Proyecto de corte por láser con LaserMaker Juego de lanzamiento de anillo de control remoto

En este proyecto de robótica y mecanismo STEAM, los estudiantes diseñan y construyen un juego de lanzamiento de anillo de control remoto utilizando LaserMaker. La lección conecta estructuras de caja cortadas con láser, soportes de regalo, transmisión de engranajes, mecanismos de leva, movimiento alternativo, anillos de juego, control de motor TT, cableado y ensamblaje práctico.

1. Descripción general de la lección

1,1 Objetivo del proyecto

Los estudiantes diseñarán un juego de lanzamiento de anillos con una base, soportes de regalo en movimiento, un mecanismo de leva giratorio, transmisión de engranajes y anillos de juego. Prepararán las piezas cortadas con láser en LaserMaker, establecerán procesos de puntuación y corte, ensamblarán la estructura mecánica, conectarán los componentes electrónicos y probarán si los titulares de regalos se mueven sin problemas.

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 cuidadosamente las piezas accionadas y móviles bajo la guía del maestro o supervisor de laboratorio. Mantenga las manos, los cables sueltos y los objetos pequeños alejados de los engranajes, las levas, los ejes giratorios y los soportes para regalos en movimiento durante la operación.

Contexto del mundo real: cómo funciona un juego de lanzamiento de anillos en movimiento

Un juego de lanzamiento de anillos pide a los jugadores que arrojen anillos a objetivos o premios. El juego se vuelve más desafiante cuando el tamaño del objetivo, la distancia de lanzamiento o la posición del objetivo cambian.

En este proyecto, los estudiantes crean soportes de regalo en movimiento utilizando una cámara accionada por motor. El motor gira el conjunto de engranajes, el conjunto de engranajes gira el eje de madera y la leva levanta el soporte de regalo para crear una posición de destino cambiante.

4 Planificación de materiales y piezas

4,1 Lista de materiales

Antes de modelar el dispositivo de lanzamiento de anillos, los estudiantes deben identificar los componentes electrónicos, los materiales estructurales, el material del eje y el hardware utilizado en el proyecto.

4,2 Lista de piezas estructurales

La estructura del juego de lanzamiento de anillos está organizada en cuatro grupos principales de partes: base, soporte de regalo, mecanismo giratorio y anillos de juego.

5. procedimiento de la lección

5,1 Dibujar la base

La base está diseñada como una caja abierta para que los estudiantes puedan acceder al motor, la batería, el receptor y el mecanismo de movimiento. En el flujo de trabajo de origen, la caja se crea con la herramienta de caja de ángulo recto y, posteriormente, se reorganiza para funcionar como base sin una cubierta posterior.

Abra LaserMaker, haga clic en Creación en el menú de herramientas y cree un cuadro de ángulo recto. En el flujo de trabajo de origen, la longitud, la anchura y la altura se establecen en 126mm, 106mm y 56mm. El tamaño de ranura se establece en 10mm y se selecciona la opción Sin cobertura superior.

Reorganiza los paneles para que cada superficie sea más fácil de editar. Gire y mueva los paneles derecho e izquierdo, luego coloque los paneles frontal y posterior por encima y por debajo del panel inferior. Mueva las etiquetas de solicitud a los paneles correspondientes y elimine las solicitudes adicionales.

Añade las instrucciones del juego al panel frontal usando la herramienta Texto. En el flujo de trabajo de origen, el texto dice "Juego de lanzamiento de anillos" y "5 anillos por turno". Dado que el texto es solo un mensaje, establezca su proceso en puntuación en lugar de corte.

Debido a que la parte inferior de la base contiene componentes electrónicos y sujetadores, se agregan pies de soporte para mantener la caja estable. Seleccione un rectángulo redondeado de Formas básicas. En el flujo de trabajo de origen, la tenon inferior izquierda se mide con 12,66mm de ancho, por lo que el rectángulo redondeado se redimensionará a 12,66mm por 12,66mm.

Mueva el rectángulo redondeado a la parte inferior del panel izquierdo. Copie y pegue otro rectángulo redondeado en el lado derecho del panel. Seleccione el panel y los pies de apoyo y, a continuación, utilice Unión para integrar las formas. Repita el mismo proceso para el panel derecho.

