侵权投诉
焊接机器人 喷涂机器人 搬运机器人 装配机器人 切割机器人 其它机器人
订阅
纠错
加入自媒体

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

此专题是机器手臂教学的第一部分。在第二部分,我们会设计底座,而第三部分是设计支架。第四部分则是以Arduino进行操控。

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

机器人最棒的地方是你可以把它们做成任何想要的形态。从小小的Roomba到大型的制造工业用机器手臂,几乎没有形态的限制。

但是,其中有些机器人的难度还是比较高。那些用来生产汽车的机器人不但极度昂贵也极度复杂。但有数以千计的人们能够生产或改组这些机器人,并发现不可思议的应用方法。举例来说,你有看过《地心引力》这部电影吗?所有桑德拉·布洛克在太空中飞行的场景都是用工业机器手臂制造的效果。

我想让你思考的是,如果你能接触到这些机器手臂、能随心所欲来塑造它们、了解如何使用它们的话,你会怎么做?

让我们来思考这个问题。让我们探索如何设计、建造、编写程序,接着使用我们自己的3D打印机器手臂。在接下来的几篇文章中,我们将进行使用计算机辅助制图(CAD)的3D零件模型化、探索需要哪些材料来以低廉的成本制做这种机器手臂,以及如何确保它们能配合我们的设计。

在所有CAD工作都完成之后,我们会3D打印我们的零件,并且组装。接着,我们要学习如何编写程序和操控机器人。再来,就是发挥想象力的时候了。虽然我会用我想应用机器手臂的方式来教你,我更期待看到你的创造。

但我们可别操之过急。首先要做的是设计所有零件。任何专题的第一步都是取得材料。

材料

·小型步进马达、小型减速步进马达 - 5VDC 32步 1/16 齿轮装置 (3) 机器人就是靠它们来动的。务必要够小、够轻、其他马达可以举起的机型。

工具

·游标卡尺

·3D 打印机,在这里使用的是Dremel Idea Builder。

·有CAD软件的计算机

第一步:订购马达

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

订购小型马达是重要的步骤,因为在机器手臂上增加越多重量,就会越难移动。

我的是从Adafruit买的。

第二步:选择CAD

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

·寻找合适的CAD可能会很困难、多数学习曲线很陡,而且最好用的大多不是免费的。我使用的程序名为Rhinoceros,所有屏幕画面也都来自它。它是一款专业的CAD工具,有很多建筑师、工业设计师和部分的机械工程师会使用。

·我选择它是因为它速度很快,而且极度精确。它目前在Mac有免费Beta版,但PC版不是免费的。如果无法使用Rhinoceros,或觉得它太复杂,别担心;还有其他优秀的工具可以用来产生3D打印文件。 Autodesk有一款程序名为Fusion 360,免费供学生使用。另外还有长期由Google开发的SketchUp。这些都是很适合的选项,你也可以自己寻找用起来最顺手的。

第三步:测量驱动轴

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

我从测量驱动轴开始,也就是步进马达驱动时会旋转的那部分,接着以CAD软件尽可能进行最精确的模型化。我用卡尺来测量驱动轴的长、宽和高,这么做是因为我想要整合虚拟模型和马达的真实尺寸。

第四步:模型化真实世界零件(马达模型化)

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

我用卡尺测量马达的整体来进行模型化。虽然这不是必要步骤,我透过这么做来取得比例参考,帮助我可视化制作手臂组件的方法。

第五步:驱动轴头的偏位

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

·现在我们要确实进行传动轴头的偏位。这么做是因为设计手臂的时后,我们需要在手臂上加入孔洞,让驱动轴可以放入。我们必须每次都用这个方式来偏位表面,因为3D制造的运作方式中,打印程序不是完美的,故无法依照我们的设计精确打印。我的表面偏位是.02″。

·注:依照此步骤进行至关重要,因为如果没有以偏位来容许不完美,零件便通通无法接合。

第六步:定义形状

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

取得驱动轴的精确尺寸后,就可以开始设计手臂了。我先在二维空间画出形状,用两个圆圈连接起来,成为手臂的形状。

第七步:挤出形状

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

这时挤出画出的形状约.375″,如此便形成实心形式。

第八步:修边

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

接着用修边指令进行修边。对于修边的程度,可能要做些尝试来找到合适的。

第九步:从手臂减去驱动轴

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

最后使用布尔指令,它会令软件把一个对象从另一个对象减去。在这里它会把驱动轴的形状从手臂对象减去。

第十步:开始打印!

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

DIY机械手臂(Part 1):以CAD软件设计手臂

·现在把它放进你的切片软件中,进入打印阶段!

·马达将能够装入模型中的插槽。

结论

下一篇文章中,我会更详细说明如何设计和组装相互接触的各个组件。一步一步地,我们会一起朝更具功能性的机器手臂迈进。

作者:Adam Lukasik

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

技术文库

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号