Hexabot: Build a Heavy Duty Six-leg Robot !: 26 Βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Αυτό το Instructable πρόκειται να σας δείξει πώς να φτιάξετε το Hexabot, μια μεγάλη πλατφόρμα ρομπότ με έξι πόδια που μπορεί να μεταφέρει έναν επιβάτη! Το ρομπότ μπορεί επίσης να γίνει πλήρως αυτόνομο με την προσθήκη μερικών αισθητήρων και λίγο επαναπρογραμματισμό. Κατασκεύασα αυτό το ρομπότ ως τελικό έργο για το Making Things Interactive, ένα μάθημα που προσφέρεται στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon. Συνήθως, τα περισσότερα έργα ρομποτικής που έχω κάνει ήταν μικρής κλίμακας, που δεν ξεπερνούν το ένα πόδι στη μεγαλύτερη διάστασή τους. Με την πρόσφατη δωρεά ενός ηλεκτρικού αμαξιδίου στο CMU Robotics Club, με ενθουσίασε η σκέψη να χρησιμοποιήσω τους κινητήρες των αναπηρικών αμαξιδίων σε κάποιο μεγάλο έργο. Όταν έφερα την ιδέα να φτιάξω κάτι μεγάλης κλίμακας με τον Mark Gross, τον καθηγητή CMU που διδάσκει Making Things Interactive, τα μάτια του έλαμψαν σαν παιδί το πρωί των Χριστουγέννων. Η απάντησή του ήταν "Πηγαίνετε για αυτό!" Με την έγκρισή του, έπρεπε πραγματικά να βρω κάτι για να κατασκευάσω με αυτούς τους κινητήρες. Δεδομένου ότι οι κινητήρες των αναπηρικών αμαξιδίων ήταν πολύ ισχυροί, ήθελα σίγουρα να φτιάξω κάτι στο οποίο θα μπορούσα να καβαλήσω. Η ιδέα ενός τροχοφόρου οχήματος φάνηκε κάπως βαρετή, οπότε άρχισα να σκέφτομαι μηχανισμούς βάδισης. Αυτό ήταν κάπως δύσκολο, καθώς είχα μόνο δύο κινητήρες στη διάθεσή μου και ήθελα ακόμα να δημιουργήσω κάτι ικανό να γυρίζει, όχι μόνο να κινείται προς τα εμπρός και προς τα πίσω. Μετά από μερικές απογοητευτικές προσπάθειες πρωτοτυπίας, άρχισα να κοιτάζω παιχνίδια στο Διαδίκτυο για να πάρω μερικές ιδέες. Έτυχε να βρω το έντομο Tamiya. Ήταν τέλειο! Με αυτό ως έμπνευση, μπόρεσα να δημιουργήσω μοντέλα CAD του ρομπότ και να ξεκινήσω την κατασκευή. Κατά τη δημιουργία αυτού του έργου, ήμουν ηλίθιος και δεν έβγαλα φωτογραφίες κατά τη διάρκεια της πραγματικής διαδικασίας κατασκευής. Έτσι, για να δημιουργήσω αυτό το Instructable, χώρισα το ρομπότ και έβγαλα φωτογραφίες από τη διαδικασία συναρμολόγησης βήμα προς βήμα. Έτσι, μπορεί να παρατηρήσετε ότι εμφανίζονται τρύπες πριν μιλήσω για τη διάνοιξή τους και άλλες μικρές αποκλίσεις που δεν θα υπήρχαν αν το είχα κάνει από την αρχή! Επεξεργασία 1/20/09: Ανακάλυψα ότι, για κάποιο λόγο, Το Βήμα 10 είχε το ίδιο ακριβώς κείμενο με το Βήμα 4. Αυτή η απόκλιση έχει διορθωθεί. Το βήμα 10 σας λέει τώρα πώς να συνδέσετε τους κινητήρες, αντί να σας πει πώς να χειριστείτε ξανά τους συνδέσμους του κινητήρα. Επίσης, χάρη στο Instructables για την αποθήκευση ιστορικού τροποποιήσεων, μπόρεσα απλά να βρω μια πρώιμη έκδοση με το σωστό κείμενο και να το αντιγράψω/επικολλήσω!

Βήμα 1: Μοντέλο CAD

Χρησιμοποιώντας το SolidWorks, δημιούργησα ένα μοντέλο CAD του ρομπότ, ώστε να μπορώ να τοποθετώ εύκολα τα εξαρτήματα και να καθορίζω τη θέση των οπών για τα μπουλόνια που συνδέουν τα πόδια και τις συνδέσεις του ρομπότ με το πλαίσιο. Δεν μοντελοποίησα τους ίδιους τους κοχλίες για να εξοικονομήσω χρόνο. Το πλαίσιο είναι κατασκευασμένο από χαλύβδινο σωλήνα 1 "x 1" και 2 "x 1". Μπορείτε να κατεβάσετε έναν φάκελο αρχείων εξαρτημάτων, συναρμολόγησης και σχεδίασης για το ρομπότ παρακάτω. Θα χρειαστείτε το SolidWorks για να ανοίξετε τα διάφορα αρχεία. Υπάρχουν ορισμένα σχέδια.pdf στο φάκελο επίσης, και αυτά είναι επίσης διαθέσιμα για λήψη σε επόμενα βήματα αυτής της αναφοράς.