5,2 Dibujar el mecanismo giratorio

El mecanismo giratorio utiliza un motor TT, un conjunto de engranajes, un eje de madera y levas. El motor impulsa los engranajes, los engranajes giran el eje y las levas empujan a los titulares de regalo hacia arriba y hacia abajo.

Seleccione el gráfico del motor OSROBOT de la biblioteca Open Source Robot y arrástrelo al lienzo. Gire el gráfico del motor 90 grados.

Para conectar el motor al eje de madera, agregue un conjunto de engranajes al exterior de la base. En el flujo de trabajo de origen, los estudiantes seleccionan el agujero redondo M2 11t de piezas mecánicas, lo colocan sobre el motor TT y lo alinean con el centro del motor. Entonces se añade un segundo engranaje coincidente y se alinea con el primer engranaje.

Mueva el motor TT y el conjunto de engranajes hacia el panel derecho. Alinee la parte inferior del motor con la mortaja más baja del panel. El agujero redondo del eje a través de la base se establece ligeramente más grande que la varilla de madera de 6mm para reducir la fricción, por lo que el agujero en el panel se cambia a 6,2mm.

El engranaje que se conecta directamente al eje de madera necesita un agujero ligeramente más apretado. Copie el conjunto de engranajes y ajuste el círculo interior del engranaje izquierdo a 5,8mm para que pueda agarrar el eje de 6mm de forma más segura. Elimine los componentes de engranajes innecesarios en el panel derecho.

Copie el panel derecho y utilcelo para crear un panel izquierdo que coincida con el agujero alineado del eje. Retire los agujeros y las indicaciones adicionales, dejando solo el agujero redondo del eje. Agregue otro engranaje de orificio redondo en el lado izquierdo del eje para ayudar a evitar que el eje se separe durante la rotación.

5,3 Crear los titulares de regalo

El sostenedor del regalo utiliza una estructura vertical así que tres blancos pueden caber dentro de la anchura baja. Cada soporte de regalo incluye una base que contacta con la leva, un conector central y una parte superior en forma de flecha para el anillo.

Comience con la base del titular del regalo. Dibuja un rectángulo de 25mm por 50mm, luego dibuja un rectángulo de 3mm por 20mm dentro de él. Alinee al centro los dos rectángulos para crear la posición de la mortaja.

Para el conector central, dibuja un rectángulo de 21mm por 50mm. Luego dibuja un rectángulo de 3mm por 9mm cerca de la parte superior para que la punta de flecha se pueda insertar más tarde. Alinee el rectángulo más pequeño con la parte superior central y use Diferencia para crear la mortaja.

Para la parte superior con forma de flecha, elija el gráfico Flecha en Formas básicas, gírelo 90 grados hacia arriba y defina su anchura en 25mm. Añada un rectángulo de embutir de 3mm por 9mm, alínelo en el centro inferior de la flecha y utilice Diferencia para crear la función de inserción.

Después de completar un soporte de regalo, use Rectangular Array para crear tres soportes de regalo idénticos.

5,4 Dibuje las ranuras de Cam y Top-Panel

La leva es el mecanismo clave que levanta los titulares de regalo. Seleccione el gráfico Leva de Piezas mecánicas y arrástrelo al lienzo. Agregue líneas auxiliares para estimar la distancia desde el centro del orificio del eje hasta la parte inferior de la mortaja del panel. En el flujo de trabajo de origen, esta distancia es de aproximadamente 18,97mm.

Escala la leva hasta el 45% para que no golpee la base mientras gira. A continuación, agregue un agujero de eje de 5,8mm en el centro de la leva para que pueda encajar firmemente en la varilla de madera de 6mm. Para aumentar el área de contacto con la base del soporte de regalo, el flujo de trabajo fuente apila dos levas juntas.

Dibuja ranuras rectangulares en el panel superior para que los titulares de los regalos puedan moverse hacia arriba y hacia abajo. En el flujo de trabajo de origen, cada ranura tiene un ancho de 3,5mm y una altura de 21,5mm. Utilice Matriz rectangular para crear tres ranuras con un espaciado de 25mm y, a continuación, muévalos al centro del panel superior.

