Prototyping van een Boxy-robot: 14 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

In mijn projectgebaseerde Humanoids-klas aan de Carnegie Mellon University koos ik ervoor om een eenvoudige bezorgrobot te ontwerpen en te prototypen. Om het goedkoop en snel te kunnen fabriceren, was het ontwerp boxy en klein. Als je eenmaal leert hoe je een doos maakt met een lasersnijder, worden de mogelijkheden eindeloos voor de andere dingen die je kunt maken met dezelfde principes. Deze tutorial neemt je stap voor stap mee door mijn body design en prototyping proces, met onderweg veel foto's en screenshots.

Dit ontwerp heeft 1 compartiment dat bedoeld is om voorwerpen zoals studieboeken en stapels papier van ongeveer 8.5 "x11" te bevatten. Er is een beetje bewegingsruimte in het ontwerp, dus het zou niet strak moeten passen. Onder het compartiment is ruimte voor elektronica. Deze ruimte is geschikt voor motorcontrollers, Arduino-boards, breadboards, Bluetooth-chips, enz. Het gebied rechts van het compartiment is bewaard voor een openingsmechanisme dat in deze tutorial niet wordt behandeld.

Stap 1: Software, hardware en materialen

Software:

Om uw prototype boxy-robot te ontwerpen, moet u een CAD-programma naar keuze gebruiken. Ik gebruikte SolidWorks omdat het voor mij beschikbaar was op mijn universiteit. Een andere optie voor degenen die geen toegang hebben, is Autodesk Inventor, dat gratis is voor studenten met een.edu-e-mailadres.

SolidWorks

Autodesk Inventor

Deze tutorial wordt gedaan in SolidWorks, maar moet nog steeds gemakkelijk te volgen zijn voor andere CAD-programma's.

Om bestanden te formatteren en te verzenden naar lasercut, heb ik CorelDraw gebruikt.

CorelDraw

Er zijn veel andere programma's die compatibel zijn met veel andere lasersnijders.

Hardware:

Ik gebruikte een Epilog Legend 36EXT 50W lasersnijder. Er zijn veel andere lasersnijders op de markt, maar dit voldeed het beste aan mijn behoeften op het gebied van graveergebied, snelheid en resulterende kwaliteit.

Technische specificaties van Epilog Legend

Materialen:

• 2x acrylplaat (.1"x24"x30")
• 4x gelijkstroommotoren
• 4x motorsteunen
• 4x Wielen
• Heet lijmpistool
• Lijmstiften
• Whiteboard markeerstift
• Kartonnen Dozen (klein en middelgroot)
• USB

Ik gebruikte OPTIX heldere acrylplaten die ik vond in de kunstwinkel van mijn universiteit. Je kunt het hier online kopen of elk ander acryl gebruiken dat je kunt krijgen.

Ik gebruikte Mecanum-wielen met bijbehorende motoren en motorsteunen uit een kale RobotShop-kit die nu niet op voorraad is. Een vergelijkbare (en veel duurdere) kit is hier nog op voorraad. Alle wielen zullen werken, Mecanum-wielen hebben gewoon mijn doel het meest effectief gediend.

Stap 2: Onderdelen

Om hetzelfde vierkante robotprototype te maken als ik, heb je de volgende onderdelen nodig:

• 1x wielbasis
• 1x top
• 1x terug
• 1x linkerkant
• 1x rechterkant
• 1x vak bodem
• 1x compartimentzijde

Deze onderdelen worden allemaal met elkaar verbonden door middel van lipjes en gaten. Deze tabs moeten de breedte van de materiaaldikte hebben. In mijn geval gebruikte ik.1 "acryl, dus mijn tabbladen en gaten waren allemaal.1" breed. Als uw lipjes of gaten niet de juiste maat hebben, passen uw stukken niet naadloos in elkaar!

Stap 3: Wielbasis CAD

De locaties en afmetingen van uw motorsteunen en bedradingsgaten zijn afhankelijk van het type motorsteunen en motoren dat u heeft. Daarom worden ze niet gegeven in deze tekeningen.

Met de bedradingsgaten kunt u uw motordraden in het gebied onder het compartiment waar de elektronica zit, kronkelen. Op deze manier kunt u uw motoren aandrijven en besturen zonder uw elektronica over de grond te slepen.

