آراکنوئید: 16 قدم

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

در ابتدا ، ما می خواهیم از شما برای توجه و توجه شما تشکر کنیم. شریک من تیو مارلو و من ، چیس لیچ ، از کار روی پروژه و غلبه بر چالش های آن بسیار لذت بردیم. ما در حال حاضر دانش آموزان مدرسه مدرسه منطقه Wilkes Barre S. T. E. M هستیم. آکادمی من یک نوجوان هستم و تیو دانشجوی سال دوم است. پروژه ما ، Arachnoid یک ربات چهارپا است که ما با استفاده از چاپگر سه بعدی ، Bread Board و Arduino MEGA 2560 R3 Board ساخته ایم. هدف در نظر گرفته شده برای این پروژه ایجاد یک ربات چهارپایی بود که راه می رفت. پس از کار و آزمایش زیاد ، ما با موفقیت یک ربات چهارپا کار کردیم. ما از این فرصت هیجان زده و سپاسگزاریم که پروژه خود را به نام Arachnoid به شما ارائه دهیم.

مرحله 1: مواد

موادی که برای ربات چهارپا استفاده کردیم شامل: چاپگر سه بعدی ، ماشین لباسشویی ، سینی های چاپ سه بعدی ، مواد چاپ سه بعدی ، سیم برش ، تخته نان ، نگهدارنده باتری ، رایانه ، باتری AA ، نوار برقی ، اسکاچ ، برج MG90S Pro Servo Motors ، Crazy Glue ، برد Arduino MEGA 2560 R3 ، سیم های جامپر ، نرم افزار Inventor 2018 و نرم افزار Arduino IDE. ما از کامپیوتر برای اجرای نرم افزار و چاپگر سه بعدی که استفاده کردیم استفاده کردیم. ما از نرم افزار Inventor عمدتا برای طراحی قطعات استفاده کردیم ، بنابراین لازم نیست کسی این کار را در خانه انجام دهد ، زیرا همه فایلهای بخشی که ما ایجاد کرده ایم بر اساس این دستورالعمل ارائه شده است. نرم افزار Arduino IDE برای برنامه نویسی ربات استفاده شد که برای افرادی که آن را در خانه تهیه می کنند نیز ضروری نیست زیرا ما برنامه ای را که از آن استفاده می کنیم نیز ارائه کرده ایم. چاپگر سه بعدی ، ماشین لباسشویی ، مواد چاپ سه بعدی و سینی های چاپ سه بعدی برای فرآیند ساخت قطعاتی که آراکنوئید از آنها ساخته شده بود استفاده شد. ما از نگهدارنده های باتری ، باتری های AA ، سیم های جامپر ، نوار برقی و سیم برش برای ایجاد بسته باتری استفاده کردیم. باتری ها را درون نگهدارنده های باتری قرار داده و از سیم برش ها برای قطع انتهای سیم های باتری و سیم های جامپر استفاده می شود تا بتوان آنها را از هم جدا کرد و به هم پیچاند و سپس با نوار برقی چسباند. تخته نان ، سیم های جامپر ، بسته باتری و Ardiuno برای ایجاد مداری که موتورها را تغذیه می کند و آنها را به پین های کنترل آردوینو متصل می کند ، مورد استفاده قرار گرفت. از چسب دیوانه برای اتصال سرو موتورها به قسمتهای ربات استفاده شد. از مته و پیچ برای نصب سایر عناصر ربات استفاده شد. پیچ ها باید مانند آنچه در تصویر ارائه شده است ظاهر شوند ، اما اندازه آنها می تواند بر اساس قضاوت باشد. اسکاچ نوار و زیپ کراوات عمدتا برای مدیریت سیم استفاده می شد. در نهایت ، ما در مجموع 51.88 دلار برای موادی که در اختیار نداشتیم هزینه کردیم.

وسایلی که در دست داشتیم

1. (مقدار: 1) چاپگر سه بعدی
2. (مقدار: 1) واشر مواد پشتیبانی
3. (مقدار: 5) سینی های چاپ سه بعدی
4. (مقدار: 27.39 در^3) مواد چاپ سه بعدی
5. (مقدار: 1) سیم برش
6. (مقدار: 1) مته
7. (مقدار: 24) پیچ
8. (مقدار: 1) تخته نان
9. (مقدار: 4) جا باتری
10. (مقدار: 1) کامپیوتر
11. (مقدار: 8) باتری AA
12. (مقدار: 4) کراوات فشرده
13. (مقدار: 1) نوار برق
14. (مقدار: 1) نوار اسکاچ

