (Bedrag: 27,39 in^3) 3D -drukmateriaal
5. (Bedrag: 1) Draadsnyers
6. (Bedrag: 1) Boor
7. (Bedrag: 24) Skroewe
8. (Bedrag: 1) Broodbord
9. (Bedrag: 4) Batteryhouers
10. (Bedrag: 1) Rekenaar
11. (Bedrag: 8) AA -batterye
12. (Bedrag: 4) Ritsbande
13. (Bedrag: 1) Elektriese band
14. (Bedrag: 1) Scotch Tape

Voorrade wat ons gekoop het

1. (Bedrag: 8) MG90S Tower Pro Servomotors (totale koste: $ 23,99)
2. (Bedrag: 2) Crazy Glue (totale koste: $ 7,98)
3. (Bedrag: 1) Arduino MEGA 2560 R3 -bord (totale koste: $ 12,95)
4. (Bedrag: 38) Jumper Wires (totale koste: $ 6,96)

Sagteware benodig

1. Uitvinder 2018
2. Arduino geïntegreerde ontwikkelingsomgewing

Stap 2: ure bestee aan die vergadering

Ons het 'n hele paar uur bestee aan die skepping van ons viervoetige robot, maar die grootste hoeveelheid tyd wat ons gebruik het, is bestee aan die programmering van die Arachnoid. Dit het ons ongeveer 68 uur geneem om die robot te programmeer, 57 uur druk, 48 uur ontwerp, 40 uur montering en 20 uur toets.

Stap 3: STEM -toepassings

Wetenskap

Die wetenskaplike aspek van ons projek kom ter sprake by die skep van die stroombaan wat gebruik is om die servomotors aan te dryf. Ons het ons begrip van stroombane toegepas, meer spesifiek die eienskap van parallelle stroombane. Hierdie eienskap is dat parallelle stroombane dieselfde spanning aan alle komponente in die stroombaan verskaf.

Tegnologie

Ons gebruik van tegnologie was baie belangrik tydens die ontwerp, montering en programmering van die Arachnoid. Ons het die rekenaargesteunde ontwerp sagteware, Inventor, gebruik om die hele viervoetige robot te skep, insluitend: die liggaam, deksel, dye en kalwers. Al die ontwerpte dele is uit 'n 3D -drukker gedruk. Gebruik die Arduino I. D. E. sagteware, kon ons die Arduino- en servomotors gebruik om die Arachnoid te laat loop.

Ingenieurswese

Die ingenieursaspek van ons projek is die iteratiewe proses wat gebruik word om die onderdele vir die viervoetige robot te ontwerp. Ons moes dinkskrum oor maniere om die motors aan te sluit en die Arduino en broodbord te huisves. Die programmeringsaspek van die projek het ons ook vereis om kreatief na te dink oor moontlike oplossings vir probleme wat ons teëgekom het. Uiteindelik was die metode wat ons gebruik het effektief en het ons gehelp om die robot te laat beweeg soos ons dit nodig gehad het.

Wiskunde

Die wiskundige aspek van ons projek is die gebruik van vergelykings om die hoeveelheid spanning en stroom te bereken wat ons nodig gehad het om die motor aan te dryf wat die toepassing van Ohm se wet vereis. Ons het ook wiskunde gebruik om die grootte van al die individuele dele wat vir die robot geskep is, te bereken.

Stap 4: 2de Iterasie viervoudige robotdeksel

Die deksel vir die Arachnoid is ontwerp met vier penne aan die onderkant, wat groot was en binne -in die gate wat op die liggaam gemaak is, geplaas is. Hierdie penne kon saam met die hulp van Crazy Glue die deksel aan die liggaam van die robot vasmaak. Hierdie deel is gemaak om die Ardiuno te beskerm en die robot 'n meer afgewerkte voorkoms te gee. Ons het besluit om vorentoe te gaan met die huidige ontwerp, maar dit was deur twee herhalings van ontwerp voordat dit gekies is.

