Prototyping isang Boxy Robot: 14 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Sa klase ng Humanoids na nakabatay sa proyekto sa Carnegie Mellon University, pinili kong magdisenyo at mag-prototype ng isang simpleng robot sa paghahatid. Para sa kapakanan na magawa ito nang murang at mabilis, ang disenyo ay boxy at maliit. Sa sandaling malaman mo kung paano gumawa ng isang kahon na may isang pamutol ng laser, ang mga posibilidad ay maging walang katapusang para sa iba pang mga bagay na maaari mong gawin gamit ang parehong mga prinsipyo. Dadalhin ka ng tutorial na ito nang sunud-sunod sa pamamagitan ng disenyo ng aking katawan at proseso ng prototyping, na may maraming mga larawan at mga screenshot sa daan.

Ang disenyo na ito ay may 1 kompartimento na inilaan upang humawak ng mga bagay tulad ng mga aklat at stack ng papel na humigit-kumulang na 8.5 "x11". Mayroong isang maliit na silid sa disenyo, kaya't hindi ito dapat maging isang masikip. Sa ilalim ng kompartimento, may puwang para sa electronics. Ang puwang na ito ay maaaring magkasya sa mga motor controler, Arduino board, breadboard, Bluetooth chip, atbp. Ang lugar sa kanan ng kompartimento ay nai-save para sa isang mekanismo ng pagbubukas na hindi masasakop sa tutorial na ito.

Hakbang 1: Software, Hardware, at Mga Materyales

Software:

Upang mai-disenyo ang iyong prototype boxy robot, kailangan mong gumamit ng isang CAD na programa na iyong pinili. Gumamit ako ng SolidWorks dahil magagamit ito sa akin sa aking unibersidad. Ang isa pang pagpipilian para sa mga walang access ay ang Autodesk Inventor, na libre para sa paggamit ng mag-aaral gamit ang isang.edu email address.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Ang tutorial na ito ay gagawin sa SolidWorks, ngunit dapat ay madaling sundin para sa iba pang mga programa ng CAD.

Upang mai-format at magpadala ng mga file sa laser cut, ginamit ko ang CorelDraw.

Corel Draw

Mayroong maraming iba pang mga programa na tugma sa maraming iba pang mga laser cutter.

Hardware:

Gumamit ako ng isang Epilog Legend 36EXT 50W laser cutter. Maraming iba pang mga laser cutter ang nasa merkado, ngunit pinakamahusay na naghahatid ito sa aking mga pangangailangan sa mga tuntunin ng lugar ng ukit, bilis, at nagreresultang kalidad.

Epilog Legend Tech Mga Detalye

Mga Materyales:

• 2x Acrylic Sheet (.1 "x24" x30 ")
• 4x DC Motors
• 4x Pag-mount sa Motor
• 4x Gulong
• Mainit na glue GUN
• Mga Pandikit na Pandikit
• Whiteboard marker
• Mga Kahon ng karton (maliit at katamtaman)
• USB

Gumamit ako ng OPTIX malinaw na mga acrylic sheet na nakita ko sa tindahan ng sining ng aking unibersidad. Maaari mo itong bilhin sa online dito o gumamit ng anumang iba pang acrylic na maaari mong makuha ang iyong mga kamay.

Gumamit ako ng mga gulong Mecanum na may kasamang mga motor at motor mount mula sa isang hubad na buto na RobotShop kit na wala nang stock. Ang isang katulad (at higit na mas mahal) na kit ay nasa stock pa rin dito. Ang anumang mga gulong ay gagana, ang mga gulong ng Mecanum ay simpleng nagsilbi sa aking layunin na pinaka mabisa.