Βήμα 2: Υλικά

Ακολουθεί μια λίστα με τα υλικά που θα χρειαστείτε για την κατασκευή του ρομπότ: -41 πόδια 1 τετραγωνικής χαλύβδινης σωλήνωσης, τοίχου 0,065 "14 πόδια 2 τετραγωνικών ορθογώνιων χαλύβδινων σωλήνων, τοίχου 0,065"-A 1 "x 2 "x 12" μπαρ αλουμινίου-4 5 "3/4-10 μπουλόνια-2 3" 3/4-10 μπουλόνια-6 2 1/2 "1/2-13 μπουλόνια-6 1 1/2" 1/2 -13 μπουλόνια-2 4 1/2 "1/2-13 μπουλόνια- 4 3/4-10 τυποποιημένα παξιμάδια- 6 3/4-10 νάιλον περικόχλια κλειδώματος- 18 1/2-13 νάιλον περικόχλια κλειδώματος-2 3 Βίδες 1/2 "ID 1/2-13 U- Μικρά μπουλόνια για βίδες (1/4-20 λειτουργεί καλά)- Ροδέλες για μπουλόνια 3/4"- Πλυντήρια μπουλονιών 1/2 "- 2 ηλεκτρικοί κινητήρες αναπηρικών αμαξιδίων (αυτά μπορεί να βρεθεί στο ebay και μπορεί να κοστίσει από $ 50 έως $ 300 το καθένα)- Κάποια παλιοσίδερα και μέταλλο- Μικροελεγκτής (χρησιμοποίησα Arduino)- Κάποια σανίδα αλεξίπτωτου (μια πρωτότυπη ασπίδα είναι ωραία αν χρησιμοποιείτε Arduino)- 4 Υψηλό ρεύμα Ρελέ SPDT (χρησιμοποίησα αυτά τα ρελέ αυτοκινήτων)- 4 τρανζίστορ NPN που μπορούν να χειριστούν την τάση που εξέρχεται από την μπαταρία (τα TIP 120 πρέπει να λειτουργούν καλά)- 1 διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης υψηλού ρεύματος- Μια ασφάλεια 30 amp- Ενσωματωμένη θήκη ασφάλειας-14 μετρητής σύρμα- Διάφορα αναλώσιμα ηλεκτρονικών ειδών (αντιστάσεις, δίοδοι, σύρμα, πτύχωση σε ακροδέκτες, διακόπτες και κουμπιά)- Περίβλημα για την τοποθέτηση των ηλεκτρονικών- 12V σφραγισμένες μπαταρίες μολύβδου οξέος Πρόσθετα εξαρτήματα που μπορεί να θέλετε να προσθέσετε (αλλά δεν είναι απαραίτητα):- Καρέκλα για τοποθέτηση στο ρομπότ σας (για να το οδηγήσετε!)- Ένα χειριστήριο για τον έλεγχο του ρομπότ

Βήμα 3: Κόψτε και τρυπήστε το μέταλλο

Αφού προμηθευτείτε το μέταλλο, μπορείτε να αρχίσετε να κόβετε και να τρυπάτε τα διάφορα εξαρτήματα, κάτι που είναι αρκετά χρονοβόρο. Ξεκινήστε κόβοντας τις ακόλουθες ποσότητες και μήκη χαλύβδινων σωλήνων: 1 "x 1" - Ράγες πλαισίου: 4 τεμάχια 40 " - Συνδέσεις ποδιών: 6 τεμάχια 24 "μακριά - Κεντρικό μέλος: 1 τεμάχιο 20" μήκος - Σταυρωτά μέλη: 8 τεμάχια 18 "μήκος - Υποστηρίγματα κινητήρα: 2 τεμάχια 8" μήκος2 "x 1" - Πόδια: 6 τεμάχια 24 " - Πόδι υποστηρίζει: 4 τεμάχια μήκους 6 "Μετά την κοπή των χαλύβδινων σωλήνων, σημειώστε και τρυπήστε τις τρύπες σύμφωνα με τα σχέδια που παρέχονται σε αυτό το βήμα (τα σχέδια είναι επίσης διαθέσιμα με τα αρχεία CAD στο βήμα 1). Το πρώτο σχέδιο παρέχει τις θέσεις και τα μεγέθη οπών για Υποστηρίγματα ποδιών και υποστήριξη κινητήρα. Το δεύτερο σχέδιο παρέχει τα μεγέθη και τις θέσεις των οπών για τους συνδέσμους των ποδιών και των ποδιών. 64 "και 33/64", αντίστοιχα. Ωστόσο, διαπίστωσα ότι, χρησιμοποιώντας απλά τρυπάνια 3/4 "και 1/2" κάνουν καλύτερες τρύπες. είναι ακόμα αρκετά χαλαρό για να βάλει εύκολα τα μπουλόνια, αλλά αρκετά σφιχτό για να εξαλείψει μεγάλη κλίση στις αρθρώσεις, δημιουργώντας ένα πολύ σταθερό ρομπότ.

Βήμα 4: Μηχανήστε τις συνδέσεις κινητήρα

Αφού κόψετε και τρυπήσετε το μέταλλο, θα θελήσετε να επεξεργαστείτε τους συνδέσμους που συνδέονται με τον κινητήρα και μεταφέρετε την ισχύ στα πόδια. Οι πολλαπλές τρύπες επιτρέπουν την αλλαγή του μεγέθους βημάτων του ρομπότ (αν και δεν μπορείτε να το κάνετε αυτό στο δικό μου, θα εξηγήσω γιατί σε μεταγενέστερο βήμα). Ξεκινήστε κόβοντας το μπλοκ αλουμινίου 12 "σε δύο κομμάτια ~ 5", στη συνέχεια τρυπήστε και φρεζάρετε τις τρύπες και τις σχισμές. Η υποδοχή είναι εκεί που ο κινητήρας είναι προσαρτημένος στη σύνδεση και το μέγεθος του εξαρτάται από τον άξονα των κινητήρων που διαθέτετε. Μετά την κατεργασία του μπλοκ, ανοίξτε δύο οπές κάθετα στην υποδοχή και πατήστε τις για σταθερές βίδες (βλ. δεύτερη εικόνα). Οι κινητήρες μου έχουν δύο διαμερίσματα στον άξονα, οπότε η προσθήκη σταθερών βιδών επιτρέπει εξαιρετικά άκαμπτη στερέωση των συνδέσμων. Εάν δεν έχετε τις δεξιότητες ή τον εξοπλισμό για να κάνετε αυτούς τους συνδέσμους, μπορείτε να πάρετε το μέρος σας σχεδιάζοντας σε ένα μηχανουργείο για κατασκευή. Αυτό είναι ένα πολύ απλό μέρος στη μηχανή, οπότε δεν θα σας κοστίσει πολύ. Σχεδίασα τη σύνδεσή μου με μια σχισμή επίπεδου πυθμένα (ώστε να μπορώ να τη στερεώσω με ένα προϋπάρχον μπουλόνι στον άξονα του κινητήρα, καθώς και να επωφεληθώ από τα επίπεδα στον άξονα), γι 'αυτό και χρειάστηκε κατεργασία στην αρχή. Ωστόσο, αυτός ο σύνδεσμος θα μπορούσε να σχεδιαστεί χωρίς μια σχισμή αλλά μάλλον μια μεγάλη διαμπερή οπή, οπότε όλη η εργασία θα μπορούσε θεωρητικά να γίνει σε μια πρέσα τρυπανιών. Το σχέδιο που χρησιμοποίησα για την κατεργασία μπορείτε να το κατεβάσετε παρακάτω. Σε αυτό το σχέδιο λείπει η διάσταση του βάθους της υποδοχής, η οποία πρέπει να επισημανθεί ως 3/4 ".

