عمل نموذج أولي لروبوت Boxy: 14 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

في صفي Humanoids المستند إلى المشروع في جامعة كارنيجي ميلون ، اخترت تصميم وإنشاء نموذج أولي لروبوت تسليم بسيط. من أجل التمكن من تصنيعها بسعر رخيص وسريع ، كان التصميم يشبه الصندوق وصغير الحجم. بمجرد أن تتعلم كيفية صنع صندوق باستخدام قاطع الليزر ، تصبح الاحتمالات لا حصر لها للأشياء الأخرى التي يمكنك صنعها باستخدام نفس المبادئ. سيأخذك هذا البرنامج التعليمي خطوة بخطوة خلال عملية تصميم الجسم والنماذج الأولية ، مع العديد من الصور ولقطات الشاشة على طول الطريق.

يحتوي هذا التصميم على قسم واحد مخصص لحمل أشياء مثل الكتب المدرسية وأكوام الورق التي يبلغ حجمها 8.5 × 11 تقريبًا. هناك مساحة صغيرة للمناورة في التصميم ، لذا لا ينبغي أن يكون ضيقًا. يوجد تحت الحجرة مساحة للإلكترونيات. يمكن أن تناسب هذه المساحة وحدات التحكم في المحرك ، ولوحات Arduino ، واللوحات ، وشرائح Bluetooth ، وما إلى ذلك. يتم حفظ المنطقة الموجودة على يمين المقصورة لآلية فتح لن يتم تغطيتها في هذا البرنامج التعليمي.

الخطوة 1: البرامج والأجهزة والمواد

برمجة:

من أجل تصميم النموذج الأولي للروبوت الصندوقي ، تحتاج إلى استخدام برنامج CAD من اختيارك. لقد استخدمت SolidWorks لأنها كانت متاحة لي في جامعتي. خيار آخر لأولئك الذين ليس لديهم وصول هو Autodesk Inventor ، وهو مجاني لاستخدام الطلاب مع عنوان بريد إلكتروني.edu.

اعمال صعبة

مخترع أوتوديسك

سيتم تنفيذ هذا البرنامج التعليمي في SolidWorks ، ولكن لا يزال من السهل متابعته لبرامج CAD الأخرى.

لتنسيق الملفات وإرسالها إلى قطع الليزر ، استخدمت CorelDraw.

كوريل دراو

هناك العديد من البرامج الأخرى المتوافقة مع العديد من أدوات القطع بالليزر الأخرى.

المعدات:

لقد استخدمت آلة القطع بالليزر Epilog Legend 36EXT 50W. تتوفر العديد من أدوات القطع بالليزر الأخرى في السوق ، ولكن هذا يخدم احتياجاتي على أفضل وجه من حيث مساحة النقش والسرعة والجودة الناتجة.

المواصفات الفنية لـ Epilog Legend

المواد:

• 2 × لوح أكريليك (.1 "× 24" × 30 ")
• 4x DC Motors
• 4x موتور يتصاعد
• 4x عجلات
• مسدس الغراء الساخن
• عصي الغراء
• قلم السبورة
• علب كرتون (صغيرة ومتوسطة)
• يو اس بي

لقد استخدمت ألواح الأكريليك الشفافة OPTIX التي وجدتها في متجر الفنون في جامعتي. يمكنك شرائه عبر الإنترنت هنا أو استخدام أي أكريليك آخر يمكنك الحصول عليه.

لقد استخدمت عجلات Mecanum مع المحركات المصاحبة وحوامل المحرك من مجموعة RobotShop المكشوفة والتي أصبحت غير متوفرة الآن. لا تزال مجموعة مماثلة (وأكثر تكلفة) متوفرة هنا. ستعمل أي عجلات ، لقد خدمت عجلات Mecanum هدفي بشكل أكثر فاعلية.

