Først vil vi gerne takke for din tid og overvejelse. Min partner Tio Marello og jeg, Chase Leach, havde meget sjov arbejde på projektet og overvinde de udfordringer, det præsenterede. Vi er i øjeblikket studerende i Wilkes Barre Area School District S.T.E.M. Akademi Jeg er Junior og Tio er en Sophomore. Vores projekt, Arachnoid er en quadruped robot, som vi lavede ved hjælp af en 3D printer, Bread Board og et Arduino MEGA 2560 R3 Board. Det tilsigtede mål for projektet var at skabe en walking quadruped robot. Efter meget arbejde og test har vi med succes skabt en arbejds quadruped robot. Vi er spændte og taknemmelige for denne mulighed for at præsentere vores projekt, Arachnoid.

forsyninger:

Trin 1: Materialer

Materialerne, som vi brugte til den quadruped robot, omfattede: 3D-printeren, understøtningsmateriel, 3D-udskriftsbakker, 3D-printmateriale, wire cutters, et brødbræt, batteriholdere, en computer, AA-batterier, elektrisk tape, scorch tape, MG90S Tower Pro Servo Motors, Crazy Lim, Arduino MEGA 2560 R3 bord, jumperkabler, Inventor 2018 software og Arduino IDE software. Vi brugte computeren til at køre softwaren og den 3D-printer, som vi brugte. Vi brugte Inventor-software primært til at designe delene, så det er ikke nødvendigt for nogen at gøre dette hjemme, fordi alle de delfiler, som vi oprettede, er tilvejebragt på dette instruerbare. Arduino IDE-softwaren blev brugt til programmering af robotten, som også er unødvendig for de mennesker, der gør det hjemme, fordi vi også har leveret det program, vi bruger. 3D-printeren, understøtningsmaterielskiven, 3D-printmateriale og 3D-udskriftsbakker blev alle brugt til fremstillingen af ​​de dele, som Arachnoid var fremstillet af. Vi brugte batteriholdere, AA batterier, jumperkabler, elektriske bånd og wire cutters blev brugt sammen til at oprette batteripakken. Batterierne blev sat i batteriholderne, og trådskærerne blev brugt til at skære enden af ​​ledningerne af både batteripakken og jumperkablerne, så de kunne fjernes og snoet sammen og derefter tapes med elektrisk tape. Brødbrættet, jumperkablerne, batteripakken og Ardiuno blev brugt til at skabe et kredsløb, der leverede strøm til motorerne og tilsluttede dem til Arduino's kontrolstifter. Den Crazy Lim blev brugt til at fastgøre servomotorerne på robotens dele. Boren og skruerne blev brugt til montering af andre elementer af robotten. Skruerne skal ligne den i billedet, men størrelsen kan baseres på dom. Scotch Tape og Zip Ties blev hovedsagelig brugt til wire management. Til sidst tilbragte vi i alt $ 51,88 på de materialer, som vi ikke havde omkring.

Forbrugsvarer, som vi havde på hånden

1. (Beløb: 1) 3D-printer
2. (Antal: 1) Støtningsmateriel Vaskemaskine
3. (Antal: 5) 3D-udskriftsbakker
4. (Beløb: 27,39 i ^ 3) 3D-printmateriale
5. (Beløb: 1) Wire Cutters
6. (Beløb: 1) Bor
7. (Beløb: 24) Skruer
8. (Beløb: 1) Brødbræt
9. (Beløb: 4) Batteriholdere
10. (Beløb: 1) Computer
11. (Beløb: 8) AA batterier
12. (Beløb: 4) Zip Slips
13. (Beløb: 1) Elektrisk bånd
14. (Beløb: 1) Scotch Tape

Forbrugsvarer, som vi købte

1. (Beløb: 8) MG90S Tower Pro Servomotorer (Totalomkostninger: $ 23.99)
2. (Beløb: 2) Crazy Lim (Total Cost: $ 7,98)
3. (Beløb: 1) Arduino MEGA 2560 R3 Board (Totalomkostninger: $ 12.95)
4. (Beløb: 38) Jumper Wires (Total Cost: $ 6,96)

Software kræves

1. Opfinder 2018
2. Arduino Integrated Development Environment

Trin 2: Timer brugt på samling

Vi tilbragte et par timer på oprettelsen af ​​vores quadruped robot, men den mest betydelige klump af tid, vi brugte blev brugt til programmering af Arachnoid. Det tog os cirka 68 timer at programmere roboten, 57 timers udskrivning, 48 timers design, 40 timers samling og 20 timers test.