Βήμα 5: Συγκολλήστε το πλαίσιο

Δυστυχώς, δεν έβγαλα φωτογραφίες από τη διαδικασία που πέρασα για να συγκολλήσω το πλαίσιο, οπότε υπάρχουν μόνο φωτογραφίες του τελικού προϊόντος. Η συγκόλληση από μόνη της είναι ένα θέμα βαθύ για αυτό το Instructable, οπότε δεν θα μπω στις πικρές λεπτομέρειες εδώ. Το I MIG συγκολλούσε τα πάντα και χρησιμοποίησε ένα μύλο για να εξομαλύνει τις συγκολλήσεις. Το πλαίσιο χρησιμοποιεί όλα τα χαλύβδινα τεμάχια κομμένα στο Βήμα 3 εκτός από τους συνδέσμους ποδιών και ποδιών. Μπορεί να παρατηρήσετε ότι υπάρχουν μερικά επιπλέον κομμάτια μετάλλου στο πλαίσιο μου, αλλά αυτά δεν είναι κρίσιμα δομικά στοιχεία. Προστέθηκαν όταν είχα ήδη συγκεντρώσει το μεγαλύτερο μέρος του ρομπότ και αποφάσισα να προσθέσω μερικά επιπλέον εξαρτήματα. Όταν συγκολλάτε το πλαίσιο, συγκολλήστε κάθε αρμό. Οπουδήποτε αγγίζουν δύο διαφορετικά κομμάτια μετάλλου, θα πρέπει να υπάρχει μια χάντρα συγκόλλησης, ακόμη και εκεί που η άκρη ενός τεμαχίου σωλήνα συναντά τον τοίχο ενός άλλου. Το βάδισμα αυτού του ρομπότ υποβάλλει το πλαίσιο σε πολλές στρεπτικές τάσεις, οπότε το πλαίσιο πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο άκαμπτο. Η συγκόλληση κάθε άρθρωσης θα το επιτύχει πλήρως. Mayσως παρατηρήσετε ότι τα δύο εγκάρσια μέλη στη μέση είναι ελαφρώς εκτός θέσης. Μέτρησα από τη λάθος πλευρά του σωλήνα όταν τοποθετούσα αρχικά το κάτω μισό του πλαισίου για συγκόλληση, οπότε οι θέσεις αυτών των δύο εγκάρσιων μελών είναι μακριά κατά 1 ίντσα. Ευτυχώς, αυτό έχει μικρή επίδραση στην ακαμψία του πλαισίου, οπότε δεν αναγκάστηκα να ξανακάνω το σύνολο. Τα αρχεία pdf που παρουσιάζονται εδώ είναι σχέδια με διαστάσεις για να δείξουν τη θέση των εξαρτημάτων στο πλαίσιο. Αυτά τα αρχεία υπάρχουν επίσης στο φάκελο με τα αρχεία CAD στο Βήμα 1.

Βήμα 6: Προσθέστε τρύπες για βάσεις κινητήρα

Μετά τη συγκόλληση του πλαισίου, πρέπει να ανοίξετε μερικές πρόσθετες οπές για ασφαλή στερέωση του κινητήρα. Πρώτα τοποθετήστε έναν κινητήρα στο πλαίσιο και προσθέστε ένα μπουλόνι στον μπροστινό άξονα στερέωσης και το στήριγμα κινητήρα στο πλαίσιο. Βεβαιωθείτε ότι ο άξονας μετάδοσης κίνησης βγαίνει από το πλαίσιο και ότι ο κινητήρας είναι πάνω από το κεντρικό εγκάρσιο μέλος. Θα δείτε ότι το άκρο της κάννης του κινητήρα είναι πάνω από ένα εγκάρσιο μέλος. Τοποθετήστε το μπουλόνι U πάνω από τον κινητήρα και τοποθετήστε το στο κεντρικό τμήμα. Σημειώστε τη θέση όπου είναι τοποθετημένα τα δύο άκρα του μπουλονιού U στο πλαίσιο. Αυτές οι θέσεις είναι εκεί που πρέπει να ανοίξουν οι τρύπες. Αφαιρέστε τον κινητήρα. Τώρα, δεδομένου ότι υπάρχει ένα άνω εγκάρσιο μέλος που θα παρεμβαίνει στη διάτρηση, το πλαίσιο πρέπει να αναποδογυριστεί. Πριν αναποδογυρίσετε το πλαίσιο, μετρήστε τις θέσεις αυτών των οπών από την πλευρά του πλαισίου, αναποδογυρίστε το πλαίσιο και σημειώστε τις τρύπες σύμφωνα με τις μετρήσεις που μόλις κάνατε (και βεβαιωθείτε ότι σημειώνετε στη σωστή πλευρά του πλαίσιο). Ανοίξτε πρώτα την τρύπα πιο κοντά στο κέντρο. Τώρα, για τη δεύτερη τρύπα κοντά στη ράγα πλαισίου, πρέπει να δοθεί προσοχή. Ανάλογα με το μέγεθος του κινητήρα σας, η τρύπα μπορεί να τοποθετηθεί πάνω από μια συγκόλληση που συνδέει το εγκάρσιο μέλος με τη ράγα πλαισίου. Αυτό ίσχυε για μένα. Αυτό βάζει την τρύπα σας πάνω από το πλευρικό τοίχωμα της ράγας πλαισίου, καθιστώντας τη διάτρηση πολύ πιο δύσκολη. Εάν προσπαθήσετε να ανοίξετε αυτήν την τρύπα με ένα συνηθισμένο τρυπάνι, η γεωμετρία του άκρου κοπής και η ευκαμψία του δακτυλίου δεν θα του επιτρέψουν να κόψει το πλευρικό τοίχωμα, αλλά μάλλον θα λυγίσει το κομμάτι μακριά από τον τοίχο, με αποτέλεσμα ένα τρύπα θέσης (βλέπε σκίτσο). Υπάρχουν δύο λύσεις σε αυτό το πρόβλημα: 1. Τρυπήστε την τρύπα με και τελικό μύλο, το οποίο έχει μια επίπεδη άκρη κοπής για να αφαιρέσετε το πλευρικό τοίχωμα (απαιτεί σύσφιξη του πλαισίου πάνω σε πρέσα ή μύλο) 2. Τρυπήστε την τρύπα με ένα τρυπάνι και στη συνέχεια τοποθετήστε την τρύπα στη σωστή θέση χρησιμοποιώντας ένα στρογγυλό αρχείο (χρειάζεται πολλή προσπάθεια και χρόνος) Αφού μεγεθυνθούν και τοποθετηθούν και οι δύο οπές, επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία για τον κινητήρα στην άλλη πλευρά του πλαισίου Το

