Прототипиране на кутия робот: 14 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В моя проект, базиран на хуманоиди в университета Карнеги Мелън, аз избрах да проектирам и прототипирам прост робот за доставка. За да може да се изработи евтино и бързо, дизайнът беше куб и малък. След като научите как да направите кутия с лазерен нож, възможностите стават безкрайни за другите неща, които можете да направите, като използвате същите принципи. Този урок ще ви преведе стъпка по стъпка през процеса на проектиране на моето тяло и прототипиране, с много снимки и екранни снимки по пътя.

Този дизайн има 1 отделение, предназначено да побира предмети като учебници и купчини хартия, които са приблизително 8,5 "x11". В дизайна има малко място за раздвижване, така че не трябва да приляга добре. Под отделението има място за електроника. В това пространство могат да се поберат контролери на двигатели, дъски Arduino, платки, Bluetooth чипове и т.н.

Стъпка 1: Софтуер, хардуер и материали

Софтуер:

За да проектирате вашия прототип бокси -робот, трябва да използвате CAD програма по ваш избор. Използвах SolidWorks, защото ми беше достъпна в университета. Друга възможност за тези, които нямат достъп, е Autodesk Inventor, която е безплатна за студентска употреба с имейл адрес.edu.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Този урок ще бъде направен в SolidWorks, но все пак трябва да бъде лесен за следване за други CAD програми.

За да форматирам и изпращам файлове на лазерно рязане, използвах CorelDraw.

Corel Draw

Има много други програми, които са съвместими с много други лазерни фрези.

Хардуер:

Използвах лазерен нож Epilog Legend 36EXT 50W. Много други лазерни фрези са на пазара, но това най -добре отговаряше на нуждите ми по отношение на гравиращата площ, скоростта и полученото качество.

Технически характеристики на Epilog Legend

Материали:

• 2x акрилен лист (.1 "x24" x30 ")
• 4x DC мотори
• 4x монтирани мотори
• 4x колела
• Пистолет за горещо лепило
• Лепилни пръчки
• Маркер за бяла дъска
• Картонени кутии (малки и средни)
• USB

Използвах прозрачни акрилни листове OPTIX, които намерих в художествения магазин на университета. Можете да го закупите онлайн тук или да използвате друг акрил, който можете да получите.

Използвах джанти Mecanum с придружаващи ги двигатели и стойки за мотор от комплект с роботи с кости RobotShop, който вече не е на склад. Подобен (и много по -скъп) комплект все още е на склад тук. Всички колела ще работят, колелата Mecanum просто изпълниха целта ми най -ефективно.

Стъпка 2: Части

За да създадете същия прототип на боксови робот като мен, ще ви трябват следните части:

• 1x междуосие
• 1x отгоре
• 1x гръб
• 1x лява страна
• 1x дясна страна
• 1x дъно на отделението
• 1x страна на отделението

Всички тези части ще се свържат помежду си с помощта на раздели и дупки. Тези раздели трябва да имат ширината на дебелината на материала. В моя случай използвах.1 "акрил, така че всичките ми отвори и дупките бяха широки.1". Ако вашите раздели или дупки не са с подходящ размер, парчетата ви няма да се поберат безпроблемно!

Стъпка 3: Междуосие CAD

Разположенията и размерите на опорите на двигателя и отворите за окабеляване ще се променят в зависимост от типовете опори и двигатели, които имате. Следователно те не са дадени в тези чертежи.

Отворите за окабеляване ви позволяват да поставите проводниците на двигателя в зоната под отделението, където седи електрониката. По този начин можете да захранвате и управлявате двигателите си, без да влачите електрониката си по земята.

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 4: Нагоре CAD

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 5: Назад CAD

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 6: CAD от лявата страна

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 7: CAD от дясната страна

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 8: Отдолу CAD

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 9: CAD страна на отделението

Не забравяйте, че ако вашият материал не е с дебелина 0,1 см, размерите ви няма да бъдат същите!

Стъпка 10: Създаване на DXF

Преди да преминете към тази стъпка, може да бъде полезно да направите монтаж на SolidWorks, за да сте сигурни, че всичките ви размери са правилни и всичките ви части са подходящи.

Сега, когато имате всичките си CAD файлове, трябва да се подготвите за лазерното им изрязване. Повечето лазерни ножове използват.dxf файл, който е файл, съдържащ векторни данни. Лазерният нож ще следва тези вектори, за да изреже вашите части. Често лазерните резачки ще бъдат свързани към самостоятелни компютри с ограничена функционалност. Може да бъде полезно или дори задължително да запишете вашите DXF файлове на USB устройство за достъп до тях от тези компютри.

