अरचनोइड: 16 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

सबसे पहले, हम आपके समय और विचार के लिए आपको धन्यवाद देना चाहते हैं। मेरे साथी टियो मारेलो और मैं, चेज़ लीच ने इस परियोजना पर काम करने और इसमें पेश की गई चुनौतियों पर काबू पाने में बहुत मज़ा किया। वर्तमान में हम विल्क्स बर्रे एरिया स्कूल डिस्ट्रिक्ट एस.टी.ई.एम. के छात्र हैं। अकादमी मैं एक जूनियर हूं और टियो एक सोफोमोर है। हमारा प्रोजेक्ट, अरचनोइड एक चौगुना रोबोट है जिसे हमने एक 3D प्रिंटर, ब्रेड बोर्ड और एक Arduino MEGA 2560 R3 बोर्ड का उपयोग करके बनाया है। परियोजना के लिए लक्षित लक्ष्य एक चलने वाला चौगुना रोबोट बनाना था। बहुत सारे काम और परीक्षण के बाद हमने सफलतापूर्वक काम करने वाला चौगुना रोबोट बनाया है। हम इस अवसर के लिए उत्साहित और आभारी हैं कि आपको हमारी परियोजना, अरचनोइड पेश करने का अवसर मिला है।

चरण 1: सामग्री

चौगुनी रोबोट के लिए हमने जिन सामग्रियों का इस्तेमाल किया उनमें शामिल हैं: 3डी प्रिंटर, सपोर्ट मटीरियल वॉशर, 3डी प्रिंट ट्रे, 3डी प्रिंट मटीरियल, वायर कटर, ब्रेडबोर्ड, बैटरी होल्डर, एक कंप्यूटर, एए बैटरी, इलेक्ट्रिकल टेप, स्कॉच टेप, एमजी90एस टावर प्रो सर्वो मोटर्स, क्रेजी ग्लू, अरुडिनो मेगा 2560 आर3 बोर्ड, जम्पर वायर, आविष्कारक 2018 सॉफ्टवेयर और अरुडिनो आईडीई सॉफ्टवेयर। सॉफ्टवेयर को चलाने के लिए हमने कंप्यूटर का इस्तेमाल किया और 3डी प्रिंटर का इस्तेमाल किया। हमने मुख्य रूप से भागों को डिजाइन करने के लिए आविष्कारक सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया है, इसलिए इसे घर पर बनाने वाले किसी के लिए भी आवश्यक नहीं है क्योंकि हमारे द्वारा बनाई गई सभी भाग फ़ाइलें इस निर्देश पर प्रदान की जाती हैं। Arduino IDE सॉफ़्टवेयर का उपयोग रोबोट की प्रोग्रामिंग के लिए किया गया था जो इसे घर पर बनाने वाले लोगों के लिए भी अनावश्यक है क्योंकि हमने वह प्रोग्राम भी प्रदान किया है जिसका हम उपयोग कर रहे हैं। ३डी प्रिंटर, सपोर्ट मटीरियल वॉशर, ३डी प्रिंट मटेरियल, और ३डी प्रिंट ट्रे सभी का उपयोग अरचनोइड से बने भागों को बनाने की प्रक्रिया के लिए किया गया था। हमने बैटरी होल्डर का उपयोग किया, बैटरी पैक बनाने के लिए AA बैटरी, जम्पर वायर, इलेक्ट्रिकल टेप और वायर कटर का एक साथ उपयोग किया गया। बैटरियों को बैटरी होल्डरों में डाल दिया गया और वायर कटर का उपयोग बैटरी पैक और जम्पर तारों दोनों के तारों के सिरे को काटने के लिए किया गया ताकि उन्हें अलग किया जा सके और एक साथ घुमाया जा सके, फिर बिजली के टेप से टेप किया जा सके। ब्रेडबोर्ड, जम्पर वायर, बैटरी पैक और अर्डियुनो का उपयोग एक सर्किट बनाने के लिए किया गया था जो मोटर्स को बिजली की आपूर्ति करता था और उन्हें Arduino के नियंत्रण पिन से जोड़ता था। क्रेजी ग्लू का उपयोग सर्वो मोटर्स को रोबोट के पुर्जों से जोड़ने के लिए किया गया था। रोबोट के अन्य तत्वों को माउंट करने के लिए ड्रिल और स्क्रू का उपयोग किया गया था। शिकंजा प्रदान की गई तस्वीर की तरह दिखना चाहिए लेकिन आकार निर्णय पर आधारित हो सकता है। स्कॉच टेप और जिप टाई का उपयोग मुख्य रूप से तार प्रबंधन के लिए किया जाता था। अंत में, हमने उन सामग्रियों पर कुल 51.88 डॉलर खर्च किए जो हमारे पास नहीं थे।