Trin 3: STEM-applikationer

Videnskab

Det videnskabelige aspekt af vores projekt kommer i spil, mens vi skaber det kredsløb, der blev brugt til at drive servomotorerne. Vi anvendte vores forståelse af kredsløb, mere specifikt parallelle kredsløbs egenskaber. Denne egenskab er, at parallelle kredsløb leverer den samme spænding til alle komponenter i kredsløbet.

Teknologi

Vores brug af teknologi var meget vigtig i hele processen med at designe, samle og programmere Arachnoid. Vi brugte den computerstøttede designsoftware, Opfinder til at oprette hele den quadruped robot, herunder: krop, låg, lår og kalve. Alle de udformede dele blev trykt ud af en 3D printer. Brug af Arduino I.D.E. software, var vi i stand til at bruge Arduino og servomotorer til at gøre Arachnoid-gangen.

ingeniørarbejde

Det tekniske aspekt ved vores projekt er den iterative proces, der bruges til at designe de dele, der er lavet til den quadruped robot. Vi var nødt til at brainstormere måder at fastgøre motorerne og huske Arduino og breadboard. Projektets programmeringsaspekt krævede os også at tænke kreativt om mulige løsninger på problemer, vi stødte på. I sidste ende var metoden, som vi brugte, effektiv og hjalp os med at få roboten til at bevæge sig på de måder, vi havde brug for det til.

Matematik

Det matematiske aspekt af vores projekt er brugen af ​​ligninger til at beregne mængden af ​​spænding og strøm, som vi havde brug for for at drive motoren, som krævede anvendelse af Ohms lov. Vi brugte også matematik til at beregne størrelsen på alle de enkelte dele, der blev oprettet til robotten.

Trin 4: 2. Iteration Quadruped Robot Lid

Låget til Arachnoid blev designet med fire stifter i bunden, der blev dimensioneret og placeret inde i huller lavet på kroppen. Disse pinde, sammen med hjælp fra Crazy Glue, var i stand til at fastgøre låget til robotens krop. Denne del blev oprettet for at beskytte Ardiuno og give roboten et mere færdigt udseende. Vi besluttede at gå videre med det nuværende design, men det var gennemført to iterationer af design, før denne blev valgt.

Trin 5: 2. Iteration Quadruped Robot Body

Denne del blev oprettet for at huse de fire motorer, der bruges til at bevæge lårdelene, Arduino og brødbrættet. Kammerene på kroppens sider blev gjort større end de motorer, som vi i øjeblikket bruger til projektet, som blev gjort med afstandsdelen i tankerne. Dette design gav i sidste ende mulighed for tilstrækkelig varmespredning og gjorde det muligt at fastgøre motorerne ved hjælp af skruer uden at forårsage skade på kroppen, hvilket ville tage meget længere tid at udskrive. Hullerne i fronten og manglen på en mur på bagsiden af ​​kroppen blev målrettet udført, så ledninger kunne løbe ind i Arduino og breadboard. Pladsen i midten af ​​kroppen blev designet til Arduino, brødbrættet og batterier til at blive indkvarteret i. Der er også fire huller, der er designet til bunden af ​​den del, der specielt betød, at servomotorens ledninger løber igennem og ind i bagsiden af ​​robotten. Denne del er en af ​​de vigtigste, da den tjener som base, for hvilken hver anden del er designet. Vi gik igennem to iterationer inden vi besluttede os for den viste.

Trin 6: 2. Iteration Servo Motor Spacer

Servomotorens afstandsstykke er designet specielt til rummene på siderne af Arachnoid's krop. Disse afstandsstykker blev designet med ideen i betragtning, at enhver boring i kroppens side kan potentielt være farlig og forårsage, at vi spilder materiale og tid til genudskrivning af den større del. Derfor gik vi i stedet med afstandsstykket, som ikke kun løste dette problem, men tillod os også at skabe et større rum til de motorer, der hjælper med at forhindre overophedning. Afstandsstykket gik gennem to iterationer. Den oprindelige ide inkluderede: to tynde vægge på hver side, der var forbundet med et andet spacer. Denne ide blev skrabet, fordi vi selvom det ville være lettere at bore hver side separat, så hvis man blev beskadiget, ville den anden ikke blive kastet væk. Vi udskrev 8 af disse stykker, som var nok til at klæbe til toppen og bunden af ​​motorrummet på kroppen. Vi brugte så en boremaskine, der var centreret på den lange side af stykket for at skabe et pilothul, der derefter blev brugt til en skrue på begge sider af motoren til montering.