الخطوة 2: الأجزاء

لإنشاء نفس النموذج الأولي للروبوت يشبه الصندوق كما فعلت ، ستحتاج إلى الأجزاء التالية:

• قاعدة عجلات 1x
• 1x الجزء العلوي
• 1x مرة أخرى
• 1x الجانب الأيسر
• 1x الجانب الأيمن
• 1x الجزء السفلي من المقصورة
• 1x جانب المقصورة

ستتصل جميع هذه الأجزاء ببعضها البعض باستخدام علامات التبويب والثقوب. تحتاج علامات التبويب هذه إلى عرض سمك المادة. في حالتي ، استخدمت 0.1 "أكريليك ، لذلك كانت علامات التبويب والثقوب الخاصة بي كلها 0.1". إذا كان حجم علامات التبويب أو الثقوب الخاصة بك غير صحيح ، فلن تتناسب قطعك مع بعضها بسلاسة!

الخطوة 3: قاعدة العجلات CAD

ستتغير مواقع وأبعاد حوامل المحرك وفتحات الأسلاك وفقًا لأنواع حوامل المحرك والمحركات التي لديك. لذلك ، لم يتم ذكرهم في هذه الرسومات.

تسمح لك فتحات الأسلاك بإدخال أسلاك المحرك في المنطقة الموجودة أسفل المقصورة حيث توجد الأجهزة الإلكترونية. بهذه الطريقة ، يمكنك تشغيل محركاتك والتحكم فيها دون سحب إلكترونياتك على الأرض.

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة 4: أعلى CAD

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة 5: رجوع CAD

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة 6: الجانب الأيسر CAD

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة 7: الجانب الأيمن CAD

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة 8: المقصورة السفلية CAD

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة 9: جانب المقصورة CAD

تذكر أنه إذا لم تكن المادة الخاصة بك بسمك 0.1 بوصة ، فلن تكون أبعادك هي نفسها!

الخطوة العاشرة: إنشاء ملف DXF

قبل الانتقال إلى هذه الخطوة ، قد يكون من المفيد إنشاء مجموعة SolidWorks للتأكد من أن أبعادك كلها صحيحة وأن أجزائك كلها مناسبة.

الآن بعد أن أصبح لديك جميع ملفات CAD الخاصة بك ، فأنت بحاجة إلى التحضير لقصها بالليزر. تستخدم معظم أدوات القطع بالليزر ملف.dxf ، وهو ملف يحتوي على بيانات متجهية. سيتبع قاطع الليزر هذه المتجهات لقطع الأجزاء الخاصة بك. في كثير من الأحيان ، سيتم توصيل قواطع الليزر بأجهزة كمبيوتر قائمة بذاتها ذات وظائف محدودة. يمكن أن يكون مفيدًا أو حتى مطلوبًا حفظ ملفات DXF على محرك أقراص USB للوصول إليها من أجهزة الكمبيوتر هذه.

لكل جزء ، كرر الخطوات التالية:

• انقر فوق "ملف"
• انقر فوق "حفظ باسم"
• انتقل إلى وجهة USB
• انقر فوق "حفظ كنوع"
• انقر فوق "Dxf (*.dxf)"
• انقر فوق "حفظ"
• انقر فوق "عرض الاتجاه" (1)
• انقر فوق وجه الجزء الذي تريد قطع الليزر (2)
• حدد المربع "الحالي" (3)
• انقر فوق علامة الاختيار الخضراء (4)
• انقر فوق "حفظ"

لقد أرفقت DXFs الخاص بي أدناه.

الخطوة 11: التنسيق في CorelDraw

افتح برنامج CorelDraw. من الشاشة الافتتاحية ، انقر على "ملف" ، ثم "جديد". في النافذة المنبثقة ، قم بتسمية ملف CorelDraw الخاص بك. قمت بتسمية ملف robot1 boxy لأنني سأقوم بإنشاء ملف واحد لكل ورقة أكريليك يجب قصها. عيّن حقلي "العرض" و "الارتفاع" على الأبعاد الصحيحة لورقة الأكريليك الخاصة بك ، وتأكد من أن الوحدات بالبوصة. انقر فوق موافق".