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 4: Top-CAD

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 5: Terug CAD

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 6: CAD aan de linkerkant

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 7: CAD aan de rechterkant

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 8: Compartiment Bodem CAD

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 9: CAD aan compartimentzijde

Onthoud dat als uw materiaal niet.1 dik is, uw afmetingen niet hetzelfde zullen zijn!

Stap 10: Een DXF maken

Voordat u verder gaat met deze stap, kan het handig zijn om een SolidWorks-assemblage te maken om ervoor te zorgen dat alle afmetingen kloppen en dat alle onderdelen passen.

Nu u al uw CAD-bestanden hebt, moet u zich voorbereiden om ze te lasersnijden. De meeste lasersnijders gebruiken een.dxf-bestand, een bestand met vectorgegevens. De lasersnijder zal deze vectoren volgen om uw onderdelen uit te snijden. Vaak worden lasersnijders aangesloten op zelfstandige computers met beperkte functionaliteit. Het kan handig of zelfs vereist zijn om uw DXF-bestanden op een USB-station op te slaan om ze vanaf deze computers te kunnen openen.

Herhaal voor elk onderdeel de volgende stappen:

• Klik op "Bestand"
• Klik op "Opslaan als"
• Navigeer naar USB-bestemming
• Klik op "Opslaan als type"
• Klik op "Dxf (*.dxf)"
• Klik op "Opslaan"
• Klik op "Bekijk Oriëntatie" (1)
• Klik op de voorkant van het deel dat u met de laser wilt laten snijden (2)
• Vink het vakje "Huidige" (3) aan
• Klik op het groene vinkje (4)
• Klik op "Opslaan"

Ik heb mijn DXF's hieronder bijgevoegd.

Stap 11: Opmaak in CorelDraw

Open CorelDraw. Klik in het openingsscherm op "Bestand" en vervolgens op "Nieuw". Geef in het venster dat verschijnt uw CorelDraw-bestand een naam. Ik heb mijn bestand boxy robot1 genoemd omdat ik één bestand zal maken voor elk vel acryl dat ik moet snijden. Stel de velden "Breedte" en "Hoogte" in op de juiste afmetingen van uw acrylplaat en zorg ervoor dat de eenheden in inches zijn. Klik OK".

Er verschijnt een leeg document op uw scherm. Klik op "Bestand" en vervolgens op "Openen". Selecteer alle DXF-bestanden die u voor dit project hebt gemaakt en klik op "Openen". Voor elk bestand verschijnt een extra venster. Selecteer in "Eenheden", "Engels" en vervolgens "OK" voor alle vensters. Al uw onderdelen worden nu geopend in afzonderlijke tabbladen.

U zult merken dat er SolidWorks-branding onderaan elk onderdeel staat. Om dit te verwijderen, klikt u op een van de tekstvakken, houdt u de "Shift"-toets op uw toetsenbord ingedrukt en klikt u op het andere tekstvak. Handgrepen moeten op de hoeken verschijnen. Druk op de toets "Verwijderen" en ze zouden moeten verdwijnen. Doe dit voor al je onderdelen.

Nadat de SolidWorks-branding is verwijderd, keert u terug naar uw eerste DXF. Begin buiten de linkerbovenhoek van het onderdeel, klik met de muis en sleep het buiten de rechterbenedenhoek. Een vak met stippellijnen volgt uw muis terwijl u deze sleept. Dit is een selectietool. Zorg ervoor dat de doos alle lijnen van uw onderdeel volledig omsluit. Als u een fout maakt, drukt u op de "Escape"-toets om uw selectie te verwijderen en probeert u het opnieuw.

Zodra het hele onderdeel is geselecteerd, ziet u veel handvatten rond elke lijn. Om te voorkomen dat u deze regels afzonderlijk moet verplaatsen en opmaken, klikt u op de knop "Groeperen" in het bovenste lint. Hiermee kunt u alle lijnen tegelijk slepen.

