時(shí)間:2022-11-29 09:28:31來(lái)源:Instructables網(wǎng)站
四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于波士頓動(dòng)力公司(Boston Dynamics)的Spot機(jī)器人,它看起來(lái)有點(diǎn)像只狗。設(shè)計(jì)這臺(tái)機(jī)器人是為了增材制造,且易于使用任何商業(yè)FDM/FFF 3D打印機(jī)打印。雖然,我計(jì)劃親自制作機(jī)器人,但這篇教學(xué)文將只涵蓋設(shè)計(jì)時(shí)間,而我將很快于另一篇文章中,發(fā)布制造四足機(jī)器人的一步步過程。
透過這篇文章,我將向您介紹這臺(tái)機(jī)器人的通用設(shè)計(jì)過程,所以您不必復(fù)制我正在建構(gòu)的內(nèi)容。藉由運(yùn)用這篇教學(xué)文,您可隨心所欲發(fā)揮創(chuàng)意,以創(chuàng)造任何多足機(jī)器人。
盼望您享受閱讀這篇文章,并且于留言發(fā)布您的設(shè)計(jì)。
軟件和設(shè)備:
1.SolidWorks(設(shè)計(jì))
2.Visualize(渲染)
3.桌面計(jì)算機(jī)/筆記本電腦
4.計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)(非必要,但建議具備,將使這項(xiàng)項(xiàng)目更容易完成。)
步驟一:素描概念
圖一
設(shè)計(jì)流程的第一步,就是拿出您的素描簿,開始描繪機(jī)器人的不同概念。素描本身不必完美,只需要擁有大致形狀,并且形成具備粗略估計(jì)尺寸的組件。如同上方的圖一所示,我從非常初級(jí)的2D素描概念展開,描繪機(jī)器人的基本輪廓,以及肢體尺寸。有了初步構(gòu)想后,我最終完成了這個(gè)靈感源自于狗的機(jī)器人的設(shè)計(jì),并于小腿具備一個(gè)平行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。之后,我開始描繪更多細(xì)節(jié),例如電子設(shè)備的放置,腿步的運(yùn)動(dòng)學(xué),以及腿部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。我還展示了一些用來(lái)詳細(xì)構(gòu)思組件的草圖。
關(guān)于細(xì)節(jié)的描繪,我建議將草圖繪制成3D,以使設(shè)計(jì)的可視化效果更好。以下是一些針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)素描的資源:
TheSketchMonkey’s “3 Important SketchingExercises for Any Designer (Beginner) – YouTube“
https://www.youtube.com/watch?v=IM_zvACz2og&t=12s
Sketch a Day’s “Sketch-A-Day – How tosketch complex organic shapes – YouTube“
https://www.youtube.com/watch?v=_JK73WLM3xQ
Reid Schlegel’s “Sketching Basics 2:PerspecTIve is King – YouTube“
https://www.youtube.com/watch?v=JK0qlnnG1WA
除了詳細(xì)的3D草圖,我也鼓勵(lì)您繪制組件的粗略草圖,以便有更好的構(gòu)思。
第二步:匯入/下載電子組件
設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)考慮電子組件,是任何機(jī)器人設(shè)計(jì)過程的重要部分,但如果每一項(xiàng)電子組件皆一一設(shè)計(jì),那過程將很乏味。所以,我從GrabCAD獲取大部分的電子組件。Solidworks允許用戶以.STEP、.SLDPRT、.STL等文件類型,直接匯入預(yù)先設(shè)計(jì)好的電子組件,例如伺服馬達(dá)、電池、控制器等進(jìn)行組裝;而未支持的文件類型,可使用任何免費(fèi)的在線轉(zhuǎn)檔器,將檔案轉(zhuǎn)換成.STEP或.SLDPRT。
https://grabcad.com/library
以下是我從GrabCAD匯入的電子組件列表:
伺服馬達(dá):Lewansoul LX-16A bus servo | 3D CAD Model Library | GrabCAD
https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-bus-servo-1
DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器:DROK AdjustableDC Buck Converter Model 180078/180080 with built in mount | 3D CAD ModelLibrary | GrabCAD
https://grabcad.com/library/drok-adjustable-dc-buck-converter-model-180078-180080-with-built-in-mount-1
伺服總線連接器:LewanSoul LX-16A Servo Bus Linker | 3D CAD Model Library | GrabCAD
https://grabcad.com/library/lewansoul-lx-16a-servo-bus-linker-1
電池:TalentCell Rechargeable 12V 3000mAh Lithium Ion Battery Pack | 3DCAD Model Library | GrabCAD
https://grabcad.com/library/talentcell-rechargeable-12v-3000mah-lithium-ion-battery-pack-1
我無(wú)法在網(wǎng)絡(luò)上找到Libre computer (Le Potato)的CAD,所以我自己設(shè)計(jì)了一個(gè):AML-S905X-CC(Le Potato) | 3D CAD Model Library | GrabCAD
https://grabcad.com/library/aml-s905x-cc-le-potato-1
第三步:設(shè)計(jì)大腿
既然設(shè)計(jì)素材都預(yù)備好了,就讓我們開始設(shè)計(jì)四足機(jī)器人。
圖二
如圖二所示,為設(shè)計(jì)大腿,我由基本素描展開。草圖被拉伸成30毫米的厚度。之后,拉伸主馬達(dá)軸的界面,并且創(chuàng)造出8個(gè)M2機(jī)器螺絲的螺絲孔,以安裝馬達(dá)連接器,該馬達(dá)連接器是在馬達(dá)軸和大腿間的連接接口。大腿的基本形狀完成后,針對(duì)輔助馬達(dá),我切割出45 x 18毫米插槽;而為了安裝小腿,我切割出50 x 18毫米的插槽。接著,其余更精細(xì)的細(xì)節(jié)被添加至我們的CAD模型,例如,針對(duì)線路管理而設(shè)計(jì)的槽,輔助馬達(dá)支架,以及相關(guān)收尾工作。
第四步:設(shè)計(jì)小腿
為設(shè)計(jì)小腿,我遵循了類似的流程。首先,我創(chuàng)造出一張基本草圖,其靈感源自于第一步所提到的粗略概念圖。之后,我拉伸草圖,并添加一些更為細(xì)致的細(xì)節(jié),例如用于平行聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的槽,以及模塊化的腳趾切出。
第五步:組裝腿部
圖三
于此步驟中,我們將組裝剛設(shè)計(jì)好的大腿與小腿,而2號(hào)馬達(dá)將被固定于大腿上(圖三)。針對(duì)這項(xiàng)目標(biāo),我們需要在工作區(qū)內(nèi)開啟這三個(gè)組件,并依據(jù)設(shè)計(jì)將它們配合起來(lái)。一旦組裝好大腿、小腿及馬達(dá),合規(guī)連桿和Servo horn將被建模并添加至組件中。至此,腿部的設(shè)計(jì)已完成!讓我們進(jìn)行底座的設(shè)計(jì)。
第六步:組裝底座
在這個(gè)步驟中,我們將把機(jī)器人底座的所有組件組裝起來(lái),包括電子組件及電源。
第七步:組裝腿部、底座、外殼,完成四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)。
一旦所有組件就定位,我們便將它們組裝起來(lái),四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)便大功告成!而我使用Visualize這套軟件,產(chǎn)生高質(zhì)量的渲染,并且完成這臺(tái)四足機(jī)器人。
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