आपूर्ति जो हमारे हाथ में थी

1. (राशि: १) ३डी प्रिंटर
2. (राशि: 1) समर्थन सामग्री वॉशर
3. (राशि: ५) ३डी प्रिंट ट्रे
4. (राशि: २७.३९ इंच ^ ३) ३डी प्रिंट सामग्री
5. (राशि: १) वायर कटर
6. (राशि: १) ड्रिल
7. (राशि: 24) पेंच
8. (राशि: १) ब्रेडबोर्ड
9. (राशि: 4) बैटरी धारक
10. (राशि: १) कंप्यूटर
11. (राशि: 8) एए बैटरी
12. (राशि: 4) ज़िप टाई
13. (राशि: १) विद्युत टेप
14. (राशि: १) स्कॉच टेप

आपूर्ति जो हमने खरीदी

1. (राशि: 8) MG90S टॉवर प्रो सर्वो मोटर्स (कुल लागत: $23.99)
2. (राशि: 2) क्रेजी ग्लू (कुल लागत: $7.98)
3. (राशि: १) Arduino MEGA २५६० R3 बोर्ड (कुल लागत: $१२.९५)
4. (राशि: 38) जम्पर तार (कुल लागत: $6.96)

सॉफ्टवेयर की आवश्यकता

1. आविष्कारक 2018
2. Arduino एकीकृत विकास पर्यावरण

चरण 2: विधानसभा में बिताए घंटे

हमने अपने चौगुने रोबोट के निर्माण पर काफी घंटे बिताए, लेकिन सबसे बड़ा समय जो हमने इस्तेमाल किया वह अरचनोइड प्रोग्रामिंग पर खर्च किया गया था। रोबोट को प्रोग्राम करने में हमें लगभग 68 घंटे लगे, 57 घंटे प्रिंटिंग, 48 घंटे डिजाइनिंग, 40 घंटे असेंबलिंग और 20 घंटे परीक्षण।

चरण 3: एसटीईएम अनुप्रयोग

विज्ञान

हमारी परियोजना का वैज्ञानिक पहलू उस सर्किट को बनाते समय काम आता है जिसका उपयोग सर्वो मोटर्स को शक्ति देने के लिए किया गया था। हमने सर्किट की अपनी समझ को लागू किया, विशेष रूप से समानांतर सर्किट की संपत्ति। यह गुण यह है कि समानांतर सर्किट सर्किट के भीतर सभी घटकों को समान वोल्टेज की आपूर्ति करते हैं।

प्रौद्योगिकी

अरचनोइड के डिजाइन, संयोजन और प्रोग्रामिंग की पूरी प्रक्रिया के दौरान प्रौद्योगिकी का हमारा उपयोग बहुत महत्वपूर्ण था। हमने संपूर्ण चौगुनी रोबोट बनाने के लिए कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर, आविष्कारक का उपयोग किया, जिसमें शामिल हैं: शरीर, ढक्कन, जांघ और बछड़े। डिज़ाइन किए गए सभी भाग एक 3D प्रिंटर से प्रिंट किए गए थे। Arduino I. D. E का उपयोग करना। सॉफ्टवेयर, हम Arachnoid चलने के लिए Arduino और सर्वो मोटर्स का उपयोग करने में सक्षम थे।

अभियांत्रिकी

हमारी परियोजना का इंजीनियरिंग पहलू चौगुनी रोबोट के लिए बनाए गए भागों को डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली पुनरावृत्ति प्रक्रिया है। हमें मोटरों को जोड़ने और अरुडिनो और ब्रेडबोर्ड को घर में रखने के तरीकों पर विचार-मंथन करना था। परियोजना के प्रोग्रामिंग पहलू के लिए हमें उन समस्याओं के संभावित समाधानों के बारे में रचनात्मक रूप से सोचने की भी आवश्यकता है जो हमें मिलीं। अंत में हमने जिस विधि का उपयोग किया वह प्रभावी थी और हमें रोबोट को उस तरीके से आगे बढ़ने में मदद मिली जिसकी हमें आवश्यकता थी।

गणित

हमारी परियोजना का गणितीय पहलू वोल्टेज की मात्रा और वर्तमान की गणना करने के लिए समीकरणों का उपयोग है जो हमें मोटर को शक्ति देने के लिए आवश्यक है जिसके लिए ओम के नियम के आवेदन की आवश्यकता होती है। हमने रोबोट के लिए बनाए गए सभी अलग-अलग हिस्सों के आकार की गणना करने के लिए गणित का भी उपयोग किया।

