Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Intern's Corner: Wie ich den Roboter Makey entworfen habe

Alle zwei Wochen berichten die fantastischen Praktikanten von MAKE über die Projekte, die sie in den Make: Labs erstellen, über die Probleme, mit denen sie zu kämpfen haben, und was sie als nächstes machen werden.

Von Kris Magri, technischer Praktikant

Teil I: Der erste Entwurf

In diesem Sommer hatte ich die einmalige Gelegenheit, einen Roboter für die Seiten des MAKE-Magazins (Band 19, „Mein Roboter, Makey“) herzustellen. Als Praktikantin hatte ich den Eindruck, dass sich eine bevorstehende Ausgabe auf Robotik konzentrieren würde.Ich sprach mit Goli Mohammadi, einem der Redakteure, über einen schrittweisen Artikel, in dem gezeigt wird, wie man seinen eigenen autonomen Roboter mit einem Arduino-Mikrocontroller von Grund auf neu baut. Sie brachte die Idee auf den Rest der Crew, und sie gaben mir die Chance, einen Artikel über den Roboter anzufordern. Ich ging an diesem Wochenende in Hyper-Drive und entwickelte und baute innerhalb von 44 Stunden an drei Tagen einen Roboter-Prototyp. Dies ist ein Blick hinter die Kulissen bei der Gestaltung von Makey.

Das erste, was ich gemacht habe, waren Skizzen auf Papier. Ich habe Makey auf WALL-E, dem kleinen gelben Roboterhelden aus den Filmen, gegründet. Ich habe schnell gemerkt, dass die Augen von WALL-E im Gegensatz zu seinem Körper riesig sind. Ich kannte die Abmessungen des Parallax Ping-Sensors, den ich für Makeys Augen verwenden wollte. Daher wurde mir klar, dass ich Makeys Körper so klein wie möglich halten muss, damit die Augen so groß wie möglich aussehen.

Ich habe Autodesk Inventor verwendet, um Makey zu entwerfen. Ich kann nicht genug Gutes über diese Software sagen. Ich habe lange Zeit PCs verwendet und im Vergleich zu großen Unix-Workstations war ich nie beeindruckt, was PCs für Sie tun können. Der Erfinder hat das geändert. Inventor ist der beste Grund, einen PC zu besitzen, IMHO. Ich habe Inventor in der Schule als Teil meines Konstruktionslehrplans gelernt, und diese Software ist das "fehlende Glied", das mir endlich erlaubt hat, Roboter so zu entwerfen, wie ich es möchte. Makey ist der fünfte Roboter, den ich von Grund auf gebaut habe, und der erste, den ich auf dem Computer entworfen habe. Der Unterschied ist wie bei Tag und Nacht.

Lesen Sie die ganze Geschichte


Aus dem MAKE Magazin:

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Abb. 1: Die ersten Modelle der Reifen, Räder und Motoren von Makey, die in Autodesks Inventor-Software erstellt wurden.

Abb. 2: Mit Ideen spielen, um alle Teile in einen quadratischen 3-Zoll-Körper einzupassen.

Also schaltete ich Inventor ein und begann mit dem Zeichnen oder Modellieren der Teile, die in den Körper eingehen würden. Ich musste wissen, wie viel Platz jeder für sich beanspruchen würde und wie er am besten im gesamten Raum angeordnet werden kann. In Abbildung 1 sehen Sie die Modelle, die ich aus Rädern, Reifen und Motoren hergestellt habe. Alles einzubauen war eine große Herausforderung. Hier hat sich Inventor wirklich ausgezahlt, weil ich viele verschiedene Konfigurationen ausprobieren konnte, beispielsweise die senkrechte Montage der Motoren (siehe Abbildung 2). Ich glaube, der Hauptvorteil der Verwendung eines Computers anstelle von Karton und Band ist die Schwerkraft. Im Computer ist keine Schwerkraft vorhanden, sodass Sie die Motoren an beliebiger Stelle anbringen können. Dann können Sie Dinge in sie einpassen. In der realen Welt arbeitet die Schwerkraft gegen Sie. Es ist einfach nicht einfach Teile zu sichern, wo Sie sie haben möchten.

Abb. 3: Das erste Gesamtdesign von Makey. Es wird sich viel ändern.

Ich habe viele Stunden damit verbracht, alles in einen 2,8-Zoll-Würfel zu stopfen, konnte es aber einfach nicht. Am Ende gab ich widerstrebend zwei Zehntel eines Zolls auf und entschied mich für einen 3,0-Zoll-Würfel, obwohl es sicherlich weh tat. In Abbildung 3 sehen Sie die Ergebnisse der Modellierung in Form eines ersten Entwurfs. Es unterscheidet sich ein wenig von der endgültigen Version von Makey. Beispielsweise werden 4 AA-Batterien anstelle von zwei 9-V-Batterien verwendet, und die PC-Platine des Arduino ist seitlich angeordnet, wobei der USB-Anschluss an einer Seite über dem Reifen steckt.

