Tạo mẫu một Robot hình hộp: 14 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Trong lớp học về Con người dựa trên dự án của tôi tại Đại học Carnegie Mellon, tôi đã chọn thiết kế và tạo mẫu một robot giao hàng đơn giản. Để có thể chế tạo nó với giá rẻ và nhanh chóng, thiết kế của nó là hình hộp và nhỏ. Một khi bạn học cách làm hộp bằng máy cắt laser, khả năng sẽ trở thành vô tận đối với những thứ khác mà bạn có thể tạo ra bằng cách sử dụng các nguyên tắc tương tự. Hướng dẫn này sẽ hướng dẫn bạn từng bước trong quá trình tạo mẫu và thiết kế cơ thể của tôi, với nhiều hình ảnh và ảnh chụp màn hình trong suốt quá trình thực hiện.

Thiết kế này có 1 ngăn dùng để đựng các đồ vật như sách giáo khoa và các tập giấy có kích thước xấp xỉ 8,5 "x11". Có một chút khoảng trống trong thiết kế, vì vậy nó không nên quá vừa vặn. Bên dưới ngăn chứa đồ điện tử. Không gian này có thể chứa bộ điều khiển động cơ, bảng Arduino, bảng mạch bánh mì, chip Bluetooth, v.v. Khu vực bên phải của ngăn được dành cho một cơ chế mở sẽ không được đề cập trong hướng dẫn này.

Bước 1: Phần mềm, Phần cứng và Vật liệu

Phần mềm:

Để thiết kế robot hình hộp nguyên mẫu của bạn, bạn cần sử dụng một chương trình CAD mà bạn chọn. Tôi đã sử dụng SolidWorks vì nó có sẵn cho tôi ở trường đại học của tôi. Một lựa chọn khác cho những người không có quyền truy cập là Autodesk Inventor, miễn phí cho sinh viên sử dụng với địa chỉ email.edu.

SolidWorks

Nhà phát minh Autodesk

Hướng dẫn này sẽ được thực hiện trong SolidWorks, nhưng vẫn phải dễ thực hiện đối với các chương trình CAD khác.

Để định dạng và gửi các tệp tin để cắt bằng laser, tôi đã sử dụng CorelDraw.

Tên một phần mềm đồ họa

Có nhiều chương trình khác tương thích với nhiều máy cắt laser khác.

Phần cứng:

Tôi đã sử dụng một máy cắt laser Epilog Legend 36EXT 50W. Nhiều máy cắt laser khác trên thị trường, nhưng điều này phục vụ tốt nhất nhu cầu của tôi về diện tích khắc, tốc độ và chất lượng kết quả.

Thông số kỹ thuật Epilog Legend

Vật liệu:

• Tấm acrylic 2x (.1 "x24" x30 ")
• 4x Động cơ DC
• 4x Động cơ gắn
• 4x bánh xe
• Súng bắn keo nóng
• Keo dán
• Bút đánh dấu bảng trắng
• Hộp các tông (nhỏ và vừa)
• USB

Tôi đã sử dụng các tấm acrylic trong suốt OPTIX mà tôi tìm thấy trong cửa hàng nghệ thuật của trường đại học của tôi. Bạn có thể mua trực tuyến tại đây hoặc sử dụng bất kỳ loại acrylic nào khác mà bạn có thể sử dụng.

Tôi đã sử dụng bánh xe Mecanum với động cơ đi kèm và giá gắn động cơ từ bộ RobotShop xương trần hiện đã hết hàng. Một bộ tương tự (và đắt hơn nhiều) vẫn còn trong kho ở đây. Bánh xe nào cũng được, bánh xe Mecanum chỉ đơn giản là phục vụ mục đích của tôi một cách hiệu quả nhất.

