Flex Claw: 24 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это руководство было создано во исполнение требований проекта Makecourse в Университете Южной Флориды (www.makecourse.com).

Flex Claw - следующий лучший проект для любого студента, инженера и мастера, который наверняка привлечет внимание вашей аудитории. Полностью управляемый Arduino Uno, Flex Claw - это упрощенный подход к самоцентрирующейся клешне с использованием только одного двигателя! Но его возможности не так просты, потому что его когтистая структура переработана, чтобы фактически сгибаться по отношению к любому объекту формы, который он держит! Хотя его конструкция в основном ручная, необходим доступ к 3D-принтеру с нитью NinjaFlex и совместимостью с PLA.

Шаг 1. Инструменты и материалы

Первый шаг - осмотреть все детали и, возможно, внести коррективы. Для этого я настоятельно рекомендую использовать Solidworks, поскольку он очень удобен для пользователя, если вы узнаете, где находятся все команды. Если вы еще не загрузили его, обязательно узнайте в своем учебном заведении или на рабочем месте о скидках или бесплатных кодах доступа. YouTube также станет вашим лучшим другом, если вам нужно больше ясности по каждой функции. Следующие несколько шагов будут посвящены тому, как спроектировать детали для Flex Claw с помощью Solidworks, которые необходимо напечатать на 3D-принтере.

Перед сбором материалов, пожалуйста, прочтите все этапы и убедитесь, что один из перечисленных ниже подходит для вашего желаемого конечного продукта, поскольку любые индивидуальные корректировки размера / размеров обсуждаемых частей могут быть сделаны, хотя это и не рекомендуется. Следующие материалы совпадают с первоначальными этапами процесса строительства.

Инструменты:

- 3D-печать, совместимая с нитью NinjaFleax и PLA.

- Станок для лазерной резки фанеры (рекомендуется для точных размеров, но может быть исправлен опытным специалистом)

- Электродрель со сверлом 3/16

- Дремель

- Полный комплект Arduino Uno (провода, соединительный кабель и т. Д.), Включая датчик приближения, светодиодный индикатор (с соответствующим резистором), кнопку нажатия и 2 шаговых двигателя (может потребоваться более мощный двигатель в зависимости от результатов поиска и сопротивления трения).

Материал:

- фанерный лист размером 12 дюймов x 24 дюйма x 0,125 дюйма

- Труба из ПВХ с наружным диаметром 4 дюйма, длиной около 5 дюймов, стенка 0,125 дюйма

- Сцепление ленты

- Винты 6/32 дюйма длиной 1,5 дюйма X 6, с соответствующими гайками

- Алюминиевый стержень диаметром 0,125 дюйма, длина 6 дюймов, подходящая ножовка для резки в будущем.

- Розетка с выходом не менее 2,5 А (зарядное устройство I-Phone / I-Pad работает)

Шаг 2: Коготь: Внешний вид

Теперь, когда у нас есть Solidworks, мы можем приступить к моделированию конструкции внешнего выступа. Рекомендуется сделать это одним из первых шагов, поскольку эту деталь необходимо напечатать на 3D-принтере с нитью NinjaFlex, которая формируется дольше, чем большинство пластиков, и, вероятно, требует внешнего источника для 3D-принтера, совместимого с этой нитью.

Коготь - ключевая особенность проекта, так как фактически изгибается по форме любого удерживаемого предмета. Допуская очень гибкую внешнюю поверхность с тонкими стенками, мы можем воспользоваться ее естественной способностью к складыванию, чтобы максимизировать площадь контактной поверхности для лучшего захвата. Однако другая сторона медали состоит в том, что ему все еще нужны внутренние жесткие перемычки, чтобы по-прежнему сохранять свою структуру и прикладывать сжимающие силы при контакте (шаг 3).

Эти кусочки составляют один коготь, поэтому будьте готовы напечатать в 3 раза больше этого количества для 3 когтей. Хороший совет: мы можем печатать несколько деталей одновременно, если на кровати достаточно места. Но это также может увеличить разочарование, так как одна деталь выходит из строя во время процесса печати, тогда нам нужно будет остановить печать и для остальных частей. Слишком много деталей на станине также может привести к слишком сильному затвердеванию одной детали пластикового слоя до того, как будет добавлен следующий слой (так как машина должна перемещаться по другим частям), и вызовет изгиб в середине детали. Опыт того, что ваш 3D-принтер может справиться с ситуацией, - это лучший вариант, но имейте в виду, что одновременно можно печатать более одной детали.