لوازم مورد نیاز ما

1. (مقدار: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (هزینه کل: 23.99 دلار)
2. (مقدار: 2) چسب دیوانه (هزینه کل: 7.98 دلار)
3. (مقدار: 1) برد Arduino MEGA 2560 R3 (هزینه کل: 12.95 دلار)
4. (مبلغ: 38) Jumper Wires (هزینه کل: 6.96 دلار)

نرم افزار مورد نیاز

1. مخترع 2018
2. محیط توسعه یکپارچه آردوینو

مرحله 2: ساعات صرف شده برای مونتاژ

ما چند ساعت برای ایجاد ربات چهارپایه خود صرف کردیم ، اما قابل توجه ترین بخش زمانی که استفاده کردیم صرف برنامه نویسی Arachnoid شد. تقریبا 68 ساعت برای برنامه ریزی این ربات ، 57 ساعت چاپ ، 48 ساعت طراحی ، 40 ساعت مونتاژ و 20 ساعت آزمایش به طول انجامید.

مرحله 3: برنامه های STEM

علوم پایه

جنبه علمی پروژه ما در حین ایجاد مداری که برای تغذیه موتورهای سروو مورد استفاده قرار می گرفت ، مطرح می شود. ما درک خود را از مدارها ، به طور خاص ویژگی مدارهای موازی ، اعمال کردیم. این ویژگی این است که مدارهای موازی ولتاژ یکسانی را برای همه اجزای داخل مدار تامین می کنند.

فن آوری

استفاده ما از فناوری در طول فرایند طراحی ، مونتاژ و برنامه نویسی Arachnoid بسیار مهم بود. ما از نرم افزار طراحی رایانه ، Inventor برای ایجاد کل ربات چهارپا شامل: بدن ، درپوش ، ران و ساق پا استفاده کردیم. تمام قطعات طراحی شده از چاپگر سه بعدی چاپ شده اند. با استفاده از Arduino I. D. E. نرم افزار ، ما توانستیم از موتورهای آردوینو و سروو برای راه رفتن Arachnoid استفاده کنیم.

مهندسی

جنبه مهندسی پروژه ما فرایند تکراری است که برای طراحی قطعات ساخته شده برای ربات چهارپایه استفاده می شود. ما مجبور بودیم راه هایی را برای اتصال موتورها و قرار دادن آردوینو و تخته نان در نظر بگیریم. جنبه برنامه نویسی پروژه همچنین ما را ملزم کرد که در مورد راه حل های احتمالی مشکلاتی که با آن روبرو شدیم ، خلاقانه فکر کنیم. در نهایت روشی که ما استفاده کردیم م wasثر بود و به ما کمک کرد تا ربات را به روشی که نیاز داریم حرکت دهد.

ریاضیات

جنبه ریاضی پروژه ما استفاده از معادلات برای محاسبه مقدار ولتاژ و جریانی است که ما برای تغذیه موتور مورد نیاز برای اعمال قانون اهم نیاز داریم. ما همچنین از ریاضیات برای محاسبه اندازه همه قسمت های جداگانه ایجاد شده برای ربات استفاده کردیم.

مرحله 4: درپوش روبات چهارگانه چهارم تکرار

درپوش Arachnoid با چهار گیره در پایین طراحی شده بود که اندازه آنها در داخل سوراخ های ایجاد شده روی بدنه قرار داشت. این گیره ها به همراه Crazy Glue توانستند درپوش را به بدنه ربات متصل کنند. این قسمت برای کمک به محافظت از Ardiuno و جلوه کامل تر به ربات ایجاد شده است. ما تصمیم گرفتیم که با طرح فعلی پیش برویم ، اما قبل از انتخاب این طرح ، دو تکرار طراحی شده بود.

مرحله 5: بدن چهارم ربات چهارگانه تکرار

این قسمت برای قرار دادن چهار موتور مورد استفاده برای حرکت دادن قسمت های ران ، آردوینو و تخته نان ایجاد شده است. محفظه های کناری بدنه بزرگتر از موتورهایی بود که ما در حال حاضر برای پروژه از آن استفاده می کنیم. این طراحی در نهایت باعث پراکندگی گرمای کافی شد و امکان اتصال موتورها با استفاده از پیچ بدون ایجاد آسیب احتمالی به بدنه را فراهم کرد که چاپ مجدد آن بسیار بیشتر طول می کشد. سوراخ های جلو و عدم وجود دیوار در پشت بدنه به طور هدفمند انجام شده است تا سیم ها به آردوینو و تخته نان وارد شوند. فضای وسط بدنه برای قرارگیری آردوینو ، تخته نان و باتری ها طراحی شده است. همچنین چهار سوراخ در قسمت زیرین طراحی شده است که مخصوصاً سیم های سرو موتورها از داخل و داخل آن عبور می کنند. پشت ربات این قسمت یکی از مهمترین آنها است زیرا به عنوان پایه ای که هر قسمت دیگر برای آن طراحی شده است عمل می کند. قبل از تصمیم گیری در مورد نوع نمایش داده شده ، دو تکرار را پشت سر گذاشتیم.