Bước 2: Các bộ phận

Để tạo ra nguyên mẫu robot hình hộp giống như tôi đã làm, bạn sẽ cần các phần sau:

• 1x chiều dài cơ sở
• 1x hàng đầu
• 1x trở lại
• 1x bên trái
• 1x bên phải
• 1x ngăn đáy
• 1x ngăn bên

Tất cả các bộ phận này sẽ kết nối với nhau bằng cách sử dụng các mấu và lỗ. Các tab này cần có chiều rộng bằng chiều dày vật liệu. Trong trường hợp của tôi, tôi đã sử dụng acrylic.1 ", vì vậy các tab và lỗ của tôi đều rộng.1". Nếu các mấu hoặc lỗ của bạn không có kích thước chính xác, các mảnh của bạn sẽ không khớp với nhau một cách liền mạch!

Bước 3: CAD chiều dài cơ sở

Vị trí và kích thước của giá gắn động cơ và lỗ đi dây của bạn sẽ thay đổi tùy thuộc vào loại giá gắn động cơ và động cơ bạn có. Do đó, chúng không được đưa ra trong các bản vẽ này.

Các lỗ đi dây cho phép bạn luồn dây động cơ vào khu vực bên dưới ngăn chứa đồ điện tử. Bằng cách này, bạn có thể cấp nguồn và điều khiển động cơ của mình mà không cần kéo thiết bị điện tử trên mặt đất.

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 4: CAD hàng đầu

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 5: Quay lại CAD

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 6: CAD bên trái

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 7: CAD bên phải

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 8: CAD đáy ngăn

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 9: CAD bên ngăn

Hãy nhớ rằng nếu vật liệu của bạn không dày.1 , thì kích thước của bạn sẽ không giống nhau!

Bước 10: Tạo DXF

Trước khi chuyển sang bước này, có thể hữu ích khi tạo một SolidWorks Assembly để đảm bảo rằng các kích thước của bạn đều chính xác và các bộ phận của bạn đều phù hợp.

Bây giờ bạn đã có tất cả các tệp CAD của mình, bạn cần chuẩn bị để cắt chúng bằng laser. Hầu hết các máy cắt laser sử dụng tệp.dxf, là tệp chứa dữ liệu vectơ. Máy cắt laser sẽ theo các vectơ này để cắt các bộ phận của bạn. Thông thường, máy cắt laser sẽ được kết nối với các máy tính độc lập có chức năng hạn chế. Nó có thể hữu ích hoặc thậm chí cần thiết để lưu các tệp DXF của bạn vào ổ USB để truy cập chúng từ các máy tính này.

Đối với mỗi phần, hãy lặp lại các bước sau:

• Nhấp vào "Tệp"
• Nhấp vào "Lưu dưới dạng"
• Điều hướng đến đích USB
• Nhấp vào "Lưu dưới dạng Loại"
• Nhấp vào "Dxf (*.dxf)"
• Nhấp vào để lưu"
• Nhấp vào "Xem hướng" (1)
• Nhấp vào mặt của phần bạn muốn laser cắt (2)
• Chọn hộp "Hiện tại" (3)
• Nhấp vào dấu kiểm màu xanh lá cây (4)
• Nhấp vào để lưu"

Tôi đã đính kèm DXF của mình bên dưới.

Bước 11: Định dạng trong CorelDraw

Mở CorelDraw. Từ màn hình mở, nhấp vào "Tệp", sau đó nhấp vào "Mới". Trong cửa sổ bật lên, đặt tên cho tệp CorelDraw của bạn. Tôi đặt tên tệp của mình là robot1 vì tôi sẽ tạo một tệp cho mỗi tấm acrylic mà tôi phải cắt. Đặt trường "Chiều rộng" và "Chiều cao" thành kích thước chính xác của tấm acrylic của bạn và đảm bảo rằng các đơn vị tính bằng inch. Nhấp vào "OK".