К файлам деталей SolidWorks прилагается чертеж SolidWorks, на котором показаны использованные измерения. Хотя большую часть этой длины можно изменить, чтобы она лучше соответствовала вашим условиям, любые изменения необходимо будет затем перенести на другие части, чтобы все соответствовало друг другу. Поэтому рекомендуется отложить корректировки до тех пор, пока вы не просмотрите каждый шаг и не рассмотрите конечный результат. В противном случае это основные шаги для разработки заданной модели.

Шаг 3: Коготь: внутренние мосты

Далее внутренние перемычки для когтя. В то время как внешний вид лапок должен быть напечатан с помощью NinjaFlex, чтобы обеспечить гибкость, эти мосты вместо этого необходимо напечатать с помощью нити PLA. Они будут жесткими и действовать как кости, чтобы поддерживать структуру когтя, когда он изгибается, и прикладывать сжимающие силы при контакте.

К файлам деталей SolidWorks прилагаются чертежи деталей SolidWorks, на которых показаны использованные размеры. Это размеры, которые совместимы с остальной конструкцией когтя, чтобы все соответствовало друг другу, поэтому при необходимости убедитесь, что любые личные корректировки предыдущих частей внесены в эти части. В противном случае это основные шаги для разработки заданной модели.

(Это детали для создания одного когтя, поэтому будьте готовы напечатать на 3D-принтере в 3 раза больше, чем 3 когтя)

Шаг 4: ползунок

Слайдер состоит из 4 частей: 1 доминирующий слайдер, 1 барабан со стойкой и 2 «насадки для слайдера». Благодаря такой конструкции ползунок может полностью охватывать барабан, не ограничивая его способность вращаться в канавке. Для этого также не требуются винты, поскольку насадки просто вставляются в основной слайдер и поверх размещенного барабана.

К файлам деталей SolidWorks прилагаются чертежи деталей SolidWorks, на которых показаны использованные размеры. Это размеры, которые совместимы с остальной конструкцией когтя, чтобы все соответствовало друг другу, поэтому при необходимости убедитесь, что любые личные корректировки предыдущих частей внесены в эти части.

(Это детали для создания одного когтя, поэтому будьте готовы напечатать на 3D-принтере в 3 раза больше, чем 3 когтя)

Шаг 5: барабан и ремни

Барабан и его ремни служат посредниками для соединения когтя с ползунком и позволяют ему вращаться вперед, когда ползунки движутся наружу. В отличие от предыдущих частей, которые должны быть напечатаны на 3D-принтере, эти части можно обрабатывать, используя вместо этого деревянные и алюминиевые стержни. Но это не рекомендуется, поскольку у них есть точные размеры, которые позволяют соединить все другие части вместе, особенно привязь с нижней канавкой, которая должна соответствовать толщине и кривизне обода трубы из ПВХ. Пожалуйста, проверьте этот параметр для уже имеющейся у вас трубы из ПВХ или обратите внимание на него, чтобы найти подходящую.

На следующем этапе мы соберем эти детали так, чтобы нижнее отверстие соединителя барабана соответствовало валу ползункового барабана, а более широкая пара штырей на половине барабана проходила через сквозные отверстия в основании внешней стороны когтя. С учетом сказанного, это размеры, которые совместимы с остальной конструкцией когтей, так что все соответствует друг другу, поэтому при необходимости убедитесь, что любые личные корректировки предыдущих частей внесены в эти части.

(Это детали для создания одного когтя, поэтому будьте готовы напечатать на 3D-принтере в 3 раза больше, чем 3 когтя)

Шаг 6: шестерня и зубчатое колесо

Вот где проявляется сила. И шестерню Gear, и коронную шестерню не следует менять для 3D-печати, поскольку они очень специфичны. Ступица шестерни полностью подходит только для упомянутого базового шагового двигателя. Если требуется использовать другой двигатель с валом других размеров, это можно отрегулировать в файле SolidWorks. Для этой модели используются 2 шаговых двигателя, поэтому обязательно напечатайте 2 шестерни.

