Proyecto de corte por láser de coche de colector de control remoto con LaserMaker

En este proyecto de robótica y mecanismo STEAM, los estudiantes actualizan una carrocería de vehículo de control remoto básico en un automóvil de colección utilizando LaserMaker. La lección conecta la modificación del chasis del robot, el montaje del motor TT, el diseño del soporte de mortaja y espiga, el modelado de ganchos en forma de cornete, las curvas B-spline, la edición de nodos, el cableado, el corte por láser y el ensamblaje práctico.

1. Descripción general de la lección

1,1 Objetivo del proyecto

Los estudiantes diseñarán un mecanismo colector para un vehículo de control remoto. Crearán un soporte de motor, un pasador de bloqueo de soporte, astas orientadas hacia adelante, una cornamenta horizontal y un panel de techo de chasis modificado con mortaja de soporte de motor y un orificio de cableado. Después del corte por láser, ensamblarán el mecanismo y probarán si el gancho de la cornamenta puede recoger objetos objetivo.

1,2 Uso recomendado en el aula

2. Objetivos de aprendizaje

2,1 Lo que aprenden los estudiantes

2,2 Habilidades de STEAM desarrolladas

2,3 Fabricación responsable

Los estudiantes deben probar los accesorios de vehículos motorizados bajo la guía del maestro o supervisor de laboratorio. Mantenga las manos, los cables sueltos y las piezas pequeñas lejos del gancho giratorio y del vehículo en movimiento durante la operación.

3. Contexto del mundo real: desde el chasis básico hasta el coche coleccionista

Muchos robots utilizan el mismo chasis móvil con diferentes adjuntos de tareas. Un vehículo base puede convertirse en un colector, dumper, grúa u otro robot basado en tareas cambiando el mecanismo montado en la parte superior.

En esta lección, el automóvil colector está diseñado para reunir piedras de energía huecas en forma de cubo. Un motor TT gira un gancho en forma de cornete para que el vehículo pueda engancharse a las piedras durante el movimiento.

4 Planificación de materiales y piezas

4,1 Lista de materiales

El chasis base se reutiliza del proyecto anterior de carrocería del vehículo. El nuevo trabajo de corte con láser se centra principalmente en el soporte del motor, los pasadores, las piezas de la cornete y el panel de techo del chasis modificado.

4,2 Lista de piezas estructurales

El coche de colección se organiza en cuatro grupos funcionales principales.

5. procedimiento de la lección

5,1 Dibuje el soporte del motor

El mecanismo de recolección utiliza un motor TT como fuente de energía, por lo que la primera tarea es diseñar un soporte que pueda sostener el motor de forma segura en el panel del techo del chasis.

Abra LaserMaker, seleccione el gráfico TT Motor de la biblioteca Open-Source Robotics y arrástrelo al lienzo. Agrupe el gráfico del motor y compruebe su tamaño. En el flujo de trabajo de origen, el gráfico del motor TT tiene 70,13mm de ancho y 22,30mm de alto, por lo que el cuerpo del soporte del motor se establece en 72mm de ancho y 22,30mm de alto para espacio libre.

Dibuja un rectángulo de 72mm por 22,30mm para el cuerpo principal del soporte del motor. Alinee el gráfico del motor TT con este rectángulo para que las posiciones de montaje coincidan con el motor.

Para fijar el soporte al chasis, agregue una tenon y una ranura de tenon pasante. Dibuje un rectángulo de 40mm por 9mm para la tenon del soporte, alinearlo con el borde inferior del cuerpo del soporte y centrarlo verticalmente.

Dibuja un rectángulo de 20mm por 3mm como la mortaja a través de la espiga. Centro-alinearlo dentro de la espiga de soporte. A continuación, seleccione el cuerpo del soporte y la espiga y utilice Unión para fusionarlos en la forma del soporte del motor.

Para mejorar la eficiencia de corte y la apariencia, desagrupe el gráfico del motor TT y mantenga solo la información de montaje requerida. Eliminar contornos, agujeros y círculos redundantes. Dado que el diseño del soporte utiliza dos piezas, duplique el soporte.

