Flex Claw: 24 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este instructable fue creado en cumplimiento del requisito del proyecto de Makecourse en la Universidad del Sur de Florida (www.makecourse.com).

Flex Claw es el siguiente mejor proyecto para cualquier estudiante, ingeniero y manipulador que seguramente atraerá la atención de su audiencia. Ejecutado completamente por un Arduino Uno, el Flex Claw es un enfoque simplificado para una garra autocentrante con solo usar un motor. ¡Pero sus capacidades no son tan simples, ya que su estructura de garra se rediseñó para realmente flexionarse a cualquier objeto con forma que sostenga! Aunque su construcción es principalmente práctica, es necesario el acceso a una impresora 3D con filamento NinjaFlex y compatibilidad con PLA.

Paso 1: Herramientas y materiales

El primer paso es revisar todas las partes y posiblemente hacer ajustes. Para esto, recomiendo encarecidamente usar Solidworks, ya que es muy fácil de usar una vez que aprende dónde están todos los comandos. Si aún no lo ha descargado, asegúrese de consultar con su escuela o lugar de trabajo para obtener descuentos o códigos de acceso gratuitos. YouTube también será tu mejor amigo si necesitas más claridad en cada función. Los siguientes pasos repasarán cómo diseñar las piezas para Flex Claw con Solidworks que deben imprimirse en 3D.

Antes de recolectar los materiales, lea todos los pasos y confirme que los que se enumeran a continuación se adaptan al producto final deseado, ya que se pueden realizar ajustes personalizados al tamaño / dimensiones de las piezas discutidas, aunque no se recomienda. Los siguientes materiales coinciden con los pasos originales del proceso de construcción.

Instrumentos:

- Imprimible en 3D que es compatible con NinjaFleax y filamento PLA.

- Cortador láser de madera contrachapada (recomendado para dimensiones exactas, pero se puede trabajar con habilidad experimentada)

- Taladro eléctrico con broca de 3/16

- Dremel

- Kit completo Arduino Uno (cables, cable de conexión, etc.), que incluye un sensor de proximidad, luz LED (con la resistencia correspondiente), botón de presión y 2 motores paso a paso (puede ser necesario un motor más fuerte dependiendo de los resultados encontrados y la resistencia a la fricción).

Material:

- Lámina de madera contrachapada de 12 "x 24" x 0.125"

- Tubo de PVC de 4 "de diámetro exterior, aproximadamente 5" de largo, pared de 0,125"

- Cinta de agarre

- Tornillos de 6/32 "1.5" de largo X 6, con tuercas respetadas

- Varilla de aluminio de 0.125 "de diámetro, 6" de largo y sierra para metales adecuada para cortes futuros

- Conexión de salida con al menos 2,5 amperios de salida (un cargador de I-Phone / I-Pad funciona)

Paso 2: La garra: exterior

Ahora que tenemos Solidworks, podemos comenzar a modelar el diseño de la garra externa. Se recomienda que este sea uno de los primeros pasos, ya que esta pieza debe imprimirse en 3D con filamento NinjaFlex, que tarda más en formarse que la mayoría de los plásticos y probablemente necesite una fuente externa para una impresora 3D que sea compatible con este filamento.

La garra es una característica clave del proyecto, ya que en realidad se dobla a la forma de cualquier elemento que se sostenga. Al permitir un exterior de pared delgada y muy flexible, podemos aprovechar su colapso natural para maximizar el área de la superficie de contacto para un mejor agarre. La otra cara de la moneda, sin embargo, es que todavía necesita puentes rígidos internos para mantener su estructura y aplicar las fuerzas compresibles al contacto (paso 3).

Estas son las piezas para hacer una garra, así que prepárate para imprimir 3 veces esta cantidad por 3 garras. Un buen consejo es que podemos imprimir varias partes al mismo tiempo siempre que haya suficiente espacio en la cama. Pero esto también podría aumentar la frustración si una pieza se estropea durante el proceso de impresión, entonces tendríamos que detener la impresión para el resto de las piezas también. Demasiadas piezas en la cama también podrían hacer que la capa de plástico de una parte se endurezca demasiado antes de agregar la siguiente capa (ya que la máquina tiene que ir alrededor de las otras partes) y provocar un doblez en el medio de la pieza. La experiencia en cuanto a querer que su impresora 3D pueda manejar es lo mejor para cada cosa, pero tenga en cuenta que se puede imprimir más de una pieza a la vez.

