Membuat Prototipe Robot Kotak: 14 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Di kelas Humanoids berbasis proyek saya di Universitas Carnegie Mellon, saya memilih untuk merancang dan membuat prototipe robot pengiriman sederhana. Demi bisa membuatnya dengan murah dan cepat, desainnya berbentuk kotak dan kecil. Setelah Anda mempelajari cara membuat kotak dengan pemotong laser, kemungkinan menjadi tidak terbatas untuk hal-hal lain yang dapat Anda buat dengan menggunakan prinsip yang sama. Tutorial ini akan membawa Anda selangkah demi selangkah melalui desain tubuh saya dan proses pembuatan prototipe, dengan banyak gambar dan tangkapan layar di sepanjang jalan.

Desain ini memiliki 1 kompartemen yang dimaksudkan untuk menampung benda-benda seperti buku teks dan tumpukan kertas berukuran sekitar 8,5"x11". Ada sedikit ruang gerak dalam desain, jadi tidak boleh terlalu ketat. Di bawah kompartemen, ada ruang untuk elektronik. Ruang ini dapat memuat pengontrol motor, papan Arduino, papan tempat memotong roti, chip Bluetooth, dll. Area di sebelah kanan kompartemen disimpan untuk mekanisme pembukaan yang tidak akan dibahas dalam tutorial ini.

Langkah 1: Perangkat Lunak, Perangkat Keras, dan Bahan

Perangkat lunak:

Untuk merancang prototipe robot kotak Anda, Anda perlu menggunakan program CAD pilihan Anda. Saya menggunakan SolidWorks karena tersedia untuk saya di universitas saya. Pilihan lain bagi mereka yang tidak memiliki akses adalah Autodesk Inventor, yang gratis untuk digunakan siswa dengan alamat email.edu.

SolidWorks

Penemu Autodesk

Tutorial ini akan dilakukan di SolidWorks, tetapi harus tetap mudah diikuti untuk program CAD lainnya.

Untuk memformat dan mengirim file ke laser cut, saya menggunakan CorelDraw.

Corel Draw

Ada banyak program lain yang kompatibel dengan banyak pemotong laser lainnya.

Perangkat keras:

Saya menggunakan pemotong laser Epilog Legend 36EXT 50W. Banyak pemotong laser lain yang ada di pasaran, tetapi ini paling sesuai dengan kebutuhan saya dalam hal area pengukiran, kecepatan, dan kualitas yang dihasilkan.

Spesifikasi Teknis Epilog Legend

Bahan:

• 2x Lembar Akrilik (1"x24"x30")
• 4x Motor DC
• 4x Motor Mount
• 4x Roda
• Pistol lem panas
• tongkat lem
• Spidol papan tulis
• Kotak Karton (kecil dan sedang)
• USB

Saya menggunakan lembaran akrilik bening OPTIX yang saya temukan di toko seni universitas saya. Anda dapat membelinya secara online di sini atau menggunakan akrilik lain yang bisa Anda dapatkan.

Saya menggunakan roda Mecanum dengan motor yang menyertainya dan dudukan motor dari kit RobotShop tanpa tulangan yang sekarang sudah habis stoknya. Kit serupa (dan jauh lebih mahal) masih tersedia di sini. Roda apa pun akan berfungsi, roda Mecanum hanya melayani tujuan saya dengan paling efektif.

Langkah 2: Bagian

Untuk membuat prototipe robot kotak yang sama seperti yang saya lakukan, Anda memerlukan bagian-bagian berikut:

• Jarak sumbu roda 1x
• 1x atas
• 1x kembali
• 1x sisi kiri
• 1x sisi kanan
• 1x kompartemen bawah
• 1x kompartemen sisi

Semua bagian ini akan terhubung satu sama lain menggunakan tab dan lubang. Tab ini harus memiliki lebar ketebalan material. Dalam kasus saya, saya menggunakan akrilik.1", jadi semua tab dan lubang saya lebarnya.1". Jika tab atau lubang Anda tidak berukuran tepat, potongan Anda tidak akan cocok satu sama lain dengan mulus!

Langkah 3: Jarak sumbu roda CAD

Lokasi dan dimensi dudukan motor dan lubang kabel Anda akan berubah tergantung pada jenis dudukan motor dan motor yang Anda miliki. Oleh karena itu, mereka tidak diberikan dalam gambar-gambar ini.

