Arachnoid: 16 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Una, nais naming salamat sa iyo para sa iyong oras at pagsasaalang-alang. Ang aking kasosyo na si Tio Marello at ako, si Chase Leach, ay nagkaroon ng maraming kasiyahan sa pagtatrabaho sa proyekto at pagtagumpayan ang mga hamon na ipinakita nito. Kami ay kasalukuyang mag-aaral ng Wilkes Barre Area School District S. T. E. M. Academy Ako ay isang Junior at si Tio ay isang Sophomore. Ang aming proyekto, ang Arachnoid ay isang quadruped robot na ginawa namin gamit ang isang 3D printer, Bread Board, at isang Arduino MEGA 2560 R3 Board. Ang inilaan na layunin para sa proyekto ay upang lumikha ng isang naglalakad na quadruped na robot. Matapos ang maraming trabaho at pagsubok ay matagumpay naming nilikha ang isang gumaganang quadruped na robot. Kami ay nasasabik at nagpapasalamat para sa pagkakataong ito na ipakita sa iyo ang aming proyekto, ang Arachnoid.

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Ang mga materyales na ginamit namin para sa quadruped robot ay kasama: ang 3D printer, suportang materyal na panghugas, 3D print tray, 3D print material, wire cutter, isang breadboard, may hawak ng baterya, isang computer, mga baterya ng AA, electrical tape, scotch tape, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, Arduino MEGA 2560 R3 board, jumper wires, ang Inventor 2018 software, at ang Arduino IDE software. Ginamit namin ang computer upang patakbuhin ang software at ang 3D printer na ginamit namin. Ginamit namin ang software ng Imbentor higit sa lahat para sa pagdidisenyo ng mga bahagi kaya't hindi kinakailangan para sa sinumang gumagawa nito sa bahay dahil ang lahat ng mga bahagi ng file na nilikha namin ay ibinigay sa itinuturo na ito. Ang Arduino IDE software ay ginamit para sa pagprograma ng robot na hindi rin kinakailangan para sa mga taong ginagawa ito sa bahay dahil naibigay din namin ang program na ginagamit namin. Ang 3D printer, support material washer, 3D print material, at 3D print trays ay ginamit para sa proseso ng paggawa ng mga bahagi na gawa sa Arachnoid. Ginamit namin ang mga may hawak ng baterya, ginamit ang mga baterya ng AA, mga jumper wires, electrical tape, at mga wire cutter upang likhain ang baterya. Ang mga baterya ay inilagay sa mga may hawak ng baterya at ang mga wire cutter ay ginamit upang putulin ang dulo ng mga wires ng parehong baterya at ang mga jumper wires upang mahubaran at maiikot nang magkasama, pagkatapos ay mai-tape gamit ang electrical tape. Ang breadboard, jumper wires, baterya pack at Ardiuno ay ginamit upang lumikha ng isang circuit na nagbibigay ng lakas sa mga motor at ikinonekta ito sa mga control pin ng Arduino. Ang Crazy Glue ay ginamit upang ikabit ang mga servo motor sa mga bahagi ng robot. Ang drill at mga turnilyo ay ginamit para sa pag-mount ng iba pang mga elemento ng robot. Ang mga turnilyo ay dapat magmukhang sa nasa larawan na ibinigay ngunit ang laki ay maaaring batay sa paghuhukom. Ang Scotch Tape at Zip Ties ay ginamit pangunahin para sa pamamahala ng wire. Sa huli, gumastos kami ng kabuuang $ 51.88 sa mga materyales na wala kaming paligid.

Mga Panustos Na Nasa Kamay

1. (Halaga: 1) 3D Printer
2. (Halaga: 1) Suporta sa Materyal na Maghuhugas
3. (Halaga: 5) 3D Print Trays
4. (Halaga: 27.39 sa ^ 3) Materyal na Pag-print ng 3D
5. (Halaga: 1) Mga Cutter ng Wire
6. (Halaga: 1) Drill
7. (Halaga: 24) Mga tornilyo
8. (Halaga: 1) Breadboard
9. (Halaga: 4) Mga May hawak ng Baterya
10. (Halaga: 1) Computer
11. (Halaga: 8) Mga Baterya ng AA
12. (Halaga: 4) Mga Tie ng Zip
13. (Halaga: 1) Electrical Tape
14. (Halaga: 1) Scotch Tape

