Boxy -robotin prototyyppien luominen: 14 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Carnegie Mellon Universityn projektipohjaisessa Humanoids-luokassa päätin suunnitella ja prototyypittää yksinkertaisen jakelurobotin. Jotta se voitaisiin valmistaa halvalla ja nopeasti, muotoilu oli laatikkoinen ja pieni. Kun olet oppinut tekemään laatikon laserleikkurilla, mahdollisuuksista tulee loputtomia muille asioille, joita voit tehdä käyttämällä samoja periaatteita. Tämä opetusohjelma vie sinut askel askeleelta kehoni suunnittelun ja prototyyppiprosessin läpi, ja monet kuvat ja kuvakaappaukset ovat matkan varrella.

Tässä mallissa on 1 osasto, joka on tarkoitettu sellaisten esineiden, kuten oppikirjojen ja paperipinojen säilyttämiseen, jotka ovat noin 8,5 x 11 tuuman kokoisia. Suunnittelussa on pieni heilutustila, joten sen ei pitäisi olla tiukka. Lokeron alla on tilaa elektroniikalle. Tähän tilaan mahtuvat moottorin ohjaimet, Arduino -levyt, leipälaudat, Bluetooth -sirut jne. Lokeron oikealla puolella oleva alue tallennetaan avausmekanismille, jota ei käsitellä tässä opetusohjelmassa.

Vaihe 1: Ohjelmisto, laitteisto ja materiaalit

Ohjelmisto:

Jotta voisit suunnitella prototyyppisen boxy -robotin, sinun on käytettävä valitsemaasi CAD -ohjelmaa. Käytin SolidWorksia, koska se oli saatavilla yliopistossani. Toinen vaihtoehto niille, joilla ei ole käyttöoikeutta, on Autodesk Inventor, joka on ilmainen opiskelijoiden käyttöön.edu -sähköpostiosoitteella.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Tämä opetusohjelma suoritetaan SolidWorksissa, mutta sen pitäisi silti olla helppo seurata muille CAD -ohjelmille.

Formatoida ja lähettää tiedostoja laserleikkaukseen käytin CorelDraw -ohjelmaa.

CorelDraw

On monia muita ohjelmia, jotka ovat yhteensopivia monien muiden laserleikkureiden kanssa.

Laitteisto:

Käytin Epilog Legend 36EXT 50W laserleikkuria. Monet muut laserleikkurit ovat markkinoilla, mutta tämä palveli parhaiten tarpeitani kaiverrusalueen, nopeuden ja tuloksena olevan laadun suhteen.

Epilog Legendin tekniset tiedot

Materiaalit:

• 2x akryylilevy (.1 "x24" x30 ")
• 4x DC -moottorit
• 4x moottorin kiinnikkeet
• 4x pyörät
• Kuuma liimapistooli
• Liimapuikot
• Taulutussi
• Pahvilaatikot (pienet ja keskikokoiset)
• USB

Käytin OPTIX kirkkaita akryylilevyjä, jotka löysin yliopistoni taidekaupasta. Voit ostaa sen verkosta täältä tai käyttää mitä tahansa muuta käsilläsi olevaa akryylia.

Käytin Mecanum-vanteita ja niihin liittyviä moottoreita ja moottorin kiinnikkeitä RobotShop-paljaasta luusta, joka on nyt loppu. Vastaava (ja paljon kalliimpi) sarja on edelleen varastossa täällä. Kaikki pyörät toimivat, Mecanum -vanteet yksinkertaisesti palvelivat tarkoitustani tehokkaimmin.

Vaihe 2: Osat

Luodaksesi saman laatikkobotin prototyypin kuin minä, tarvitset seuraavat osat:

• 1x akseliväli
• 1x yläosa
• 1x taaksepäin
• 1x vasen puoli
• 1x oikea puoli
• 1x lokeron pohja
• 1x lokeron puoli

Nämä osat yhdistetään toisiinsa kielekkeiden ja reikien avulla. Näillä kielekkeillä on oltava materiaalin paksuuden leveys. Minun tapauksessani käytin.1 "akryylia, joten välilehdet ja reiät olivat kaikki.1" leveitä. Jos kielekkeet tai reiät eivät ole oikean kokoisia, palaset eivät sovi saumattomasti yhteen!

Vaihe 3: Akseliväli CAD

Moottorikiinnikkeidesi ja johdotusaukkojen sijainnit ja mitat muuttuvat riippuen moottorin kiinnikkeistä ja moottoreista. Siksi niitä ei ole esitetty näissä piirustuksissa.