चरण 4: दूसरा पुनरावृत्ति चौगुना रोबोट ढक्कन

अरचनोइड के लिए ढक्कन को नीचे चार खूंटे के साथ डिजाइन किया गया था जो आकार में थे और शरीर पर बने छिद्रों के अंदर रखे गए थे। ये खूंटे, क्रेजी ग्लू की सहायता से रोबोट के शरीर पर ढक्कन लगाने में सक्षम थे। यह हिस्सा Ardiuno की सुरक्षा में मदद करने और रोबोट को अधिक पूर्ण रूप देने के लिए बनाया गया था। हमने मौजूदा डिजाइन के साथ आगे बढ़ने का फैसला किया लेकिन इसे चुनने से पहले डिजाइन के दो पुनरावृत्तियों से गुजरना पड़ा।

चरण 5: दूसरा पुनरावृत्ति चौगुनी रोबोट बॉडी

यह हिस्सा जांघ के हिस्सों, अरुडिनो और ब्रेडबोर्ड को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग की जाने वाली चार मोटरों को रखने के लिए बनाया गया था। शरीर के किनारों पर डिब्बों को उन मोटरों से बड़ा बनाया गया था जिनका उपयोग हम वर्तमान में उस प्रोजेक्ट के लिए कर रहे हैं जो स्पेसर भाग को ध्यान में रखकर किया गया था। इस डिजाइन ने अंततः पर्याप्त गर्मी फैलाव की अनुमति दी और शरीर को संभावित नुकसान के बिना शिकंजा का उपयोग करके मोटर्स को संलग्न करना संभव बना दिया, जो पुनर्मुद्रण में अधिक समय लेगा। सामने के छेद और शरीर के पिछले हिस्से में एक दीवार की कमी उद्देश्यपूर्ण ढंग से की गई थी ताकि तारों को Arduino और ब्रेडबोर्ड में चलाया जा सके। शरीर के बीच में जगह Arduino, ब्रेडबोर्ड, और बैटरी के लिए डिजाइन की गई थी। इसमें चार छेद भी हैं जो विशेष रूप से सर्वो मोटर्स के तारों के माध्यम से और में चलाने के लिए विशेष रूप से भाग के नीचे डिजाइन किए गए हैं। रोबोट के पीछे। यह हिस्सा सबसे महत्वपूर्ण में से एक है क्योंकि यह आधार के रूप में कार्य करता है जिसके लिए हर दूसरे हिस्से को डिजाइन किया गया था। प्रदर्शित होने पर निर्णय लेने से पहले हम दो पुनरावृत्तियों से गुज़रे।

चरण 6: दूसरा पुनरावृत्ति सर्वो मोटर स्पेसर

सर्वो मोटर स्पेसर को विशेष रूप से अरचनोइड के शरीर के किनारों पर डिब्बों के लिए डिज़ाइन किया गया था। इन स्पेसर्स को इस विचार के साथ डिजाइन किया गया था कि शरीर के किनारे में कोई भी ड्रिलिंग संभावित रूप से खतरनाक हो सकती है और हमें बड़े हिस्से को दोबारा प्रिंट करने में सामग्री और समय बर्बाद कर सकती है। इसलिए हम इसके बजाय स्पेसर के साथ गए, जिसने न केवल इस मुद्दे को हल किया, बल्कि हमें मोटरों के लिए एक बड़ा स्थान बनाने की अनुमति दी, जो ओवरहीटिंग को रोकने में मदद करता है। स्पेसर दो पुनरावृत्तियों के माध्यम से चला गया। मूल विचार में शामिल थे: दोनों तरफ दो पतली दीवारें जो एक दूसरे स्पेसर से जुड़ी थीं। इस विचार को समाप्त कर दिया गया था क्योंकि हम हालांकि प्रत्येक पक्ष को अलग-अलग ड्रिल करना आसान होगा, इसलिए यदि एक क्षतिग्रस्त हो गया, तो दूसरे को भी फेंकने की आवश्यकता नहीं होगी। हमने इनमें से 8 टुकड़े मुद्रित किए जो शरीर पर मोटर डिब्बे के ऊपर और नीचे गोंद करने के लिए पर्याप्त थे। हमने तब एक ड्रिल का उपयोग किया था जो एक पायलट छेद बनाने के लिए टुकड़े के लंबे किनारे पर केंद्रित था जिसे तब मोटर के दोनों ओर एक स्क्रू के लिए माउंट करने के लिए उपयोग किया जाता था।