Trin 7: 2. Iteration Quadruped Robot Ben Lår Dele

Denne del er låret eller den øverste halvdel af robotens ben. Det var designet med et hul på indersiden af ​​den del, der blev lavet specielt til armaturen, der fulgte med motoren, som blev modificeret til vores robot. Vi tilføjede også en slot på bunden af ​​den del, der blev lavet til motoren, som ville blive brugt til at bevæge den nederste halvdel af benet. Denne del håndterer størstedelen af ​​benets store bevægelse. Den nuværende iteration af denne del, som vi bruger, er den anden, da den første havde et chunkier design, som vi besluttede, var unødvendigt.

Trin 8: 5. Iteration af Quadruped Robot Knæ Joint

Knæleddet var en af ​​de mere vanskelige dele at designe. Det tog flere beregninger og test, men det viste design virker ret pænt. Denne del var designet til at gå rundt i motoren for effektivt at overføre bevægelsen af ​​motoren til bevægelse på kalven eller underbenet. Det tog fem iterationer af design og redesign at skabe, men den specifikke form, der blev skabt omkring hullerne, maksimerede de mulige bevægelsesgrader, samtidig med at man ikke miste den styrke, vi krævede af den. Vi har også knyttet motorerne ved hjælp af flere armaturer, der passer ind i hullerne på siderne og passer perfekt til motoren, så vi kan bruge skruer til at holde den på plads. Pilothullet på bunden af ​​stykket gjorde det muligt at undgå boring og mulig skade.

Trin 9: 3. Iteration Quadruped Robot Leg Calf

Den anden halvdel af robotens ben blev skabt på en sådan måde, at uanset hvordan robotten sætter den ned på foden, vil den altid have samme trækkraft. Dette er takket være den halvcirkelformede udformning af foden og skumpladen, som vi skærer og limer til bunden. Det tjener i sidste ende sin hensigt godt, hvilket gør det muligt for robotten at røre jorden og gå. Vi gennemgik tre iterationer med dette design, der primært involverede ændringer i længde og foddesign.

Trin 10: Overførsler til Dele Opfinder Filer

Disse filer er fra Inventor. De er specifikt delfiler for alle de færdige dele, som vi har designet til dette projekt.

Trin 11: Samling

Den video, vi har givet, forklarer, hvordan vi monterede Arachnoid, men et punkt, der ikke blev nævnt i det, er, at du bliver nødt til at fjerne plastikbeslaget fra begge sider af motoren ved at skære den af ​​og slibe hvor den plejede at være. De øvrige fotografier er taget fra under samlingen.

Trin 12: Programmering

Det arduiono programmeringssprog er baseret på C programmeringssprog. Inde i Arduino-kode redaktionen giver det os to funktioner.

• void setup (): Alle koden inde i denne funktion kører en gang i begyndelsen
• void loop (): Koden inde i funktionen sløjfer uden ende.

Tjek nedenfor ved at klikke på det orange link for at se flere oplysninger om kode!

Dette er koden til at gå.

#omfatte

classServoManager {

offentlig:

Servo FrontRightThigh;

Servo FrontRightKnee;

Servo BackRightThigh;

Servo BackRightKnee;

Servo FrontLeftThigh;

Servo FrontLeftKnee;

Servo BackLeftThigh;

Servo BackLeftKnee;

voidsetup () {

FrontRightThigh.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) {

FrontRightThigh.write (FRT);

BackRightThigh.write (BRT);

FrontLeftThigh.write (FLT);

BackLeftThigh.write (BLT);

FrontRightKnee.write (FRK);

BackRightKnee.write (BRK);

FrontLeftKnee.write (FLK);

BackLeftKnee.write (BLK);

}

};

ServoManager Manager;

voidsetup () {

Manager.setup ();

}

voidloop () {

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (5000);

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (1000);

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

forsinkelse (1000);

}

se rawQuad.ino vært med ❤ ved GitHub

Trin 13: Testning

Vi tog tid til at tænke på, hvordan vi ville gå videre med Arachnoid, hvis vi havde mere tid med det, og vi kom med nogle ideer. Vi ville se efter en bedre måde at drive Arachnoid på, herunder: At finde en bedre, lettere batteripakke, som kunne genoplades. Vi ville også se efter en bedre måde at fastgøre servomotorerne på den øvre halvdel af benet, vi designet ved at omforme den del, vi skabte. En anden overvejelse, vi lavede, er at vedhæfte et kamera til robotten, så det kunne bruges til at komme ind i områder, der ellers ikke kunne nås af mennesker. Alle disse overvejelser var gået igennem vores tanker, mens vi designe og samle robotten, men vi kunne ikke forfølge dem på grund af tidsbegrænsninger.

Trin 16: Endelig Design

I sidste ende er vi helt tilfredse med den måde vores sidste design viste sig på og håber, at du føler på samme måde.Tak for din tid og overvejelse.