Kopieer het terwijl u het gedeelte hebt geselecteerd. Navigeer vervolgens terug naar je lege boxy robot1-bestand en plak het. Plaats het in de linkerbovenhoek met ten minste 1/8 "marges rond de randen. Herhaal dit proces met zoveel onderdelen als op uw eerste vel acryl passen. Zorg ervoor dat de onderdelen allemaal ten minste 1/8" marges hebben aan alle kanten.

Selecteer alle onderdelen in het document. Selecteer in het bovenste lint het vervolgkeuzemenu voor lijndikte en kies "Haarlijn". Dit vertelt de lasersnijder dat u de lijnen wilt snijden in plaats van ze te graveren.

Gebruik hetzelfde proces om al uw resterende onderdelen op uw tweede vel acryl te passen.

Stap 12: Lasersnijderparameters

Klik op "Bestand" en vervolgens op "Afdrukken". Dit opent een soortgelijk dialoogvenster als het afdrukken van een normaal Word-document. U zult merken dat er in het tabblad rechtsboven een bericht staat met de tekst "1 probleem". Nadat we de parameters van de lasersnijder correct hebben ingesteld, zou dit moeten oplossen en "Geen problemen" moeten zeggen.

Selecteer uw lasersnijder als de printer. Klik vervolgens op "Voorkeuren" ernaast.

Het volgende venster is Epilog-software. Er zijn hier verschillende stappen, maar de volgorde maakt niet uit. Zorg ervoor dat je ze allemaal krijgt!

• Vink "Autofocus" aan in het gedeelte "Opties"
• Selecteer "Vector" in het gedeelte "Job Types" ("Raster" is voor graveren)
• Stel de velden "Breedte" en "Hoogte" in het gedeelte "Stukformaat" in
• Zet de "Snelheid" op 15%
• Zet de "Power" op 100%
• Stel de "Frequentie" in op 5000 Hz

De instellingen voor snelheid, kracht en frequentie worden allemaal aanbevolen voor acryl van 1/8 inch dik in de handleiding van de lasersnijder. Er worden ook andere diktes en andere materialen vermeld.

Epilog-handleidingen

Klik OK". U moet terugkeren naar het afdrukvenster. Op het tabblad rechtsboven zou nu "Geen problemen" moeten staan. Als er nog steeds problemen zijn, controleer je je voorkeuren opnieuw. Zodra er geen problemen zijn gevonden, klikt u op "Afdrukken".

Stap 13: Snijproces

Ik heb hout en ontwerpen uit een ander project gebruikt voor deze voorbeeldfoto's omdat helder acryl praktisch onzichtbaar is onder het glazen deksel van de lasersnijder.

Zodra het document naar de lasersnijder is verzonden door op "Afdrukken" te klikken, gaat u naar de lasersnijder. Zoek de persluchtklep en zorg ervoor dat deze is ingeschakeld. Zorg er ook voor dat de lasersnijder is ingeschakeld. Open het deksel en plaats je acryl in de linkerbovenhoek. Dit is de oorsprong of het (0, 0) punt van het gebied van de lasersnijder. Sluit het deksel van de lasersnijder. Op het kleine scherm aan de voorkant zou je een jobnummer en naam moeten zien. De taaknaam moet overeenkomen met de CorelDraw-documentnaam die u hebt verzonden. Als de namen niet overeenkomen, zorg er dan voor dat de lasersnijder correct is aangesloten op de computer en herhaal het afdrukproces. Druk op de groene "Go"-knop als je eenmaal hebt geverifieerd dat je de juiste baan op het scherm hebt. De laser moet over uw materiaal bewegen en automatisch scherpstellen. Nadat het is gefocust, zal het naar de eerste locatie gaan en beginnen met snijden. Laat uw lasersnijder niet onbeheerd achter.

Aangezien de waarden voor snelheid, vermogen en frequentie op lasersnijders alleen worden aanbevolen, moet u mogelijk meer dan één keer snijden om volledig door het materiaal te snijden. Het is CRUCIAAL dat u uw materiaal of lijnen in CorelDraw niet verplaatst. Als je dat doet, kan de snede worden geruïneerd! Het enige dat u verandert, zijn uw instellingen voor snelheid en vermogen. Na de eerste snede wilt u snellere en minder krachtige passen maken.

