STM32解三阶魔方机器人「第二届立创商城电子制作节入围奖作品」

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我要打造一个与众不同的解魔方机器人,首先从机械传动结构上,要求简洁适用,颜值超高,便于装缷,不落俗套。

我的思路是采用黄铜丝杆加连接件来实现整体外框,大量使用3D打印技术,制作独有的,美观实用的零部件来组成机器人的外型,包括传动结构。

以下是我采购和自行设计的部件:

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黄铜丝杆

采用Simense UG NX11设计制作的连接件

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下面是采用3D打印技术,打印出来的部件

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上图是采用FDM工艺,PLA材料打印的专用舵机座,但是收到货后,对FDM工艺相当失望,看来便宜没好货,确是真理!

M5的螺丝孔塌陷成M4都不到了,整体变形比较严重,无法使用。今天使用光固化工艺重新打印。

光固化工艺做的树脂材料件已到,见下图

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最新改版升组的舵机座,准备用铝合金打印,要价220一个,4个要800多块,得拿了奖才能打得起,先放着,有空再搞。

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丝杆固定平台+舵机座

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垂直丝杆联接螺母

上面是用SLA工艺,光敏树脂打印的,效果相当完美,一次成功,螺丝和内螺纹紧密配合,十分满意,不知道大尺寸的物件,会不会有形变,期待舵机座的结论。

[已有结论:大件在施加一定重量后,放一段时长,会变形,受力越大,时长越久,形变也越大;用紫外线加固,效果好些]

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8只大小不同的铜齿舵机

把丝杆,连接螺母,舵机座,舵机装配起来了,见下图,还是非常简洁的。

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根据水平和垂直舵机组的间距,计算出机械手的长度,用ug设计出的舵盘支架和机械手装配图

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舵机盘和机械手设计图

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舵机盘和机械手3D打印件

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装配好后,看得出,机械臂强度不够,可能是太轻了,每个2g左右。需要加强,得更换方案,在成本和可用性之间取得平衡。

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加固后的舵盘架,用SLS工艺,尼龙材料打印两只,每个重约7G,计划放置在水平方向上。用SLA工艺树脂材料打印另外两个,计划放置在竖直方向上,使得成本和可用性取得最大的平衡。

重新设计的机械手

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[07-02] 未来工厂发回的尼龙打印件,两小件,加上邮费,一百多块,真是相当的贵呀!心疼。但是人家这个算是良心价了。全网也就他家给打印!而且发货非常正规,感觉很棒!尼龙件拿到手感觉非常扎实,很硬,不是那种一扳就弯的感觉,视觉和触觉上像雪花糕,过年吃的那种点心。

收到的铸造树脂舵盘架,很硬,但太脆。由于我设计未留余量,且铸造树脂的打印精度也不是那么理想,导致装配时相当的紧,一用力就断了。看来还是要用尼龙,贵有贵的道理。不过四个树脂机械手,应该可以使用。

组装好的四支机械手,白色的部分全部采用SLS工艺尼龙材料,仅打印这些尼龙件已经花费200元以上。本作品的3D打印总成本在300元以上。为了得到好的效果可谓不惜重金了。

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这段时长,对3D打印了解了一些,在此简单总结一下:

FDM技术,最便宜,约0.5元/ml,需要支撑,材料以PLA为主,成本低,环保,但强度,韧性,稳定性不够,做外形展示可以,比如打印一个雕像。

SLA技术,稍贵,约2元/ml,别人帮我做时,没提需要支撑,材料以光敏树脂为主,成本稍高,环保,性能较好,可以应用于要求更高的场合。

SLS技术,粉末烧结,这里拿尼龙来说(金属太贵,不说了),约6元/ml, 不需支撑,成本高,机械性能好,能做螺钉,螺母。

另外,树脂中有一种8100韧性树脂,3mm厚时已经非常坚固,对比1.5mm厚的尼龙,感觉厚实多了,1.5mm厚的尼龙感觉太柔弱了。

目前我只涉及到这三种,其它的暂时不了解,也不太适合我。

[08-10] 这些天又发现两个问题:一是这个结构还是不稳定,包括尼龙件,时长长了,多少会有形变,非常懊恼。二是之前买的舵机,没有经验,十几块钱一个的MG996R,测试过程中发现回中误差太大,精度太低,而且慢,0.16S/60deg, 几乎用不起来,就半价在闲鱼甩掉了,重新花79块钱一个,买了4个金属数字舵机,老板说是新品推销,不然得是这价的两倍以上。感觉玩机器人也很烧钱哪!

又经过好几天时长,把结构加固调整了一下,主要是用了两块亚克力板来固定舵机,效果个人比较满意。后面不忙了再想办法把机械手部件加固。

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[08-14] 代码调试中

[08-18] 重大突破,解魔方算法已生成,并通过无线网络下发到STM32单片机

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「关于」立创商城(WWW.SZLCSC.COM)成立于2011年,致力于为客户提供一站式电子元器件线上采购服务,成交量全国领先。拥有10000多平方米现代化元器件仓库,现货库存超100000种。本文由立创商城原创,转载请注明出处。

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