Βήμα 7: Προετοιμάστε κινητήρες για τοποθέτηση

Αφού ανοίξετε τις οπές για τις βάσεις του κινητήρα, οι κινητήρες πρέπει να προετοιμαστούν για τοποθέτηση. Εντοπίστε έναν κινητήρα, μαζί με έναν σύνδεσμο μοτέρ αλουμινίου, τις σταθερές βίδες για τη σύνδεση και ένα μπουλόνι 5 "3/4-10. Αρχικά, τοποθετήστε το μπουλόνι 5" στην πλησιέστερη οπή για την υποδοχή για τον άξονα μετάδοσης κίνησης και τοποθετήστε το μπουλόνι έτσι ώστε να είναι στραμμένο μακριά από τον κινητήρα όταν η σύνδεση είναι συνδεδεμένη με τον κινητήρα. Στη συνέχεια, τοποθετήστε το συγκρότημα σύνδεσης/μπουλονιού στον άξονα μετάδοσης κίνησης. Προσθέστε το παξιμάδι στο τέλος του άξονα μετάδοσης κίνησης (τα μοτέρ μου ήρθαν με παξιμάδια για τον άξονα μετάδοσης κίνησης) και βιδώστε τις βίδες με το χέρι στο χέρι. Τέλος, σφίξτε το παξιμάδι στο τέλος του άξονα μετάδοσης κίνησης καθώς και τις βίδες που έχουν στηθεί. Επαναλάβετε αυτό το βήμα για τον άλλο κινητήρα.

Βήμα 8: Προετοιμάστε τα πόδια για Moutning

Τα πόδια που κόβονται στο βήμα 3 χρειάζονται κάποια τελική προετοιμασία προτού μπορέσουν να τοποθετηθούν. Το άκρο του ποδιού που έρχεται σε επαφή με το έδαφος χρειάζεται ένα "πόδι" που προστίθεται για να προστατεύσει το ρομπότ από ζημιές στο δάπεδο, καθώς και να ελέγξει την τριβή του ποδιού στο έδαφος. Το κάτω μέρος του ποδιού είναι το άκρο με μια τρύπα 1 3/ 8 "από την άκρη. Κόψτε ένα κομμάτι ξύλου που ταιριάζει στο εσωτερικό του ποδιού και ανοίξτε μια τρύπα στο ξύλινο μπλοκ έτσι ώστε να βγαίνει περίπου 1/2" από το άκρο του σωλήνα. Βιδώστε το στη θέση του με ένα μπουλόνι 1 1/2 "1/2-13 και νάιλον κλειδαριά. Επαναλάβετε για τα πέντε υπόλοιπα πόδια.

Βήμα 9: Ξεκινήστε τη Συνέλευση

Με τα προηγούμενα βήματα ολοκληρωμένα, η συναρμολόγηση του ρομπότ είναι έτοιμη να ολοκληρωθεί! Θα θελήσετε να στηρίξετε το πλαίσιο σε κάτι όταν συναρμολογείτε το ρομπότ. Τα κιβώτια γάλακτος τυχαίνει να είναι το τέλειο ύψος για αυτήν την εργασία. Τοποθετήστε το πλαίσιο στα στηρίγματά σας

Βήμα 10: Τοποθετήστε τους κινητήρες

Πάρτε ένα μοτέρ και τοποθετήστε το στο πλαίσιο (όπως κάνατε όταν σημειώσατε τις οπές στερέωσης για τα μπουλόνια U). Προσθέστε ένα μπουλόνι 4 1/2 "12-13 και ασφαλίστε το περικόχλιο και σφίξτε τα πάντα, έτσι ώστε ο κινητήρας να τραβιέται προς τα πάνω στο πλαίσιο, αλλά μπορείτε ακόμα να μετακινήσετε τον στροφέα του κινητήρα γύρω από το μπουλόνι. Τώρα, αν οι οπές σας δεν ήταν" τρυπήθηκε τέλεια (το δικό μου δεν ήταν), τότε η κεφαλή του μπουλονιού κίνησης θα χτυπήσει το σταυροειδές μέλος του Κέντρου. Πριν συζητήσω τη λύση σε αυτό το πρόβλημα, θα ήθελα να επαναφέρω στο Βήμα 4 όπου ανέφερα ότι δεν μπόρεσα να αλλάξω το μέγεθος του βήματος στο ρομπότ μου. Αυτός είναι ο λόγος. Όπως μπορείτε να δείτε καθαρά, εάν το μπουλόνι τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε άλλη τρύπα, η κεφαλή του μπουλονιού θα χτυπήσει είτε το διαγώνιο μέλος του Κέντρου είτε τη ράγα πλαισίου. Αυτό το πρόβλημα είναι ένα σχεδιαστικό ελάττωμα που προέκυψε από την παραμέληση του μεγέθους της κεφαλής μπουλονιού όταν έφτιαξα το μοντέλο CAD. Έχετε αυτό υπόψη εάν αποφασίσετε να φτιάξετε το ρομπότ. μπορεί να θέλετε να αλλάξετε το μέγεθος ή τη θέση των εξαρτημάτων, έτσι ώστε να μην δεν συμβαίνει. Το άμεσο πρόβλημα εκκαθάρισης κεφαλής μπουλονιού μπορεί να ανακουφιστεί με την προσθήκη ενός μικρού ανυψωτήρα κάτω από το βαρέλι του κινητήρα πάνω από το c μέλος ross. Δεδομένου ότι ο κινητήρας μπορεί να περιστρέφεται γύρω από το κύριο μπουλόνι στερέωσης, η ανύψωση του κυλίνδρου του κινητήρα ανεβάζει τον άξονα μετάδοσης κίνησης, ώστε να έχουμε την απαραίτητη απόσταση. Κόψτε ένα μικρό κομμάτι παλιοσίδερα ή μέταλλο που ανασηκώνει τον κινητήρα αρκετά ώστε να παρέχει διάκενο. Στη συνέχεια, προσθέστε το μπουλόνι U και ασφαλίστε το με παξιμάδια ασφάλισης. Ασφαλίστε επίσης το παξιμάδι στο κύριο μπουλόνι στερέωσης. Επαναλάβετε αυτό το βήμα για τον άλλο κινητήρα.

