Projet de découpe laser carrousel à télécommande avec LaserMaker

Dans ce projet de robotique et de mécanisme STEAM, les étudiants conçoivent et construisent un carrousel télécommandé à l'aide de LaserMaker. La leçon relie la structure du carrousel, la conception du siège du cheval, la rotation de la plaque tournante, le montage du moteur TT, les composants de télécommande 2.4G, la découpe laser, le traçage, le câblage et l'assemblage pratique.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les élèves concevront un carrousel avec quatre sièges pour chevaux, une plaque tournante et une base. Ils prépareront les pièces découpées au laser dans LaserMaker, définiront les processus de traçage et de découpe, connecteront le moteur et le récepteur et assembleront le modèle afin que le carrousel puisse tourner.

1.2 Utilisation recommandée en classe

2. Objectifs d'apprentissage

2.1 Ce que les élèves apprendront

2.2 Compétences VAPEUR Développées

2.3 Faire responsable

Les élèves doivent tester soigneusement les pièces motorisées et suivre les instructions de l'enseignant ou du superviseur de laboratoire lors du câblage des batteries, des récepteurs, des moteurs et des structures mobiles. Garder les doigts, les pièces détachées et les câbles éloignés du plateau tournant pendant le test.

3. Contexte réel: fonctionnement d'un carrousel

Un carrousel est un tour de parc d'attractions où les sièges se déplacent autour d'une plate-forme tournante centrale. Les cavaliers sont généralement assis sur des chevaux décoratifs ou d'autres sièges à thème pendant que le carrousel tourne.

Dans ce projet, les élèves créent un modèle de carrousel simplifié. Les sièges de chevaux sont insérés dans la plaque tournante et le moteur TT installé dans la base assure la rotation.

4. Planification des matériaux et des pièces

4.1 Liste des équipements

Avant de modéliser le carrousel, les étudiants doivent identifier les composants électroniques, les matériaux structurels et le matériel utilisé dans le projet.

4.2 Liste des pièces structurelles

La structure de carrousel est organisée en trois groupes principaux de partie: sièges de cheval, plaque tournante, et base.

5. Lesson Procedure

5.1 Dessiner le siège du cheval de carrousel

Ouvrez le panneau Galerie dans LaserMaker. Sous Graphiques animaliers, sélectionnez le graphique Cheval 2 et faites-le glisser dans la zone de dessin en tant que siège de cheval de carrousel.

Le graphique du cheval a besoin d'un tenon de base pour pouvoir être inséré dans le plateau tournant. Dessinez deux rectangles pour créer la base du tenon. Dans le flux de travail source, le premier rectangle a une largeur de 40mm et une hauteur de 4mm, et le deuxième rectangle a une largeur de 24mm et une hauteur de 6mm.

Centrez les deux rectangles horizontalement, puis utilisez l'outil Union pour les fusionner en une base de tenon.

Déplacez la base du tenon pour qu'elle chevauche le graphique Horse 2. Parce que les lignes de coupe qui se chevauchent peuvent séparer le cheval du tenon pendant la découpe au laser, utilisez l'outil Gomme pour supprimer les segments de ligne qui se croisent non désirés.

Supprimez les segments de ligne indésirables restants. Si la forme du fer à cheval doit être visible mais pas coupée, sélectionnez les graphiques en fer à cheval et attribuez-les au calque de traçage rouge.

Arrondissez les coins inférieurs du tenon de siège de cheval avec un rayon de 3mm afin qu'il soit plus facile à insérer dans les fentes du plateau tournant.

Le carrousel utilise quatre sièges pour chevaux. Sélectionnez le graphique de siège de cheval terminé et utilisez Rectangular Array pour créer une mise en page 2 par 2.

5.2 Dessiner le plateau tournant

Utilisez l'outil Ellipse pour dessiner un cercle et réglez sa largeur et sa hauteur sur 100mm. Ce cercle devient le plateau tournant.

Dessinez une fente rectangulaire pour le tenon de siège de cheval. Dans le flux de travail source, la fente a une largeur de 24mm et une hauteur de 3mm. Ensuite, utilisez Rectangular Array pour créer quatre emplacements identiques.

Regroupez les fentes en deux colonnes afin qu'elles puissent être tournées et alignées plus facilement. Faites pivoter un groupe de fente de 90 degrés, puis centrez les groupes de fente horizontaux et verticaux.

Ajoutez le trou du moteur TT en sélectionnant le graphique du trou du moteur TT dans la section Matériel robotique Open Source de la Galerie. Alignez le trou du moteur TT, les quatre fentes et le cercle de la plaque tournante pour terminer le dessin de la plaque tournante.