Johdotusreikien avulla voit käärittää moottorijohdot osaston alle, jossa elektroniikka sijaitsee. Tällä tavalla voit käyttää moottoria ja ohjata sitä ilman, että vedät elektroniikkaa maahan.

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 4: Top CAD

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 5: Takaisin CAD

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 6: Vasen puoli CAD

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 7: Oikeanpuoleinen CAD

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 8: Osaston pohja CAD

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 9: Osaston puoleinen CAD

Muista, että jos materiaalisi ei ole.1 paksu, mitat eivät ole samat!

Vaihe 10: DXF -tiedoston luominen

Ennen kuin siirryt tähän vaiheeseen, voi olla hyödyllistä tehdä SolidWorks -kokoonpano varmistaaksesi, että mitat ovat kaikki oikein ja kaikki osat sopivat.

Nyt kun sinulla on kaikki CAD -tiedostot, sinun on valmistauduttava niiden leikkaamiseen laserilla. Useimmat laserleikkurit käyttävät.dxf -tiedostoa, joka on vektoridataa sisältävä tiedosto. Laserleikkuri seuraa näitä vektoreita osien leikkaamiseen. Usein laserleikkurit kytketään itsenäisiin tietokoneisiin, joiden toiminnot ovat rajoitetut. DXF -tiedostojen tallentaminen USB -asemaan voi olla hyödyllistä tai jopa välttämätöntä näiden tietokoneiden käyttämiseksi.

Toista jokaiselle osalle seuraavat vaiheet:

• Napsauta "Tiedosto"
• Napsauta "Tallenna nimellä"
• Siirry USB -määränpäähän
• Napsauta "Tallenna tyypiksi"
• Napsauta "Dxf (*.dxf)"
• Napsauta "Tallenna"
• Napsauta "Näytä suunta" (1)
• Napsauta sen osan pintaa, jonka haluat laserin leikkaavan (2)
• Valitse Nykyinen -ruutu (3)
• Napsauta vihreää valintamerkkiä (4)
• Napsauta "Tallenna"

Liitin DXF -tiedostot alla.

Vaihe 11: Alustus CorelDrawissa

Avaa CorelDraw. Napsauta avausnäytössä "Tiedosto" ja sitten "Uusi". Nimeä avautuvassa ikkunassa CorelDraw -tiedostosi. Nimesin tiedostoni boxy robot1: ksi, koska aion luoda yhden tiedoston kutakin leikattavaa akryyliarkkia kohden. Aseta "Leveys" - ja "Korkeus" -kentät akryylilevyn oikeille mitoille ja varmista, että yksiköt ovat tuumaa. Napsauta "OK".

Tyhjä asiakirja tulee näyttöön. Napsauta "Tiedosto" ja sitten "Avaa". Valitse kaikki tähän projektiin luomasi DXF -tiedostot ja napsauta "Avaa". Kullekin tiedostolle avautuu lisäikkuna. Valitse "Yksiköt" -kohdasta "Englanti" ja sitten "OK" kaikille ikkunoille. Kaikki osat ovat nyt auki erillisillä välilehdillä.

Huomaat, että kunkin osan alaosassa on SolidWorks -tuotemerkki. Jos haluat poistaa tämän, napsauta jotakin tekstiruutua, pidä näppäimistön "Vaihto" -näppäintä painettuna ja napsauta toista tekstiruutua. Kahvien pitäisi näkyä kulmissa. Paina "Poista" -näppäintä ja niiden pitäisi kadota. Tee tämä kaikille osillesi.

Kun SolidWorks -tuotemerkki on poistettu, palaa ensimmäiseen DXF -laitteeseen. Aloita osan vasemman yläkulman ulkopuolelta napsauttamalla hiirtä ja vetämällä se oikean alakulman ulkopuolelle. Katkoviivalla varustettu ruutu seuraa hiirtä, kun vedät sitä. Tämä on valintatyökalu. Varmista, että laatikko sulkee kaikki osasi rivit. Jos teet virheen, poista valinta painamalla Esc -näppäintä ja yritä uudelleen.

Kun koko osa on valittu, huomaat monta kahvaa jokaisen rivin ympärillä. Voit välttää näiden rivien siirtämisen ja muotoilun erikseen napsauttamalla yläreunan "Ryhmä" -painiketta. Näin voit vetää kaikki rivit kerralla.