Βήμα 11: Προσθέστε τους άξονες ποδιών

Με τους κινητήρες τοποθετημένους, μπορούν να προστεθούν οι άξονες του ποδιού. Προσθέστε πρώτα τους μπροστινούς άξονες. Το μπροστινό μέρος του ρομπότ μου υποδεικνύεται στην πρώτη εικόνα παρακάτω. Πάρτε ένα μπουλόνι 5 "3/4-10 και τοποθετήστε το έτσι ώστε να κολλάει έξω από το πλαίσιο. Στη συνέχεια, προσθέστε δύο ροδέλες και δύο τυπικά εξαγωνικά παξιμάδια 3/4-10. Σφίξτε τα παξιμάδια. Επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία για τον άλλο μπροστινό άξονα. Προσθέστε τους πίσω άξονες στη συνέχεια. Τοποθετήστε ένα μπουλόνι 3 "που δείχνει προς τα έξω από το πλαίσιο. Προσθέστε 3 ροδέλες. Επαναλάβετε για τον άλλο πίσω άξονα. Τέλος, προσθέστε τρεις ροδέλες σε κάθε μπουλόνι κίνησης στους συνδέσμους του κινητήρα.

Βήμα 12: Προσθέστε το πίσω πόδι και τη σύνδεση

Αυτά τα επόμενα τρία βήματα θα εκτελεστούν στη μία πλευρά του ρομπότ. Εντοπίστε ένα πόδι και έναν σύνδεσμο. Τοποθετήστε το πόδι στο πίσω μπουλόνι και προσθέστε ένα 3/4-10 νάιλον περικόχλιο ασφάλισης. Μην το σφίξετε ακόμα. Βεβαιωθείτε ότι το ξύλινο πόδι δείχνει προς το πάτωμα. Προσθέστε το σύνδεσμο τοποθετώντας το πρώτα στο μπουλόνι κίνησης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα μπουλόνι 2 1/2 12-13, συνδέστε το άλλο άκρο του συνδέσμου στην κορυφή του ποδιού, τοποθετώντας μια ροδέλα μεταξύ των δύο. Προσθέστε επίσης ένα νάιλον περικόχλιο ασφάλισης, αλλά μην το σφίξετε.

Βήμα 13: Προσθέστε μεσαίο πόδι και σύνδεση

Εντοπίστε ένα άλλο πόδι και σύνδεση. Προσθέστε το πόδι στο μπουλόνι κίνησης πάνω από τον πρώτο σύνδεσμο, με το ξύλινο πόδι να δείχνει προς το έδαφος. Προσθέστε τον πρώτο σύνδεσμο στον μπροστινό άξονα και στη συνέχεια συνδέστε τον σύνδεσμο στο πόδι με τον ίδιο τρόπο όπως στο Βήμα 12. Μην σφίξετε κανένα μπουλόνι.

Βήμα 14: Προσθέστε το μπροστινό πόδι και τη σύνδεση

Εντοπίστε ένα τρίτο σκέλος και σύνδεση. Προσθέστε το πόδι στον μπροστινό άξονα, με το ξύλινο πόδι να δείχνει προς το έδαφος. Προσθέστε τη σύνδεση του μπουλονιού μετάδοσης κίνησης και, στη συνέχεια, συνδέστε το στην κορυφή του ποδιού όπως έγινε στο Βήμα 12. Προσθέστε ένα νάιλον περικόχλιο ασφάλισης 3/4-10 στο μπουλόνι κίνησης και στον μπροστινό άξονα.

Βήμα 15: Σφίξτε τα μπουλόνια και επαναλάβετε 3 προηγούμενα βήματα

Τώρα που όλα είναι προσαρτημένα, μπορείτε να σφίξετε τα μπουλόνια! Σφίξτε τα έτσι ώστε να μην μπορείτε να περιστρέψετε το μπουλόνι με το χέρι, αλλά περιστρέφονται εύκολα με ένα γαλλικό κλειδί. Δεδομένου ότι χρησιμοποιήσαμε παξιμάδια ασφάλισης, θα παραμείνουν στη θέση τους παρά τη συνεχή κίνηση των αρθρώσεων. Είναι ακόμα καλή ιδέα να τα ελέγχετε περιστασιακά σε περίπτωση που κάποιος καταφέρει να δουλέψει χαλαρά. Με σφιγμένα τα μπουλόνια, το μισό ρομπότ έχει τελειώσει. Ολοκληρώστε τα τρία προηγούμενα βήματα για το άλλο μισό του ρομπότ. Όταν τελειώσει αυτό, η κατασκευή βαρέως τύπου ολοκληρώνεται και έχουμε κάτι που μοιάζει με ρομπότ!

