Мраморный лабиринт с сервоуправлением, сборка 2: 6 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Это обновленная сборка, основанная на предыдущем учебном пособии. Этот легче сделать и выглядит немного лучше. Кроме того, некоторые новые техники строительства, такие как использование магнитов для прикрепления лабиринта Lego, довольно круты.

Проект предназначен для веб-сайта, который позволяет вам управлять этим устройством через Интернет. Как и раньше, поскольку это веб-сайт с задержкой (без Wiimotes), есть только 4 команды: Вверх, Вниз, Влево и Вправо. Таким образом, сам лабиринт должен быть тщательно спроектирован для работы только с этими примитивными командами, и эти конструкции рассматриваются здесь.

Это руководство посвящено механической сборке этого проекта. Другие относятся к веб-контролю. Для локального управления с помощью Arduino этот Instructable имеет дизайн контроллера и код для его запуска. Я также прикрепил последнюю версию кода местного управления к последнему шагу этой инструкции.

Шаг 1: Детали

Металл, дерево и прочее

6,5 дюйма алюминиевого уголка толщиной 1,5 дюйма x 1,5 дюйма x 1/16 дюйма

4 фута алюминиевого стержня толщиной 1,5 дюйма x 1/8 дюйма - 1/16 дюйма тоже могут быть нормальными. У меня был хороший анодированный стержень, но подойдет любой.

Пластиковый лист - 10 x 10 x 1/16 дюйма толщиной. Я рекомендую поликарбонат / лексан, поскольку он менее склонен к растрескиванию.

Lego Base - 10 дюймов x 10 дюймов (32 шпильки x 32 шпильки)

1x кубики Лего

Мрамор - мрамор подходящего размера для двух гвоздиков Lego составляет 9/16 дюйма (14 мм), что является обычным для настольных игр. В Land of Marbles есть много цветов и стилей, доступных для этого размера.

1x4 сосна - около 5 футов

(8) круглых неодимовых магнитов 1/4 дюйма и толщиной 1/16 дюйма

Сервоприводы - рекомендуются Hitec HS-5645MG.

Аппаратное обеспечение

Я использую McMaster-Carr, чтобы заказать винты, гайки и шайбы из нержавеющей стали, но вы можете купить большинство из них в местном хозяйственном магазине. Шурупы были из местного домашнего магазина.

(4) 3/8 дюйма длиной # 8-32 винта с головкой под торцевой ключ для кронштейнов оси X на пластиковом креплении.

(4) Плоские шайбы №8, разрезные стопорные шайбы и шестигранные гайки - вместо них можно использовать стопорные гайки.

(8) винты № 8-32 длиной 1/2 дюйма с полукруглой головкой для кронштейна оси Y

(8) # 8-32 Орехи

(4) винта №6-32 длиной 3/8 дюйма с полукруглой головкой для крепления сервоприводов (по два на сервопривод)

(4) Разъемные стопорные шайбы №6-32 + шестигранные гайки

(2) винта №4-40 длиной 1/4 дюйма с полукруглой головкой для сервопривода оси X

(2) винта № 4-40 длиной 3/8 дюйма с полукруглой головкой для сервопривода оси Y (алюминий толще)

(2) винта № 4-40 длиной 3/4 дюйма с полукруглой головкой для шарниров

(6) Гайки # 4-40 - возможно, подойдет пара разрезных стопорных шайб и плоских шайб для шарниров.

(8) шурупы для гипсокартона длиной 1 58 дюймов

(4) 3/4 дюйма длиной # 8 винта для реек модельной фермы

Шаг 2: построение платформы и оси X

Для платформы я использовал квадратный кусок поликарбонатного пластика. Поликарбонат лучше акрила, поскольку он не трескается при сверлении и резке. Так как основа Lego имеет квадрат 10 дюймов, я сделал и пластик такого же размера.

Нам нужно прикрепить к основанию рупор сервопривода и ось, поэтому я вырезал пару частей по 1,25 дюйма из алюминиевого уголка 1,5 x 1,5 x 1/16 дюйма. Я на самом деле вырезал три из них, так как на следующем этапе нам понадобится еще один.

Я просверлил четыре отверстия диаметром 3/16 дюйма в каждой детали для крепления на платформе, но в итоге я использовал только два из них для монтажа - я использовал пару диагональных отверстий. Я отметил отверстия в пластике, используя кронштейны как шаблоны - я держал пластик вертикально на столе, чтобы сделать его квадратным, и прижимал скобу к нему, чтобы отметить отверстия. Головки винтов торчат там, где будет пластина Lego, но система крепления магнитов, которую я использовал, выше, так что это не проблема.

На одном кронштейне вам понадобится только отверстие 7/64 дюйма в центре для винта № 4-40 длиной 3/4 дюйма.

На другом кронштейне вам понадобится большое отверстие в центре для рупора сервопривода. Я настоятельно рекомендую для этого ступенчатое сверло - оно намного безопаснее и проще для таких больших отверстий. На рупоре сервопривода я просверлил два отверстия с помощью бита 7/64 дюйма, просверлил их до кронштейна и просверлил кронштейн. Винты № 4-40 длиной 1/4 дюйма использовались для крепления рупора сервопривода к креплению. скобка.