Lubang kabel memungkinkan Anda memasukkan kabel motor ke area di bawah kompartemen tempat perangkat elektronik berada. Dengan cara ini, Anda dapat memberi daya dan mengontrol motor Anda tanpa menyeret barang elektronik Anda ke tanah.

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 4: CAD teratas

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 5: Kembali CAD

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 6: CAD Sisi Kiri

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 7: CAD Sisi Kanan

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 8: CAD Bawah Kompartemen

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 9: CAD Sisi Kompartemen

Ingatlah bahwa jika bahan Anda tidak setebal.1 , dimensi Anda tidak akan sama!

Langkah 10: Membuat DXF

Sebelum melanjutkan ke langkah ini, akan berguna untuk membuat SolidWorks Assembly untuk memastikan bahwa dimensi Anda semua benar dan semua bagian Anda pas.

Sekarang setelah Anda memiliki semua file CAD, Anda perlu bersiap untuk memotongnya dengan laser. Kebanyakan pemotong laser menggunakan file.dxf, yaitu file yang berisi data vektor. Pemotong laser akan mengikuti vektor ini untuk memotong bagian Anda. Seringkali, pemotong laser akan terhubung ke komputer mandiri dengan fungsi terbatas. Ini dapat berguna atau bahkan diperlukan untuk menyimpan file DXF Anda ke drive USB untuk mengaksesnya dari komputer ini.

Untuk setiap bagian, ulangi langkah-langkah berikut:

• Klik "Berkas"
• Klik "Simpan Sebagai"
• Arahkan ke tujuan USB
• Klik "Simpan sebagai Jenis"
• Klik "Dxf (*.dxf)"
• Klik "Simpan"
• Klik "Lihat Orientasi" (1)
• Klik wajah bagian yang ingin Anda potong dengan laser (2)
• Centang kotak "Saat ini" (3)
• Klik tanda centang hijau (4)
• Klik "Simpan"

Saya melampirkan DXF saya di bawah ini.

Langkah 11: Memformat di CorelDraw

Buka CorelDraw. Dari layar pembuka, klik "File", lalu "New". Di jendela yang muncul, beri nama file CorelDraw Anda. Saya menamai file saya robot boxy karena saya akan membuat satu file untuk setiap lembar akrilik yang harus saya potong. Atur bidang "Lebar" dan "Tinggi" ke dimensi yang benar dari lembaran akrilik Anda, dan pastikan satuannya dalam inci. Klik "Oke".

Sebuah dokumen kosong akan muncul di layar Anda. Klik "File", lalu "Buka". Pilih semua file DXF yang telah Anda buat untuk proyek ini dan klik "Buka". Jendela tambahan akan muncul untuk setiap file. Di "Unit", pilih "Bahasa Inggris" lalu "OK" untuk semua jendela. Semua bagian Anda sekarang akan terbuka di tab terpisah.

Anda akan melihat bahwa ada branding SolidWorks di bagian bawah setiap bagian. Untuk menghapusnya, klik salah satu kotak teks, tahan tombol "Shift" pada keyboard Anda, dan klik kotak teks lainnya. Pegangan akan muncul di sudut. Tekan tombol "Hapus" dan mereka akan menghilang. Lakukan ini untuk semua bagian Anda.

Setelah branding SolidWorks dihapus, kembali ke DXF pertama Anda. Mulai di luar sudut kiri atas bagian, klik mouse Anda dan seret ke luar sudut kanan bawah. Kotak garis putus-putus akan mengikuti mouse Anda saat Anda menyeretnya. Ini adalah alat seleksi. Pastikan kotak benar-benar menutupi semua garis bagian Anda. Jika Anda membuat kesalahan, tekan tombol "Escape" untuk menghapus pilihan Anda dan coba lagi.

Setelah seluruh bagian dipilih, Anda akan melihat banyak pegangan di sekitar setiap baris. Untuk menghindari keharusan memindahkan dan memformat garis-garis ini secara terpisah, klik tombol "Grup" di pita atas. Ini akan membiarkan Anda menyeret semua garis sekaligus.