مرحله 6: دومین فاصله گیر سروو موتور

سروو موتور اسپیسر مخصوص محفظه های کناری بدنه آراکنوئید طراحی شده است. این جداکننده ها با این ایده طراحی شده اند که هر گونه حفاری در کنار بدن می تواند به طور بالقوه خطرناک باشد و باعث شود که ما مواد و زمان خود را برای چاپ مجدد قسمت بزرگتر هدر دهیم. به همین دلیل ما در عوض با فاصله دهنده رفتیم که نه تنها این مشکل را حل کرد بلکه به ما اجازه داد تا فضایی بزرگتر برای موتورها ایجاد کنیم که از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کند. فاصله دهنده دو تکرار را پشت سر گذاشت. ایده اصلی شامل: دو دیوار نازک در دو طرف که به فاصله دهنده دوم متصل می شوند. این ایده کنار گذاشته شد زیرا ما می توانیم هر طرف را جداگانه سوراخ کنیم ، بنابراین اگر یکی آسیب ببیند ، دیگری نیازی به دور انداختن ندارد. ما 8 عدد از این قطعات را چاپ کردیم که برای چسباندن به قسمت بالا و پایین محفظه موتور روی بدنه کافی بود. سپس از مته ای که در قسمت بلند قطعه متمرکز بود استفاده کردیم تا یک سوراخ خلبان ایجاد کنیم که سپس برای پیچ در دو طرف موتور برای نصب استفاده می شود.

مرحله 7: دومین قسمت چهار پا ران ربات ران ران

این قسمت ران یا نیمه بالای پای ربات است. این دستگاه با یک سوراخ در قسمت داخلی که مخصوص آرماتور همراه موتور بود که برای ربات ما اصلاح شده بود ، طراحی شد. ما همچنین شکافی را در قسمت پایینی که برای موتور ساخته شده بود اضافه کردیم تا از آن برای حرکت نیمه پایینی ساق پا استفاده شود. این قسمت اکثریت حرکات اصلی ساق پا را انجام می دهد. تکرار فعلی این قسمت که ما از آن استفاده می کنیم ، دومی است زیرا اولین آن دارای طرح کوچکی بود که به نظر ما غیر ضروری بود.

مرحله 8: پنجمین تکرار مفصل زانو ربات چهارپا

مفصل زانو یکی از سخت ترین قسمت ها برای طراحی بود. چندین محاسبه و آزمایش طول کشید اما طرح فعلی نشان داده شده بسیار خوب کار می کند. این قسمت برای دور زدن موتور به منظور انتقال موثر حرکت موتور به حرکت روی ساق پا یا ساق پا طراحی شده است. پنج بار طراحی و طراحی مجدد طول کشید تا ایجاد شود ، اما شکل خاصی که در اطراف حفره ها ایجاد شده بود ، درجات حرکتی احتمالی را به حداکثر می رساند در حالی که قدرت مورد نیاز ما را از دست نمی دهد. ما همچنین موتورها را با استفاده از آرماتورهای بیشتری که در سوراخ های کناری قرار می گیرند و کاملاً بر روی موتور قرار می گیرند متصل کردیم و به ما این امکان را می دهد که از پیچ برای ثابت نگه داشتن آن استفاده کنیم. سوراخ خلبان در قسمت پایین قطعه باعث جلوگیری از حفاری و آسیب احتمالی شد.

مرحله نهم: گوساله پای چهارم ربات چهارپا

نیمه دوم پای ربات به گونه ای ایجاد شده است که صرف نظر از این که ربات پای خود را روی زمین می گذارد ، همیشه همان میزان کشش را حفظ می کند. این به لطف طراحی نیم دایره پا و پد فوم است که ما آن را برش داده و به پایین چسبانده ایم. این در نهایت به خوبی به هدف خود عمل می کند که به ربات اجازه می دهد زمین را لمس کرده و راه برود. ما با این طرح سه تکرار را پشت سر گذاشتیم که عمدتاً شامل تغییر در طول و طراحی پا می شد.