Βήμα 16: Timeρα ηλεκτρονικών

Με τη βαριά κατασκευή εκτός δρόμου, ήρθε η ώρα να εστιάσω στα ηλεκτρονικά. Δεδομένου ότι δεν είχα προϋπολογισμό για ελεγκτή κινητήρα, αποφάσισα να χρησιμοποιήσω ρελέ για τον έλεγχο των κινητήρων. Τα ρελέ επιτρέπουν στον κινητήρα να λειτουργεί με μία ταχύτητα, αλλά αυτή είναι η τιμή που πληρώνετε για ένα φτηνό κύκλωμα ελεγκτή (δεν προορίζεται για λογοπαίγνιο). Για τον εγκέφαλο του ρομπότ, χρησιμοποίησα έναν ελεγκτή Arduino, ο οποίος είναι ένας φθηνός μικροελεγκτής ανοιχτού κώδικα. Υπάρχουν τόνοι τεκμηρίωσης για αυτόν τον ελεγκτή και είναι πολύ εύκολο στη χρήση (μιλώντας ως φοιτητής μηχανολογίας που δεν είχε εμπειρία μικροελεγκτή πριν από αυτό το προηγούμενο εξάμηνο). Δεδομένου ότι τα ρελέ που χρησιμοποιούνται είναι 12 V, δεν μπορούν απλώς να ελεγχθούν με άμεση έξοδο από το Arduino (το οποίο έχει μέγιστη έξοδο τάσης 5 V). Τα τρανζίστορ που είναι συνδεδεμένα με ακίδες στο Arduino πρέπει να χρησιμοποιούνται για την αποστολή των 12 V (τα οποία θα τραβηχτούν από τις μπαταρίες μολύβδου οξέος) στα ρελέ. Μπορείτε να κατεβάσετε το διάγραμμα ελέγχου κινητήρα παρακάτω. Το σχηματικό σχέδιο έγινε χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα διάταξης EAGLE της CadSoft. Διατίθεται ως δωρεάν λογισμικό. Η καλωδίωση για το χειριστήριο και τους διακόπτες/κουμπιά δεν περιλαμβάνεται επειδή είναι πολύ βασική (το χειριστήριο ενεργοποιεί μόλις τέσσερις διακόπτες · ένας πολύ απλός σχεδιασμός). Υπάρχει ένα σεμινάριο εδώ εάν ενδιαφέρεστε να μάθετε πώς να συνδέετε σωστά έναν διακόπτη ή ένα κουμπί σε έναν μικροελεγκτή. Θα παρατηρήσετε ότι υπάρχουν αντιστάσεις που συνδέονται με τη βάση κάθε τρανζίστορ. Θα χρειαστεί να κάνετε κάποιους υπολογισμούς για να προσδιορίσετε ποια τιμή πρέπει να έχει αυτή η αντίσταση. Αυτός ο ιστότοπος είναι ένας καλός πόρος για τον προσδιορισμό αυτής της τιμής αντίστασης.* Αποποίηση ευθυνών* Δεν είμαι ηλεκτρολόγος μηχανικός. Έχω μια κάπως πρόχειρη κατανόηση των ηλεκτρονικών, οπότε θα πρέπει να ξεκαθαρίσω τις λεπτομέρειες σε αυτό το βήμα. Έμαθα πολλά από την τάξη μου, το Making Things Interactive, καθώς και μαθήματα όπως αυτό από τον ιστότοπο Arduino. Το κινητικό σχήμα, που σχεδίασα, σχεδιάστηκε στην πραγματικότητα από τον αντιπρόεδρο της CMU Robotics Club Austin Buchan, ο οποίος με βοήθησε πολύ σε όλες τις ηλεκτρικές πτυχές αυτού του έργου.

Βήμα 17: Συνδέστε τα όλα επάνω

Χρησιμοποίησα ένα Proto Shield από τις βιομηχανίες Adafruit για να συνδέσω τα πάντα με το Arduino. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε σανίδα, αλλά η ασπίδα είναι ωραία επειδή μπορείτε να την ρίξετε πάνω σας Arduino και οι ακίδες συνδέονται άμεσα. Πριν ξεκινήσετε την καλωδίωση, όμως, βρείτε κάτι για να τοποθετήσετε τα εξαρτήματα. Ο χώρος που έχετε μέσα στο περίβλημα θα υπαγορεύσει τον τρόπο τακτοποίησης των πραγμάτων. Χρησιμοποίησα ένα μπλε περίβλημα έργου που βρήκα στο CMU Robotics Club. Θα θέλετε επίσης να κάνετε το Arduino εύκολο να επαναπρογραμματιστεί χωρίς να χρειαστεί να σας ανοίξει το περίβλημα. Δεδομένου ότι το περίβλημα μου είναι μικρό και γεμάτο μέχρι το άκρο, δεν μπορούσα να συνδέσω απλώς ένα καλώδιο USB στο Arduino, διαφορετικά δεν θα υπήρχε χώρος για την μπαταρία. Έτσι, έβαλα καλώδιο USB απευθείας στο Arduino συγκολλώντας καλώδια στο κάτω μέρος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Συνιστώ να χρησιμοποιείτε αρκετά μεγάλο κουτί, ώστε να μην χρειάζεται να το κάνετε αυτό. Μόλις έχετε το περίβλημα σας, συνδέστε το κύκλωμα. Μπορεί να θέλετε να κάνετε περιοδικούς ελέγχους εκτελώντας κάθε τόσο κωδικό δοκιμής από το Arduino για να βεβαιωθείτε ότι τα πράγματα έχουν συνδεθεί σωστά. Προσθέστε τους διακόπτες και τα κουμπιά σας και μην ξεχάσετε να ανοίξετε τρύπες στο περίβλημα, ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν. Πρόσθεσα πολλούς συνδετήρες, ώστε ολόκληρο το πακέτο ηλεκτρονικών να μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί από το πλαίσιο, αλλά εξαρτάται αποκλειστικά από εσάς εάν θες να το κανεις αυτο η οχι. Η άμεση σύνδεση για τα πάντα είναι απολύτως αποδεκτή.

Βήμα 18: Τοποθετήστε το περίβλημα ηλεκτρονικών συσκευών

Με την ολοκλήρωση της καλωδίωσης, μπορείτε να τοποθετήσετε το περίβλημα στο πλαίσιο. Άνοιξα δύο τρύπες στο περίβλημα μου, έπειτα τοποθέτησα το περίβλημα στο ρομπότ και χρησιμοποίησα μια γροθιά για να μεταφέρω τη θέση των οπών στο πλαίσιο. Στη συνέχεια, άνοιξα τρύπες στο πλαίσιο για δύο βίδες από λαμαρίνα, οι οποίες στερεώνουν το περίβλημα στο πλαίσιο. Προσθέστε την μπαταρία Arduino και κλείστε τη! Η θέση του περιβλήματος εξαρτάται από εσάς. Βρήκα ότι η τοποθέτησή του ανάμεσα στους κινητήρες ήταν η πιο βολική.