سيظهر مستند فارغ على شاشتك. انقر على "ملف" ، ثم "فتح". حدد كافة ملفات DXF التي قمت بإنشائها لهذا المشروع وانقر فوق "فتح". ستظهر نافذة إضافية لكل ملف. في "الوحدات" ، حدد "الإنجليزية" ثم "موافق" لجميع النوافذ. سيتم الآن فتح جميع أجزائك في علامات تبويب منفصلة.

ستلاحظ وجود علامة تجارية لـ SolidWorks أسفل كل جزء. لحذف هذا ، انقر فوق أحد مربعات النص ، واضغط باستمرار على مفتاح "Shift" على لوحة المفاتيح ، وانقر فوق مربع النص الآخر. يجب أن تظهر المقابض في الزوايا. اضغط على مفتاح "حذف" ويجب أن تختفي. افعل هذا لجميع أجزائك.

بعد حذف علامة SolidWorks التجارية ، عد إلى DXF الأول الخاص بك. ابدأ من خارج الركن الأيسر العلوي للجزء ، انقر بالماوس واسحبه خارج الركن الأيمن السفلي. سيتبع مربع ذو خط متقطع الماوس أثناء سحبه. هذه أداة اختيار. تأكد من أن المربع يحيط بالكامل بجميع خطوط الجزء الخاص بك. إذا قمت بخطأ ما ، فاضغط على مفتاح "Escape" لإزالة التحديد والمحاولة مرة أخرى.

بمجرد تحديد الجزء بأكمله ، ستلاحظ العديد من المقابض حول كل سطر. لتجنب الاضطرار إلى نقل هذه الأسطر وتنسيقها بشكل منفصل ، انقر فوق الزر "تجميع" في الشريط العلوي. سيسمح لك هذا بسحب كل الخطوط مرة واحدة.

أثناء تحديد الجزء ، قم بنسخه. ثم انتقل مرة أخرى إلى ملف robot1 الصندوقي الفارغ والصقه. ضعه في الزاوية العلوية اليسرى مع وجود هوامش 1/8 بوصة على الأقل حول الحواف. كرر هذه العملية مع العديد من الأجزاء التي تلائم الورقة الأولى من الأكريليك. تأكد من أن جميع الأجزاء بها هوامش 1/8 بوصة على الأقل على كل الجوانب.

حدد جميع الأجزاء في المستند. في الشريط العلوي ، حدد القائمة المنسدلة لوزن الخط واختر "خط الشعر". هذا يخبر قاطع الليزر أنك تريد قطع الخطوط بدلاً من نقشها.

استخدم نفس العملية لتناسب جميع الأجزاء المتبقية على الورقة الثانية من الأكريليك.

الخطوة 12: معلمات قاطع الليزر

انقر على "ملف" ، ثم على "طباعة". سيؤدي هذا إلى فتح مربع حوار مشابه لطباعة مستند Word عادي. ستلاحظ أنه في أعلى علامة التبويب اليمنى توجد رسالة تقول "مشكلة واحدة". بعد أن قمنا بإعداد معلمات قاطع الليزر بشكل صحيح ، يجب أن يتم حل ذلك ويقول "لا توجد مشاكل".

حدد قاطع الليزر الخاص بك كطابعة. ثم انقر فوق "تفضيلات" بجوارها.

النافذة التالية هي برنامج Epilog. توجد عدة خطوات هنا ، لكن الترتيب لا يهم. فقط تأكد من الحصول عليها جميعًا!

• حدد "التركيز التلقائي" في قسم "الخيارات"
• حدد "متجه" في قسم "أنواع الوظائف" ("النقطية" للنقش)
• عيّن حقلي "العرض" و "الارتفاع" في قسم "حجم القطعة"
• اضبط "السرعة" على 15٪
• اضبط "الطاقة" على 100٪
• اضبط "التردد" على 5000 هرتز

يوصى بإعدادات السرعة والطاقة والتردد لسمك 1/8 أكريليك في دليل قاطع الليزر ، وهناك سماكات أخرى ومواد أخرى مدرجة أيضًا.