Junto con los archivos de pieza de SolidWorks, se adjuntan los dibujos de SolidWorks que muestran las medidas utilizadas. Aunque la mayoría de estas longitudes se pueden cambiar para adaptarse mejor a su alojamiento, los cambios deberán luego llevarse a cabo en otras piezas para garantizar que todo encaje. Por lo tanto, se recomienda reservar los ajustes hasta después de revisar cada paso y considerar el resultado final. De lo contrario, estos son los pasos básicos para diseñar el modelo previsto.

Paso 3: La garra: puentes internos

A continuación, los puentes internos de la garra. Si bien el diseño de la garra externa debe imprimirse con NinjaFlex para permitir la flexibilidad, estos puentes deben imprimirse con un filamento PLA. Estos serán rígidos y actuarán como huesos para mantener la estructura de la garra mientras se dobla y aplicar las fuerzas compresibles al contacto.

Junto con los archivos de pieza de SolidWorks, se adjuntan los dibujos de SolidWorks de las piezas que muestran las medidas utilizadas. Estas son las dimensiones que son compatibles con el resto del diseño de la garra para que todo encaje, así que asegúrese de que cualquier ajuste personal a las piezas anteriores se lleve a cabo en estas piezas si es necesario. De lo contrario, estos son los pasos básicos para diseñar el modelo previsto.

(Estas son las piezas para hacer una garra, así que prepárate para imprimir en 3D 3 veces esta cantidad para 3 garras)

Paso 4: el control deslizante

El control deslizante consta de 4 partes: 1 control deslizante dominante, 1 tambor con un poste y 2 "accesorios de control deslizante". Con la forma en que está diseñado, el control deslizante puede encerrar completamente el tambor sin restringir su capacidad para girar dentro de su ranura. Esto tampoco requiere tornillos, ya que los accesorios simplemente se colocan en el deslizador principal y sobre el tambor colocado.

Junto con los archivos de pieza de SolidWorks, se adjuntan los dibujos de SolidWorks de las piezas que muestran las medidas utilizadas. Estas son las dimensiones que son compatibles con el resto del diseño de la garra para que todo encaje, así que asegúrese de que cualquier ajuste personal a las piezas anteriores se lleve a cabo en estas piezas si es necesario.

(Estas son las piezas para hacer una garra, así que prepárate para imprimir en 3D 3 veces esta cantidad para 3 garras)

Paso 5: el tambor y el arnés

El tambor y el arnés del tambor son los intermediarios para conectar la garra al control deslizante y le permite girar hacia adelante a medida que los controles deslizantes se mueven hacia afuera. A diferencia de las piezas anteriores que deben imprimirse en 3D, estas piezas se pueden trabajar con varillas de madera y aluminio. Pero no se recomienda ya que estos tienen medidas exactas que permiten que las otras piezas se conecten todas juntas, especialmente el arnés que tiene una ranura inferior que debe ajustarse al grosor y la curvatura del borde de la tubería de PVC. Verifique este parámetro con la tubería de PVC que ya tiene o anótelo para encontrar una que encaje.

En un paso futuro, ensamblaremos estas piezas de manera que el orificio inferior del conector del tambor encaje con el eje del tambor deslizante y que el par de postes más anchos en el DrumHalf encajen a través de los orificios pasantes en la base del exterior de la garra. Dicho esto, estas son las dimensiones que son compatibles con el resto del diseño de la garra para que todo encaje, así que asegúrese de que cualquier ajuste personal a las piezas anteriores se lleve a cabo en estas piezas si es necesario.

(Estas son las piezas para hacer una garra, así que prepárate para imprimir en 3D 3 veces esta cantidad para 3 garras)

Paso 6: Piñón y corona

Aquí es donde entra la potencia. Tanto el piñón de engranaje como la corona dentada no deben cambiarse para la impresión 3D, ya que son muy particulares. El cubo del piñón tiene un ajuste completo solo para el motor paso a paso básico mencionado. Si se desea utilizar otro motor con diferentes dimensiones de eje, esto se puede ajustar en el archivo de trabajo sólido. Para este modelo, se utilizan 2 motores paso a paso, así que asegúrese de imprimir 2 piñones.