Hakbang 2: Mga Bahagi

Upang lumikha ng parehong boxy robot na prototype tulad ng ginawa ko, kakailanganin mo ang mga sumusunod na bahagi:

• 1x wheelbase
• 1x itaas
• 1x pabalik
• 1x kaliwang bahagi
• 1x kanang bahagi
• 1x kompartimento sa ibaba
• 1x bahagi ng kompartimento

Ang mga bahaging ito ay magkakakonekta sa bawat isa gamit ang mga tab at hole. Ang mga tab na ito ay kailangang magkaroon ng lapad ng materyal na kapal. Sa aking kaso, gumamit ako ng.1 "acrylic, kaya't ang aking mga tab at butas ay lahat na.1" ang lapad. Kung ang iyong mga tab o butas ay hindi wastong laki, ang iyong mga piraso ay hindi magkakasya nang walang putol!

Hakbang 3: Wheelbase CAD

Ang mga lokasyon at sukat ng iyong mga motor mount at butas ng mga kable ay magbabago depende sa mga uri ng mga motor mount at motor na mayroon ka. Samakatuwid, hindi sila ibinibigay sa mga guhit na ito.

Pinapayagan ka ng mga butas ng mga kable na ahas ang iyong mga wire sa motor sa lugar sa ilalim ng kompartimento kung saan nakaupo ang electronics. Sa ganitong paraan, maaari mong kontrolin at kontrolin ang iyong mga motor nang hindi hinihila ang iyong electronics sa lupa.

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 4: Nangungunang CAD

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 5: Bumalik sa CAD

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 6: Left Side CAD

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 7: Right Side CAD

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 8: Compartment Bottom CAD

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 9: Compartment Side CAD

Tandaan na kung ang iyong materyal ay hindi.1 makapal, ang iyong mga sukat ay hindi magiging pareho!

Hakbang 10: Lumilikha ng isang DXF

Bago magpatuloy sa hakbang na ito, maaaring maging kapaki-pakinabang na gumawa ng isang SolidWorks Assembly upang matiyak na ang iyong mga sukat ay tama at ang lahat ng iyong mga bahagi ay magkasya.

Ngayon na mayroon ka ng lahat ng iyong mga file ng CAD, kailangan mong maghanda upang i-cut ang mga ito ng laser. Karamihan sa mga laser cutter ay gumagamit ng isang.dxf file, na isang file na naglalaman ng vector data. Susundan ng pamutol ng laser ang mga vector na ito upang gupitin ang iyong mga bahagi. Kadalasan, ang mga cutter ng laser ay makakonekta sa mga nakapag-iisang computer na may pinaghihigpitang pagpapaandar. Maaari itong maging kapaki-pakinabang o kinakailangan upang mai-save ang iyong mga file na DXF sa isang USB drive upang ma-access ang mga ito mula sa mga computer na ito.

Para sa bawat bahagi, ulitin ang mga sumusunod na hakbang:

• I-click ang "File"
• I-click ang "I-save Bilang"
• Mag-navigate sa patutunguhan ng USB
• I-click ang "I-save bilang Uri"
• I-click ang "Dxf (*.dxf)"
• I-click ang "I-save"
• I-click ang "Tingnan ang Oryentasyon" (1)
• I-click ang mukha ng bahagi na nais mong i-cut ng laser (2)
• Lagyan ng check ang kahong "Kasalukuyan" (3)
• I-click ang berdeng marka ng tsek (4)
• I-click ang "I-save"

Ikinabit ko ang aking mga DXF sa ibaba.

Hakbang 11: Pag-format sa CorelDraw

Buksan ang CorelDraw. Mula sa pambungad na screen, i-click ang "File", pagkatapos ay "Bago". Sa window na pop up, pangalanan ang iyong CorelDraw file. Pinangalanan ko ang aking file na boxy robot1 dahil lilikha ako ng isang file para sa bawat sheet ng acrylic na kailangan kong i-cut. Itakda ang mga "Lapad" at "Taas" na mga patlang sa tamang sukat ng iyong acrylic sheet, at tiyakin na ang mga yunit ay nasa pulgada. I-click ang "OK".

Isang blangkong dokumento ang lilitaw sa iyong screen. I-click ang "File", pagkatapos ay "Buksan". Piliin ang lahat ng mga file na DXF na iyong nilikha para sa proyektong ito at i-click ang "Buksan". Ang isang karagdagang window ay pop up para sa bawat file. Sa "Mga Yunit", piliin ang "Ingles" pagkatapos "OK" para sa lahat ng mga bintana. Ang lahat ng iyong mga bahagi ay bukas na ngayon sa magkakahiwalay na mga tab.