Kun olet valinnut osan, kopioi se. Siirry sitten takaisin tyhjään boxy robot1 -tiedostoosi ja liitä se. Aseta se vasempaan yläkulmaan siten, että reunojen ympärillä on vähintään 1/8 tuuman marginaalit. Toista tämä prosessi niin monella osalla, kuin se sopii ensimmäiselle akryylilevyllesi. Varmista, että kaikissa osissa on vähintään 1/8 tuuman marginaalit kaikilta puolilta.

Valitse kaikki asiakirjan osat. Valitse ylänauhan pudotusvalikko ja valitse "Hiusraja". Tämä kertoo laserleikkurille, että haluat leikata viivat sen sijaan, että kaivertaisit ne.

Käytä samaa prosessia sovittaaksesi kaikki jäljellä olevat osat toiselle akryylilevyllesi.

Vaihe 12: Laserleikkurin parametrit

Napsauta "Tiedosto" ja sitten "Tulosta". Tämä avaa samanlaisen valintaikkunan tavallisen Word -asiakirjan tulostamiseen. Huomaat, että oikeassa yläkulmassa on viesti "1 ongelma". Kun olemme määrittäneet laserleikkurin parametrit oikein, tämän pitäisi ratkaista ja sanoa "Ei ongelmia".

Valitse tulostimeksi laserleikkuri. Napsauta sen jälkeen "Asetukset" sen vieressä.

Seuraava ikkuna on Epilog -ohjelmisto. Tässä on useita vaiheita, mutta järjestyksellä ei ole väliä. Varmista vain, että saat ne kaikki!

• Valitse "Automaattinen tarkennus" "Asetukset" -osiosta
• Valitse "Vektori" "Työtyypit" -osiosta ("Rasteri" on kaiverrettu)
• Aseta "Leveys" - ja "Korkeus" -kentät "Kappaleen koko" -osiossa
• Aseta nopeudeksi 15%
• Aseta tehoksi 100%
• Aseta taajuudeksi 5000 Hz

Nopeus-, teho- ja taajuusasetuksia suositellaan laserleikkurin käyttöoppaassa 1/8 paksuiselle akryylille. Myös muita paksuuksia ja muita materiaaleja on lueteltu.

Epilogin käyttöoppaat

Napsauta "OK". Sinun pitäisi palata tulostusikkunaan. Oikean yläkulman välilehden pitäisi nyt sanoa "Ei ongelmia". Jos luettelo näyttää edelleen ongelmia, tarkista asetukset uudelleen. Kun ongelmia ei löydy, napsauta "Tulosta".

Vaihe 13: Leikkausprosessi

Näissä esimerkkikuvissa käytin puuta ja toisen projektin malleja, koska kirkas akryyli on käytännössä näkymätöntä laserleikkurin lasikannen alla.

Kun asiakirja on lähetetty laserleikkurille napsauttamalla "Tulosta", siirry laserleikkuriin. Etsi paineilmaventtiili ja varmista, että se on päällä. Varmista myös, että laserleikkuri on päällä. Avaa kansi ja aseta akryylisi vasempaan yläkulmaan. Tämä on laserleikkurin alueen lähtö- tai (0, 0) -piste. Sulje laserleikkurin kansi. Pienessä etupaneelissa sinun pitäisi nähdä työn numero ja nimi. Työn nimen tulee vastata lähettämääsi CorelDraw -asiakirjan nimeä. Jos nimet eivät täsmää, varmista, että laserleikkuri on kytketty oikein tietokoneeseen, ja toista tulostus. Paina vihreää "Go" -painiketta, kun olet varmistanut, että sinulla on oikea työ näytöllä. Laserin pitäisi liikkua materiaalin yli ja automaattitarkennus. Tarkennuksen jälkeen se siirtyy ensimmäiseen paikkaansa ja alkaa leikata. Älä jätä laserleikkuria ilman valvontaa.

Koska laserleikkureiden nopeus-, teho- ja taajuusarvoja suositellaan vain, sinun on ehkä leikattava useammin kuin kerran, jotta materiaali leikataan kokonaan läpi. On olennaista, ettet siirrä materiaaliasi tai viivoja CorelDraw -ohjelmassa. Jos teet niin, leikkaus voi pilata! Ainoat asiat, joita muutat, ovat nopeus- ja tehoasetukset. Ensimmäisen leikkauksen jälkeen haluat tehdä nopeampia ja vähemmän tehokkaita syöttöjä.