Βήμα 19: Προσθέστε μπαταρίες και λειτουργίες ασφαλείας

Το επόμενο βήμα είναι να προσθέσετε μπαταρίες μολύβδου οξέος. Θα χρειαστεί να τοποθετήσετε τις μπαταρίες με κάποιο τρόπο. Συγκόλλησα λίγο γωνιακό σίδερο στο πλαίσιο για να δημιουργήσω ένα δίσκο μπαταρίας, αλλά μια ξύλινη πλατφόρμα θα λειτουργούσε εξίσου καλά. Ασφαλίστε τις μπαταρίες με ένα είδος ιμάντα. Χρησιμοποίησα καλώδια bungee. Συνδέστε όλες τις συνδέσεις της μπαταρίας με σύρμα 14 gauge. Δεδομένου ότι θέτω σε λειτουργία τους κινητήρες μου στα 12 V (και τα ρελέ είναι μόνο στα 12 V), έβαλα καλώδια παράλληλα στις μπαταρίες μου. Αυτό είναι επίσης απαραίτητο, επειδή υποστρέφω τους κινητήρες μου 24 V. μια μπαταρία δεν μπορεί να βγάλει αρκετό ρεύμα για να περιστρέψει και τους δύο κινητήρες. Πρώτον, πρέπει να προστεθεί μια ασφάλεια μεταξύ της τερματικής μπαταρίας +12 V και των ρελέ. Μια ασφάλεια θα προστατεύσει εσάς και τις μπαταρίες σε περίπτωση που οι κινητήρες επιχειρήσουν να τραβήξουν πολύ ρεύμα. Μια ασφάλεια 30 amp θα πρέπει να είναι επαρκής. Ένας εύκολος τρόπος για να προσθέσετε μια ασφάλεια είναι να αγοράσετε μια εσωτερική πρίζα ασφαλειών. Οι μπαταρίες που χρησιμοποίησα (διασώθηκαν από μια απομίμηση του Segway που δωρήθηκε στο CMU Robotics Club) έφεραν μια ενσωματωμένη υποδοχή ασφαλειών, την οποία ξαναχρησιμοποίησα στο ρομπότ μου. Επείγουσα διακοπή Αυτό είναι, ίσως, το πιο σημαντικό στοιχείο του ρομπότ. Ένα τόσο μεγάλο και ισχυρό ρομπότ είναι ικανό να προκαλέσει κάποια σοβαρή ζημιά σε περίπτωση που ξεφύγει από τον έλεγχο. Για να δημιουργήσετε μια διακοπή έκτακτης ανάγκης, προσθέστε έναν διακόπτη ενεργοποίησης/απενεργοποίησης ρεύματος σε σειρά με το καλώδιο να βγαίνει από τον ακροδέκτη +12 V μεταξύ της ασφάλειας και των ρελέ. Με αυτόν τον διακόπτη στη θέση του, μπορείτε να κόψετε αμέσως την ισχύ στους κινητήρες εάν το ρομπότ ξεφύγει από τον έλεγχο. Τοποθετήστε το στο ρομπότ σε μια θέση όπου μπορείτε εύκολα να το απενεργοποιήσετε με το ένα χέρι - θα πρέπει να το τοποθετήσετε σε κάτι προσαρτημένο στο πλαίσιο που υψώνεται τουλάχιστον 1 πόδι πάνω από την κορυφή των ποδιών του ρομπότ. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να εκτελείτε το ρομπότ σας χωρίς να έχει εγκατασταθεί επείγουσα διακοπή.

Βήμα 20: Δρομολογήστε τα καλώδια

Μόλις τοποθετηθούν οι μπαταρίες, η ασφάλεια και η διακοπή έκτακτης ανάγκης, δρομολογήστε όλα τα καλώδια. Η τακτοποίηση μετράει! Τραβήξτε τα καλώδια κατά μήκος του πλαισίου και χρησιμοποιήστε φερμουάρ για να τα στερεώσετε.

Βήμα 21: Είστε έτοιμοι να ροκ

Σε αυτό το σημείο, το ρομπότ είναι έτοιμο να κινηθεί! Απλώς ανεβάστε κάποιον κωδικό στον μικροελεγκτή και είστε έτοιμοι. Εάν τροφοδοτείτε για πρώτη φορά, αφήστε το ρομπότ σας στο κιβώτιο γάλακτος/στηρίγματα έτσι ώστε τα πόδια του να είναι μακριά από το έδαφος. Κάτι θα πάει στραβά την πρώτη φορά που θα το ξεκινήσετε και το να έχετε το ρομπότ κινητό στο έδαφος είναι ένας σίγουρος τρόπος για να κάνετε τα πράγματα χειρότερα και λιγότερο ασφαλή. Αντιμετώπιση προβλημάτων και πραγματοποιήστε προσαρμογές ανάλογα με τις ανάγκες.

Ο κωδικός ελέγχου μου για το ρομπότ είναι διαθέσιμος για λήψη στο παρακάτω αρχείο.txt. Φυσικά, το ρομπότ είναι δροσερό τώρα, αλλά δεν θα ήταν τόσο δροσερό αν μπορούσατε να το οδηγήσετε;

Βήμα 22: Προσθέστε μια καρέκλα

Για να κάνετε το ρομπότ πιο άνετο, προσθέστε μια καρέκλα! Μπορούσα να βρω μόνο το πλαστικό κάθισμα σε μια καρέκλα, οπότε έπρεπε να συγκολλήσω ένα πλαίσιο σε αυτό. Σίγουρα δεν χρειάζεται να φτιάξετε το δικό σας πλαίσιο αν υπάρχει ήδη ένα προσαρτημένο στο κάθισμα. Iθελα να κάνω την καρέκλα μου εύκολα αφαιρούμενη, ώστε το ρομπότ να είναι πιο εύχρηστο αν ήθελα να το χρησιμοποιήσω για να μεταφέρω μεγάλα αντικείμενα. Για να το πετύχω αυτό, δημιούργησα σύστημα τοποθέτησης χρησιμοποιώντας κυλίνδρους αλουμινίου που ταιριάζουν σφιχτά στο τετράγωνο χαλύβδινο σωλήνα 1 "x 1". Δύο μανταλάκια τοποθετούνται στο πλαίσιο και δύο στην καρέκλα. Εισάγουν στις αντίστοιχες διατομές στην καρέκλα και το πλαίσιο. Χρειάζεται λίγο φινίρισμα για να το ενεργοποιήσετε και να το απενεργοποιήσετε, αλλά τοποθετείται με ασφάλεια, κάτι που είναι σημαντικό αφού η κίνηση του ρομπότ είναι κάπως τραχιά.

