Arachnoid: 16 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Först vill vi tacka dig för din tid och omtanke. Min partner Tio Marello och jag, Chase Leach, hade mycket roligt med att arbeta med projektet och övervinna de utmaningar det presenterade. Vi är för närvarande studenter vid Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. Academy I am a Junior och Tio är Sophomore. Vårt projekt, Arachnoid är en fyrdubblad robot som vi tillverkade med en 3D -skrivare, brödbräda och ett Arduino MEGA 2560 R3 -kort. Det avsedda målet för projektet var att skapa en vandrande fyrfaldig robot. Efter mycket arbete och tester har vi framgångsrikt skapat en fungerande fyrdubblad robot. Vi är glada och tacksamma för denna möjlighet att presentera vårt projekt, Arachnoid.

Steg 1: Material

Materialet som vi använde för den fyrdubbla roboten inkluderade: 3D -skrivaren, stödmaskinbricka, 3D -utskrifter, 3D -utskriftsmaterial, trådskärare, en brödbräda, batterihållare, en dator, AA -batterier, eltejp, skotband, MG90S Tower Pro Servomotorer, Crazy Lim, Arduino MEGA 2560 R3 -kort, bygelkablar, Inventor 2018 -programvaran och Arduino IDE -programvaran. Vi använde datorn för att köra programvaran och 3D -skrivaren som vi använde. Vi använde Inventor -programvaran huvudsakligen för att designa delarna så det är inte nödvändigt för någon som gör det här hemma eftersom alla delfiler som vi skapade finns på denna instruerbara. Arduino IDE -programvaran användes för att programmera roboten, vilket också är onödigt för människor som gör det hemma eftersom vi också har tillhandahållit det program som vi använder. 3D -skrivaren, stödmaskinbricka, 3D -utskriftsmaterial och 3D -utskrifter användes alla för att tillverka de delar som Arachnoid var gjord av. Vi använde batterihållarna, AA -batterier, bygelkablar, eltejp och trådfräsar användes tillsammans för att skapa batteripaketet. Batterierna sattes i batterihållarna och trådskärarna användes för att klippa ändarna av trådarna på både batteripaketet och bygelkablarna så att de kunde avskalas och vridas ihop och sedan tejpas med eltejp. Brödbrädan, bygelkablarna, batteripaketet och Ardiuno användes för att skapa en krets som försörjde motorerna med ström och kopplade dem till Arduinos styrstift. Crazy Lim användes för att fästa servomotorerna på robotens delar. Borren och skruvarna användes för att montera andra element i roboten. Skruvarna ska se ut som på bilden men storleken kan baseras på bedömning. Scotch Tape och Zip Ties användes främst för trådhantering. Till slut spenderade vi totalt $ 51,88 på material som vi inte hade runt.

Tillbehör som vi hade till hands

1. (Belopp: 1) 3D -skrivare
2. (Belopp: 1) Bricka för stödmaterial
3. (Belopp: 5) 3D -utmatningsfack
4. (Belopp: 27,39 tum^3) 3D -tryckmaterial
5. (Belopp: 1) Trådskärare
6. (Belopp: 1) Borr
7. (Belopp: 24) Skruvar
8. (Belopp: 1) Brödbräda
9. (Belopp: 4) Batterihållare
10. (Belopp: 1) Dator
11. (Belopp: 8) AA -batterier
12. (Belopp: 4) Dragkedjor
13. (Belopp: 1) Eltejp
14. (Belopp: 1) Scotch Tape

Tillbehör som vi köpte

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

Programvara krävs

1. Uppfinnare 2018
2. Arduino Integrerad utvecklingsmiljö

Steg 2: Timmar spenderade på montering

Vi ägnade ganska många timmar åt skapandet av vår fyrdubbla robot, men den mest betydande tid vi använde ägnades åt att programmera Arachnoid. Det tog oss cirka 68 timmar att programmera roboten, 57 timmars utskrift, 48 timmars design, 40 timmar montering och 20 timmars testning.

Steg 3: STEM -applikationer

Vetenskap

Den vetenskapliga aspekten av vårt projekt spelar in när vi skapar kretsen som användes för att driva servomotorerna. Vi tillämpade vår förståelse för kretsar, närmare bestämt egenskapen för parallella kretsar. Denna egenskap är att parallella kretsar levererar samma spänning till alla komponenter i kretsen.

