Prototypa en Boxy Robot: 14 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

I min projektbaserade Humanoids-klass vid Carnegie Mellon University valde jag att designa och prototypa en enkel leveransrobot. För att kunna tillverka det billigt och snabbt var designen boxig och liten. När du väl lär dig att göra en låda med en laserskärare blir möjligheterna oändliga för de andra sakerna du kan göra med samma principer. Denna handledning tar dig steg för steg genom min kroppsdesign och prototypprocess, med många bilder och skärmdumpar längs vägen.

Denna design har 1 fack som är avsett att rymma föremål som läroböcker och pappersbuntar som är cirka 8,5 "x11". Det finns ett litet vickrum i designen, så det borde inte sitta tätt. Under facket finns det plats för elektronik. Detta utrymme kan passa motorstyrenheter, Arduino -brädor, brödbrädor, Bluetooth -chips, etc. Området till höger om facket sparas för en öppningsmekanism som inte kommer att täckas i denna handledning.

Steg 1: Programvara, hårdvara och material

Programvara:

För att designa din prototyp boxy robot måste du använda ett CAD -program efter eget val. Jag använde SolidWorks eftersom det var tillgängligt för mig på mitt universitet. Ett annat alternativ för dem som inte har åtkomst är Autodesk Inventor, som är gratis för studenter med en.edu -e -postadress.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Denna handledning kommer att utföras i SolidWorks, men bör fortfarande vara lätt att följa för andra CAD -program.

För att formatera och skicka filer till laserskärning använde jag CorelDraw.

CorelDraw

Det finns många andra program som är kompatibla med många andra laserskärare.

Hårdvara:

Jag använde en Epilog Legend 36EXT 50W laserskärare. Många andra laserskärare finns på marknaden, men detta tillgodoser bäst mina behov när det gäller gravyryta, hastighet och resulterande kvalitet.

Epilog Legend tekniska specifikationer

Material:

• 2x akrylark (.1 "x24" x30 ")
• 4x DC -motorer
• 4x motorfästen
• 4x hjul
• Lim pistol
• Lim fastnar
• Whiteboard penna
• Kartonger (små och medelstora)
• USB

Jag använde OPTIX klara akrylark som jag hittade i mitt universitets konstaffär. Du kan köpa den online här eller använda någon annan akryl som du kan få tag på.

Jag använde Mecanum-hjul med tillhörande motorer och motorfästen från ett RobotShop-kit med bara ben som nu är slut. Ett liknande (och mycket dyrare) kit finns fortfarande i lager här. Alla hjul kommer att fungera, Mecanum -hjul tjänade helt enkelt mitt syfte mest effektivt.

Steg 2: Delar

För att skapa samma boxiga robotprototyp som jag gjorde behöver du följande delar:

• 1x hjulbas
• 1x topp
• 1x bak
• 1x vänster sida
• 1x höger sida
• 1x fack botten
• 1x fack sida

Dessa delar kommer alla att ansluta till varandra med hjälp av flikar och hål. Dessa flikar måste ha materialtjocklekens bredd. I mitt fall använde jag.1 "akryl, så mina flikar och hål var alla.1" breda. Om dina flikar eller hål inte har rätt storlek passar dina bitar inte ihop sömlöst!

Steg 3: CAD -hjulbas

Platserna och dimensionerna på dina motorfästen och ledningshål kommer att förändras beroende på vilken typ av motorfästen och motorer du har. Därför anges de inte på dessa ritningar.

Kabelhålen gör att du kan ta dina motortrådar in i området under facket där elektroniken sitter. På så sätt kan du driva och styra dina motorer utan att dra din elektronik på marken.

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 4: Topp CAD

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 5: Tillbaka CAD

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 6: CAD på vänster sida

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 7: Höger sida CAD

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 8: Fackets botten CAD

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 9: Fackets sida CAD

Kom ihåg att om ditt material inte är.1 tjockt kommer dina mått inte att vara desamma!

Steg 10: Skapa en DXF

Innan du går vidare till det här steget kan det vara användbart att göra en SolidWorks -montering för att säkerställa att dina mått är korrekta och att alla delar passar.

Nu när du har alla dina CAD -filer måste du förbereda dig för att laserskära dem. De flesta laserskärare använder en.dxf -fil, som är en fil som innehåller vektordata. Laserskäraren följer dessa vektorer för att skära ut dina delar. Ofta kommer laserskärare att anslutas till fristående datorer med begränsad funktionalitet. Det kan vara användbart eller till och med nödvändigt att spara dina DXF -filer på en USB -enhet för att komma åt dem från dessa datorer.

