本帖最后由 allen100 于 2018-8-9 08:11 编辑
项目名称:3D打印四足教育机器人
所研制的小型四足机器人主要实现了目前简单机器人的如前进、后退、转弯等基本动作。 该款四足机器人主要由底板框架，动力装置，传动装置，执行装置四部分组成。动力装置部分采用由两个小型电机独立控制的齿轮，分别控制左右两边的传动装置，并采用单片机控制器来控制两个电机，实现对两个电机的同步控制。传动装置采用两个大齿轮以实现减速目的，使机器人步态平稳，步子节奏合适。执行装置分别由四个两两独立的腿来实现，这样可以使左右两边的腿同步行走实现前进、后退或差速行走来实现转弯。最后再由底板框架来将这些装置整合在一起，从而使该机器人结构完整，最后设计成功。当该机器人行走时，动力由动力齿轮传向传动齿轮，经过轴再传向执行装置，带动腿的运动，从而实现行走。 该机器人全部采用FDM 3D打印工艺制作，制造成本低，结构紧凑，外形尺寸为140 mm×120mm×110mm，结构小巧紧凑，控制系统基于arduino开源电子平台开发，非常适合给小朋友做玩具用于培养兴趣或作为教育机器人给中小学生用作学习。 成品展示：
研发意义：
3D打印四足机器人意义在于，基于3D打印新技术，创新研发四足机器人新产品，满足大学机械专业课程教学与中小学机器人教育的需要，以培养大学生的机构创新设计能力，引导中小学生学习机器人原理，激发中小学生的创造热情。 创意构思：
3D打印四足机器人创意构思，如下图所示，产品结构简单、紧凑，运动平稳，且所有零部件都由3D打印制作，成本低，生产效率高。
动力系统：
动力系统采用两个电机提供，在电机的传动轴上固定两个动力齿轮，以此作为动力系统。如下图为其中一个电机和在上面固定的齿轮。
传动装置： 设计的传动系统结构，如下图所示,主要采用的是直齿圆柱齿轮传动，传动系统的齿轮参数见下表。圆柱齿轮制造成本低，简单安装，并且本机器的零部件都采用3D打印机制作。 传动系统的齿轮参数
设计构思：
如上图所示，为设计灵感来源。上面半径为r的圆固定，长度为BD的一条线段始终经过O点，并且一个断电绕小圆做圆周运动，择另一端点的运动轨迹为圆或椭圆，再次OB:OD=1:3，所以线段BD的另一端点D的运动轨迹为短轴为r长轴为3r的椭圆。 动物在行走时总是在对角线上两端点的两条腿保持同步，将其记为一对，则两对腿交替起伏，从而实现行走，因此，应使机器人同一侧的两条腿同时达到一个在最低时另一个最高。 三维建模： 基于SOLIDWORKS进行3D打印四足教育机器人每一个零部件的三维建模，以及装配建模，3D装配模型如下图所示。
控制系统设计： 六足教育机器人的控制系列采用开源软件Arduino进行自动控制，通过Arduino单片机控制板控制左右两个微型电动机的控制转速，实现机器人的行走和转向运动。具体的Arduino程序如下： [mw_shl_code=bash,true]#include <IRremote.h>
int RECV_PIN = 13;//定义红外接收器的引脚为13
int M1=5;
int M2=6; //控制电机1
int L1=10;
int L2=11; //控制电机2
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(6,OUTPUT);
irrecv.enableIRIn(); // 初始化红外接收器
}
void loop() {
if (irrecv.decode(&results))
{
if (results.value==16736925) //前进键，控制电机正转
{
digitalWrite(5,LOW) ;
digitalWrite(6,HIGH);
digitalWrite(10,LOW) ;
digitalWrite(11,HIGH);
}
if (results.value==16754775) //后退键，控制电机反转
{
digitalWrite(5,HIGH);
digitalWrite(6,LOW);
digitalWrite(10,HIGH);
digitalWrite(11,LOW);
}
if (results.value==16720605) //遥控器左键
{
digitalWrite(5,HIGH);
digitalWrite(6,LOW);
digitalWrite(10,LOW);
digitalWrite(11,HIGH);
}
if (results.value==16761405)//遥控器右键
{
digitalWrite(5,LOW);
digitalWrite(6,HIGH);
digitalWrite(10,HIGH);
digitalWrite(11,LOW);
}
if (results.value==16712445) //遥控器ok键，使两电机停转
{
digitalWrite(5,HIGH);
digitalWrite(6,HIGH);
digitalWrite(11,HIGH);
digitalWrite(10,HIGH);
Serial.println();
}
irrecv.resume(); // 接收下一个值
}
}
[/mw_shl_code] 打印制作： 在SOLIDWORKS软件中，将3D打印四足机器人的三维CAD配模型中的打印件导出STL格式文件，在打印机中，逐个完成每个零件的打印制作，主要零件的打印制作如图4-1、4-2所示。
本机器人采用红外遥控器控制，用两个电机，一个l298N驱动器，和一个arduino uno控制板，外加一个7.4v锂电池。
在放一些渲染图:
参赛团队:
Allen
吴sir
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发表于 2020-2-13 19:04
