Arakhnoid: 16 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Pertama, kami ingin mengucapkan terima kasih atas waktu dan pertimbangan Anda. Rekan saya Tio Marello dan saya, Chase Leach, bersenang-senang mengerjakan proyek ini dan mengatasi tantangan yang dihadirkannya. Kami saat ini adalah siswa dari Sekolah Distrik Wilkes Barre Area S. T. E. M. Akademi Saya seorang Junior dan Tio adalah seorang Sophomore. Proyek kami, Arachnoid adalah robot berkaki empat yang kami buat menggunakan printer 3D, Bread Board, dan Board Arduino MEGA 2560 R3. Tujuan yang dimaksudkan untuk proyek ini adalah untuk membuat robot berkaki empat yang berjalan. Setelah banyak pekerjaan dan pengujian, kami telah berhasil membuat robot berkaki empat yang berfungsi. Kami sangat senang dan berterima kasih atas kesempatan ini untuk mempersembahkan kepada Anda proyek kami, Arachnoid.

Langkah 1: Bahan

Bahan yang kami gunakan untuk robot berkaki empat ini antara lain: 3D printer, support material washer, 3D print trays, 3D print material, wire cutter, breadboard, battery holder, computer, AA battery, electrical tape, scotch tape, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Glue, board Arduino MEGA 2560 R3, kabel jumper, software Inventor 2018, dan software Arduino IDE. Kami menggunakan komputer untuk menjalankan perangkat lunak dan printer 3D yang kami gunakan. Kami menggunakan perangkat lunak Inventor terutama untuk merancang bagian-bagian sehingga tidak perlu bagi siapa pun yang membuat ini di rumah karena semua file bagian yang kami buat disediakan pada instruksi ini. Software Arduino IDE digunakan untuk memprogram robot yang juga tidak perlu bagi orang yang membuatnya di rumah karena kami juga menyediakan program yang kami gunakan. Printer 3D, mesin cuci bahan pendukung, bahan cetak 3D, dan baki cetak 3D semuanya digunakan untuk proses fabrikasi bagian-bagian yang terbuat dari Arachnoid. Kami menggunakan tempat baterai, baterai AA, kabel jumper, pita listrik, dan pemotong kawat digunakan bersama untuk membuat baterai. Baterai dimasukkan ke dalam tempat baterai dan pemotong kawat digunakan untuk memotong ujung kabel baterai dan kabel jumper sehingga dapat dilepas dan dipilin, kemudian direkatkan dengan pita listrik. Papan tempat memotong roti, kabel jumper, baterai dan Ardiuno digunakan untuk membuat sirkuit yang memasok daya ke motor dan menghubungkannya ke pin kontrol Arduino. The Crazy Glue digunakan untuk menempelkan motor servo ke bagian-bagian robot. Bor dan sekrup digunakan untuk memasang elemen robot lainnya. Sekrup harus terlihat seperti yang ada pada gambar yang disediakan tetapi ukurannya dapat didasarkan pada penilaian. Scotch Tape dan Zip Ties digunakan terutama untuk manajemen kawat. Pada akhirnya, kami menghabiskan total $51,88 untuk bahan-bahan yang tidak kami miliki.

Perlengkapan Yang Kami Miliki

1. (Jumlah: 1) Printer 3D
2. (Jumlah: 1) Pencuci Bahan Pendukung
3. (Jumlah: 5) Baki Cetak 3D
4. (Jumlah: 27,39 in^3) Bahan Cetak 3D
5. (Jumlah: 1) Pemotong Kawat
6. (Jumlah: 1) Bor
7. (Jumlah: 24) Sekrup
8. (Jumlah: 1) Papan tempat memotong roti
9. (Jumlah: 4) Tempat Baterai
10. (Jumlah: 1) Komputer
11. (Jumlah: 8) Baterai AA
12. (Jumlah: 4) Ikatan Ritsleting
13. (Jumlah: 1) Pita Listrik
14. (Jumlah: 1) Pita Scotch