चरण 7: दूसरा पुनरावृत्ति चौगुना रोबोट लेग जांघ भाग

यह हिस्सा रोबोट के पैर की जांघ या ऊपरी आधा हिस्सा होता है। यह उस हिस्से के अंदर एक छेद के साथ डिजाइन किया गया था जो विशेष रूप से आर्मेचर के लिए बनाया गया था जो मोटर के साथ आया था जिसे हमारे रोबोट के लिए संशोधित किया गया था। हमने उस हिस्से के तल पर एक स्लॉट भी जोड़ा जो मोटर के लिए बनाया गया था जिसका उपयोग पैर के निचले आधे हिस्से को स्थानांतरित करने के लिए किया जाएगा। यह हिस्सा पैर के अधिकांश प्रमुख आंदोलन को संभालता है। इस भाग का वर्तमान पुनरावृत्ति जो हम उपयोग कर रहे हैं वह दूसरा है क्योंकि पहले में एक चंकीयर डिज़ाइन था जिसे हमने तय किया था कि वह अनावश्यक था।

चरण 8: चतुर्भुज रोबोट घुटने के जोड़ का 5 वां पुनरावृत्ति

घुटने का जोड़ डिजाइन करने के लिए अधिक मुश्किल भागों में से एक था। इसमें कई गणना और परीक्षण हुए लेकिन दिखाया गया वर्तमान डिज़ाइन काफी अच्छी तरह से काम करता है। बछड़े या निचले पैर पर मोटर की गति को कुशलता से स्थानांतरित करने के लिए इस भाग को मोटर के चारों ओर जाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इसे बनाने के लिए डिज़ाइन और रीडिज़ाइन के पाँच पुनरावृत्तियों की आवश्यकता थी, लेकिन छिद्रों के चारों ओर बनाई गई विशिष्ट आकृति ने गति की संभावित डिग्री को अधिकतम किया, जबकि उस ताकत को जब्त नहीं किया जिसकी हमें आवश्यकता थी। हमने अधिक आर्मेचर का उपयोग करके मोटर्स को भी संलग्न किया जो कि किनारों पर छेद में फिट होते हैं और मोटर पर पूरी तरह से फिट होते हैं जिससे हमें इसे रखने के लिए स्क्रू का उपयोग करने की अनुमति मिलती है। टुकड़े के तल पर पायलट छेद ने ड्रिलिंग और संभावित नुकसान से बचना संभव बना दिया।

चरण 9: तीसरा पुनरावृत्ति चौगुना रोबोट लेग बछड़ा

रोबोट के पैर का दूसरा भाग इस तरह से बनाया गया था कि रोबोट अपने पैर को कैसे भी सेट कर ले, यह हमेशा समान मात्रा में कर्षण बनाए रखता है। यह पैर के अर्धवृत्ताकार डिजाइन और फोम पैड के लिए धन्यवाद है जिसे हमने काट दिया और नीचे से चिपका दिया। यह अंततः अपने उद्देश्य को अच्छी तरह से पूरा करता है जो रोबोट को जमीन को छूने और चलने की इजाजत देता है। हम इस डिजाइन के साथ तीन पुनरावृत्तियों से गुजरे, जिसमें मुख्य रूप से लंबाई और पैर के डिजाइन में बदलाव शामिल थे।

चरण 10: पार्ट्स आविष्कारक फ़ाइलों के लिए डाउनलोड

ये फ़ाइलें आविष्कारक की हैं। वे विशेष रूप से उन सभी तैयार भागों के लिए भाग फ़ाइलें हैं जिन्हें हमने इस परियोजना के लिए डिज़ाइन किया है।

चरण 11: विधानसभा

हमने जो वीडियो प्रदान किया है, वह बताता है कि हमने अरचनोइड को कैसे इकट्ठा किया, लेकिन एक बिंदु जिसका उल्लेख नहीं किया गया था, वह यह है कि आपको मोटर के दोनों किनारों से प्लास्टिक के ब्रैकेट को काटकर निकालना होगा और जहां यह हुआ करता था, वहां सैंडिंग करना होगा।. प्रदान की गई अन्य तस्वीरें विधानसभा के दौरान की हैं।

चरण 12: प्रोग्रामिंग

Arduino प्रोग्रामिंग भाषा C प्रोग्रामिंग भाषा पर आधारित है। Arduino कोड संपादक के अंदर, यह हमें दो कार्य देता है।

• शून्य सेटअप (): इस फ़ंक्शन के अंदर का सभी कोड शुरुआत में एक बार चलता है
• शून्य लूप (): फ़ंक्शन के अंदर का कोड बिना अंत के लूप करता है।

कोड के बारे में अधिक जानकारी देखने के लिए नारंगी लिंक पर क्लिक करके नीचे देखें!

