Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

实习生的角落:我如何设计Makey机器人

每隔一周,MAKE的优秀实习生都会讲述他们在Make:Labs中建立的项目,他们遇到的麻烦,以及他们接下来会做些什么。

由Kris Magri,工程实习生

第一部分:第一个设计

今年夏天,我获得了一次千载难逢的机会,为MAKE杂志(第19卷,“我的机器人,Makey”)制作机器人。作为一名实习生,我有一个内幕消息,即将出版的问题将集中在机器人技术上。我和其中一位编辑Goli Mohammadi讨论了如何使用Arduino微控制器逐步展示人们如何从零开始制造自己的自动机器人。她把这个想法带给了其他船员,他们给了我一个机会,要求提供关于机器人的文章草稿。那个周末我进入超级驱动器,在三天内用44小时设计和制造机器人原型。这是设计Makey的幕后花絮。

我做的第一件事是在纸上勾画想法。我以电影中的小黄色机器人英雄WALL-E为基础制作了Makey。我很快注意到WALL-E的眼睛与他的身体形成鲜明对比。我知道Parallax Ping传感器的尺寸,我计划用于Makey的“眼睛”,所以我意识到我需要让Makey的身体尽可能小,以使眼睛看起来尽可能大。

我使用Autodesk Inventor设计了Makey。我不能说这个软件的好东西。我一直在使用PC很长一段时间,与大型Unix工作站相比,我从未对PC能为您做些什么留下深刻印象。发明者改变了这一点。发明家是拥有PC的唯一最佳理由,恕我直言。作为我的工程课程的一部分,我在学校学习了Inventor,这个软件是“缺失的环节”,最终让我能像我想的那样设计机器人。 Makey是我从头开始构建的第五个机器人,也是我在计算机上设计的第一个机器人,其区别就像是白天和黑夜。

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来自MAKE杂志:

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图1:在Autodesk的Inventor软件中创建的第一批Makey轮胎,车轮和电机型号。

图2:尝试将所有零件装配成3“方形体。

因此,我启动了Inventor并开始绘制或建模将进入体内的部件。我需要知道每个人占用多少空间,以及如何最好地将它们安排在整个空间内。在图1中,您可以看到我用轮子,轮胎和电机制造的模型。适应一切是一项重大挑战。这是Inventor真正得到回报的地方,因为我能够尝试许多不同的配置,例如垂直安装电机,如图2所示。我认为使用计算机而不是纸板和磁带的关键好处与重力有关。在计算机中,重力不存在,因此您可以将电机固定在任何您想要的位置,并且它们会保留。然后你可以把它们放在周围。在现实世界中,引力对你不利。在您想要的地方保护零件并不容易。

图3:Makey的第一个整体设计。它会改变很多。

我花了很多时间试图将所有东西塞进一个2.8英寸的立方体中,但却无法做到。最后,我不情愿地放弃了十分之二英寸,并选择了一个3.0英寸的立方体,尽管这样做肯定会受到伤害。在图3中,您可以以第一种设计的形式看到建模的结果。这与Makey的最终版本有很大的不同。例如,它使用4节AA电池,而不是两节9V,Arduino的PC板侧面定位,USB连接器从轮胎上方的一侧伸出。

图4:我的原型车身模型。

图5:金属板的原型车身,在Steamboat Ed和Bruce the Elder的帮助下切割和弯曲。

下一步是制作原型。我去了我的朋友Steamboat Ed的房子,他有钣金设备。 Dorkbot成员Bruce the Elder曾教过我们如何在几天前使用Ed的手指制动器切割和制造一个盒子。在图4和图5中,您可以看到我们周末建造的身体模型和实际身体。我们还制作了一个简单的折叠金属片来覆盖身体。为了固定车轮,Steamboat Ed测量了电机并大致布置了安装孔应钻入箱内的位置。在钻孔之后,我不得不将孔插入槽中以实际使电机适合。

图6:Makey的第一个原型,好看但仍然没脑子。

我做了一些轮子,将所有东西连在一起,并为草案文章拍了一张照片。图6显示了第一个原型,只有一个金属盒,2个电机和2个轮子。此时内部没有大脑或电子设备,我只是将Ping传感器放在顶部以获得效果。根据这张照片,一些来自Inventor的截图和一篇文章Makey获得批准。我在做生意。

在概念获得批准后,编辑之间的讨论集中在文章的受众上。人们一致认为,人们应该能够在没有大量专用设备的情况下制造机器人。这意味着使用手指制动器,就像使用CNC切割零件一样。对我来说,这意味着重大的重新设计。我不得不简化车身,因此可以在一个非常简单,基本,便宜的弯曲制动器上制造。

Inventor软件内置了特定的钣金模块和操作。要设计钣金零件,请使用所需的所有弯曲对其进行3D建模,完成后,Inventor会将其展平为2D模板。

但是,当您弯曲钣金时,您会失去弯曲零件的一小部分长度,也就是说,弯曲会消耗掉一些材料。因此,即使你知道你拍摄的是什么宽度,在弯曲之前,你并不确切知道所需材料的长度,以获得该宽度。它根据弯曲程度和金属厚度而变化。在为Makey设计金属机身时,我面临的一个主要挑战是如何设计它以便“拉伸”以匹配我需要的任何宽度。我的目标是将许多部件塞入内部,然后“拉伸”周围的金属外壳以完美贴合。然后,我可以通过“自适应地”在模型预测的确切位置切割身体上的孔来找到电机,传感器,开关,电池等的所有安装孔。

我花了一段时间才弄明白这一点,在第2部分中,我将告诉你在Inventor中设置内容以获得此结果的关键。

上一页下一页:第2部分:创建“弹性”机器人主体第3部分:为电子设备制造适合电子设备第4部分:设计,切割,拍摄 - 使用Arduino实现水平第5部分:结束 - 完成模板

来自MAKE杂志:

在MAKE,第19卷:机器人,流浪者和无人机中,学习如何使用自动驾驶仪和内置机器人大脑制作模型飞机。我们还将向您展示如何用单张胶合板制作舒适的椅子和脚凳,骑自行车的背心显示您的速度,以及向您介绍伺服电机的项目。所有这一切,还有更多,在MAKE,第19卷!在这里订阅。在Maker Shed中购买该问题。

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