كتيبات Epilog

انقر فوق موافق". يجب أن تعاد إلى نافذة الطباعة. يجب أن تظهر علامة التبويب اليمنى العلوية الآن "لا توجد مشكلات". إذا كان لا يزال يسرد المشكلات ، فتحقق من تفضيلاتك مرة أخرى. بمجرد عدم العثور على أية مشكلات ، انقر فوق "طباعة".

الخطوة 13: عملية القطع

لقد استخدمت الخشب والتصميمات من مشروع آخر لهذه الصور النموذجية لأن الأكريليك الشفاف غير مرئي عمليًا تحت الغطاء الزجاجي لقاطع الليزر.

بمجرد إرسال المستند إلى قاطع الليزر بالنقر فوق "طباعة" ، انتقل إلى قاطع الليزر. حدد موقع صمام الهواء المضغوط وتأكد من تشغيله. تأكد أيضًا من تشغيل قاطع الليزر. افتح الغطاء وضع الأكريليك في الزاوية اليسرى العلوية. هذا هو أصل أو (0 ، 0) نقطة من منطقة قاطع الليزر. أغلق غطاء قاطع الليزر. في الشاشة الأمامية الصغيرة ، يجب أن ترى رقم الوظيفة واسمها. يجب أن يتطابق اسم الوظيفة مع اسم مستند CorelDraw الذي أرسلته. إذا لم تتطابق الأسماء ، فتأكد من توصيل قاطع الليزر بالكمبيوتر بشكل صحيح وكرر عملية الطباعة. اضغط على زر "Go" الأخضر بمجرد أن تتحقق من أن لديك الوظيفة الصحيحة على الشاشة. يجب أن يتحرك الليزر فوق المواد الخاصة بك والتركيز التلقائي. بعد أن يتم التركيز عليها ، ستنتقل إلى موقعها الأول وتبدأ في القطع. لا تترك قاطع الليزر الخاص بك دون رقابة.

نظرًا لأن قيم السرعة والطاقة والتردد على قواطع الليزر موصى بها فقط ، فقد تحتاج إلى القطع أكثر من مرة لقطع المواد بالكامل. من الأهمية بمكان ألا تقوم بنقل المواد الخاصة بك أو نقل أي خطوط في CorelDraw. إذا قمت بذلك ، فقد يتلف الجرح! الأشياء الوحيدة التي ستغيرها هي إعدادات السرعة والقوة. بعد الخفض الأولي ، تريد القيام بتمريرات أسرع وأقل قوة.

للتمريرات اللاحقة ، قم بزيادة السرعة بنسبة 10٪ وتقليل الطاقة بنسبة 10٪. استمر في القيام بالتمريرات حتى ترى أن كل القطع المقطوعة قد "سقطت" أو "سقطت". سيشير هذا إلى أن جميع الأجزاء قد تم قطعها تمامًا ولن تواجه صعوبة في إزالتها. ستسقط القطعة المقطوعة تمامًا أقل قليلاً من مستوى القطع غير المقطوعة.

اعلم أنه نظرًا لأن الليزر يضرب منطقة النقش عندما يقطع كل الطريق عبر المادة ، فإنه يمكن أن يرسل شرارات أو ومضات ساطعة. لا تصدم ، ولكن كن مستعدًا لإيقاف قاطع الليزر مؤقتًا إذا كانت المادة شديدة الاشتعال لأنها قد تشتعل فيها النيران. هناك طريقتان لإيقاف قاطع الليزر. يقوم الزر الأحمر بإيقاف القطع مؤقتًا وإيقاف تشغيل الليزر ولكنه يظل في مكانه. يمكن استئناف المهمة بالضغط على الزر الأخضر. يقوم زر إعادة الضبط بإيقاف القطع مؤقتًا وإيقاف تشغيل الليزر وإلغاء المهمة تمامًا. هذا يعني أن الليزر يعود إلى الأصل وعليك إعادة القطع بالكامل.