5.3 Dessiner la base

La base contient le moteur, le récepteur et la batterie. Commencez par dessiner une base carrée de 150mm, un cercle de référence de 120mm et un cercle central de 10mm. Alignez les cercles et le carré au centre.

Utilisez l'outil de coin arrondi avec un rayon de 20mm pour arrondir les quatre coins de la base carrée de 150mm.

Dans la section Robotique Open Source, ajoutez le graphique du moteur OSROBOT et regroupez-le. Alignez le trou circulaire du moteur avec le centre de la base, puis retirez tout cercle de référence inutile.

Ajoutez les graphiques de la carte de contrôle et de la boîte de batterie de la section Matériel robotique Open Source. Faites pivoter le graphique de la carte de commande de-90 degrés, puis placez le récepteur et le boîtier de batterie au-dessus et au-dessous du graphique du moteur.

Définissez le cercle de référence de 120mm sur la couche de traçage rouge. Si certaines lignes se chevauchent aux intersections, utilisez l'outil Gomme pour casser et supprimer des segments sélectionnés pour un dessin de base plus propre.

Regroupez les graphiques de base. Ensuite, tracez un cercle de 4mm de diamètre pour un trou de vis et utilisez Rectangular Array pour créer quatre trous avec 120mm d'espacement horizontal et vertical. Groupez les trous et centre-les aligner avec la base.

Une fois que les sièges, la plaque tournante et la base du cheval sont terminés, passez en revue la disposition finale du dessin avant le traitement.

6. traitement de laser

6.1 Définir les paramètres de traçage et de coupe

Après avoir terminé le dessin, définissez les paramètres de traitement laser. Le projet utilise le traçage pour les détails de la couche rouge et la découpe pour les contours et les trous de la couche noire.

6.2 Début de la fabrication

Allumez la machine de découpe laser et l'interrupteur laser. Lorsque le bouton Démarrer la fabrication est prêt, téléchargez le dessin sur la machine de découpe laser et commencez à couper à partir du panneau de la machine.

7. Câblage et assemblage

7.1 Câblage du circuit

Une fois les pièces découpées au laser préparées, connectez le circuit conformément au schéma de câblage. Le moteur, le récepteur et la batterie fonctionnent ensemble pour alimenter le carrousel rotatif.

7.2 Assemblage structurel

Tout d'abord, identifiez les quatre sièges pour chevaux et le plateau tournant. Insérez les quatre sièges pour chevaux dans les fentes du plateau tournant.

Ensuite, préparez la base, le moteur TT et les vis et écrous M3. Fixez le moteur TT à la base en utilisant le matériel M3.

Installez le récepteur sur la base à l'aide de vis et d'écrous M4. Ajoutez la batterie 18650, fixez la batterie à la base avec un pistolet à colle comme décrit dans le flux de travail source et connectez le moteur, la batterie et le récepteur conformément au schéma de câblage.

Installez les vis courtes M4 et les poteaux en nylon à l'arrière de la base. Enfin, placez le plateau tournant avec les sièges de chevaux installés sur l'arbre du moteur TT.

8. Tester, déboguer et améliorer

9. Projet terminé et réflexion

Après la découpe, le câblage et l'assemblage au laser, les étudiants complètent un modèle de carrousel de travail qui combine une structure mécanique rotative avec des composants de télécommande. Le projet démontre comment les dessins numériques, le traitement des matériaux, l'électronique et l'assemblage se rejoignent dans un projet de fabricant motorisé.

10. Le défi de l'extension

Dans cette conception, le tenon de cheval-siège croise le graphique de cheval, ainsi les étudiants doivent soigneusement effacer et supprimer des segments de ligne. Comme défi d'extension, les étudiants peuvent redessiner la connexion cheval-siège de sorte que le tenon se marie plus naturellement avec la forme du cheval et réduit le risque d'enlever accidentellement des détails importants.

11. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la coupe et le traçage des matériaux de feuille pour de petits projets de robotique et de mécanisme. Pour des écoles, des makerspaces, et des laboratoires de VAPEUR de débutant, des projets comme les carrousels motorisés, les plates-formes tournantes, les structures à télécommande, et les modèles de parc d'attractions découpés au laser peuvent être accomplis avec un coupeur de laser de salle de classe tel queSérie de boulons laser Thunder.

Les enseignants peuvent choisir la machine et la configuration du matériel en fonction de l'espace en classe, de la taille du projet, de l'épaisseur du matériau, des composants électroniques et des objectifs d'apprentissage. Le même flux de travail LaserMaker peut également être adapté à d'autres machines laser CO2 lorsque les étudiants passent à des modèles mobiles plus grands ou à des projets de robotique plus avancés.