5,2 Dibujar los pasadores de bloqueo del soporte

El soporte del motor utiliza una espiga pasante y un pasador para bloquear el soporte en el chasis. La cabeza del alfiler debe ser ligeramente más grande que la mortaja. En el flujo de trabajo de origen, la anchura del cabezal del pasador se establece en 20,4mm.

Dibuja un rectángulo de 20,4mm por 6mm para la cabeza del alfiler y un rectángulo de 30mm por 6mm para el mango del alfiler. Alinee el mango debajo de la cabeza del pasador y centrarlos horizontalmente. Aplique una esquina redondeada de 2mm a la cabeza del pasador para que sea más fácil de insertar.

Para reducir la tensión, agregue tres hendiduras verticales a la cabeza del pasador. Utilice la herramienta Línea para dibujar una línea vertical de 6mm y, a continuación, utilice Matriz rectangular con 3 líneas horizontales y un espaciado de 8mm. Alinee las líneas de hendidura en la cabeza del alfiler, combine la cabeza del alfiler y el mango con Union, y duplique el alfiler terminado para que haya dos alfileres.

5,3 Dibuja las astas orientadas hacia adelante

El gancho en forma de asta está diseñado para atrapar las piedras de energía. La cornisa orientada hacia adelante incluye un mango con un orificio para el eje del motor TT y una forma de cornisa curvada.

Active la herramienta Rejilla. Dibuja un rectángulo de 90mm por 20mm para el mango de la asta. En la sección de Robot de código abierto, seleccione el gráfico TT Motor Hole y colóque en el lado izquierdo del rectángulo, alineándolo verticalmente.

Utilice la herramienta B-Spline para dibujar la asta curva con forma de mano. Haga clic en los puntos del lienzo para crear la forma aproximada y, a continuación, cierre la curva. Utilice Editar nodos para ajustar las posiciones de nodo y las tangentes hasta que la curva sea más suave.

Desactive la herramienta de cuadrícula. Seleccione el rectángulo de asa y la forma de asno curvado y, a continuación, utilice Unión para fusionarlos. Aplique una esquina redondeada de 10mm a las dos esquinas del lado izquierdo para que sea menos probable que la cornega golpee el chasis de la base durante la rotación.

5,4 Dibujar el asta horizontal

Una sola cornete orientada hacia adelante puede enganchar la piedra de energía, pero puede no proporcionar suficiente estabilidad. Agregar una cornamenta horizontal entre las dos cornamentas orientadas hacia adelante mejora la estructura, ayuda a evitar que la piedra caiga hacia el motor y mantiene la acción de recolección más confiable.

Utilice la herramienta B-Spline para dibujar una forma de asta y, a continuación, utilice Editar nodos para suavizar la curva. En el flujo de trabajo de origen, el asta se establece en 64mm de ancho y 31mm de alto. Duplíquelo, alinee la copia horizontalmente con el original y use Unión para fusionar las dos formas en una sola asta horizontal.

5,5 Añadir características de Cross-Tenon a los Antlers

Para estabilizar la estructura de la cornamenta, agregue características de tenon cruzada para que las astas orientadas hacia adelante y la cornamenta horizontal puedan entrelazarse.

Dibuja un rectángulo de 2,85mm por 10mm como una mortaja. Utilice la matriz rectangular con 2 copias horizontales y un espaciado horizontal de 25,5mm para crear dos mortadeles para el asno horizontal. Muévelos a posiciones adecuadas, alinearlos, y utilizar Diferencia para crear las mortadles.

Dibuja un rectángulo de 2,85mm por 10mm en la cornamenta que mira hacia delante y usa Diferencia para crear la mortaja correspondiente. Duplique la cornamenta orientada hacia adelante terminada para que la estructura final incluya dos cornamentas orientadas hacia adelante y una cornamenta horizontal.

5,6 Modificación del panel de techo del chasis base

El nuevo soporte del motor debe montarse en el panel de techo del chasis base, por lo que los estudiantes deben agregar mortadles de soporte y un orificio de cableado al panel de techo.