Perlengkapan Yang Kami Beli

1. (Jumlah: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Total Biaya: $23,99)
2. (Jumlah: 2) Lem Gila (Total Biaya: $7,98)
3. (Jumlah: 1) Papan Arduino MEGA 2560 R3 (Total Biaya: $12,95)
4. (Jumlah: 38) Kabel Jumper (Total Biaya: $6,96)

Diperlukan Perangkat Lunak

1. Penemu 2018
2. Lingkungan Pengembangan Terintegrasi Arduino

Langkah 2: Menghabiskan Jam untuk Perakitan

Kami menghabiskan beberapa jam untuk membuat robot berkaki empat kami, tetapi sebagian besar waktu yang kami gunakan dihabiskan untuk memprogram Arachnoid. Kami membutuhkan waktu sekitar 68 jam untuk memprogram robot, 57 jam pencetakan, 48 jam merancang, 40 jam merakit, dan 20 jam pengujian.

Langkah 3: Aplikasi STEM

Sains

Aspek ilmiah dari proyek kami ikut bermain saat membuat sirkuit yang digunakan untuk memberi daya pada motor servo. Kami menerapkan pemahaman kami tentang sirkuit, lebih khusus lagi milik sirkuit paralel. Sifat ini adalah bahwa rangkaian paralel mensuplai tegangan yang sama ke semua komponen di dalam rangkaian.

Teknologi

Penggunaan teknologi kami sangat penting selama proses perancangan, perakitan, dan pemrograman Arachnoid. Kami menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer, Inventor untuk membuat seluruh robot berkaki empat termasuk: tubuh, tutup, paha, dan betis. Semua bagian yang dirancang dicetak dari printer 3D. Menggunakan Arduino I. D. E. perangkat lunak, kami dapat menggunakan Arduino dan motor servo untuk membuat arachnoid berjalan.

Rekayasa

Aspek rekayasa proyek kami adalah proses berulang yang digunakan untuk merancang bagian-bagian yang dibuat untuk robot berkaki empat. Kami harus bertukar pikiran tentang cara memasang motor dan memasang Arduino dan papan tempat memotong roti. Aspek pemrograman proyek juga mengharuskan kami untuk berpikir kreatif tentang kemungkinan solusi untuk masalah yang kami temui. Pada akhirnya metode yang kami gunakan efektif dan membantu kami membuat robot bergerak sesuai kebutuhan.

Matematika

Aspek matematis dari proyek kami adalah penggunaan persamaan untuk menghitung jumlah tegangan dan arus yang kami butuhkan untuk memberi daya pada motor yang memerlukan penerapan Hukum Ohm. Kami juga menggunakan matematika untuk menghitung ukuran semua bagian individual yang dibuat untuk robot.

Langkah 4: Tutup Robot Berkaki Empat Iterasi ke-2

Tutup untuk Arachnoid dirancang dengan empat pasak di bagian bawah yang berukuran dan ditempatkan di dalam lubang yang dibuat pada tubuh. Pasak ini, bersama dengan bantuan Crazy Glue, mampu menempelkan tutupnya ke badan robot. Bagian ini dibuat untuk membantu melindungi Ardiuno dan memberikan tampilan yang lebih sempurna pada robot. Kami memutuskan untuk bergerak maju dengan desain saat ini tetapi telah melalui dua iterasi desain sebelum yang satu ini dipilih.

Langkah 5: Tubuh Robot Berkaki Empat Iterasi ke-2

Bagian ini dibuat untuk menampung empat motor yang digunakan untuk menggerakkan bagian paha, Arduino, dan papan tempat memotong roti. Kompartemen di sisi bodi dibuat lebih besar dari motor yang saat ini kami gunakan untuk proyek yang dilakukan dengan mempertimbangkan bagian spacer. Desain ini pada akhirnya memungkinkan dispersi panas yang memadai dan memungkinkan untuk memasang motor menggunakan sekrup tanpa menyebabkan kemungkinan kerusakan pada bodi yang akan memakan waktu lebih lama untuk dicetak ulang. Lubang di bagian depan dan tidak adanya dinding di bagian belakang bodi sengaja dibuat agar kabel bisa masuk ke Arduino dan papan tempat memotong roti. Ruang di tengah bodi dirancang untuk Arduino, papan tempat memotong roti, dan baterai untuk ditempatkan. Ada juga empat lubang yang dirancang di bagian bawah yang dimaksudkan khusus untuk kabel motor servo untuk berjalan melalui dan ke dalam bagian belakang robot. Bagian ini adalah salah satu yang paling penting karena berfungsi sebagai dasar di mana setiap bagian lainnya dirancang. Kami melewati dua iterasi sebelum kami memutuskan yang ditampilkan.