Agregue la placa receptora OSROBOT desde la biblioteca Open Source Robot al panel base. Dado que el motor, la batería y el receptor están ocultos dentro de la base, elimine los agujeros de los cables innecesarios. Copie los orificios de los tornillos de la placa receptora para crear orificios de montaje para las bridas de cable de la batería 18650.

5,5 Dibuja los anillos del juego

Los anillos del juego están hechos de dos círculos concéntricos. Utilice la herramienta Elipse mientras mantiene la Ctrl para dibujar círculos con diámetros de 25mm y 20mm. Alinee los dos círculos para crear un anillo y, a continuación, utilice la matriz rectangular para crear seis anillos con un espaciado de 1mm.

Antes de guardar, elimine las anotaciones y las líneas auxiliares que ya no sean necesarias.

6. Procesamiento láser

Después de completar el diseño, verifique nuevamente la configuración del proceso láser. Utilice la simulación para confirmar la secuencia de puntuación y corte antes de enviar el archivo a la máquina de corte por láser.

7. cableado y montaje

7,1 Circuito de cableado

Después de cortar las piezas, conecte el circuito de acuerdo con el diagrama de cableado. El flujo de trabajo fuente señala que el juego de lanzamiento de anillo no debe moverse demasiado rápido, por lo que la configuración utiliza una batería 18650 y un motor de engranajes en el ejemplo de cableado.

7,2 Asamblea estructural

Primero, localice las levas, el palo de madera y el panel superior de la base. Instale las levas en el palo de madera de acuerdo con el espacio entre agujeros en el panel superior. A continuación, ubique los tres soportes inferiores de los soportes de regalo, las flechas y las placas verticales medias.

A continuación, ubique los paneles izquierdo y derecho, el conjunto de engranajes, el eje giratorio y los accesorios. Asegure el motor al panel derecho, pase el eje giratorio a través de los paneles izquierdo y derecho, y fije ambos extremos con engranajes de orificio redondo. Instale el engranaje con el orificio TT en el motor para que se enganche con el engranaje en el eje giratorio.

Encuentre el panel inferior, la batería 18650, el receptor, los lazos de cable de nylon, los tornillos y las tuercas. Asegure el receptor y la batería a la base usando el hardware y los lazos.

Instale el mecanismo giratorio en el panel inferior. A continuación, instale el panel superior con los soportes de regalo en la base.

Finalmente, instale el panel frontal con las instrucciones del juego y coloque los anillos del juego en los soportes de regalo.

8.-Probar, depurar y mejorar

9. Proyecto terminado y reflexión

Después del diseño, procesamiento láser, cableado y montaje, los estudiantes completan un juego de lanzamiento de anillo de control remoto con objetivos en movimiento. El proyecto brinda a los estudiantes experiencia práctica con transmisión de engranajes, mecanismos de leva, cajas cortadas con láser, soportes de regalo de mortaja y espiga, diseño de anillo de juego y movimiento motorizado.

10. Desafío de extensión

En el proyecto terminado, los titulares de regalo utilizan formas de flecha de madera. Como un desafío de extensión, los estudiantes pueden agregar mensajes de texto a los titulares de regalos, rediseñarlos como pequeñas cajas de regalo o crear un nuevo sistema de destino que haga que el juego sea más fácil de entender para los jugadores.

Los estudiantes también pueden hacer una lluvia de ideas sobre otros ejemplos de la vida diaria de transmisión de engranajes y mecanismos de leva, luego diseñar otro proyecto en movimiento que utilice el mismo principio de movimiento circular a lineal.

11. Nota de equipo para maestros

Este proyecto es adecuado para cortadoras láser en el aula que admiten corte y puntuación de materiales laminares para pequeños proyectos de robótica y mecanismos. Para escuelas, makerspaces y laboratorios STEAM para principiantes, proyectos como juegos de lanzamiento de anillos, objetivos impulsados por levas, dispositivos de juego de control remoto y modelos de transmisión de engranajes 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 tamaño del proyecto, el grosor del material, los componentes electrónicos y los objetivos de aprendizaje. El mismo flujo de trabajo LaserMaker también se puede adaptar para otras máquinas láser de CO2 cuando los estudiantes pasan a dispositivos de juego más grandes o proyectos de mecanismos más avanzados.