За всяка част повторете следните стъпки:

• Кликнете върху „Файл“
• Кликнете върху „Запазване като“
• Придвижете се до USB местоназначение
• Кликнете върху „Запазване като тип“
• Кликнете върху „Dxf (*.dxf)“
• Кликнете върху „Запазване“
• Кликнете върху „Преглед на ориентацията“(1)
• Щракнете върху лицето на частта, която искате да изрежете с лазер (2)
• Поставете отметка в квадратчето „Текущо“(3)
• Щракнете върху зелената отметка (4)
• Кликнете върху „Запазване“

Прикачих моите DXF файлове по -долу.

Стъпка 11: Форматиране в CorelDraw

Отворете CorelDraw. От началния екран щракнете върху „Файл“, след това върху „Ново“. В изскачащия прозорец дайте име на файла CorelDraw. Нарекох файла си boxy robot1, защото ще създавам по един файл за всеки лист акрил, който трябва да изрежа. Задайте полетата "Ширина" и "Височина" на правилните размери на вашия акрилен лист и се уверете, че мерните единици са в инчове. Щракнете върху „OK“.

На екрана ще се появи празен документ. Кликнете върху „Файл“, след това върху „Отваряне“. Изберете всички DXF файлове, които сте създали за този проект и щракнете върху „Отваряне“. Ще се появи допълнителен прозорец за всеки файл. В „Units“изберете „English“, след това „OK“за всички прозорци. Всичките ви части ще бъдат отворени в отделни раздели.

Ще забележите, че в долната част на всяка част има марка SolidWorks. За да изтриете това, щракнете върху едно от текстовите полета, задръжте клавиша „Shift“на клавиатурата и щракнете върху другото текстово поле. В ъглите трябва да се появят дръжки. Натиснете клавиша „Изтриване“и те трябва да изчезнат. Направете това за всичките си части.

След като марката на SolidWorks бъде изтрита, върнете се към първия си DXF. Започвайки извън горния ляв ъгъл на частта, щракнете с мишката и я плъзнете извън долния десен ъгъл. Кутия с пунктирана линия ще следва мишката ви, докато я плъзгате. Това е инструмент за избор. Уверете се, че кутията напълно обхваща всички линии на вашата част. Ако направите грешка, натиснете клавиша "Escape", за да премахнете избора си и опитайте отново.

След като цялата част е избрана, ще забележите много дръжки около всеки ред. За да не се налага да премествате и форматирате тези редове отделно, щракнете върху бутона „Групиране“в горната лента. Това ще ви позволи да плъзнете всички линии наведнъж.

Докато сте избрали частта, копирайте я. След това се върнете към вашия празен boxy robot1 файл и го поставете. Поставете го в горния ляв ъгъл с поне 1/8 "полета около ръбовете. Повторете този процес с толкова части, колкото ще побере на първия ви лист акрил. Уверете се, че всички части имат поне 1/8" полета от всички страни.

Изберете всички части в документа. В горната лента изберете падащото меню за теглото на линията и изберете „Линия на косата“. Това казва на лазерния нож, че искате да изрежете линиите, вместо да ги гравирате.

Използвайте същия процес, за да поставите всички останали части на втория си лист акрил.

Стъпка 12: Параметри на лазерната фреза

Кликнете върху „Файл“, след това върху „Печат“. Това ще отвори подобен диалогов прозорец за отпечатване на нормален документ на Word. Ще забележите, че в горния десен раздел има съобщение, което казва „1 проблем“. След като настроим правилно параметрите на лазерния нож, това трябва да разреши и да каже „Няма проблеми“.

Изберете вашия лазерен нож за принтер. След това кликнете върху „Предпочитания“до него.

Следващият прозорец е софтуерът Epilog. Тук има няколко стъпки, но редът няма значение. Просто не забравяйте да ги вземете всички!

• Поставете отметка в „Автофокус“в секцията „Опции“
• Изберете „Вектор“в секцията „Типове работа“(„Растер“е за гравиране)
• Задайте полетата "Ширина" и "Височина" в секцията "Размер на парчетата"
• Задайте „Скорост“на 15%
• Задайте "Power" на 100%
• Задайте "Честота" на 5000 Hz

Настройките за скорост, мощност и честота се препоръчват за акрил с дебелина 1/8 в ръководството за лазерно рязане. Има изброени и други дебелини и други материали.

Наръчници на Epilog

Щракнете върху „OK“. Трябва да се върнете в прозореца за печат. В горния десен раздел трябва да пише „Няма проблеми“. Ако все още изброява проблеми, проверете отново предпочитанията си. След като не бъдат открити проблеми, кликнете върху „Печат“.

Стъпка 13: Процес на рязане

Използвах дърво и дизайни от друг проект за тези примерни снимки, защото прозрачният акрил практически не се вижда под стъкления капак на лазерната резачка.