Mapapansin mo na mayroong pag-tatak ng SolidWorks sa ilalim ng bawat bahagi. Upang tanggalin ito, mag-click sa isa sa mga text box, pindutin nang matagal ang "Shift" na key sa iyong keyboard, at i-click ang iba pang text box. Ang mga hawakan ay dapat na lumitaw sa mga sulok. Pindutin ang "Tanggalin" na key at dapat silang mawala. Gawin ito para sa lahat ng iyong mga bahagi.

Matapos matanggal ang tatak ng SolidWorks, bumalik sa iyong unang DXF. Simula sa labas ng kaliwang sulok sa itaas ng bahagi, i-click ang iyong mouse at i-drag ito sa labas ng kanang sulok sa ibaba. Susundan ng isang kahon na may dash-line ang iyong mouse habang i-drag mo ito. Ito ay isang tool sa pagpili. Tiyaking ganap na naisasara ng kahon ang lahat ng mga linya ng iyong bahagi. Kung nagkamali ka, pindutin ang "Escape" key upang alisin ang iyong napili at subukang muli.

Kapag napili ang buong bahagi, mapapansin mo ang maraming mga humahawak sa paligid ng bawat linya. Upang maiwasan na ilipat at i-format nang magkahiwalay ang mga linya na ito, i-click ang pindutang "Pangkat" sa tuktok na laso. Papayagan ka nitong i-drag ang lahat ng mga linya nang sabay-sabay.

Habang napili mo ang bahagi, kopyahin ito. Pagkatapos mag-navigate pabalik sa iyong walang laman na boxy robot1 file at i-paste ito. Ilagay ito sa kaliwang sulok sa tuktok na may hindi bababa sa 1/8 "mga margin sa paligid ng mga gilid. Ulitin ang prosesong ito ng maraming mga bahagi na magkasya sa iyong unang sheet ng acrylic. Siguraduhin na ang mga bahagi lahat ay may hindi bababa sa 1/8" na mga margin sa lahat ng panig.

Piliin ang lahat ng mga bahagi sa dokumento. Sa tuktok na laso, piliin ang menu ng dropdown na bigat ng linya at piliin ang "linya ng Buhok". Sinasabi nito sa pamutol ng laser na nais mong i-cut ang mga linya sa halip na ukitin ang mga ito.

Gumamit ng parehong proseso upang magkasya ang lahat ng iyong natitirang bahagi sa iyong pangalawang sheet ng acrylic.

Hakbang 12: Mga Parameter ng Laser Cutter

I-click ang "File", pagkatapos ay "I-print". Bubuksan nito ang isang katulad na kahon ng dayalogo sa pag-print ng isang normal na dokumento ng Word. Mapapansin mo na sa kanang tuktok na tab ay may isang mensahe na nagsasabing "1 Isyu". Matapos naming mai-set up nang tama ang mga parameter ng pamutol ng laser, dapat itong lutasin at sabihin na "Walang Mga Isyu".

Piliin ang iyong laser cutter bilang printer. Pagkatapos, i-click ang "Mga Kagustuhan" sa tabi nito.

Ang susunod na window ay ang software ng Epilog. Mayroong maraming mga hakbang dito, ngunit ang pagkakasunud-sunod ay hindi mahalaga. Siguraduhin lamang na makuha ang lahat!

• Suriin ang "Auto-Focus" sa seksyong "Mga Pagpipilian"
• Piliin ang "Vector" sa seksyong "Mga Uri ng Trabaho" (ang "Raster" ay para sa pag-ukit)
• Itakda ang "Lapad" at "Taas" na mga patlang sa seksyong "Laki ng piraso"
• Itakda ang "Bilis" sa 15%
• Itakda ang "Lakas" sa 100%
• Itakda ang "Dalas" sa 5000 Hz

Ang mga setting ng Bilis, Lakas, at Dalas ay inirerekomenda lahat para sa 1/8 makapal na acrylic sa manu-manong pamutol ng laser. Mayroong iba pang mga kapal at iba pang mga materyal na nakalista din.