Junto con los archivos de pieza de SolidWorks, se adjuntan los dibujos de SolidWorks de las piezas que muestran las medidas utilizadas. Estas son las dimensiones que son compatibles con el resto del diseño de la garra para que todo encaje, así que asegúrese de que cualquier ajuste personal a las piezas anteriores se lleve a cabo en estas piezas si es necesario.

Paso 7: brazos radiales y carrusel

Posteriormente, el carrusel se coloca sobre la corona y gira el enlace radial hacia y lejos del control deslizante, empujándolo hacia adelante y hacia atrás. Aunque este es un diseño simple, no se recomienda reemplazar el carrusel por madera y varillas de aluminio con un soporte flojo, ya que toda la pieza debe ser lo suficientemente resistente para girar alrededor de la tubería de PVC sin moverse. En total, se necesitan 3 enlaces de radio.

Junto con los archivos de pieza de SolidWorks, se adjuntan los dibujos de SolidWorks de las piezas que muestran las medidas utilizadas. Estas son las dimensiones que son compatibles con el resto del diseño de la garra para que todo encaje, así que asegúrese de que cualquier ajuste personal a las piezas anteriores se lleve a cabo en estas piezas si es necesario.

Paso 8: Caja del motor base

Aparte de la garra individual, esta parte puede ser la siguiente más compleja. La impresión 3D será su mejor amiga si aún no se ha probado. Esta base, aunque midió para encajar particularmente en el acoplamiento de tubería de PVC que utilicé (y recomiendo) con un diámetro exterior de 4 ", paredes de 0,25" de grosor y un borde inclinado cerca del borde. Verifique las dimensiones y cámbielas para que se ajusten mejor a la tubería que está utilizando. Los tubos también se venden normalmente informándole del diámetro interior. Entonces, en este caso, si necesito una tubería de 4 "de diámetro exterior que tenga paredes de 0.25" de grosor, debería estar atento a un acoplamiento de 3.5 ". De cualquier manera, no puedes equivocarte yendo a la tienda con una regla en la mano.

Esta base está diseñada para adaptarse a dos motores paso a paso 28BYJ-48 5VDC para Arduino Uno. Aunque estos motores son más fáciles de codificar, no son más conocidos por su fuerza. Reducir la fricción ayuda enormemente al aplicar grafito en polvo u otros lubricantes secos en los deslizadores del anillo. De lo contrario, si se puede acceder a un motor más fuerte, el diseño principal se cambió a la base que necesitaba y se le recomienda que lo haga después de usar este diseño con 2 motores paso a paso básicos para que pueda ver cómo el diseño final afectará cambios notables.

Esta base también está destinada a incorporar una placa de pruebas deslizándola en la ranura rectangular del lateral. Con esto, se planeó una sección transversal con un ancho de 2.25 "y una altura de 0.375", ya que es un tamaño estándar para la mayoría de las placas de prueba. Nuevamente, al igual que los motores, si en su lugar desea usar un pan de diferente tamaño, espere hasta después de tomar todos los detalles del diseño final del circuito para luego hacer cambios.

Paso 9: Ramificación de rieles deslizantes

Este anillo se perforará en la tubería de PVC para que sea lo más estable posible para que los deslizadores se deslicen. Esta pieza suele ser demasiado grande para ser impresa en 3D, por lo que recomiendo encarecidamente acceder a un cortador láser de madera o desarrollar sus habilidades con los bordes redondos en el taller de madera. Con esto, el grosor puede variar para encajar mejor en los controles deslizantes, pero asegúrese de dejar algo de margen de maniobra. En un paso posterior, repasaremos las mejores formas de asegurar esto en la estructura.

Junto con los archivos de pieza de SolidWorks, se adjuntan los dibujos de SolidWorks de las piezas que muestran las medidas utilizadas. Estas son las dimensiones que son compatibles con el resto del diseño de la garra para que todo encaje, así que asegúrese de que cualquier ajuste personal a las piezas anteriores se lleve a cabo en estas piezas si es necesario.

Paso 10: Arduino, cables y componentes

Paso 11: Código Arduino

Paso 12: Prueba de circuito

Paso 13: Montaje básico: la garra

Paso 14: Montaje básico: tambor y arnés

Paso 15: Ensamblaje básico: los controles deslizantes

Paso 16: Perforación

Paso 17: Ensamblaje de PVC

Paso 18: Montaje de base y circuito