بعد أن تتأكد من قطع أجزائك تمامًا ، قم بإزالتها من قاطع الليزر وكرر الأمر حسب الضرورة حتى يتم قطع جميع الأجزاء.

الخطوة 14: التجميع

تجميع هذه الأجزاء يشبه إلى حد ما عمل أحجية الصور المقطوعة! هناك شيء وجدته مفيدًا قبل تسخين مسدس الغراء الساخن كان يستخدم علامة السبورة البيضاء لتحديد أي قطعة وأي جانب كان لأعلى أو لأسفل. ثم قمت بعد ذلك بتجميع كل القطع بشكل غير محكم بدون غراء ، فقط للتحقق من أن كل شيء مناسب بشكل صحيح.

عند استخدام الغراء الساخن ، تأكد من أنك تعمل على مادة قربانية مثل الورق المقوى أو الخشب الخردة. يمكن أن يتسبب الغراء الساخن في إتلاف العديد من الأسطح مثل السجاد ، ومفارش المائدة ، أو أسطح الطاولات.

ابدأ بالجانب الأيمن والظهر. ادفع الغراء الساخن باعتدال داخل الفتحات الخلفية على القطعة اليمنى. ادفع الألسنة الجانبية اليمنى على القطعة الخلفية في الفتحات الموجودة على القطعة اليمنى. استخدم صندوقًا من الورق المقوى للتأكد من أنها في الزاوية اليمنى واترك الصمغ يجف.

بعد ذلك ، استخدم قطعة الجانب الأيسر ، وكرر نفس العملية مع فتحات الجانب الأيسر وعلامات التبويب اليسرى الخلفية. مرة أخرى ، استخدم صندوق الكرتون للتأكد من أن القطع في الزاوية الصحيحة.

بعد ذلك ، خذ الجزء السفلي من المقصورة. انشر الصمغ الساخن باعتدال داخل الفتحات الموجودة في الجانب الأيسر وفتحات المركز الخلفي. ادفع الألسنة السفلية للمقصورة في هذه الفتحات. اسند الجزء السفلي من المقصورة على صندوق من الورق المقوى للتأكد من استواءه. اترك الصمغ الساخن يجف.

يكاد ينتهي! خذ جانب المقصورة وادفع الغراء الساخن باعتدال في الفتحات السفلية الجانبية للمقصورة والفتحات الخلفية المستقيمة. ضع جانب المقصورة في الفتحات والألسنة المناسبة واترك الصمغ الساخن يجف.

أخيرًا ، خذ القطعة العلوية. انشر الغراء الساخن باعتدال في جميع الثقوب الموجودة على القطعة العلوية. ادفع القطعة العلوية على ألسنة التثبيت واترك الصمغ الساخن يجف.

بشكل منفصل ، اتبع تعليمات التجميع الخاصة بالعجلات وحوامل المحرك والمحركات. اربط القطع المجمعة بقاعدة العجلات الخاصة بك.

مع الحرص الشديد على عدم إدخال الغراء الساخن في العجلات أو المحركات ، ادفع الغراء الساخن في جميع الفتحات الموجودة على قاعدة العجلات. خذ الأجزاء المجمعة من اليسار ، واليمين ، والخلف ، والأعلى ، والمقصورة وادفعها في فتحات قاعدة العجلات.

لديك الآن الروبوت الخاص بك يشبه الصندوق!

فيما يلي بعض البرامج التعليمية المفيدة حول كيفية متابعة هذا المشروع عن طريق تشغيل المحركات وقيادتها باستخدام Arduino:

تحكم في محرك DC باستخدام Arduino

تحكم المحرك مع اردوينو

شكرا للقراءة! يرجى نشر أي أسئلة أو نصائح قد تكون لديكم ، واستمتع بوقتك!