El soporte del motor es de 40mm de ancho y 9mm de alto. Dado que el contrachapado de tilo tiene un grosor de 3mm, dibuja un rectángulo de 40mm por 3mm para la mortaja correspondiente. Debido a que el grosor del motor TT es de 19,5mm, use una matriz rectangular para crear el par de mortgones correspondiente.

Gire las mortaditas 90 grados y colocarlas cerca del borde superior del panel del techo. Centro-alinear verticalmente, a continuación, aumentar la coordenada Y por 15mm para mover las mortadles hacia abajo en la posición final.

Debido a que el motor TT de conducción de asta se encuentra sobre el chasis, agregue un orificio de cableado para que el motor pueda conectarse a la placa de control OSROBOT. Dibuja un rectángulo de 8mm por 6mm y céntralo en el panel superior.

Después de que los soportes del motor, los pasadores, las astas y el panel de techo modificado estén completos, organice el diseño final para el procesamiento láser.

6. Procesamiento láser

6,1 Establecer parámetros de contorno y corte

Después de completar el dibujo, establezca los parámetros de procesamiento láser. El flujo de trabajo de origen utiliza el contorno para objetos de capa roja y el corte para objetos de capa negra.

6,2 Inicio de fabricación

Encienda la máquina de corte láser y el interruptor láser. Cuando el botón de inicio de fabricación esté listo, cargue el dibujo en la máquina de corte por láser y comience a cortar desde el panel de la máquina.

7. cableado y montaje

Después del corte por láser, identifique las nuevas partes del mecanismo antes del ensamblaje.

7,1 Circuito de cableado

Para que el vehículo colector funcione correctamente, conecte el motor TT que impulsa la rotación de la astra a la placa de control de acuerdo con el diagrama de cableado.

7,2 Asamblea estructural

Primero, localice el nuevo panel de techo del chasis base y las partes del soporte del motor. Ensamble el motor TT y el soporte del motor, instale el soporte del motor en el panel del techo y asegure el soporte con un pasador.

Retire el panel de techo del chasis de la base original, conecte el motor TT de conducción de la asta al tablero de control e instale el nuevo panel de techo. Luego, ubique las partes de la asta, conecte la asta vertical al motor TT y asegure la asta horizontal en la asta vertical.

8.-Probar, depurar y mejorar

9. Proyecto terminado y reflexión

Después del diseño, el procesamiento láser, el cableado y el ensamblaje, los estudiantes completan un automóvil colector de control remoto. El proyecto brinda a los estudiantes experiencia práctica con la modificación del chasis del robot, accesorios motorizados, dibujo B-spline, edición de nodos, montaje de mortaja y espiga y diseño de mecanismos funcionales.

10. Desafío de extensión

El coche colector utiliza un simple gancho de asta giratoria para recoger piedras de energía. Como desafío de extensión, los estudiantes pueden rediseñar la forma del gancho, cambiar el ángulo de la corneta, ajustar la velocidad del motor o crear una herramienta de recolección diferente para otro tipo de objeto.

Los estudiantes también pueden comparar cómo las diferentes formas de gancho afectan el éxito de la recolección, la estabilidad y la facilidad de liberar el objeto después de que se haya recolectado.

11. Nota de equipo para maestros

Este proyecto es adecuado para cortadoras láser en el aula que soportan el corte y el contorno de materiales laminares para pequeños proyectos de robótica y mecanismos. Para escuelas, makerspaces y laboratorios STEAM para principiantes, proyectos como autos de colección, accesorios de robot, soportes de motor y actualizaciones de mecanismos de corte por láser se pueden completar con un cortador láser en el aula como elSerie Thunder Laser Bolt.

Los maestros pueden elegir la configuración de la máquina y el material en función del espacio del aula, el grosor del material, los componentes electrónicos, la separación de las partes móviles y los objetivos de aprendizaje. El mismo flujo de trabajo de LaserMaker también se puede adaptar para otras máquinas láser de CO2 cuando los estudiantes pasan a accesorios de robot más avanzados o vehículos de competencia basados en tareas.