Garra flexível: 24 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este instrutível foi criado em cumprimento ao requisito do projeto do Makecourse na University of South Florida (www.makecourse.com).

O Flex Claw é o segundo melhor projeto para qualquer estudante, engenheiro e consertador que certamente prenderá a atenção do seu público. Executado totalmente por um Arduino Uno, o Flex Claw é uma abordagem simplificada para uma garra autocentrada usando apenas um motor! Mas suas capacidades não são tão simples, pois sua estrutura de garras foi reprojetada para realmente se flexionar em qualquer objeto com a forma que segurar! Embora sua construção seja basicamente prática, é necessário o acesso a uma impressora 3D com filamento NinjaFlex e compatibilidade com PLA.

Etapa 1: Ferramentas e materiais

O primeiro passo é examinar todas as peças e possivelmente fazer ajustes. Para isso, recomendo fortemente o uso do Solidworks, pois é muito fácil de usar, uma vez que você aprende onde estão todos os comandos. Se você ainda não fez o download, verifique com sua escola ou local de trabalho se há descontos ou códigos de acesso gratuitos. O YouTube também será seu melhor amigo se você precisar de mais clareza em cada recurso. As próximas etapas abordarão como projetar as peças para o Flex Claw com Solidworks que precisam ser impressas em 3D.

Antes de coletar os materiais, leia todas as etapas e confirme se as listadas abaixo são adequadas ao produto final desejado, uma vez que quaisquer ajustes personalizados no tamanho / dimensões das peças discutidas podem ser feitos, embora não sejam recomendados. Os seguintes materiais coincidem com as etapas originais do processo de construção.

Ferramentas:

- Impressão 3D compatível com NinjaFleax e filamento PLA.

- Cortador a laser de madeira compensada (recomendado para as dimensões exatas, mas pode ser contornado com habilidade experiente)

- Furadeira com broca 3/16

- Dremel

- Kit Arduino Uno completo (fios, cabo de conexão, etc.), incluindo um sensor de proximidade, luz LED (com resistor correspondente), botão de pressão e 2 motores de passo (um motor mais forte pode ser necessário dependendo dos resultados encontrados e da resistência ao atrito).

Material:

- Folha de madeira compensada de 12 "x 24" x 0,125"

- Diâmetro externo da tubulação de PVC de 4 ", cerca de 5" de comprimento, parede de 0,125"

- Aderencia

- Parafusos de 6/32 "1,5" de comprimento X 6, com porcas respeitadas

- Haste de alumínio de 0,125 "de diâmetro, serra de aço de 6" longa e adequada para cortes futuros

- A tomada conectada com pelo menos 2,5 Amp de saída (um carregador I-Phone / I-Pad funciona)

Etapa 2: a garra: exterior

Agora que temos o Solidworks, podemos começar a modelar o design da garra externa. Este é um dos primeiros passos, uma vez que esta peça precisa ser impressa em 3D com filamento NinjaFlex, que leva mais tempo para se formar do que a maioria dos plásticos e provavelmente precisa de uma fonte externa para uma impressora 3D compatível com esse filamento.

A garra é um recurso chave para o projeto, pois na verdade se curva para a forma de qualquer item segurado. Ao permitir um exterior de parede fina e muito flexível, podemos tirar proveito de sua colapsibilidade natural para maximizar a área de superfície de contato para uma melhor aderência. O outro lado da moeda, porém, é que ela ainda precisa de pontes rígidas internas para ainda manter sua estrutura e aplicar as forças compressíveis no contato (etapa 3).

Essas são as peças para fazer uma garra, então esteja preparado para imprimir 3 vezes essa quantidade para 3 garras. Uma boa dica é que podemos imprimir várias partes ao mesmo tempo, desde que haja espaço suficiente na cama. Mas isso também pode aumentar a frustração se uma peça estragar durante o processo de impressão, então precisaríamos interromper a impressão para o resto das peças também. Muitas peças na base também podem resultar no endurecimento de uma parte da camada de plástico antes que a próxima camada seja adicionada (uma vez que a máquina tem que contornar as outras partes) e causa uma dobra no meio da peça. A experiência de querer que sua impressora 3D possa lidar é o melhor para as coisas, mas lembre-se de que mais de uma peça pode ser impressa por vez.