Một tài liệu trống sẽ xuất hiện trên màn hình của bạn. Nhấp vào "Tệp", sau đó "Mở". Chọn tất cả các tệp DXF mà bạn đã tạo cho dự án này và nhấp vào "Mở". Một cửa sổ bổ sung sẽ bật lên cho mỗi tệp. Trong "Đơn vị", chọn "Tiếng Anh" rồi chọn "OK" cho tất cả các cửa sổ. Tất cả các phần của bạn bây giờ sẽ được mở trong các tab riêng biệt.

Bạn sẽ nhận thấy rằng có thương hiệu SolidWorks ở dưới cùng của mỗi phần. Để xóa phần này, hãy nhấp vào một trong các hộp văn bản, giữ phím "Shift" trên bàn phím của bạn và nhấp vào hộp văn bản khác. Tay cầm sẽ xuất hiện ở các góc. Nhấn phím "Delete" và chúng sẽ biến mất. Làm điều này cho tất cả các bộ phận của bạn.

Sau khi nhãn hiệu SolidWorks bị xóa, hãy quay lại DXF đầu tiên của bạn. Bắt đầu từ bên ngoài góc trên cùng bên trái của bộ phận, hãy nhấp chuột và kéo nó ra bên ngoài góc dưới cùng bên phải. Một hộp đường đứt nét sẽ chạy theo con chuột của bạn khi bạn kéo nó. Đây là một công cụ lựa chọn. Đảm bảo rằng hộp bao quanh hoàn toàn tất cả các dòng của phần của bạn. Nếu bạn nhầm, hãy nhấn phím "Escape" để xóa lựa chọn của bạn và thử lại.

Khi toàn bộ phần được chọn, bạn sẽ nhận thấy nhiều chốt xung quanh mỗi dòng. Để tránh phải di chuyển và định dạng các dòng này một cách riêng biệt, hãy nhấp vào nút "Nhóm" ở ruy-băng trên cùng. Điều này sẽ cho phép bạn kéo tất cả các dòng cùng một lúc.

Trong khi bạn đã chọn phần, hãy sao chép phần đó. Sau đó, điều hướng trở lại tệp robot1 hình hộp trống của bạn và dán nó. Đặt nó ở góc trên cùng bên trái với lề ít nhất 1/8 "xung quanh các cạnh. Lặp lại quy trình này với nhiều bộ phận sẽ vừa với tấm acrylic đầu tiên của bạn. Đảm bảo rằng tất cả các bộ phận đều có lề ít nhất 1/8" trên tất cả các mặt.

Chọn tất cả các phần trong tài liệu. Trong ruy-băng trên cùng, hãy chọn menu thả xuống độ đậm của dòng và chọn "Đường chân tóc". Điều này cho máy cắt laser biết rằng bạn muốn cắt các đường nét hơn là khắc chúng.

Sử dụng quy trình tương tự để lắp tất cả các phần còn lại của bạn vào tấm acrylic thứ hai.

Bước 12: Thông số Máy cắt Laser

Nhấp vào "Tệp", sau đó "In". Thao tác này sẽ mở một hộp thoại tương tự như in tài liệu Word bình thường. Bạn sẽ nhận thấy rằng trong tab trên cùng bên phải có một thông báo cho biết "1 Vấn đề". Sau khi chúng tôi thiết lập chính xác các thông số của máy cắt laser, điều này sẽ giải quyết và thông báo "Không có vấn đề".

Chọn máy cắt laser của bạn làm máy in. Sau đó, nhấp vào "Tùy chọn" bên cạnh nó.

Cửa sổ tiếp theo là phần mềm Epilog. Có một số bước ở đây, nhưng thứ tự không quan trọng. Chỉ cần đảm bảo nhận được tất cả!

• Chọn "Tự động lấy nét" trong phần "Tùy chọn"
• Chọn "Vectơ" trong phần "Loại công việc" ("Raster" là để khắc)
• Đặt trường "Chiều rộng" và "Chiều cao" trong phần "Kích thước mảnh"
• Đặt "Tốc độ" thành 15%
• Đặt "Power" thành 100%
• Đặt "Tần số" thành 5000 Hz

Tất cả các cài đặt Tốc độ, Công suất và Tần số đều được đề xuất cho acrylic dày 1/8 trong sách hướng dẫn sử dụng máy cắt laser. Ngoài ra còn có các độ dày khác và các vật liệu khác cũng được liệt kê.

