Разработка корпуса робота

Проектирование ступни, голени и бедра робота

После выбора программных средств и комплектующих, следующим этапом является моделирование компонентов ноги робота. Так как робот антропоморфный (похож на человека), то в основе проектирование будет лежать принцип работы человеческой ноги. Она состоит из стопы, лодыжки, голени, колена, бедра и таза, причем лодыжка, колено и таз отвечают за подвижность и связь частей.

Таким образом, необходимо спроектировать стопу, голень, бедро и ягодицы робота, а в качестве соединительных компонентов (вместо лодыжки и колена) будет выступать сервомотор. Нога к телу прикрепляется с помощью тазобедренного сустава, который отвечает за подвижность ноги, поэтому для робота также необходимо спроектировать деталь, которая бы отвечала за эту функцию.

Основные инструменты, которые были использованы при проектировании деталей в среде Solidworks, являлись: вытянутая бобышка, вытянутый вырез, сглаживание.

Построение ноги началось с проектирования стопы робота, которая представлена на рисунке 11. Ее основная функция — опорная, следовательно, она должна быть достаточно большой, чтобы робот не падал в начальном положении, но не слишком, чтобы он мог передвигаться. В ней также расположен сервомотор, поэтому нужно было продумать места под них, а также отверстия под крепежи.

Рис. 11. Стопа.

Отверстия были спроектированы так, чтобы была возможность прикрутить сервопривод, а на задней стенке соединить с другой деталью. Проектирование велось снизу вверх, то есть от ступни к ягодице, вследствие чего следующей деталью была голень.

На рисунке 12 изображена голень робота. В верхней части прикрепляется сервопривод, а нижняя служит для соединения с деталью, изображенной на рисунке 11.

При проектировании возникло несколько проблем: необходимо было соединить голень и стопу так, чтобы сервомотор смог двигаться, а тяжесть робота распределялась равномерно. Как уже было выяснено раннее, при проектировании маленького робота, необходимо наличие сквозного отверстия по обе сторона крутящейся головки сервомотора.

Следующим этапом было проектирование бедра. Необходимо было продумать его соединение с голенью и ягодицей робота. Во время проектирования возникло ряд проблем: необходимо было продумать деталь так, чтобы сервомотор мог двигаться и не задевать другие детали, а также необходимо было продумать, как соединить этот компонент с другими частями ноги.

На рисунке 13 изображено бедро. Верхняя часть служит для соединения с ягодицей, а в нижней будет сервопривод.

Рис. 13. Бедро.

На рисунке 14 представлена ягодица. Верхняя часть служит для соединения с корпусом робота, а в нижней также будет располагаться сервопривод.

Рис. 14. Ягодица.

На рисунке 15 представлена соединительная деталь, которая служит для связи бедра и голени. Основная ее цель — соединить компоненты вместе так, чтобы сервомоторы могли вращаться на заданный угол, а голень и бедро не упирались в стенку при движении и не мешали друг другу.

Рис. 15. Соединение.

Ноги человека симметричны, поэтому необходимо было сделать вторую ногу робота таким же образом. Для этого в Solidworks есть возможность отображать элементы относительно какой-либо плоскости. Данная операция была проделана для всех 5 спроектированных компонентов, которые были получены на предыдущем шаге.

Таким образом, ноги робота состоят из 5 уникальных деталей и 5 зеркально отраженных. Общее количество компонентов, которые необходимо распечатать, равно 10.

Следующим этапом было печать компонентов. Для этого все детали, полученные на предыдущем этапе, были переформатированы в stl файлы, так как программа, которая печатает детали, использует этот тип файла. Печать производится пластиком на 3D принтере Picaso designer pro 250.

После того, как были получены все спроектированные элементы ноги, начался этап сборки. Для этого понадобились 10 компонентов робота, полученных на предыдущем этапе, 8 сервоприводов, винты, а также отвертка.

Сначала была собрана стопа, в которой с помощью болтов был прикручен сервомотор к основанию ноги. Далее к ней была присоединена голень, к которой также был прикреплен сервомотор. Так же, как и при проектировании ноги робота, сборка происходит снизу вверх.