Βήμα 23: Προσθέστε ένα Joystick

Όταν κάθεστε στο ρομπότ σας, μπορεί να θέλετε να έχετε κάποια μέσα ελέγχου. Ένα joystick λειτουργεί υπέροχα για αυτόν τον σκοπό. Τοποθέτησα το joystick μου σε ένα μικρό κουτί από λαμαρίνα και κάποιο πλαστικό φύλλο. Ο διακόπτης διακοπής έκτακτης ανάγκης είναι επίσης τοποθετημένος σε αυτό το κουτί. Για να στερεώσω το joystick σε ένα άνετο ύψος για τον καθιστή χειριστή, χρησιμοποίησα ένα κομμάτι τετράγωνης σωλήνας αλουμινίου. Η σωλήνωση είναι βιδωμένη στο πλαίσιο και η καλωδίωση για το χειριστήριο και τη διακοπή έκτακτης ανάγκης τροφοδοτείται από το εσωτερικό του σωλήνα. Το κουτί του χειριστηρίου είναι τοποθετημένο στην κορυφή του σωλήνα αλουμινίου με μερικά μπουλόνια.

Βήμα 24: Παγκόσμια κυριαρχία

Τελείωσες! Απελευθερώστε το Hexabot σας στον κόσμο!

Βήμα 25: Επίλογος

Έμαθα πολλά στη διαδικασία κατασκευής (και τεκμηρίωσης) αυτού του ρομπότ. Είναι σίγουρα το πιο περήφανο επίτευγμα της καριέρας μου στην κατασκευή ρομπότ. Μερικές σημειώσεις μετά την οδήγηση και τον χειρισμό του Hexabot: -Η φάση περιστροφής μεταξύ των δύο κινητήρων επηρεάζει την ικανότητα του ρομπότ να κινείται. Φαίνεται ότι η προσθήκη κωδικοποιητών στους κινητήρες θα επέτρεπε καλύτερο έλεγχο της βάδισης.-Τα ξύλινα πόδια προστατεύουν τα δάπεδα, αλλά δεν είναι τέλεια. Τείνει να υπάρχει μια αξιοπρεπής ποσότητα ολίσθησης στις επιφάνειες που το έχω δοκιμάσει μέχρι τώρα (ξύλινο πάτωμα, λείο σκυρόδεμα και λινέλαιο).- Το ρομπότ μπορεί να χρειάζεται πόδια με μεγαλύτερη επιφάνεια για να περπατήσει στο γρασίδι/βρωμιά επιφάνειες. Αν και δεν το έχω δοκιμάσει ακόμη σε αυτές τις επιφάνειες, φαίνεται ότι, λόγω της μάζας του, μπορεί να τείνει να βυθιστεί στο έδαφος λόγω της μικρής επιφάνειας των ποδιών.- Με τις μπαταρίες που έχω (2 12V 17Ah μολύβδου οξέα που συνδέονται παράλληλα) ο χρόνος λειτουργίας του ρομπότ φαίνεται να είναι περίπου 2,5 ~ 3 ώρες διακοπτόμενης χρήσης.- Με τους κινητήρες που διαθέτω, εκτιμώ ότι η χωρητικότητα του ρομπότ είναι περίπου 200 λίβρες.

Βήμα 26: Μονάδες

Αυτό το έργο δεν θα ήταν δυνατό χωρίς τη βοήθεια των ακόλουθων ατόμων και οργανισμών: Mark Gross Καθηγητής υπολογιστικού σχεδιασμού στην αρχιτεκτονική σχολή της CMU Ευχαριστώ τον Mark που μου δίδαξε προγραμματισμό, ηλεκτρονικά και πάνω απ 'όλα, με ενθάρρυνε να κάνω αυτό το έργο ! Ben Carter Scene Shop Supervisor, CMU Drama Department Ο Ben ήταν ο εκπαιδευτής μου για την τάξη συγκόλλησης που πήρα αυτό το εξάμηνο (Φθινόπωρο 2008). Wasταν επίσης σε θέση να μου πάρει όλη τη χαλύβδινη σωλήνωση που χρειαζόμουν δωρεάν! Austin Buchan CMU Robotics Club 2008-2009 Ο Αντιπρόεδρος Austin είναι ο μόνιμος γκουρού ηλεκτρολόγων μηχανικών του CMU Robotics Club. Σχεδίασε το κύκλωμα ελέγχου μοτέρ h-Bridge και ήταν πάντα πρόθυμος να απαντήσει στα ερωτήματά μου σχετικά με την ηλεκτρική ενέργεια. Η Ρομποτική Λέσχη του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon Η Λέσχη Ρομποτικής είναι πιθανώς ο πιο σημαντικός πόρος φοιτητικών έργων στην πανεπιστημιούπολη. Δεν έχουν μόνο ένα πλήρως εξοπλισμένο μηχανοστάσιο, πάγκο ηλεκτρονικών ειδών και ψυγείο, έχουν επίσης πληθώρα μελών που είναι πάντα πρόθυμα να μοιραστούν την εμπειρία τους σε ένα θέμα, είτε πρόκειται για προγραμματισμό είτε για σχεδιασμό εξαρτημάτων μηχανών. Έκανα την πλειοψηφία των εργασιών του έργου στο Robotics Club. Οι κινητήρες και οι μπαταρίες της Hexabot (και τα δύο ακριβά εξαρτήματα) προήλθαν από την αφθονία των τυχαίων τμημάτων έργου του Club.

Επιλαχόντες στο διαγωνισμό Craftsman Workshop of the Future