Hướng dẫn sử dụng Epilog

Nhấp vào "OK". Bạn sẽ được quay lại cửa sổ in. Tab trên cùng bên phải bây giờ sẽ hiển thị "Không có vấn đề". Nếu nó vẫn liệt kê các vấn đề, hãy kiểm tra lại tùy chọn của bạn. Khi không tìm thấy sự cố nào, hãy nhấp vào "In".

Bước 13: Quy trình cắt

Tôi đã sử dụng gỗ và các thiết kế từ một dự án khác cho những bức ảnh ví dụ này vì acrylic trong thực tế không thể nhìn thấy dưới nắp kính của máy cắt laser.

Sau khi tài liệu được gửi đến máy cắt laser bằng cách nhấp vào "In", hãy chuyển sang máy cắt laser. Xác định vị trí van khí nén và đảm bảo rằng nó đang bật. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng máy cắt laser đã được bật. Mở nắp và đặt acrylic của bạn ở góc trên bên trái. Đây là điểm gốc hoặc (0, 0) của khu vực của máy cắt laser. Đóng nắp máy cắt laser. Trong màn hình nhỏ phía trước, bạn sẽ thấy số và tên công việc. Tên công việc phải khớp với tên tài liệu CorelDraw mà bạn đã gửi. Nếu tên không khớp, hãy đảm bảo rằng máy cắt laser được kết nối đúng cách với máy tính và lặp lại quá trình in. Nhấn nút "Bắt đầu" màu xanh lá cây khi bạn đã xác minh rằng bạn có công việc phù hợp trên màn hình. Tia laser sẽ di chuyển trên vật liệu của bạn và tự động lấy nét. Sau khi được lấy nét, nó sẽ di chuyển đến vị trí đầu tiên và bắt đầu cắt. Đừng để máy cắt laser của bạn không được giám sát.

Vì các giá trị Tốc độ, Công suất và Tần số trên máy cắt laser chỉ được khuyến nghị, bạn có thể cần phải cắt nhiều lần để cắt hoàn toàn vật liệu. Điều quan trọng là bạn không di chuyển tài liệu của mình hoặc di chuyển bất kỳ dòng nào trong CorelDraw. Nếu bạn làm vậy, vết cắt có thể bị hủy hoại! Điều duy nhất bạn sẽ thay đổi là cài đặt Tốc độ và Nguồn. Sau đường cắt ban đầu, bạn muốn thực hiện các đường chuyền nhanh hơn và ít mạnh hơn.

Đối với các đường chuyền tiếp theo, tăng 10% tốc độ và giảm 10% sức mạnh. Tiếp tục thực hiện các đường chuyền cho đến khi bạn thấy rằng tất cả các miếng cắt ra của bạn đã "rơi" hoặc "rơi". Điều này cho thấy rằng tất cả các bộ phận đã được cắt hoàn toàn và bạn sẽ không gặp khó khăn gì khi tháo chúng ra. Một miếng đã cắt hoàn toàn sẽ hơi thấp hơn mức của các miếng chưa cắt.

Hãy lưu ý rằng khi tia laser chiếu vào khu vực khắc khi nó cắt toàn bộ vật liệu, nó có thể tạo ra tia lửa hoặc tia chớp sáng. Đừng sốc, nhưng hãy sẵn sàng tạm dừng máy cắt laser nếu vật liệu rất dễ cháy vì nó có thể bắt lửa. Có hai cách để dừng máy cắt laser. Nút màu đỏ tạm dừng quá trình cắt và tắt tia laser nhưng vẫn giữ nguyên vị trí. Có thể tiếp tục công việc bằng cách nhấn vào nút màu xanh lá cây. Nút đặt lại tạm dừng quá trình cắt, tắt tia laser và hoàn toàn hủy bỏ công việc. Điều này có nghĩa là tia laser quay trở lại điểm gốc và bạn phải bắt đầu lại hoàn toàn vết cắt của mình.