Voor volgende passages verhoogt u de snelheid met 10% en verlaagt u het vermogen met 10%. Ga door met passen totdat je ziet dat al je uitgesneden stukken zijn "gevallen" of "gevallen". Dit geeft aan dat alle onderdelen volledig zijn doorgesneden en dat u ze zonder problemen kunt verwijderen. Een volledig gesneden stuk zal iets onder het niveau van de ongesneden stukken vallen.

Houd er rekening mee dat wanneer de laser het graveergebied raakt wanneer deze helemaal door het materiaal snijdt, er vonken of felle flitsen kunnen ontstaan. Schrik niet, maar wees klaar om de lasercutter te pauzeren als het materiaal licht ontvlambaar is omdat het vlam kan vatten. Er zijn twee manieren om de lasersnijder te stoppen. De rode knop pauzeert het snijden en schakelt de laser uit, maar blijft op zijn plaats. De taak kan worden hervat door op de groene knop te drukken. De resetknop pauzeert het snijden, schakelt de laser uit en breekt de taak volledig af. Dit betekent dat de laser teruggaat naar de oorsprong en u uw snede volledig opnieuw moet starten.

Nadat u zeker weet dat uw onderdelen volledig zijn doorgesneden, verwijdert u ze uit de lasersnijder en herhaalt u indien nodig totdat alle onderdelen zijn gesneden.

Stap 14: Montage

Het in elkaar zetten van deze onderdelen lijkt een beetje op het maken van een legpuzzel! Iets dat ik nuttig vond voordat ik het hete lijmpistool opwarmde, was het gebruik van een whiteboard-marker om aan te geven welk stuk welk stuk was en welke kant omhoog of omlaag was. Ik heb toen alle stukjes losjes zonder lijm in elkaar gezet, gewoon om te controleren of alles goed past.

Wanneer u hete lijm gebruikt, zorg er dan voor dat u over een opofferingsmateriaal zoals karton of sloophout werkt. Hete lijm kan veel oppervlakken beschadigen, zoals tapijt, tafelkleden of tafeloppervlakken.

Begin met de rechterkant en achterkant. Duw hete lijm spaarzaam in de achterste gaten op het rechter stuk. Duw de rechter zijlipjes op het achterstuk in de gaten op het rechterstuk. Gebruik een kartonnen doos om ervoor te zorgen dat ze in een rechte hoek staan en laat de lijm drogen.

Gebruik vervolgens het linker zijstuk en herhaal hetzelfde proces met de gaten aan de linkerkant en de lipjes linksachter. Gebruik opnieuw de kartonnen doos om ervoor te zorgen dat de stukjes in een rechte hoek staan.

Neem vervolgens de bodem van het compartiment. Verspreid hete lijm spaarzaam in de gaten in het midden aan de linkerkant en in het midden achter. Duw de onderste lipjes van het compartiment in deze gaten. Zet de bodem van het compartiment op een kartonnen doos om ervoor te zorgen dat deze waterpas is. Laat de hete lijm drogen.

Bijna klaar! Neem de zijkant van het compartiment en duw spaarzaam hete lijm in de onderste gaten aan de zijkant van het compartiment en de rechtopstaande gaten aan de achterkant. Plaats de kant van het compartiment in de juiste gaten en lipjes en laat de hete lijm drogen.

Pak tot slot het bovenste stuk. Verspreid hete lijm spaarzaam in alle gaten op het bovenste stuk. Duw het bovenste stuk op de montagelipjes en laat de hete lijm drogen.

Volg afzonderlijk de montage-instructies voor uw wielen, motorsteunen en motoren. Bevestig de geassembleerde stukken aan uw wielbasis.

Zorg ervoor dat u geen hete lijm in uw wielen of motoren krijgt en duw hete lijm in alle gaten op de wielbasis. Neem de gemonteerde linker, rechter, achterkant, bovenkant en het compartiment en duw het in de gaten in de wielbasis.

Je hebt nu je eigen boxy-robot!

Hier zijn enkele handige tutorials over hoe u door kunt gaan met dit project door de motoren aan te drijven en aan te drijven met behulp van Arduino:

Bedien een DC-motor met een Arduino

Motorcontrollers met Arduino

Bedankt voor het lezen! Post a.u.b. eventuele vragen of tips die u heeft, en veel plezier bij het maken!