Mga Suplay Na Binili Namin

1. (Halaga: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Kabuuang Gastos: $ 23.99)
2. (Halaga: 2) Crazy Glue (Kabuuang Gastos: $ 7.98)
3. (Halaga: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Kabuuang Gastos: $ 12.95)
4. (Halaga: 38) Mga Jumper Wires (Kabuuang Gastos: $ 6.96)

Kinakailangan ang Software

1. Imbentor 2018
2. Arduino Integrated Development na Kapaligiran

Hakbang 2: Mga Oras na Ginugol sa Assembly

Gumugol kami ng ilang oras sa paglikha ng aming quadruped robot, ngunit ang pinaka-malaking sukat ng oras na ginamit namin ay ginugol sa pagprograma ng Arachnoid. Inabot kami ng humigit-kumulang na 68 na oras upang mai-program ang robot, 57 na oras sa pagpi-print, 48 na oras sa pagdidisenyo, 40 oras na pagpupulong, at 20 oras na pagsubok.

Hakbang 3: Mga Application ng STEM

Agham

Nag-play ang pang-agham na aspeto ng aming proyekto habang nililikha ang circuit na ginamit upang paandarin ang mga motor na servo. Inilapat namin ang aming pag-unawa sa mga circuit, mas partikular ang pag-aari ng mga parallel circuit. Ang pag-aari na ito ay ang mga parallel circuit na nagbibigay ng parehong boltahe sa lahat ng mga bahagi sa loob ng circuit.

Teknolohiya

Ang aming paggamit ng teknolohiya ay napakahalaga sa buong proseso ng pagdidisenyo, pagtitipon, at pagprogram ng Arachnoid. Ginamit namin ang software ng disenyo ng tulong sa computer, Inventor upang likhain ang buong quadruped robot kasama ang: katawan, takip, hita, at guya. Ang lahat ng mga bahagi na dinisenyo ay naka-print sa labas ng isang 3D printer. Gamit ang Arduino I. D. E. software, nagamit namin ang Arduino at servo motors upang maglakad ang Arachnoid.

Engineering

Ang aspeto ng engineering ng aming proyekto ay ang paulit-ulit na proseso na ginamit upang idisenyo ang mga bahaging ginawa para sa quadruped robot. Kailangan naming mag-brainstorm ng mga paraan upang mai-attach ang mga motor at itabi ang Arduino at breadboard. Ang aspeto ng programa ng proyekto ay hinihiling din sa amin na malikhaing mag-isip tungkol sa mga posibleng solusyon sa mga problemang naranasan namin. Sa huli ang pamamaraan na ginamit namin ay epektibo at nakatulong sa amin na ilipat ang robot sa mga paraang kailangan namin.

Matematika

Ang aspeto ng matematika ng aming proyekto ay ang paggamit ng mga equation upang makalkula ang dami ng boltahe at kasalukuyang kailangan namin upang mapagana ang motor na nangangailangan ng aplikasyon ng Batas ng Ohm. Gumamit din kami ng matematika upang makalkula ang laki ng lahat ng mga indibidwal na bahagi na nilikha para sa robot.

Hakbang 4: Pangalawang Iteration Quadruped Robot Lid

Ang talukap ng mata para sa Arachnoid ay dinisenyo na may apat na mga peg sa ilalim na may sukat at inilagay sa loob ng mga butas na ginawa sa katawan. Ang mga peg na ito, kasama ang tulong ng Crazy Glue ay nagawang maglakip ng takip sa katawan ng robot. Ang bahaging ito ay nilikha upang makatulong na protektahan ang Ardiuno at bigyan ang robot ng isang mas tapos na hitsura. Nagpasya kaming sumulong sa kasalukuyang disenyo ngunit dumaan ito sa dalawang pag-ulit ng disenyo bago mapili ang isang ito.

Hakbang 5: Pangalawang Iteration Quadruped Robot Body

Ang bahaging ito ay nilikha upang maitabi ang apat na motor na ginamit upang ilipat ang mga bahagi ng hita, ang Arduino, at ang breadboard. Ang mga kompartimento sa mga gilid ng katawan ay ginawang mas malaki kaysa sa mga motor na kasalukuyang ginagamit namin para sa proyekto na tapos na nasa isip ng spacer. Pinahihintulutan ng disenyo na ito para sa sapat na pagpapakalat ng init at ginawang posible upang ikabit ang mga motor gamit ang mga tornilyo nang hindi nagdudulot ng posibleng pinsala sa katawan na mas matagal upang muling mag-print. Ang mga butas sa harap at ang kakulangan ng isang pader sa likod ng katawan ay sadyang ginawa upang ang mga wires ay maaaring tumakbo sa Arduino at breadboard. Ang puwang sa gitna ng katawan ay idinisenyo para sa Arduino, breadboard, at mga baterya na mailalagay. Mayroon ding apat na butas na idinisenyo sa ilalim ng bahagi na partikular na sinadya para sa mga wire ng servo motor na tumakbo at papasok sa likod ng robot. Ang bahaging ito ay isa sa pinakamahalaga dahil nagsisilbi itong batayan kung saan dinisenyo ang bawat iba pang bahagi. Dumaan kami sa dalawang pag-ulit bago namin napagpasyahan ang ipinakita.