Чтобы прикрепить пластину Lego к пластиковому основанию, я использовал пары магнитов - по одной паре в каждом углу, приклеенных к каждой стороне, чтобы пластину Lego можно было легко снять для работы. Я использовал суперклей (цианоакрилат), и вам нужно быть осторожным, чтобы не склеить магниты вместе! Итак, я нанесла капли клея на пластик и приклеила магниты к клею, вместо того, чтобы наносить клей на магниты. Когда они высохли, я нанес клей на основу Lego и положил ее поверх магнитных пар.

Шаг 3: построение оси Y

Есть несколько способов сделать ось Y. Я использовал алюминиевый стержень толщиной 1/8 дюйма и согнул его. 1/16 дюйма может подойти, и его будет намного легче согнуть. Вы также можете сделать угловые кронштейны из углового алюминия или использовать стандартные кронштейны и всего 4 прямых куска алюминия. Это может упростить конструкцию, поскольку идеально согнуть металл может быть непросто, хотя сгибание выполняется очень быстро, а подход к кронштейну может быть тяжелее и требует гораздо большего количества винтов и отверстий.

Для этого проекта ось Y составляла 11,25 x 12 дюймов. Для метода изгиба я разделил одну из 12-дюймовых сторон для кронштейна. В моем случае металлическая соединительная пластина 1/8 дюйма напротив сервопривода позволила им хорошо сбалансироваться, поэтому сервоприводу не нужно изо всех сил пытаться удерживать это уровень.

Чтобы соединить петлю, я использовал кусок бруска 1,5 дюйма, просверлил отверстия 3/16 дюйма и использовал длинные винты # 8-32 1/2 дюйма с гайками Кепса. Сначала я просверлил 8 отверстий в соединительной детали, затем обрисовал эти отверстия на оси Y, положив его на стол, чтобы он хорошо выровнялся. При подходе с угловым кронштейном этот шаг не нужен.

На одной стороне оси Y необходимо установить сервопривод для оси Z. Я проследил контур сервопривода, убедившись, что рог сервопривода находится посередине стороны. Корпус сервопривода будет немного смещен. Затем я использовал инструмент Dremel, чтобы вырезать прямоугольник и отпилить его квадратной и гладкой поверхностью. Чтобы установить сервопривод, я использовал сам сервопривод в качестве направляющей и просверлил два отверстия 7/64 дюйма для винтов № 6-32, чтобы установить его. Я использовал винт, разрезную стопорную шайбу и гайку, чтобы удерживать их - не хватило места для плоской шайбы.

На противоположной стороне от сервопривода, в соединительном кронштейне, просверлите отверстие 7/64 дюйма для шарнира.

К оси Y необходимо добавить рупор сервопривода и ось поворота, как и в предыдущем шаге.

Шаг 4: Создание базы

На основании будет один кронштейн сервопривода и один шарнир. Одну сторону этих угловых алюминиевых деталей можно обрезать до ширины 3/4 дюйма, так как они будут опираться на сосновые доски. Ось представляет собой всего лишь еще один кусок алюминиевого уголка длиной 1,25 дюйма с отверстием 3/16 дюйма в нем.

Вы можете купить кронштейны сервопривода или изготовить их - см. Рисунок. Для того, что я сделал, я использовал кусок алюминия длиной 2,5 дюйма из алюминиевого уголка 1,5 x 1,5 дюйма.

Основание может быть деревянным. Я использовал качественные доски 1х4. Два из них были 15 дюймов в длину, а два - 13,25 дюйма в длину - они были критически важны для обеспечения идеальной посадки сервопривода и оси вращения. Я использовал шурупы для гипсокартона 1-5 / 8 дюймов, чтобы удерживать их вместе. Я предварительно просверлил отверстия с помощью сверла с зенковкой, так как они были близко к краю дерева.

Ось центрируется с одной из сторон размером 11,25 дюйма, а кронштейн сервопривода - с другой - убедитесь, что центрируют рог сервопривода, а не корпус сервопривода, который будет немного смещен.

Я просверлил пару отверстий диаметром 3/16 дюйма в нижней части двух кронштейнов и использовал винты с планкой №8 длиной 3/4 дюйма (с большой плоской головкой), чтобы вкрутить их в дерево.

Шаг 5: Дизайн лабиринта

Всего с четырьмя примитивными движениями (вверх, вниз, влево, вправо) проектирование лабиринта может оказаться сложной задачей. Мрамор нельзя перевернуть посреди коридора, поэтому необходимы особые конструкции. На рисунке показаны формы, допускающие разветвление. Центр рисунков может быть разного размера и, возможно, не использоваться вообще, но наличие чего-то там помогает удерживать мяч в нужном направлении, если он не движется точно по прямой. Эти конструкции имеют четыре выхода, но вы можете заблокировать один из них, чтобы получить три.

Шаг 6: сервоприводы

В этом проекте я пробовал несколько сервоприводов. Стандартные подойдут, но будут немного неустойчиво удерживать ровное положение. Я также использовал сервоприводы Hitec HS-645MG, так как они намного лучше удерживали горизонтальное положение. Однако для этого проекта я переключился на цифровые сервоприводы Hitec HS-5645MG, так как они обладают достаточной удерживающей мощностью без дрожания на столе уровня, а зона нечувствительности может быть отрегулирована для выравнивания стола при необходимости.

Последний код Arduino для режима местного управления прилагается. Повеселись! Это отличный проект для детей любого возраста.