Upprepa följande steg för varje del:

• Klicka på "File"
• Klicka på "Spara som"
• Navigera till USB -destination
• Klicka på "Spara som typ"
• Klicka på "Dxf (*.dxf)"
• Klicka på "Spara"
• Klicka på "Visa orientering" (1)
• Klicka på framsidan av den del du vill att lasern ska skära (2)
• Markera rutan "Aktuell" (3)
• Klicka på den gröna bocken (4)
• Klicka på "Spara"

Jag bifogade mina DXF nedan.

Steg 11: Formatera i CorelDraw

Öppna CorelDraw. Klicka på "Arkiv" och sedan på "Ny" från öppningsskärmen. Namnge din CorelDraw -fil i fönstret som dyker upp. Jag namngav min fil boxy robot1 eftersom jag kommer att skapa en fil för varje akrylark som jag måste klippa. Ställ in fälten "Bredd" och "Höjd" på rätt mått på ditt akrylark och se till att enheterna är i tum. Klicka på "OK".

Ett tomt dokument visas på skärmen. Klicka på "File" och sedan "Open". Markera alla DXF -filer som du har skapat för det här projektet och klicka på "Öppna". Ett extra fönster dyker upp för varje fil. I "Enheter" väljer du "Engelska" och sedan "OK" för alla fönster. Alla dina delar kommer nu att öppnas i separata flikar.

Du kommer att märka att det finns SolidWorks -märkning längst ner på varje del. För att radera detta, klicka på en av textrutorna, håll ned "Shift" -tangenten på tangentbordet och klicka på den andra textrutan. Handtag ska visas i hörnen. Tryck på "Radera" -knappen så försvinner de. Gör detta för alla dina delar.

När SolidWorks -märket har raderats, återgå till din första DXF. Börja utanför det övre vänstra hörnet av delen, klicka på musen och dra den utanför det nedre högra hörnet. En streckad ruta följer musen medan du drar den. Detta är ett urvalsverktyg. Se till att rutan helt omsluter alla rader i din del. Om du gör ett misstag, tryck på "Escape" -knappen för att ta bort ditt val och försök igen.

När hela delen väljs kommer du att märka många handtag runt varje rad. För att slippa flytta och formatera dessa rader separat, klicka på knappen "Grupp" i det övre menyfliksområdet. Detta låter dig dra alla linjer samtidigt.

Medan du har valt delen, kopiera den. Navigera sedan tillbaka till din tomma boxy robot1 -fil och klistra in den. Placera den i det övre vänstra hörnet med minst 1/8 "marginaler runt kanterna. Upprepa denna process med så många delar som passar på ditt första akrylark. Se till att delarna alla har minst 1/8" marginaler på alla sidor.

Markera alla delar i dokumentet. I det övre bandet väljer du rullgardinsmenyn för linjevikt och väljer "Hårfäste". Detta berättar för laserskäraren att du vill klippa linjerna istället för att gravera dem.

Använd samma process för att montera alla dina återstående delar på ditt andra ark akryl.

Steg 12: Laserskärparametrar

Klicka på "File" och sedan "Print". Detta öppnar en liknande dialogruta för att skriva ut ett vanligt Word -dokument. Du kommer att märka att i den övre högra fliken finns ett meddelande som säger "1 utgåva". När vi har ställt in laserskärparametrarna korrekt bör detta lösa sig och säga "Inga problem".

Välj din laserskärare som skrivare. Klicka sedan på "Inställningar" bredvid den.

Nästa fönster är Epilog -programvara. Det finns flera steg här, men ordningen spelar ingen roll. Se bara till att få dem alla!

• Markera "Autofokus" i avsnittet "Alternativ"
• Välj "Vektor" i avsnittet "Jobbtyper" ("Raster" är för gravering)
• Ställ in fälten "Bredd" och "Höjd" i avsnittet "Piece Size"
• Ställ in "Hastighet" till 15%
• Ställ in "Power" på 100%
• Ställ in "Frequency" till 5000 Hz

Inställningarna för hastighet, effekt och frekvens rekommenderas alla för 1/8 tjock akryl i laserskärarens manual. Det finns också andra tjocklekar och andra material listade.

Epilog manualer

Klicka på "OK". Du bör återgå till utskriftsfönstret. Överst till höger -fliken ska nu stå "Inga problem". Om det fortfarande listar problem, kontrollera dina inställningar igen. Klicka på "Skriv ut" när inga problem har hittats.

Steg 13: Skärprocess

Jag använde trä och mönster från ett annat projekt för dessa exempelfoton eftersom klar akryl är praktiskt taget osynlig under laserskärarens glaslock.