Langkah 6: Iterasi ke-2 Servo Motor Spacer

Spacer motor servo dirancang khusus untuk kompartemen di sisi badan Arachnoid. Spacer ini dirancang dengan pemikiran bahwa pengeboran apa pun ke bagian samping bodi berpotensi berbahaya dan menyebabkan kita membuang-buang bahan dan waktu untuk mencetak ulang bagian yang lebih besar. Itulah mengapa kami menggunakan pengatur jarak yang tidak hanya menyelesaikan masalah ini, tetapi juga memungkinkan kami menciptakan ruang yang lebih besar untuk motor yang membantu mencegah panas berlebih. Spacer melewati dua iterasi. Ide awalnya termasuk: dua dinding tipis di kedua sisi yang terhubung ke spacer kedua. Ide ini dibatalkan karena kami pikir akan lebih mudah untuk mengebor setiap sisi secara terpisah sehingga jika satu rusak, yang lain juga tidak perlu dibuang. Kami mencetak 8 bagian ini yang cukup untuk merekatkan ke bagian atas dan bawah kompartemen motor di bodi. Kami kemudian menggunakan bor yang dipusatkan di sisi panjang potongan untuk membuat lubang pilot yang kemudian digunakan untuk sekrup di kedua sisi motor untuk pemasangan.

Langkah 7: Iterasi ke-2 Bagian Paha Kaki Robot Berkaki Empat

Bagian ini adalah paha atau bagian atas kaki robot. Itu dirancang dengan lubang di bagian dalam bagian yang dibuat khusus untuk angker yang disertakan dengan motor yang dimodifikasi untuk robot kami. Kami juga menambahkan slot di bagian bawah bagian yang dibuat untuk motor yang akan digunakan untuk menggerakkan bagian bawah kaki. Bagian ini menangani sebagian besar gerakan utama kaki. Iterasi saat ini dari bagian yang kami gunakan adalah yang kedua karena yang pertama memiliki desain yang lebih tebal yang kami putuskan tidak diperlukan.

Langkah 8: Iterasi ke-5 dari Sendi Lutut Robot Berkaki Empat

Sendi lutut adalah salah satu bagian yang lebih rumit untuk dirancang. Butuh beberapa perhitungan dan pengujian tetapi desain saat ini yang ditampilkan bekerja dengan cukup baik. Bagian ini dirancang untuk berputar di sekitar motor untuk secara efisien mentransfer gerakan motor ke gerakan di betis atau kaki bagian bawah. Dibutuhkan lima iterasi desain dan desain ulang untuk membuatnya, tetapi bentuk spesifik yang dibuat di sekitar lubang memaksimalkan tingkat gerakan yang mungkin tanpa mengorbankan kekuatan yang kami butuhkan darinya. Kami juga memasang motor menggunakan lebih banyak angker yang sesuai dengan lubang di samping dan pas dengan sempurna ke motor yang memungkinkan kami menggunakan sekrup untuk menahannya di tempatnya. Lubang pilot di bagian bawah potongan memungkinkan untuk menghindari pengeboran dan kemungkinan kerusakan.

Langkah 9: Betis Kaki Robot Berkaki Empat Iterasi ke-3

Paruh kedua kaki robot dibuat sedemikian rupa sehingga tidak peduli bagaimana robot meletakkan kakinya, itu akan selalu mempertahankan jumlah traksi yang sama. Ini berkat desain kaki setengah lingkaran dan bantalan busa yang kami potong dan rekatkan ke bawah. Ini pada akhirnya melayani tujuannya dengan baik yang memungkinkan robot menyentuh tanah dan berjalan. Kami melewati tiga iterasi dengan desain ini yang terutama melibatkan perubahan panjang dan desain kaki.