यह चलने का कोड है।

#शामिल

क्लास सर्वो मैनेजर{

सह लोक:

सर्वो फ्रंटराइट जांघ;

सर्वो फ्रंटराइटनी;

सर्वो बैकराइट जांघ;

सर्वो बैकराइटनी;

सर्वो फ्रंटलेफ्ट जांघ;

सर्वो फ्रंट लेफ्टनी;

सर्वो बैकलेफ्ट जांघ;

सर्वो बैकलेफ्टनी;

व्यर्थ व्यवस्था(){

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,

इंट एफआरके, इंट बीआरके, इंट एफएलके, इंट बीएलके){

FrontRightThigh.write (एफआरटी);

BackRightThigh.write (बीआरटी);

FrontLeftThigh.write(FLT);

BackLeftThigh.write (बीएलटी);

FrontRightKnee.write(FRK);

BackRightKnee.write(BRK);

FrontLeftKnee.write(FLK);

BackLeftKnee.write(BLK);

}

};

सर्वो प्रबंधक प्रबंधक;

व्यर्थ व्यवस्था(){

प्रबंधक.सेटअप ();

}

शून्य लूप () {

मैनेजर.राइट लेग्स (90, 90, 90, 90, 90+30, 90-35, 90-30, 90+35);

देरी (1000);

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

देरी (5000);

मैनेजर.राइट लेग्स (90, 60, 110, 90, 90+30, 90-65, 90-30, 90+35);

देरी (1000);

मैनेजर.राइट लेग्स (70, 60, 110, 90, 90+30, 90-65, 90-30, 90+35);

देरी (1000);

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

देरी (1000);

मैनेजर.राइट लेग्स (90, 90, 90, 90, 90+30, 90-35, 90-30, 90+35);

देरी (1000);

}

देखें rawQuad.ino GitHub द्वारा ❤ के साथ होस्ट किया गया

चरण 13: परीक्षण

हमने यहां जो वीडियो जोड़े हैं उनमें से हम अरचनोइड का परीक्षण कर रहे हैं। जिन बिंदुओं पर आप इसे चलते हुए देखते हैं, वे थोड़े छोटे हैं लेकिन हमारा मानना है कि इससे आपको अंदाजा हो जाएगा कि चौगुनी रोबोट का चलना कैसे हुआ। अपनी परियोजना के अंत में हमें यह चलने के लिए मिला लेकिन बहुत धीमी गति से इसलिए हमारा लक्ष्य पूरा हो गया। इससे पहले के वीडियो हम उन मोटरों का परीक्षण कर रहे हैं जिन्हें हमने पैर के ऊपरी हिस्से के लिए जोड़ा था।

चरण 14: डिजाइनिंग और छपाई की प्रक्रिया के दौरान

हमने यहां जो वीडियो जोड़े हैं, वे मुख्य रूप से हमारे द्वारा बनाए गए भागों को डिजाइन करने और प्रिंट करने की प्रक्रिया के दौरान प्रगति की जांच करते हैं।

चरण 15: संभावित सुधार

हमने यह सोचने में समय लिया कि अगर हमारे पास इसके साथ अधिक समय होता और हम कुछ विचारों के साथ आए तो हम अरचनोइड के साथ कैसे आगे बढ़ेंगे। हम अरचनोइड को पावर देने के लिए एक बेहतर तरीके की तलाश करेंगे जिसमें शामिल हैं: एक बेहतर, हल्का बैटरी पैक ढूंढना जिसे रिचार्ज किया जा सके। हम अपने द्वारा बनाए गए हिस्से को फिर से डिज़ाइन करके डिज़ाइन किए गए पैर के ऊपरी आधे हिस्से में सर्वो मोटर्स को जोड़ने के लिए एक बेहतर तरीके की तलाश करेंगे। एक और विचार जो हमने किया है वह है रोबोट को एक कैमरा संलग्न करना ताकि इसका उपयोग उन क्षेत्रों में प्रवेश करने के लिए किया जा सके जो अन्यथा लोगों द्वारा पहुंच योग्य नहीं हैं। जब हम रोबोट को डिजाइन और असेंबल कर रहे थे तो ये सभी विचार हमारे दिमाग में चले गए थे लेकिन समय की कमी के कारण हम उनका पीछा नहीं कर पाए।

चरण 16: अंतिम डिजाइन

अंत में, जिस तरह से हमारा अंतिम डिजाइन निकला, उससे हम काफी खुश हैं और आशा करते हैं कि आप भी ऐसा ही महसूस करेंगे। समय व विचार देने के लिए आपका धन्यवाद।