Saat Anda memiliki bagian yang dipilih, salin. Kemudian arahkan kembali ke file robot1 kotak kosong Anda dan rekatkan. Tempatkan di sudut kiri atas dengan setidaknya 1/8" margin di sekitar tepi. Ulangi proses ini dengan bagian sebanyak yang akan muat pada lembar pertama akrilik Anda. Pastikan semua bagian memiliki setidaknya 1/8" margin di semua sisi.

Pilih semua bagian dalam dokumen. Di pita atas, pilih menu tarik-turun berat garis dan pilih "Garis Rambut". Ini memberi tahu pemotong laser bahwa Anda ingin memotong garis daripada mengukirnya.

Gunakan proses yang sama untuk memasukkan semua bagian yang tersisa ke lembaran akrilik kedua Anda.

Langkah 12: Parameter Pemotong Laser

Klik "File", lalu "Cetak". Ini akan membuka kotak dialog serupa untuk mencetak dokumen Word biasa. Anda akan melihat bahwa di tab kanan atas ada pesan yang mengatakan "1 Issue". Setelah kami mengatur parameter pemotong laser dengan benar, ini akan menyelesaikan dan mengatakan "Tidak Ada Masalah".

Pilih pemotong laser Anda sebagai printer. Kemudian, klik "Preferensi" di sebelahnya.

Jendela berikutnya adalah perangkat lunak Epilog. Ada beberapa langkah di sini, tetapi urutannya tidak masalah. Pastikan untuk mendapatkan semuanya!

• Centang "Fokus Otomatis" di bagian "Opsi"
• Pilih "Vektor" di bagian "Jenis Pekerjaan" ("Raster" untuk ukiran)
• Setel bidang "Lebar" dan "Tinggi" di bagian "Ukuran Bagian"
• Atur "Kecepatan" menjadi 15%
• Atur "Power" menjadi 100%
• Atur "Frekuensi" ke 5000 Hz

Pengaturan Kecepatan, Daya, dan Frekuensi semuanya direkomendasikan untuk akrilik setebal 1/8 dalam manual pemotong laser. Ada juga ketebalan dan bahan lain yang terdaftar.

Manual Epilog

Klik "Oke". Anda harus kembali ke jendela cetak. Tab kanan atas sekarang harus mengatakan "Tidak Ada Masalah". Jika masih mencantumkan masalah, periksa kembali preferensi Anda. Setelah tidak ada masalah yang ditemukan, klik "Cetak".

Langkah 13: Proses Pemotongan

Saya menggunakan kayu dan desain dari proyek lain untuk contoh foto ini karena akrilik bening praktis tidak terlihat di bawah tutup kaca pemotong laser.

Setelah dokumen dikirim ke pemotong laser dengan mengklik "Cetak", pindah ke pemotong laser. Temukan katup udara terkompresi dan pastikan dalam keadaan menyala. Juga, pastikan pemotong laser dihidupkan. Buka tutupnya dan letakkan akrilik Anda di sudut kiri atas. Ini adalah titik asal atau (0, 0) dari area pemotong laser. Tutup penutup pemotong laser. Di layar depan kecil, Anda akan melihat nomor dan nama pekerjaan. Nama pekerjaan harus sesuai dengan nama dokumen CorelDraw yang Anda kirim. Jika nama tidak cocok, pastikan pemotong laser terhubung dengan benar ke komputer dan ulangi proses pencetakan. Tekan tombol hijau "Pergi" setelah Anda memverifikasi bahwa Anda memiliki pekerjaan yang tepat di layar. Laser harus bergerak di atas materi Anda dan fokus otomatis. Setelah fokus, ia akan pindah ke lokasi pertama dan mulai memotong. Jangan tinggalkan pemotong laser Anda tanpa pengawasan.

Karena nilai Kecepatan, Daya, dan Frekuensi pada pemotong laser hanya direkomendasikan, Anda mungkin perlu memotong lebih dari satu kali untuk memotong bahan sepenuhnya. Sangat PENTING bahwa Anda tidak memindahkan materi Anda atau memindahkan garis apa pun di CorelDraw. Jika Anda melakukannya, potongannya bisa hancur! Satu-satunya hal yang akan Anda ubah adalah pengaturan Kecepatan dan Daya Anda. Setelah potongan awal, Anda ingin membuat operan yang lebih cepat dan tidak terlalu kuat.