К файлам деталей SolidWorks прилагаются чертежи деталей SolidWorks, на которых показаны использованные размеры. Это размеры, которые совместимы с остальной конструкцией когтя, чтобы все соответствовало друг другу, поэтому при необходимости убедитесь, что любые личные корректировки предыдущих частей внесены в эти части.

Шаг 7: радиальные рычаги и карусель

Позже карусель помещается над зубчатым венцом и вращает радиальное звено в направлении и от ползуна, толкая его назад и вперед. Несмотря на то, что это простая конструкция, не рекомендуется заменять карусель деревянными и слабо закрепленными алюминиевыми стержнями, поскольку вся деталь должна быть достаточно прочной, чтобы вращаться вокруг трубы из ПВХ без покачивания. Всего необходимо 3 радиальных звена.

К файлам деталей SolidWorks прилагаются чертежи деталей SolidWorks, на которых показаны использованные размеры. Это размеры, которые совместимы с остальной конструкцией когтя, чтобы все соответствовало друг другу, поэтому при необходимости убедитесь, что любые личные корректировки предыдущих частей внесены в эти части.

Шаг 8: Базовый моторный блок

Если не считать отдельного когтя, эта часть может быть следующей по сложности. 3D-печать будет вашим лучшим другом, если она еще не зарекомендовала себя. Это основание, хотя оно было специально предназначено для соединения с трубной муфтой из ПВХ, которую я использовал (и рекомендую), с внешним диаметром 4 дюйма, толщиной стенок 0,25 дюйма и наклонным краем возле обода. Пожалуйста, проверьте размеры и измените их, чтобы они лучше подходили к используемой вами трубе. Трубы также обычно продаются с указанием внутреннего диаметра. В этом случае, если мне нужна труба с внешним диаметром 4 дюйма и толщиной стенок 0,25 дюйма, я должен искать муфту 3,5 дюйма. В любом случае, вы не ошибетесь, если пойдете в магазин с линейка в руке.

Эта база предназначена для установки двух шаговых двигателей 28BYJ-48 5VDC для Arduino Uno. Хотя эти двигатели легче кодировать, они не самые сильные. Уменьшить трение значительно помогает нанесение порошкового графита или других сухих смазок на ползунки колец. В противном случае, если доступен более мощный двигатель, я должен внести основные изменения в базовую конструкцию, и я рекомендую сделать это после использования этой конструкции с двумя базовыми шаговыми двигателями, чтобы вы могли увидеть, как окончательная компоновка повлияет на заметные изменения.

Это основание также предназначено для размещения макета, вставив его в прямоугольный паз сбоку. При этом было запланировано поперечное сечение шириной 2,25 дюйма и высотой 0,375 дюйма, поскольку это стандартный размер для большинства макетов. Опять же, как и в случае с двигателями, если вместо этого требуется использовать хлеб другого размера, пожалуйста, подождите, пока после полной детализации окончательной компоновки схемы, внесите изменения.

Шаг 9: разветвление направляющих слайдера

Это кольцо будет просверлено в трубе из ПВХ, чтобы по возможности скользить по нему ползуны. Эта деталь обычно слишком велика для 3D-печати, поэтому я настоятельно рекомендую получить доступ к лазерному резчику по дереву или развить свои навыки работы с круглыми краями в магазине древесины. При этом толщина может варьироваться, чтобы лучше вписаться в ползунки, но не забудьте оставить место для маневра. На более позднем этапе мы рассмотрим лучшие способы закрепить это на конструкции.

К файлам деталей SolidWorks прилагаются чертежи деталей SolidWorks, на которых показаны использованные размеры. Это размеры, которые совместимы с остальной конструкцией когтя, чтобы все соответствовало друг другу, поэтому при необходимости убедитесь, что любые личные корректировки предыдущих частей внесены в эти части.

Шаг 10: Arduino, провода и компоненты

Шаг 11: Код Arduino

Шаг 12: Тестирование цепи

Шаг 13: Базовая сборка: коготь

Шаг 14: Базовая сборка: барабан и ремни

Шаг 15: Базовая сборка: слайдеры

Шаг 16: сверление

Шаг 17: Сборка ПВХ

Шаг 18: Сборка основания и схемы