مرحله 10: بارگیری فایلهای مخترع قطعات

این فایلها از Inventor هستند. آنها به طور خاص فایلهای مربوط به تمام قسمتهای نهایی هستند که ما برای این پروژه طراحی کرده ایم.

مرحله 11: مونتاژ

ویدئویی که ارائه کرده ایم نحوه مونتاژ آراکنوئید را توضیح می دهد ، اما نکته ای که در آن ذکر نشده این است که شما باید براکت پلاستیکی را از دو طرف موتور جدا کرده و آن را بریده و سنباده بزنید. به سایر عکسهای ارائه شده از زمان مونتاژ گرفته شده است.

مرحله 12: برنامه نویسی

زبان برنامه نویسی arduiono بر اساس زبان برنامه نویسی C است. در داخل ویرایشگر کد آردوینو ، دو تابع به ما می دهد.

• void setup (): تمام کدهای داخل این تابع در ابتدا یکبار اجرا می شوند
• void loop (): کد داخل تابع بدون پایان حلقه می شود.

برای مشاهده اطلاعات بیشتر در مورد کد ، با کلیک روی پیوند نارنجی موارد زیر را بررسی کنید!

این کد راه رفتن است

#عبارتند از

classServoManager {

عمومی:

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) ؛

تاخیر (1000) ؛

Manager.writeLegs (60 ، 90 ، 110 ، 90 ، 90+15 ، 90-35 ، 90-30 ، 90+35) ؛

تأخیر (5000) ؛

Manager.writeLegs (90 ، 60 ، 110 ، 90 ، 90+30 ، 90-65 ، 90-30 ، 90+35) ؛

تاخیر (1000) ؛

Manager.writeLegs (70 ، 60 ، 110 ، 90 ، 90+30 ، 90-65 ، 90-30 ، 90+35) ؛

تاخیر (1000) ؛

Manager.writeLegs (70 ، 60 ، 110 ، 120 ، 90+30 ، 90-65 ، 90-30 ، 90+35) ؛

تاخیر (1000) ؛

Manager.writeLegs (90 ، 90 ، 90 ، 90 ، 90+30 ، 90-35 ، 90-30 ، 90+35) ؛

تاخیر (1000) ؛

}

مشاهده rawQuad.ino میزبان با ❤ توسط GitHub

مرحله 13: آزمایش

ویدیوهایی که ما در اینجا اضافه کردیم در حال آزمایش ما در مورد Arachnoid است. نقاطی که در آن راه رفتن را مشاهده می کنید کمی کوتاه است اما ما معتقدیم که باید به شما ایده ای بدهد که چگونه راه رفتن ربات چهارپا انجام شده است. در اواخر پروژه ما آن را به راه انداختیم اما به آرامی ، بنابراین هدف ما محقق شد. ویدئوهای قبل از ما موتورهایی را که برای قسمت بالای ساق وصل کرده ایم آزمایش می کنیم.

مرحله 14: در طول مراحل طراحی و چاپ

ویدیوهایی که در اینجا اضافه کردیم عمدتا بررسی پیشرفت در طول مراحل طراحی و چاپ قسمتهایی است که ساخته ایم.

مرحله 15: پیشرفت های احتمالی

ما وقت گذاشتیم تا به این فکر کنیم که اگر زمان بیشتری با Arachnoid داشته باشیم و به ایده هایی برسیم ، چگونه پیش خواهیم رفت. ما به دنبال راهی بهتر برای تغذیه Arachnoid هستیم: پیدا کردن یک باتری بهتر و سبک تر که می تواند دوباره شارژ شود. ما همچنین به دنبال راهی بهتر برای اتصال موتورهای سروو به نیمه بالای ساقه ای هستیم که با طراحی مجدد قسمتی که ایجاد کرده ایم. یکی دیگر از ملاحظاتی که ما انجام دادیم این است که یک دوربین را به ربات وصل کنیم تا بتوان از آن برای ورود به مناطقی استفاده کرد که در غیر این صورت توسط مردم قابل دسترسی نیست. همه این ملاحظات هنگام طراحی و مونتاژ ربات در ذهن ما گذشت اما به دلیل محدودیت زمانی نتوانستیم آنها را دنبال کنیم.

مرحله 16: طراحی نهایی

در نهایت ، ما از نحوه طراحی نهایی ما بسیار خوشحال هستیم و امیدواریم شما نیز چنین احساسی داشته باشید. از وقت و توجه شما ممنونیم.