Untuk lintasan berikutnya, tingkatkan kecepatan sebesar 10% dan kurangi daya sebesar 10%. Lanjutkan membuat lintasan sampai Anda melihat bahwa semua potongan Anda telah "jatuh" atau "jatuh". Ini akan menunjukkan bahwa semua bagian telah dipotong seluruhnya dan Anda tidak akan kesulitan melepasnya. Potongan yang benar-benar dipotong akan jatuh sedikit di bawah tingkat potongan yang belum dipotong.

Ketahuilah bahwa saat laser mengenai area pengukiran saat memotong seluruh material, laser dapat mengirimkan percikan api atau kilatan terang. Jangan kaget, tetapi bersiaplah untuk menjeda pemotong laser jika bahannya sangat mudah terbakar karena bisa terbakar. Ada dua cara untuk menghentikan pemotong laser. Tombol merah menjeda pemotongan dan mematikan laser tetapi tetap di tempatnya. Pekerjaan dapat dilanjutkan dengan menekan tombol hijau. Tombol reset menjeda pemotongan, mematikan laser, dan membatalkan pekerjaan sepenuhnya. Ini berarti bahwa laser kembali ke asal dan Anda harus memulai kembali pemotongan Anda sepenuhnya.

Setelah Anda yakin bahwa bagian Anda telah terpotong seluruhnya, lepaskan dari pemotong laser dan ulangi seperlunya sampai semua bagian terpotong.

Langkah 14: Perakitan

Merakit bagian-bagian ini sedikit seperti melakukan teka-teki jigsaw! Sesuatu yang menurut saya berguna sebelum saya memanaskan lem panas adalah menggunakan spidol papan tulis untuk menandai bagian mana dan sisi mana yang naik atau turun. Saya kemudian dengan longgar merakit semua bagian tanpa lem, hanya untuk memeriksa ulang apakah semuanya pas.

Saat menggunakan lem panas, pastikan Anda mengerjakan bahan korban seperti karton atau kayu bekas. Lem panas dapat merusak banyak permukaan seperti karpet, taplak meja, atau permukaan meja.

Mulailah dengan sisi kanan dan belakang. Dorong lem panas dengan hemat ke dalam lubang belakang di bagian kanan. Dorong tab samping kanan pada bagian belakang ke dalam lubang di bagian kanan. Gunakan kotak kardus untuk memastikan sudutnya benar dan biarkan lem mengering.

Selanjutnya, gunakan potongan sisi kiri, dan ulangi proses yang sama dengan lubang sisi kiri dan tab kiri belakang. Sekali lagi gunakan kotak kardus untuk memastikan potongannya berada pada sudut yang benar.

Selanjutnya, ambil bagian bawah kompartemen. Oleskan lem panas sedikit di dalam lubang tengah sisi kiri dan lubang tengah belakang. Dorong tab bawah kompartemen ke dalam lubang ini. Topang bagian bawah kompartemen pada kotak kardus untuk memastikannya rata. Biarkan lem panas mengering.

Hampir selesai! Ambil sisi kompartemen dan dorong lem panas dengan hemat ke dalam lubang bawah sisi kompartemen dan lubang belakang tegak. Tempatkan sisi kompartemen ke dalam lubang dan tab yang sesuai dan biarkan lem panas mengering.

Terakhir, ambil bagian atas. Oleskan lem panas dengan hemat ke semua lubang di bagian atas. Dorong bagian atas ke tab yang pas dan biarkan lem panas mengering.

Secara terpisah, ikuti petunjuk perakitan untuk roda, dudukan motor, dan motor Anda. Pasang potongan yang dirakit ke wheelbase Anda.

Berhati-hatilah agar lem panas tidak masuk ke roda atau motor Anda, dorong lem panas ke semua lubang di wheelbase. Ambil rakitan kiri, kanan, belakang, atas, dan kompartemen dan dorong ke dalam lubang jarak sumbu roda.

Anda sekarang memiliki robot kotak Anda sendiri!

Berikut adalah beberapa tutorial bermanfaat tentang cara melanjutkan proyek ini dengan menyalakan dan menggerakkan motor menggunakan Arduino:

Kontrol Motor DC dengan Arduino

Pengendali Motor dengan Arduino

Terima kasih sudah membaca! Silakan kirim pertanyaan atau tip yang mungkin Anda miliki, dan bersenang-senanglah!