När dokumentet har skickats till laserskäraren genom att klicka på "Skriv ut" går du över till laserskäraren. Leta upp tryckluftsventilen och se till att den är på. Se också till att laserskäraren är påslagen. Öppna locket och placera din akryl i det övre vänstra hörnet. Detta är ursprunget eller (0, 0) punkten för laserskärarens område. Stäng locket på laserskäraren. I den lilla frontskärmen ska du se ett jobbnummer och namn. Jobbnamnet ska matcha det CorelDraw -dokumentnamn som du skickade. Om namnen inte stämmer, se till att laserskäraren är korrekt ansluten till datorn och upprepa utskriftsprocessen. Tryck på den gröna "Go" -knappen när du har verifierat att du har rätt jobb på skärmen. Lasern ska flytta över ditt material och autofokus. När det är fokuserat kommer det att flytta till sin första plats och börja klippa. Lämna inte din laserskärare utan uppsikt.

Eftersom värdena för hastighet, effekt och frekvens på laserskärare endast rekommenderas kan du behöva klippa mer än en gång för att skära helt igenom materialet. Det är CRUCIAL att du inte flyttar ditt material eller flyttar några linjer i CorelDraw. Om du gör det kan snittet förstöras! Det enda du kommer att ändra är inställningarna för hastighet och effekt. Efter den första nedskärningen vill du göra snabbare och mindre kraftfulla passningar.

För efterföljande passningar, öka hastigheten med 10% och minska effekten med 10%. Fortsätt att göra passningar tills du ser att alla dina utskurna bitar har "fallit" eller "tappat". Detta indikerar att alla delar har skurits igenom helt och att du inte kommer att ha svårt att ta bort dem. En helt skuren bit kommer att falla något under nivån på de oskurna bitarna.

Var medveten om att när lasern träffar graveringsområdet när den skär igenom hela materialet kan den skicka gnistor eller ljusa blinkar. Bli inte chockad, men var beredd att pausa laserskäraren om materialet är mycket brandfarligt eftersom det kan ta eld. Det finns två sätt att stoppa laserskäraren. Den röda knappen pausar snittet och stänger av lasern men stannar på plats. Jobbet kan återupptas genom att trycka på den gröna knappen. Återställningsknappen pausar snittet, stänger av lasern och avbryter jobbet helt. Det betyder att lasern går tillbaka till ursprunget och du måste starta om ditt snitt helt.

När du är säker på att dina delar är helt genomskurna, ta bort dem från laserskäraren och upprepa vid behov tills alla delar är skurna.

Steg 14: Montering

Att montera dessa delar är lite som att göra ett pussel! Något som jag tyckte var till hjälp innan jag värmde upp den heta limpistolen använde en whiteboardmarkör för att markera vilken bit som var vilken och vilken sida som var upp eller ner. Jag monterade sedan löst alla bitar utan lim, bara för att dubbelkolla att allt passade ordentligt.

När du använder varmt lim, se till att du arbetar över ett offermaterial som kartong eller skrot. Varmt lim kan förstöra många ytor som mattor, dukar eller bordsytor.

Börja med höger sida och baksida. Skjut varmt lim sparsamt inuti de bakre hålen på höger bit. Skjut in de högra sidflikarna på bakstycket i hålen på höger bit. Använd en kartong för att se till att de är i rätt vinkel och låt limmet torka.

Använd sedan den vänstra sidobiten och upprepa samma process med de vänstra sidohålen och bakre vänstra flikarna. Använd igen kartongen för att se till att bitarna är i rätt vinkel.

Ta sedan fackets botten. Sprid varmt lim sparsamt inuti de vänstra sidohålen och bakre mitthålen. Skjut in fackets bottenflikar i dessa hål. Ställ upp fackets botten på en kartong för att se till att det är plant. Låt det heta limet torka.

Nästan klar! Ta fackets sida och skjut varmt lim sparsamt in i fackets bottenhål och de upprättstående hålen på baksidan. Placera fackets sida i lämpliga hål och flikar och låt det heta limet torka.

Ta slutligen överstycket. Sprid varmt lim sparsamt i alla hål på toppstycket. Skjut överstycket på passningsflikarna och låt det heta limet torka.

Följ separat monteringsanvisningarna för dina hjul, motorfästen och motorer. Fäst de monterade bitarna på din hjulbas.

Var mycket försiktig så att du inte får in varmt lim i dina hjul eller motorer, tryck in varmt lim i alla hål på hjulbasen. Ta det monterade vänster, höger, bak, överst och facket och skjut in det i hjulbashålen.

Du har nu din egen boxiga robot!

Här är några användbara handledning om hur du fortsätter med detta projekt genom att driva och driva motorerna med Arduino:

Styr en likströmsmotor med en Arduino

Motorstyrenheter med Arduino

Tack för att du läser! Ställ gärna frågor eller tips och ha kul att göra!