Junto com os arquivos de peça do SolidWorks, estão anexados o desenho do SolidWorks exibindo as medidas usadas. Embora a maioria desses comprimentos possa ser alterada para melhor se adequar às suas acomodações, qualquer alteração precisará ser realizada em outras peças para garantir que tudo se encaixe. Portanto, recomenda-se que os ajustes sejam reservados até depois de examinar cada etapa e considerar o resultado final. Caso contrário, essas são as etapas básicas para projetar o modelo desejado.

Etapa 3: a garra: pontes internas

Em seguida, as pontes internas para a garra. Embora o design da garra externa precise ser impresso com NinjaFlex para permitir flexibilidade, essas pontes precisam ser impressas com um filamento PLA. Eles serão rígidos e agirão como ossos para manter a estrutura da garra conforme ela se dobra e aplica as forças compressíveis no contato.

Junto com os arquivos da peça do SolidWorks, estão anexados o desenho do SolidWorks das peças exibindo as medidas usadas. Estas são as dimensões que são compatíveis com o resto do desenho da garra para que tudo se encaixe, então certifique-se de que quaisquer ajustes pessoais nas peças anteriores sejam realizados nestas peças, se necessário. Caso contrário, essas são as etapas básicas para projetar o modelo determinado pretendido.

(Estas são as peças para fazer uma garra, então esteja preparado para imprimir em 3D 3 vezes essa quantidade para 3 garras)

Etapa 4: o controle deslizante

O controle deslizante é composto por 4 partes: 1 controle deslizante dominante, 1 tambor com um poste e 2 "acessórios do controle deslizante". Da forma como foi projetado, o controle deslizante pode envolver totalmente o tambor sem restringir sua capacidade de girar dentro de sua ranhura. Isso também não requer parafusos, uma vez que os acessórios simplesmente se encaixam no controle deslizante principal e sobre o tambor colocado.

Junto com os arquivos da peça do SolidWorks, estão anexados o desenho do SolidWorks das peças exibindo as medidas usadas. Estas são as dimensões que são compatíveis com o resto do desenho da garra para que tudo se encaixe, então certifique-se de que quaisquer ajustes pessoais nas peças anteriores sejam realizados nestas peças, se necessário.

(Estas são as peças para fazer uma garra, então esteja preparado para imprimir em 3D 3 vezes essa quantidade para 3 garras)

Etapa 5: o tambor e o arnês

O tambor e o arnês do tambor são os intermediários para conectar a garra ao controle deslizante e permite que ele gire para frente conforme os controles deslizantes se movem para fora. Ao contrário das peças anteriores, que devem ser impressas em 3D, essas peças podem ser feitas contornadas usando-se hastes de madeira e alumínio. Mas não é recomendado, pois eles têm medidas exatas que permitem que as outras peças se conectem todas juntas, especialmente o arnês que tem uma ranhura inferior que deve se ajustar à espessura e curvatura da borda do tubo de PVC. Verifique este parâmetro para o tubo de PVC que você já possui ou anote-o para encontrar um que se encaixe.

Em uma etapa futura, montaremos essas peças de modo que o orifício inferior do conector do Tambor se encaixe no eixo do tambor deslizante e que o par mais largo de postes na Metade do Tambor se encaixe nos orifícios na base do exterior da Garra. Com isso dito, essas são as dimensões que são compatíveis com o resto do desenho da garra para que tudo se encaixe, então certifique-se de que quaisquer ajustes pessoais nas peças anteriores sejam realizados nestas peças, se necessário.

(Estas são as peças para fazer uma garra, então esteja preparado para imprimir em 3D 3 vezes essa quantidade para 3 garras)

Etapa 6: pinhão e engrenagem circular

É aqui que entra o poder. Tanto o pinhão da engrenagem quanto a coroa não devem ser trocados para a impressão 3D, pois são muito específicos. O cubo do pinhão tem um encaixe completo apenas para o motor de passo básico mencionado. Se outro motor quiser ser usado com dimensões de eixo diferentes, isso pode ser ajustado no arquivo de obra sólida. Para este modelo, 2 motores de passo estão sendo usados, portanto, certifique-se de imprimir 2 pinhões.