Sau khi bạn chắc chắn rằng các bộ phận của bạn đã được cắt hoàn toàn, hãy tháo chúng ra khỏi máy cắt laser và lặp lại nếu cần cho đến khi tất cả các bộ phận được cắt.

Bước 14: Lắp ráp

Lắp ráp các bộ phận này hơi giống như làm một trò chơi ghép hình! Một điều mà tôi thấy hữu ích trước khi làm nóng súng bắn keo nóng là sử dụng bút đánh dấu bảng trắng để đánh dấu miếng nào là miếng nào và mặt nào lên hoặc xuống. Sau đó, tôi lắp ráp tất cả các mảnh một cách lỏng lẻo mà không cần keo, chỉ để kiểm tra lại xem mọi thứ đã khớp đúng chưa.

Khi sử dụng keo nóng, hãy đảm bảo rằng bạn đang làm việc trên một vật liệu hy sinh như bìa cứng hoặc gỗ vụn. Keo nóng có thể làm hỏng nhiều bề mặt như thảm, khăn trải bàn, hoặc mặt bàn.

Bắt đầu với phía bên phải và phía sau. Đẩy ít keo nóng vào bên trong các lỗ phía sau trên miếng bên phải. Đẩy các mấu bên phải trên mảnh sau vào các lỗ trên mảnh bên phải. Sử dụng hộp các tông để đảm bảo rằng chúng ở một góc vuông và để keo khô.

Tiếp theo, sử dụng mảnh bên trái và lặp lại quy trình tương tự với các lỗ bên trái và các mấu bên trái phía sau. Một lần nữa sử dụng hộp các tông để đảm bảo rằng các mảnh ở góc vuông.

Tiếp theo, lấy phần đáy ngăn. Phết ít keo nóng vào bên trong các lỗ trung tâm bên trái và các lỗ trung tâm phía sau. Đẩy các mấu dưới cùng của ngăn vào các lỗ này. Nâng đáy ngăn lên hộp các tông để đảm bảo rằng nó bằng phẳng. Để keo nóng khô.

Sắp xong! Lấy cạnh ngăn và đẩy ít keo nóng vào các lỗ dưới cùng của ngăn và các lỗ thẳng đứng phía sau. Đặt mặt ngăn vào các lỗ và mấu thích hợp và để keo nóng khô.

Cuối cùng, lấy miếng trên cùng. Phết ít keo nóng vào tất cả các lỗ trên miếng trên cùng. Đẩy miếng trên cùng lên các mấu vừa khít và để keo nóng khô.

Riêng biệt, hãy làm theo hướng dẫn lắp ráp cho bánh xe, giá gắn động cơ và động cơ của bạn. Gắn các mảnh đã lắp ráp vào chiều dài cơ sở của bạn.

Cẩn thận để không để keo nóng dính vào bánh xe hoặc động cơ của bạn, hãy đẩy keo nóng vào tất cả các lỗ trên trục cơ sở. Lấy các ngăn bên trái, bên phải, phía sau, phía trên và đã được lắp ráp và đẩy nó vào các lỗ trên trục cơ sở.

Bây giờ bạn có robot hình hộp rất của riêng bạn!

Dưới đây là một số hướng dẫn hữu ích về cách tiếp tục với dự án này bằng cách cấp nguồn và điều khiển động cơ bằng Arduino:

Điều khiển Động cơ DC bằng Arduino

Bộ điều khiển động cơ với Arduino

Cảm ơn vì đã đọc! Vui lòng đăng bất kỳ câu hỏi hoặc mẹo nào mà bạn có thể có, và chúc bạn vui vẻ!