Abb. 4: Mein Modell der Prototypkarosserie.

Abb. 5: Die Prototyp-Karosserie aus Blech, geschnitten und gebogen mit Hilfe von Steamboat Ed und Bruce the Elder.

Der nächste Schritt bestand darin, einen Prototyp herzustellen. Ich ging zum Haus meines Freundes Steamboat Ed, der Blechausrüstung hat. Ein Dorkbot-Mitglied, Bruce the Elder, hatte uns vor ein paar Tagen gezeigt, wie man mit Eds Fingerbremse eine Box schneidet und baut. In den Abbildungen 4 und 5 sehen Sie das Körpermodell und die tatsächliche Karosserie, die wir an diesem Wochenende gebaut haben. Wir haben auch ein einfaches gefaltetes Stück Metall hergestellt, um den Körper zu bedecken. Um die Räder festzuschrauben, maß Steamboat Ed die Motoren und legte grob aus, wo die Befestigungslöcher in die Box gebohrt werden sollten. Nach dem Bohren musste ich die Löcher in Schlitze feilen, damit die Motoren tatsächlich passen.

Abb. 6: Der erste Prototyp von Makey, gut aussehend, aber immer noch hirnlos.

Ich habe ein paar Räder gemacht, alles zusammengeschraubt und ein Foto für den Entwurfsartikel gemacht. Abbildung 6 zeigt den ersten Prototyp, nur eine Metallbox, 2 Motoren und 2 Räder. Zu diesem Zeitpunkt befanden sich keine Gehirne oder Elektronik im Inneren, und ich setzte einfach den Ping-Sensor an, um die Wirkung zu erzielen. Basierend auf diesem Foto, ein paar Screenshots von Inventor und einem Entwurfsartikel wurde Makey genehmigt. Ich war im geschäft

Nachdem das Konzept genehmigt wurde, konzentrierte sich die Diskussion unter den Redakteuren auf das Publikum für den Artikel. Der Konsens bestand darin, dass die Menschen in der Lage sein sollten, den Roboter ohne viel Spezialausrüstung herzustellen. Das bedeutete, dass eine Fingerbremse aus war, ebenso wie das Schneiden der Teile mit CNC. Für mich bedeutete dies eine umfassende Neugestaltung. Ich musste die Karosserie vereinfachen, um eine sehr einfache, rudimentäre und kostengünstige Biegebremse herstellen zu können.

Die Inventor-Software enthält bestimmte Blechmodule und -aktionen. Um ein Blechteil zu entwerfen, modellieren Sie es in 3D mit allen erforderlichen Biegungen, und wenn Sie fertig sind, glättet Inventor es für Sie in eine 2D-Vorlage.

Wenn Sie jedoch Blech biegen, verlieren Sie etwas von der Länge des Teils bis zur Biegung, das heißt, die Biegung verbraucht etwas Material. Selbst wenn Sie wissen, für welche Breite Sie schießen, wissen Sie vor dem Biegen nicht genau die Länge des Materials, um diese Breite zu erhalten. Sie variiert je nach Grad der Biegung und Dicke des Metalls. Bei der Gestaltung des Metallkörpers für Makey bestand eine große Herausforderung für mich darin, ihn so zu gestalten, dass er sich "strecken" kann, um sich der von mir benötigten Breite anzupassen. Mein Ziel war es, die vielen Teile in das Innere zu stopfen und dann die Metallhaut zu „strecken“, um perfekt zu passen. Dann konnte ich alle Befestigungslöcher für die Motoren, Sensoren, Schalter, Batterien usw. lokalisieren, indem ich "adaptiv" Löcher in die Karosserie genau an den Stellen schnitt, an denen das Modell sie vorhergesagt hatte.

Ich habe eine Weile gebraucht, um das herauszufinden, und in Teil 2 erkläre ich Ihnen den Schlüssel zum Einrichten von Dingen in Inventor, um dieses Ergebnis zu erhalten.

Up Next: Teil 2: Erstellen des „dehnbaren“ Roboterkörpers Teil 3: Anpassen der Elektronik für die Maker Faire Teil 4: Entwerfen, Schneiden, Schießen - Gehen Sie mit dem Arduino Teil 5 in die Horizontale: Einpacken - Fertigstellen der Vorlagen

Aus dem MAKE Magazin:

In MAKE, Band 19: Roboter, Rover und Drohnen lernen Sie, wie Sie mit einem Autopiloten und einem eingebauten Robotergehirn ein Modellflugzeug erstellen können. Wir zeigen Ihnen auch, wie Sie einen bequemen Stuhl und einen Hocker aus einer einzigen Schicht Sperrholz herstellen, einer Radfahrerweste, die zeigt, wie schnell Sie fahren, und Projekten, die Sie mit Servomotoren vertraut machen. All dies und noch viel mehr in MAKE, Band 19! Abonnieren Sie hier. Kaufen Sie die Ausgabe im Maker Shed.

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