Hakbang 6: 2nd Iteration Servo Motor Spacer

Ang servo motor spacer ay partikular na idinisenyo para sa mga compartment sa mga gilid ng katawan ng Arachnoid. Ang mga spacer na ito ay dinisenyo kasama ang ideya na ang anumang pagbabarena sa gilid ng katawan ay maaaring mapanganib at magdulot sa atin ng pag-aaksaya ng materyal at oras sa muling pag-print sa mas malaking bahagi. Iyon ang dahilan kung bakit sa halip ay sumama kami sa spacer na kung saan hindi lamang nalulutas ang isyung ito ngunit pinapayagan din kaming lumikha ng isang mas malaking puwang para sa mga motor na makakatulong upang maiwasan ang sobrang pag-init. Dumaan ang spacer ng dalawang pag-ulit. Kasama ang orihinal na ideya: dalawang manipis na pader sa magkabilang panig na kumonekta sa isang pangalawang spacer. Ang ideyang ito ay natanggal dahil kahit na mas madali kaming mag-drill ng magkahiwalay sa bawat panig upang kung ang isa ay mapinsala, ang isa ay hindi na kailangan ding itapon. Nag-print kami ng 8 ng mga piraso na ito na sapat upang ipako sa tuktok at ilalim ng kompartimento ng motor sa katawan. Gumamit kami pagkatapos ng isang drill na nakasentro sa mahabang bahagi ng piraso upang lumikha ng isang butas ng piloto na pagkatapos ay ginamit para sa isang tornilyo sa magkabilang panig ng motor para sa pag-mount.

Hakbang 7: Ika-2 na Iteration Quadruped Robot Leg Thigh Portion

Ang bahaging ito ay ang hita o ang itaas na kalahati ng binti ng robot. Dinisenyo ito ng isang butas sa loob ng bahagi na partikular na ginawa para sa armature na kasama ng motor na binago para sa aming robot. Nagdagdag din kami ng isang puwang sa ilalim ng bahagi na ginawa para sa motor na gagamitin upang ilipat ang ibabang kalahati ng binti. Ang bahaging ito ay humahawak ng isang karamihan ng mga pangunahing kilusan ng binti. Ang kasalukuyang pag-ulit ng bahaging ito na ginagamit namin ay ang pangalawa dahil ang una ay may isang chunkier na disenyo na napagpasyahan naming hindi kinakailangan.

Hakbang 8: Ika-5 Iteration ng Quadruped Robot Knee Joint

Ang kasukasuan ng tuhod ay isa sa mga mas nakakalito na bahagi upang idisenyo. Tumagal ito ng maraming mga kalkulasyon at pagsubok ngunit ang kasalukuyang ipinakitang disenyo ay gumagana nang maayos. Ang bahaging ito ay idinisenyo upang umikot sa motor upang mahusay na ilipat ang paggalaw ng motor sa paggalaw sa guya o sa ibabang binti. Tumagal ito ng limang pag-ulit ng disenyo at muling pagdisenyo upang likhain ngunit ang tiyak na hugis na nilikha sa paligid ng mga butas ay na-maximize ang posibleng mga antas ng paggalaw habang hindi nawawala ang lakas na kinakailangan namin mula rito. Inilakip din namin ang mga motor gamit ang maraming mga armature na umaangkop sa mga butas sa mga gilid at perpektong magkakasya sa motor na nagpapahintulot sa amin na gumamit ng mga turnilyo upang mapanatili ito sa lugar. Ang butas ng piloto sa ilalim ng piraso ay ginawang posible upang maiwasan ang pagbabarena at posibleng pinsala.