Teknologi

Vår användning av teknik var mycket viktig under hela processen med att designa, montera och programmera Arachnoid. Vi använde den datorstödda designprogramvaran, Inventor, för att skapa hela fyrdubbla roboten inklusive: kroppen, locket, låren och kalvarna. Alla designade delar skrevs ut från en 3D -skrivare. Använda Arduino I. D. E. programvara kunde vi använda Arduino- och servomotorerna för att göra Arachnoid -promenaden.

Teknik

Den tekniska aspekten av vårt projekt är den iterativa processen som används för att designa delarna gjorda för den fyrfärdiga roboten. Vi var tvungna att brainstorma sätt att fästa motorerna och hysa Arduino och brödbräda. Programmets aspekt av projektet krävde också att vi tänkte kreativt på möjliga lösningar på problem vi stötte på. Till slut var metoden som vi använde effektiv och hjälpte oss att få roboten att röra sig på de sätt vi behövde den.

Matematik

Den matematiska aspekten av vårt projekt är att använda ekvationer för att beräkna mängden spänning och ström som vi behövde för att driva motorn som krävde tillämpning av Ohms lag. Vi använde också matematik för att beräkna storleken på alla enskilda delar som skapats för roboten.

Steg 4: 2: a Iteration Quadruped Robot Lock

Locket för Arachnoid var utformat med fyra pinnar i botten som var dimensionerade och placerade inuti hål gjorda på kroppen. Dessa pinnar, tillsammans med hjälp av Crazy Glue, kunde fästa locket på robotens kropp. Denna del skapades för att skydda Ardiuno och ge roboten ett mer färdigt utseende. Vi bestämde oss för att gå vidare med den nuvarande designen men den hade gått igenom två iterationer av design innan den här valdes.

Steg 5: 2: a Iteration Quadruped Robot Body

Denna del skapades för att rymma de fyra motorerna som används för att flytta lårdelarna, Arduino och brödbrädan. Facken på kroppens sidor gjordes större än de motorer som vi för närvarande använder för projektet som gjordes med distansdelen i åtanke. Denna konstruktion möjliggjorde i slutändan tillräcklig värmespridning och gjorde det möjligt att fästa motorerna med hjälp av skruvar utan att orsaka skador på kroppen som skulle ta mycket längre tid att skriva ut om. Hålen på framsidan och bristen på en vägg på baksidan av kroppen gjordes målmedvetet så att ledningar kunde köras in i Arduino och brödbräda. Utrymmet i mitten av kroppen var utformat för Arduino, brödbräda och batterier som ska rymmas i. Det finns också fyra hål utformade i botten av delen avsedd speciellt för servomotornas ledningar att gå igenom och in i baksidan av roboten. Denna del är en av de viktigaste eftersom den fungerar som bas för vilken varannan del är utformad. Vi gick igenom två iterationer innan vi bestämde oss för den som visas.

Steg 6: 2: a Iteration Servo Motor Spacer

Servomotorns distansbricka var speciellt utformad för facken på sidorna av Arachnoidens kropp. Dessa distanser är utformade med tanke på att alla borrningar i kroppens sida kan vara farliga och få oss att slösa material och tid på att skriva ut den större delen igen. Därför gick vi istället med distansen som inte bara löste detta problem utan också gjorde det möjligt för oss att skapa ett större utrymme för motorerna som hjälper till att förhindra överhettning. Mellanrummet gick igenom två iterationer. Den ursprungliga idén inkluderade: två tunna väggar på vardera sidan som ansluts till en andra distans. Denna idé slopades eftersom vi men det skulle vara lättare att borra varje sida separat, så om den ena blev skadad skulle den andra inte behöva slängas. Vi tryckte ut 8 av dessa bitar, vilket var tillräckligt för att limma fast överdelen och botten av motorrummet på karossen. Vi använde sedan en borr som var centrerad på bitens långsida för att skapa ett pilothål som sedan användes för en skruv på vardera sidan av motorn för montering.