Mga Manwal sa Epilog

I-click ang "OK". Dapat kang ibalik sa window ng pag-print. Ang kanang itaas na tab ay dapat sabihin ngayon na "Walang Mga Isyu". Kung nakalista pa rin ito ng mga isyu, suriin muli ang iyong mga kagustuhan. Kapag walang nahanap na mga isyu, i-click ang "I-print".

Hakbang 13: Proseso ng Pagputol

Gumamit ako ng kahoy at mga disenyo mula sa isa pang proyekto para sa mga halimbawang larawan na ito dahil ang malinaw na acrylic ay halos hindi nakikita sa ilalim ng takip ng salamin ng pamutol ng laser.

Kapag ang dokumento ay ipinadala sa pamutol ng laser sa pamamagitan ng pag-click sa "I-print", lumipat sa pamutol ng laser. Hanapin ang naka-compress na air balbula at tiyaking nakabukas ito. Gayundin, tiyakin na ang laser cutter ay nakabukas. Buksan ang takip at ilagay ang iyong acrylic sa itaas na kaliwang sulok. Ito ang pinagmulan o (0, 0) point ng lugar ng laser cutter. Isara ang takip ng pamutol ng laser. Sa maliit na front screen, dapat mong makita ang isang numero ng trabaho at pangalan. Dapat tumugma ang pangalan ng trabaho sa pangalan ng dokumento ng CorelDraw na iyong ipinadala. Kung ang mga pangalan ay hindi tumutugma, tiyaking ang laser cutter ay maayos na konektado sa computer at ulitin ang proseso ng pag-print. Pindutin ang berdeng "Pumunta" na pindutan sa sandaling napatunayan na mayroon kang tamang trabaho sa screen. Dapat gumalaw ang laser sa iyong materyal at auto-focus. Matapos itong nakatuon, lilipat ito sa kanyang unang lokasyon at magsisimulang mag-cut. Huwag iwanan ang iyong laser cutter na walang nag-aalaga.

Dahil ang mga halaga ng Bilis, Lakas, at Dalas sa mga pamutol ng laser ay inirerekumenda lamang, maaaring kailanganin mong i-cut nang higit sa isang beses upang ganap na maputol ang materyal. CRUCIAL na hindi mo ilipat ang iyong materyal o ilipat ang anumang mga linya sa CorelDraw. Kung gagawin mo ito, maaaring masira ang hiwa! Ang magbabago lang ay ang iyong mga setting ng Bilis at Lakas. Matapos ang paunang hiwa, nais mong gumawa ng mas mabilis at hindi gaanong malakas na mga pass.

Para sa kasunod na mga pass, dagdagan ang bilis ng 10% at bawasan ang lakas ng 10%. Magpatuloy na gumawa ng mga pass hanggang makita mo na ang lahat ng iyong mga cut-out na piraso ay "nahulog" o "bumagsak". Ito ay magpapahiwatig na ang lahat ng mga bahagi ay ganap na naputol at na hindi ka mahihirapang alisin ang mga ito. Ang isang ganap na hiwa ng piraso ay mahuhulog nang bahagya sa ibaba ng antas ng mga hindi pinutol na piraso.

Magkaroon ng kamalayan na habang ang laser ay tumama sa lugar ng pag-ukit kapag pinuputol ito hanggang sa materyal, maaari itong magpadala ng mga spark o maliwanag na pag-flash. Huwag magulat, ngunit maging handa upang i-pause ang laser cutter kung ang materyal ay lubos na nasusunog dahil maaaring masunog ito. Mayroong dalawang paraan upang ihinto ang laser cutter. Ang pulang pindutan ay naka-pause ang hiwa at pinapatay ang laser ngunit mananatili sa lugar. Maaaring ipagpatuloy ang trabaho sa pamamagitan ng pagpindot sa berdeng pindutan. Ang pag-reset ng pindutan ay i-pause ang hiwa, patayin ang laser, at ganap na i-abort ang trabaho. Nangangahulugan ito na ang laser ay babalik sa pinagmulan at kailangan mong i-restart nang buo ang iyong hiwa.