Lisää seuraavissa ajoissa nopeutta 10% ja vähennä tehoa 10%. Jatka passien tekemistä, kunnes näet, että kaikki leikkaamasi kappaleet ovat "pudonneet" tai "pudonneet". Tämä osoittaa, että kaikki osat on leikattu kokonaan läpi ja että sinulla ei ole vaikeuksia poistaa niitä. Täysin leikattu kappale putoaa hieman leikkaamattomien kappaleiden tason alapuolelle.

Huomaa, että kun laser osuu kaiverrusalueelle, kun se leikkaa materiaalin läpi, se voi lähettää kipinöitä tai kirkkaita välähdyksiä. Älä ole järkyttynyt, mutta ole valmis pysäyttämään laserleikkuri, jos materiaali on helposti syttyvää, koska se voi syttyä palamaan. Laserleikkurin voi pysäyttää kahdella tavalla. Punainen painike keskeyttää leikkauksen ja sammuttaa laserin, mutta pysyy paikallaan. Työtä voidaan jatkaa painamalla vihreää painiketta. Palautuspainike keskeyttää leikkauksen, sammuttaa laserin ja keskeyttää työn kokonaan. Tämä tarkoittaa, että laser palaa alkuperäiseen paikkaan ja sinun on aloitettava leikkaus kokonaan uudelleen.

Kun olet varma, että osat on leikattu kokonaan, poista ne laserleikkurista ja toista tarvittaessa, kunnes kaikki osat on leikattu.

Vaihe 14: Kokoonpano

Näiden osien kokoaminen on vähän kuin palapelin tekeminen! Jotain, josta pidin hyödyllisenä ennen kuuman liimapistoolin lämmittämistä, käytti taulumerkkiä merkitsemään, mikä kappale oli mikä ja mikä puoli oli ylös tai alas. Kokosin sitten löysästi kaikki osat ilman liimaa, vain tarkistaakseni, että kaikki sopivat oikein.

Kun käytät kuumaliimaa, varmista, että työskentelet uhrautuvan materiaalin, kuten pahvin tai puun, päällä. Kuuma liima voi pilata monia pintoja, kuten maton, pöytäliinat tai pöytäpinnat.

Aloita oikealta puolelta ja takaa. Työnnä kuumaa liimaa säästeliäästi oikean kappaleen takareikien sisään. Työnnä takaosan oikeanpuoleiset kielekkeet oikean kappaleen reikiin. Varmista pahvikotelon avulla, että ne ovat suorassa kulmassa, ja anna liiman kuivua.

Käytä seuraavaksi vasenta sivukappaletta ja toista sama prosessi vasemmanpuoleisten reikien ja vasemmanpuoleisten kielekkeiden kanssa. Käytä jälleen pahvilaatikkoa varmistaaksesi, että palaset ovat suorassa kulmassa.

Ota seuraavaksi lokeron pohja. Levitä kuumaa liimaa säästeliäästi vasemmanpuoleisten keskireikien ja takana olevien keskireikien sisään. Työnnä lokeron pohjaliuskat näihin reikiin. Tue lokeron pohja pahvilaatikkoon varmistaaksesi, että se on vaakasuorassa. Anna kuuman liiman kuivua.

Melkein valmis! Ota lokeropuoli ja työnnä kuumaa liimaa säästeliäästi lokeron puoleisiin pohjareikiin ja selän pystyreikiin. Aseta lokeron puoli sopiviin reikiin ja kielekkeisiin ja anna kuuman liiman kuivua.

Ota lopuksi päällinen. Levitä kuumaa liimaa säästeliäästi kaikkiin yläosan reikiin. Työnnä yläkappale kiinnityskielekkeiden päälle ja anna kuuman liiman kuivua.

Noudata erikseen pyörien, moottorin kiinnikkeiden ja moottorien asennusohjeita. Kiinnitä kootut osat akselivälillesi.

Ole varovainen, ettet joudu kuumaan liimaan pyöriin tai moottoreihin, työnnä kuumaa liimaa akselivälin kaikkiin reikiin. Ota koottu vasen, oikea, takaosa, yläosa ja osasto ja työnnä se akselivälin reikiin.

Sinulla on nyt oma laatikkorobotti!

Seuraavassa on muutamia hyödyllisiä opetusohjelmia siitä, miten jatkaa tätä projektia virtalähteellä ja käyttämällä moottoreita Arduinolla:

Ohjaa tasavirtamoottoria Arduinolla

Moottorinohjaimet Arduinolla

Kiitos lukemisesta! Lähetä mahdolliset kysymykset tai vinkit ja pidä hauskaa tekemisessä!