Steg 7: 2: a Iteration Quadruped Robot Ben Lårportion

Denna del är låret eller den övre halvan av robotens ben. Den var designad med ett hål på insidan av delen som gjordes speciellt för ankaret som följde med motorn som modifierades för vår robot. Vi har också lagt till en slits på botten av delen som gjordes för motorn som skulle användas för att flytta den nedre halvan av benet. Denna del hanterar en majoritet av benets stora rörelser. Den nuvarande iterationen av den här delen som vi använder är den andra eftersom den första hade en tjockare design som vi bestämde var onödig.

Steg 8: 5: e Iteration av Quadruped Robot Knee Joint

Knäleden var en av de mer knepiga delarna att designa. Det tog flera beräkningar och tester men den nuvarande designen som visas fungerar ganska bra. Denna del var konstruerad för att gå runt motorn för att effektivt överföra motorns rörelse till rörelse på vaden eller underbenet. Det krävdes fem iterationer av design och redesign för att skapa men den specifika formen som skapades runt hålen maximerade de möjliga rörelsegraderna utan att förlora den styrka som vi krävde av den. Vi fäste också motorerna med fler armaturer som passar in i hålen på sidorna och passar perfekt på motorn så att vi kan använda skruvar för att hålla den på plats. Pilothålet på botten av stycket gjorde det möjligt att undvika borrning och eventuella skador.

Steg 9: 3: e Iteration Quadruped Robot Leg Calf

Den andra halvan av robotens ben skapades på ett sådant sätt att oavsett hur roboten sätter ner foten, skulle den alltid behålla samma dragkraft. Detta är tack vare fotens halvcirkelformade form och skumdynan som vi klippte och limmade på botten. Det tjänar i slutändan sitt syfte väl vilket gör att roboten kan röra marken och gå. Vi gick igenom tre iterationer med denna design som främst innebar förändringar i längd och fotdesign.

Steg 10: Nedladdningar för Parts Inventor -filerna

Dessa filer är från Inventor. De är specifikt delfiler för alla de färdiga delarna som vi designade för detta projekt.

Steg 11: Montering

Videon som vi har tillhandahållit förklarar hur vi monterade Arachnoid, men en punkt som inte nämns i den är att du måste ta bort plastfästet från båda sidor av motorn genom att klippa av den och slipa där den brukade vara. De andra bilderna som tagits är hämtade från under monteringen.

Steg 12: Programmering

Arduiono -programmeringsspråket är baserat på programmeringsspråket C. Inuti Arduino -koden editior ger den oss två funktioner.

• void setup (): All kod i denna funktion körs en gång i början
• void loop (): Koden inuti funktionsslingorna utan slut.

Kolla nedan genom att klicka på den orangea länken för att se mer information om kod!

Detta är koden för promenader

#omfatta

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);

fördröjning (1000);

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

fördröjning (5000);

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

fördröjning (1000);

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

fördröjning (1000);

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

fördröjning (1000);

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

fördröjning (1000);

}

visa rawQuad.ino värd med ❤ av GitHub

Steg 13: Testning

Videorna som vi lade till här är av oss som testar Arachnoid. Punkterna där du ser det gå är lite korta men vi tror att det borde ge dig en uppfattning om hur vandringen av den fyrfärdiga roboten gjordes. Mot slutet av vårt projekt fick vi det att gå men ganska långsamt så vårt mål uppnåddes. Videorna innan det är av oss som testar motorerna som vi fäst för den övre delen av benet.

Steg 14: Under processen med att designa och skriva ut

Videorna som vi har lagt till här är främst framstegskontroller under hela processen med att designa och skriva ut delarna som vi har gjort.

Steg 15: Möjliga förbättringar

Vi tog oss tid att tänka på hur vi skulle gå vidare med Arachnoid om vi hade mer tid med det och vi kom med några idéer. Vi skulle leta efter ett bättre sätt att driva Arachnoid inklusive: hitta ett bättre, lättare batteri som kan laddas. Vi skulle också leta efter ett bättre sätt att fästa servomotorerna på den övre halvan av benet som vi designade genom att göra om den del som vi skapade. En annan övervägande vi gjorde är att fästa en kamera på roboten så att den kan användas för att komma in i områden som annars inte kan nås av människor. Alla dessa överväganden hade gått igenom våra tankar medan vi designade och monterade roboten men vi kunde inte driva dem på grund av tidsbrist.

Steg 16: Slutlig design

I slutändan är vi ganska nöjda med hur vår slutliga design blev och hoppas att du känner likadant. Tack för din tid och omtanke.