Stap 5: 2de Iterasie viervoudige robotliggaam

Hierdie deel is ontwerp vir die vier motors wat gebruik is om die dye, die Arduino en die broodbord te skuif. Die kompartemente aan die kante van die liggaam is groter gemaak as die motors wat ons tans gebruik vir die projek, met die afstandhouer in gedagte. Hierdie ontwerp het uiteindelik voldoende hitteverspreiding moontlik gemaak en het dit moontlik gemaak om die motors met skroewe vas te maak sonder om moontlike skade aan die liggaam te veroorsaak, wat baie langer sou neem om te herdruk. Die gate aan die voorkant en die gebrek aan 'n muur aan die agterkant van die liggaam is doelbewus gedoen sodat drade in die Arduino en broodbord ingeloop kon word. Die ruimte in die middel van die liggaam is ontwerp vir die Arduino, broodbord en batterye om in te huisves. Daar is ook vier gate in die onderkant van die deel wat spesifiek bedoel is vir die drade van die servomotore om deur en in die agterkant van die robot. Hierdie deel is een van die belangrikste, aangesien dit dien as basis waarvoor elke ander deel ontwerp is. Ons het twee herhalings deurgemaak voordat ons besluit het oor die een wat vertoon word.

Stap 6: 2de Iteration Servo Motor Spacer

Die servomotorafstandhouer is spesifiek ontwerp vir die kompartemente aan die kante van die liggaam van die Arachnoid. Hierdie afstandhouers is ontwerp met die gedagte in gedagte dat enige boor in die kant van die liggaam gevaarlik kan wees en veroorsaak dat ons materiaal en tyd mors om die groter deel te herdruk. Daarom gaan ons eerder met die afstandhouer wat hierdie probleem nie net opgelos het nie, maar ons ook 'n groter ruimte kon bied vir die motors wat help om oorverhitting te voorkom. Die afstandhouer het twee herhalings deurgemaak. Die oorspronklike idee het ingesluit: twee dun mure aan weerskante wat met 'n tweede afstandhouer verbind is. Hierdie idee is geskrap omdat ons dit makliker sou vind om elke kant afsonderlik te boor, so as die een beskadig word, hoef die ander een nie ook weggegooi te word nie. Ons het 8 van hierdie stukke gedruk, wat genoeg was om aan die bokant en onderkant van die motorruimte op die bak te plak. Ons gebruik dan 'n boor wat aan die lang kant van die stuk gesentreer is om 'n loodgat te maak wat dan gebruik word vir 'n skroef aan weerskante van die motor vir montering.

Stap 7: 2de Iterasie viervoetige robotbeendie -gedeelte

Hierdie deel is die bobeen of die boonste helfte van die robot se been. Dit is ontwerp met 'n gat aan die binnekant van die deel wat spesiaal gemaak is vir die anker wat by die motor was, wat vir ons robot aangepas is. Ons het ook 'n gleuf aan die onderkant van die deel wat vir die motor gemaak is, bygevoeg om die onderste helfte van die been te beweeg. Hierdie deel hanteer die meeste bewegings van die been. Die huidige weergawe van hierdie deel wat ons gebruik, is die tweede, want die eerste het 'n duideliker ontwerp wat ons besluit het onnodig was.

Stap 8: 5de Iterasie van viervoetige robotkniegewrig

Die kniegewrig was een van die moeiliker dele om te ontwerp. Dit het verskeie berekeninge en toetse geneem, maar die huidige ontwerp wat gewys word, werk baie goed. Hierdie deel is ontwerp om om die motor te gaan om die beweging van die motor doeltreffend oor te dra na beweging op die kuit of onderbeen. Dit het vyf herhalings van ontwerp en herontwerp nodig gehad, maar die spesifieke vorm wat rondom die gate geskep is, het die moontlike bewegingsgrade maksimaal gemaak, terwyl dit nie die krag wat ons nodig gehad het, verbeur nie. Ons het ook die motors vasgemaak met meer armaturen wat in die gate aan die kante pas en perfek op die motor pas, sodat ons skroewe kan gebruik om dit op hul plek te hou. Die loodgat aan die onderkant van die stuk het dit moontlik gemaak om boorwerk en moontlike skade te voorkom.