След като документът бъде изпратен до лазерния нож, като щракнете върху „Печат“, преминете към лазерния нож. Намерете клапана за сгъстен въздух и се уверете, че е включен. Също така се уверете, че лазерният нож е включен. Отворете капака и поставете акрила си в горния ляв ъгъл. Това е началната точка или (0, 0) точката на зоната на лазерния нож. Затворете капака на лазерния нож. В малкия преден екран трябва да видите номер и име на работа. Името на заданието трябва да съвпада с изпратеното от вас име на документа CorelDraw. Ако имената не съвпадат, уверете се, че лазерният нож е свързан правилно с компютъра и повторете процеса на печат. Натиснете зеления бутон „Отиди“, след като се уверите, че имате правилната работа на екрана. Лазерът трябва да се движи върху вашия материал и автофокус. След като се фокусира, той ще се премести на първото си място и ще започне да реже. Не оставяйте вашия лазерен нож без надзор.

Тъй като стойностите за скорост, мощност и честота на лазерните фрези се препоръчват само, може да се наложи да режете повече от веднъж, за да изрежете напълно материала. ОСНОВНО е да не премествате материала си или да премествате никакви редове в CorelDraw. Ако го направите, разрезът може да бъде развален! Единствените неща, които ще промените, са вашите настройки за скорост и мощност. След първоначалното рязане искате да правите по -бързи и по -малко мощни подавания.

За следващи преминавания увеличете скоростта с 10% и намалете мощността с 10%. Продължете да правите пропуски, докато не видите, че всичките ви изрязани парчета са „паднали“или „паднали“. Това ще покаже, че всички части са изрязани напълно и няма да имате никакви затруднения при отстраняването им. Напълно нарязано парче ще падне малко под нивото на неразрязаните парчета.

Имайте предвид, че когато лазерът удари гравиращата област, когато прорязва целия материал, той може да изпрати искри или ярки светкавици. Не се шокирайте, но бъдете готови да поставите на пауза лазерния нож, ако материалът е силно запалим, защото може да се запали. Има два начина да спрете лазерната резачка. Червеният бутон спира паузата и изключва лазера, но остава на място. Работата може да бъде възобновена чрез натискане на зеления бутон. Бутонът за нулиране спира изрязването, изключва лазера и напълно прекратява работата. Това означава, че лазерът се връща към първоначалната точка и трябва да рестартирате напълно изрязването си.

След като се уверите, че частите ви са напълно изрязани, извадете ги от лазерната резачка и повторете, ако е необходимо, докато всички части бъдат изрязани.

Стъпка 14: Монтаж

Сглобяването на тези части е малко като правенето на пъзел! Нещо, което намерих за полезно, преди да загрея пистолета за горещо лепило, използваше маркер за бяла дъска, за да отбележи кое парче е коя и коя страна е нагоре или надолу. След това свободно сглобих всички парчета без лепило, само за да проверя дали всичко е подходящо.

Когато използвате горещо лепило, уверете се, че работите върху жертвен материал като картон или скрап. Горещото лепило може да съсипе много повърхности като килими, покривки за маса или повърхности за маса.

Започнете от дясната страна и отзад. Вкарайте умерено горещо лепило в задните отвори на дясното парче. Натиснете десните странични фиксатори на задната част в отворите на дясната част. Използвайте картонена кутия, за да се уверите, че са под прав ъгъл и оставете лепилото да изсъхне.

След това използвайте лявата странична част и повторете същия процес с лявите странични отвори и задните леви раздели. Отново използвайте картонената кутия, за да се уверите, че парчетата са под прав ъгъл.

След това вземете дъното на отделението. Разпръсквайте горещо лепило умерено в централните отвори на лявата страна и централните отвори на гърба. Вкарайте долните фиксатори на отделението в тези отвори. Подпрете дъното на отделението върху картонена кутия, за да се уверите, че е нивото. Оставете горещото лепило да изсъхне.

Почти готово! Вземете страната на отделението и вмъкнете умерено горещо лепило в долните отвори на страничното отделение и изправените гърбове. Поставете страната на отделението в съответните дупки и лепенки и оставете горещото лепило да изсъхне.

Накрая вземете горната част. Нанесете горещо лепило умерено във всички отвори на горната част. Натиснете горната част върху фитингите и оставете горещото лепило да изсъхне.

Отделно следвайте инструкциите за сглобяване на колелата, опорите на двигателя и двигателите. Прикрепете сглобените части към междуосието си.

Като внимавате да не попаднете горещо лепило във вашите колела или двигатели, натиснете горещо лепило във всички отвори на междуосието. Вземете сглобения ляв, десен, гръб, отгоре и отделение и го натиснете в отворите на междуосието.

Вече имате свой собствен кутия робот!

Ето някои полезни уроци за това как да продължите с този проект чрез захранване и задвижване на двигателите с помощта на Arduino:

Управлявайте DC двигател с Arduino

Моторни контролери с Arduino

Благодаря за четенето! Моля, публикувайте всички въпроси или съвети, които може да имате, и се забавлявайте да правите!