Hakbang 9: Ika-3 na Iteration Quadruped Robot Leg Calf

Ang pangalawang kalahati ng binti ng robot ay nilikha sa isang paraan na hindi mahalaga kung paano itinakda ng robot ang paa nito, palagi nitong pinapanatili ang parehong dami ng traksyon. Ito ay salamat sa kalahating bilog na disenyo ng paa at ang foam pad na pinutol at idinikit namin sa ilalim. Sa huli ay naghahatid ito ng layunin na maayos na nagpapahintulot sa robot na hawakan ang lupa at maglakad. Dumaan kami sa tatlong pag-ulit sa disenyo na ito na higit sa lahat ay kasangkot sa mga pagbabago sa haba at disenyo ng paa.

Hakbang 10: Mga Pag-download para sa Mga File ng Mga Inventor ng Bahagi

Ang mga file na ito ay mula sa Inventor. Partikular silang bahagi ng mga file para sa lahat ng mga natapos na bahagi na dinisenyo namin para sa proyektong ito.

Hakbang 11: Assembly

Ang video na ibinigay namin ay nagpapaliwanag kung paano namin natipon ang Arachnoid, ngunit isang punto na hindi nabanggit dito ay kailangan mong alisin ang plastic bracket mula sa magkabilang panig ng motor sa pamamagitan ng pagputol nito at pag-sanding kung saan ito dating. Ang iba pang mga larawan na ibinigay ay kinuha mula sa panahon ng pagpupulong.

Hakbang 12: Programming

Ang wika ng programa ng arduiono ay batay sa wikang C programa. Sa loob ng Arduino code editior, binibigyan tayo nito ng dalawang pag-andar.

• void setup (): Ang lahat ng mga code sa loob ng pagpapaandar na ito ay tumatakbo nang isang beses sa simula
• void loop (): Ang code sa loob ng mga loop ng pagpapaandar nang walang katapusan.

Suriin sa ibaba sa pamamagitan ng pag-click sa orange na link upang makita ang karagdagang impormasyon sa code!

Ito ang code para sa paglalakad

# isama

classServoManager {

pampubliko:

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);

pagkaantala (1000);

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

pagkaantala (5000);

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

pagkaantala (1000);

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

pagkaantala (1000);

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

pagkaantala (1000);

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

pagkaantala (1000);

}

tingnan ang rawQuad.ino na naka-host sa ❤ ng GitHub

Hakbang 13: Pagsubok

Ang mga video na idinagdag namin dito ay sa amin ay sinusubukan ang Arachnoid. Ang mga puntong nakikita mo itong naglalakad ay medyo maikli ngunit naniniwala kami na dapat itong bigyan ka ng isang ideya kung paano nagawa ang paglalakad ng quadruped robot. Sa pagtatapos ng aming proyekto ay nakalakad kami ngunit medyo mabagal upang ang aming hangarin ay magawa. Ang mga video bago sa amin ay sinusubukan ang mga motor na na-attach namin para sa itaas na bahagi ng binti.

Hakbang 14: Sa panahon ng Proseso ng Pagdidisenyo at Pagpi-print

Ang mga video na idinagdag namin dito ay pangunahin ang mga pagsusuri sa pag-unlad sa buong proseso ng pagdidisenyo at pag-print ng mga bahaging ginawa namin.

Hakbang 15: Mga Posibleng Pagpapabuti

Naglaan kami ng oras upang pag-isipan kung paano kami sasulong sa Arachnoid kung mayroon kaming mas maraming oras dito at nakakuha kami ng ilang mga ideya. Hahanapin namin ang isang mas mahusay na paraan upang mapagana ang Arachnoid kasama ang: paghahanap ng isang mas mahusay, magaan na baterya pack na maaaring muling magkarga. Hahanapin din namin ang isang mas mahusay na paraan upang ikabit ang mga servo motor sa itaas na kalahati ng binti na dinisenyo namin sa pamamagitan ng muling pagdidisenyo ng bahaging nilikha namin. Ang isa pang pagsasaalang-alang na ginawa namin ay ang paglakip ng isang camera sa robot upang magamit ito upang makapasok sa mga lugar kung hindi maabot ng mga tao. Ang lahat ng mga pagsasaalang-alang na ito ay pumasok sa aming mga isipan habang kami ay nagdidisenyo at nag-iipon ng robot ngunit hindi namin ito maipagpatuloy dahil sa paghihigpit ng oras.

Hakbang 16: Pangwakas na Disenyo

Sa huli, masaya kami sa paraan ng aming pangwakas na disenyo at inaasahan mong maramdaman mo rin ang parehong paraan. Salamat sa iyong oras at pagsasaalang-alang.