Pagkatapos mong tiwala na ang iyong mga bahagi ay ganap na naputol, alisin ang mga ito mula sa laser cutter at ulitin kung kinakailangan hanggang sa maputol ang lahat ng mga bahagi.

Hakbang 14: Assembly

Ang pagtitipon ng mga bahaging ito ay tulad ng paggawa ng isang jigsaw puzzle! Isang bagay na nahanap kong kapaki-pakinabang bago ko pinainit ang mainit na pandikit na baril ay gumagamit ng isang marka ng whiteboard upang markahan kung aling piraso ang alin at anong panig ang pataas o pababa. Malaya kong natipon ang lahat ng mga piraso nang walang pandikit, upang i-double check lamang na maayos ang lahat.

Kapag gumagamit ng mainit na pandikit, siguraduhin na nagtatrabaho ka sa isang materyal na pang-sakripisyo tulad ng karton o scrap kahoy. Maaaring sirain ng mainit na pandikit ang maraming mga ibabaw tulad ng karpet, mga tela ng mesa, o mga ibabaw ng mesa.

Magsimula sa kanang bahagi at likod. Itulak nang mainit ang pandikit sa loob ng mga butas sa likod sa kanang piraso. Itulak ang mga kanang tab sa kanang bahagi sa likod ng mga butas sa kanang piraso. Gumamit ng isang karton na kahon upang matiyak na ang mga ito ay nasa tamang anggulo at hayaang matuyo ang pandikit.

Susunod, gamitin ang kaliwang bahagi, at ulitin ang parehong proseso sa mga butas ng kaliwang bahagi at likod ng kaliwang mga tab. Muli gamitin ang kahon ng karton upang matiyak na ang mga piraso ay nasa tamang anggulo.

Susunod, kunin ang kompartimento sa ibaba. Ikalat ang maiinit na pandikit sa loob ng mga butas ng kaliwang bahagi sa gitna at mga butas sa likurang likuran. Itulak ang mga tab na ilalim ng kompartimento sa mga butas na ito. Itaguyod ang ilalim ng kompartimento sa isang karton na kahon upang matiyak na antas ito. Hayaang matuyo ang mainit na pandikit.

Malapit ng matapos! Kunin ang bahagi ng kompartimento at itulak nang matipid ang mainit na pandikit sa mga butas sa ilalim ng bahagi ng kompartimento at ang mga patayong butas sa likuran. Ilagay ang bahagi ng kompartimento sa mga naaangkop na butas at tab at hayaang matuyo ang mainit na pandikit.

Panghuli, kunin ang tuktok na piraso. Ikalat ang mainit na pandikit sa lahat ng mga butas sa tuktok na piraso. Itulak ang tuktok na piraso sa mga naaangkop na mga tab at hayaang matuyo ang mainit na pandikit.

Hiwalay, sundin ang mga tagubilin sa pagpupulong para sa iyong mga gulong, motor mount, at motor. Ikabit ang mga naipong piraso sa iyong wheelbase.

Ang pagiging maingat na hindi makakuha ng mainit na pandikit sa iyong mga gulong o motor, itulak ang mainit na pandikit sa lahat ng mga butas sa wheelbase. Dumaan sa naka-assemble na kaliwa, kanan, likod, itaas, at kompartimento at itulak ito sa mga butas ng wheelbase.

Mayroon ka na ngayong sariling boxy robot!

Narito ang ilang mga kapaki-pakinabang na tutorial sa kung paano magpatuloy sa proyektong ito sa pamamagitan ng pag-kapangyarihan at pagmamaneho ng mga motor gamit ang Arduino:

Kontrolin ang isang DC Motor gamit ang isang Arduino

Mga Controller ng Motor na may Arduino

Salamat sa pagbabasa! Mangyaring mag-post ng anumang mga katanungan o tip na maaaring mayroon ka, at magsaya sa paggawa!