Stap 9: 3de Iterasie viervoetige robotbeenkalf

Die tweede helfte van die been van die robot is op so 'n manier geskep dat dit altyd dieselfde trekkrag behou, ongeag hoe die robot sy voet neersit. Dit is te danke aan die halfsirkelvormige ontwerp van die voet en die skuimblokkie wat ons aan die onderkant gesny en vasgeplak het. Dit dien uiteindelik sy doel goed, waardeur die robot die grond kan raak en kan loop. Ons het drie herhalings ondergaan met hierdie ontwerp, wat hoofsaaklik veranderinge in lengte en voetontwerp behels het.

Stap 10: Laai af vir die Parts Inventor -lêers

Hierdie lêers is van Inventor. Dit is spesifiek deellêers vir al die voltooide onderdele wat ons vir hierdie projek ontwerp het.

Stap 11: Montering

Die video wat ons verskaf het, verduidelik hoe ons die Arachnoid bymekaargemaak het, maar een punt wat nie daarin genoem is nie, is dat u die plastiekbeugel aan beide kante van die motor moet verwyder deur dit af te sny en te skuur waar dit vroeër was. Die ander foto's word tydens die vergadering geneem.

Stap 12: Programmering

Die arduiono -programmeertaal is gebaseer op die C -programmeertaal. Binne die Arduino -kode editior gee dit ons twee funksies.

• leemte -opstelling (): Alle kode in hierdie funksie word een keer aan die begin uitgevoer
• void loop (): die kode binne die funksie loop sonder einde.

Kyk hieronder deur op die oranje skakel te klik om meer inligting oor kode te sien!

Dit is die kode vir stap

#insluit

classServoManager {

publiek:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLinksDigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BackLeftDhigh;

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 Bestuurder;

voidsetup () {

Bestuurder.opstelling ();

}

voidloop () {

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

vertraging (1000);

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

vertraging (5000);

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

vertraging (1000);

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

vertraging (1000);

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

vertraging (1000);

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

vertraging (1000);

}

sien rawQuad.ino aangebied deur ❤ deur GitHub

Stap 13: Toets

Die video's wat ons hier bygevoeg het, is van ons wat die Arachnoid toets. Die punte waar u dit sien loop, is 'n bietjie kort, maar ons glo dat dit u 'n idee moet gee van hoe die loop van die viervoetige robot gedoen is. Teen die einde van ons projek het ons dit wel laat loop, maar redelik stadig, sodat ons doel bereik is. Die video's hiervoor toets ons die motors wat ons aan die boonste deel van die been vasgemaak het.

Stap 14: Tydens die ontwerp- en drukproses

Die video's wat ons hier bygevoeg het, is hoofsaaklik vorderingstoetse tydens die ontwerp en druk van die onderdele wat ons gemaak het.

Stap 15: Moontlike verbeterings

Ons het tyd geneem om na te dink oor hoe ons met die Arachnoid sou voortgaan as ons meer tyd daarmee gehad het en ons het 'n paar idees gekry. Ons sou 'n beter manier soek om die Arachnoid aan te dryf, insluitend: die vind van 'n beter, ligter battery wat herlaai kan word. Ons sou ook 'n beter manier soek om die servomotors vas te maak aan die boonste helfte van die been wat ons ontwerp het deur die deel wat ons geskep het, te herontwerp. 'N Ander oorweging wat ons gemaak het, is om 'n kamera aan die robot te koppel sodat dit gebruik kan word om gebiede binne te kom wat andersins nie deur mense bereik kan word nie. Al hierdie oorwegings het in ons gedagtes gegaan terwyl ons die robot ontwerp en bymekaargemaak het, maar ons kon dit nie nastreef nie weens tydsbeperkings.

Stap 16: Finale ontwerp

Uiteindelik is ons baie tevrede met die manier waarop ons finale ontwerp verloop het, en ons hoop dat u ook so voel. Dankie vir U tyd en moeite.