Junto com os arquivos da peça do SolidWorks, estão anexados o desenho do SolidWorks das peças exibindo as medidas usadas. Estas são as dimensões que são compatíveis com o resto do desenho da garra para que tudo se encaixe, então certifique-se de que quaisquer ajustes pessoais nas peças anteriores sejam realizados nestas peças, se necessário.

Etapa 7: braços radiais e carrossel

Posteriormente, o carrossel é colocado sobre a coroa dentada e gire o elo do raio em direção e para longe do controle deslizante, empurrando-o para frente e para trás. Embora este seja um projeto simples, o carrossel não é recomendado para ser substituído por madeira e hastes de alumínio com suporte frouxo, uma vez que toda a peça deve ser robusta o suficiente para girar em torno do tubo de PVC sem balançar. No total, são necessários 3 links de raio.

Junto com os arquivos da peça do SolidWorks, estão anexados o desenho do SolidWorks das peças exibindo as medidas usadas. Estas são as dimensões que são compatíveis com o resto do desenho da garra para que tudo se encaixe, então certifique-se de que quaisquer ajustes pessoais nas peças anteriores sejam realizados nestas peças, se necessário.

Etapa 8: Caixa do motor base

Além da garra individual, esta parte pode ser a próxima mais complexa. A impressão 3D será sua melhor amiga se ainda não tiver sido comprovada. Essa base, no entanto, mede para se ajustar particularmente ao acoplamento de tubo de PVC que usei (e recomendo) com um diâmetro externo de 4 ", paredes de 0,25" de espessura e uma borda inclinada perto da borda. Verifique as dimensões e altere-as para se ajustar melhor ao tubo que você está usando. Os tubos também são normalmente vendidos informando sobre o diâmetro interno. Portanto, neste caso, se eu precisar de um tubo de 4 "de diâmetro externo com paredes de 0,25" de espessura, devo procurar um acoplamento de 3,5 ". De qualquer forma, não há como errar em ir à loja com uma régua na mão.

Esta base foi projetada para acomodar dois motores de passo 28BYJ-48 5VDC para o Arduino Uno. Embora esses motores sejam mais fáceis de codificar, eles não são mais conhecidos por sua força. A redução do atrito ajuda muito com a aplicação de grafite em pó ou outros lubrificantes secos nos controles deslizantes do anel. Caso contrário, se um motor mais forte estiver acessível, o projeto principal mudou para a necessidade básica feita por mim e é encorajado a fazê-lo depois de usar este projeto com 2 motores de passo básicos para que você possa ver como o layout final afetará mudanças notáveis.

Esta base também foi projetada para incorporar uma placa de ensaio, deslizando-a no slot retangular na lateral. Com isso, foi planejada uma seção transversal com 2,25 "de largura e 0,375" de altura, por se tratar de um tamanho padrão para a maioria das breadboards. Novamente, como os motores, se um pão de tamanho diferente quiser ser usado, aguarde até obter todos os detalhes do layout final do circuito para fazer as alterações.

Etapa 9: Ramificação de trilhos deslizantes

Este anel será perfurado no tubo de PVC para ser o mais estável possível para os controles deslizantes deslizarem. Esta peça é geralmente muito grande para ser impressa em 3D, então eu recomendo fortemente obter acesso a um cortador de madeira a laser ou desenvolver suas habilidades com bordas arredondadas na marcenaria. Com isso, a espessura pode variar para melhor caber nos controles deslizantes, mas certifique-se de deixar algum espaço de manobra. Em uma etapa posterior, examinaremos as melhores maneiras de proteger isso na estrutura.

Junto com os arquivos da peça do SolidWorks, estão anexados o desenho do SolidWorks das peças exibindo as medidas usadas. Estas são as dimensões que são compatíveis com o resto do desenho da garra para que tudo se encaixe, então certifique-se de que quaisquer ajustes pessoais nas peças anteriores sejam realizados nestas peças, se necessário.

Etapa 10: Arduino, fios e componentes

Etapa 11: Código Arduino

Etapa 12: Teste de circuito

Etapa 13: Montagem básica: a garra

Etapa 14: Montagem básica: Tambor e arnês

Etapa 15: Montagem básica: os controles deslizantes

Etapa 16: Perfuração

Etapa 17: Montagem de PVC

Etapa 18: Montagem da Base e do Circuito