Langkah 10: Unduhan untuk File Parts Inventor

File-file ini dari Inventor. Mereka adalah file bagian khusus untuk semua bagian jadi yang kami rancang untuk proyek ini.

Langkah 11: Perakitan

Video yang kami sediakan menjelaskan bagaimana kami merakit Arachnoid, tetapi satu hal yang tidak disebutkan di dalamnya adalah Anda harus melepas braket plastik dari kedua sisi motor dengan memotongnya dan mengampelasnya di tempat semula.. Foto-foto lain yang disediakan diambil dari selama perakitan.

Langkah 12: Pemrograman

Bahasa pemrograman arduiono didasarkan dari bahasa pemrograman C. Di dalam editor kode Arduino, ini memberi kita dua fungsi.

• void setup(): Semua kode di dalam fungsi ini berjalan sekali di awal
• void loop(): Kode di dalam fungsi loop tanpa akhir.

Periksa di bawah ini dengan mengklik tautan oranye untuk melihat informasi lebih lanjut tentang kode!

Ini adalah kode untuk berjalan

#termasuk

kelasServoManager{

publik:

Servo DepanKananPaha;

Servo DepanKanan Lutut;

Servo BelakangKananPaha;

Servo BelakangKanan Lutut;

Servo DepanKiriPaha;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BelakangKiriPaha;

Servo BelakangKiri Lutut;

voidsetup(){

DepanKananPaha.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){

DepanKananPaha.tulis(FRT);

BackRightThigh.write(BRT);

FrontLeftThigh.write(FLT);

BackLeftThigh.write(BLT);

FrontRightKnee.write(FRK);

BackRightKnee.write(BRK);

FrontLeftKnee.write(FLK);

BackLeftKnee.write(BLK);

}

};

Manajer ServoManager;

voidsetup(){

Manajer.setup();

}

batal (){

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

penundaan (1000);

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

penundaan(5000);

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

penundaan (1000);

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

penundaan (1000);

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

penundaan (1000);

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

penundaan (1000);

}

lihat rawQuad.ino dihosting dengan ❤ oleh GitHub

Langkah 13: Pengujian

Video yang kami tambahkan di sini adalah tentang kami menguji Arachnoid. Titik-titik di mana Anda melihatnya berjalan agak pendek, tetapi kami yakin itu akan memberi Anda gambaran tentang bagaimana robot berkaki empat itu berjalan. Menjelang akhir proyek kami, kami berhasil menjalankannya tetapi cukup lambat sehingga tujuan kami tercapai. Video sebelumnya adalah tentang kami menguji motor yang kami pasang untuk bagian atas kaki.

Langkah 14: Selama Proses Merancang dan Mencetak

Video yang kami tambahkan di sini terutama adalah pemeriksaan kemajuan selama proses merancang dan mencetak bagian-bagian yang kami buat.

Langkah 15: Kemungkinan Peningkatan

Kami meluangkan waktu untuk berpikir tentang bagaimana kami akan bergerak maju dengan Arachnoid jika kami memiliki lebih banyak waktu dengannya dan kami menemukan beberapa ide. Kami akan mencari cara yang lebih baik untuk memberi daya pada Arachnoid termasuk: menemukan baterai yang lebih baik dan lebih ringan yang dapat diisi ulang. Kami juga akan mencari cara yang lebih baik untuk memasang motor servo ke bagian atas kaki yang kami rancang dengan mendesain ulang bagian yang kami buat. Pertimbangan lain yang kami buat adalah memasang kamera ke robot sehingga bisa digunakan untuk memasuki area yang tidak terjangkau orang. Semua pertimbangan ini telah terlintas di benak kami saat kami merancang dan merakit robot, tetapi kami tidak dapat mengejarnya karena keterbatasan waktu.

Langkah 16: Desain Akhir

Pada akhirnya, kami cukup senang dengan hasil desain akhir kami dan berharap Anda merasakan hal yang sama. Terima kasih atas waktu dan pertimbanganmu.