Hur man bygger en mekanisk ögongimbal med 3D-utskrivna delar och servomotorer

För att skapa en fungerande mekanisk ögongimbal krävs noggrannhet och precision i varje steg av bygget. Processen omfattar flera faser, från utskrift av de olika 3D-delarna till montering av mekanismer och elektroniska komponenter som styr rörelsen. Detta kapitel beskriver detaljerat hur man bygger och monterar en ögongimbal, vilket inkluderar alla steg från att förbereda material till att få de sista detaljerna att fungera korrekt.

Alla 3D-modeller som behövs för att skapa delarna till ögonmekanismen finns tillgängliga i sex olika filer. Dessa filer innehåller alla nödvändiga delar, även om vissa av dem måste skrivas ut i dubbelt antal för att matcha designens krav. För att säkerställa att de små delarna skrivs ut korrekt måste skrivaren vara välkalibrerad och i gott skick, eftersom några av delarna är väldigt små. Endast ögonlocken kräver stöd vid utskrift, och detta stöd är inbyggt i designen. När ögonlocken är utskrivna måste stödstrukturerna försiktigt brytas bort med hjälp av en plattång och en Dremel med rätt borra för att jämna till ytorna.

Den noggrannaste delen av processen handlar om att bearbeta ögonlockens stödstrukturer, eftersom allt kvarvarande material kan påverka hur ögat rör sig och hur ögonlocken stänger sig. Det är viktigt att ta sig tid med denna del av arbetet för att säkerställa att inget material blockerar rörelsen.

För att bygga länkarna mellan servomotorerna och de mekaniska komponenterna som styr ögonrörelserna används musiktråd, Micro E/Z-links och cyanoakrylatlim. Dessa länkar skapar de nödvändiga mekaniska rörelserna och förbindelserna mellan servomotorerna och de drivande delarna som styr upp/ner och vänster/höger rörelser. Det är viktigt att noggrant följa de angivna längderna på trådarna, särskilt när det gäller att böja musiktråden i rätt vinkel för att skapa ”L”-formade länkar.

När du ska fästa de raka 80mm länkarna på Micro Ball Links är det avgörande att använda ett litet lager av cyanoakrylatlim för att säkra dem ordentligt. Detta steg kräver också precision, eftersom de små delarna lätt kan lossna om limmet inte appliceras ordentligt. Efter att ha fäst ball links vid trådarna, bör de sättas ihop med ögonlockens mekanism och servomotorerna på ett sätt som gör att ögonen kan röra sig smidigt.

Vid sammansättningen av ögongimbalen, som är den mekaniska delen som möjliggör rörelse i ögonen, är det viktigt att vara noga med att använda de delar som är märkta för vänster och höger öga. De "spegelvända" delarna kan se nästan identiska ut vid första anblicken, men små skillnader i deras konstruktion gör att de är avsedda för specifika sidor. För att hålla ordning på dessa delar är det viktigt att använda de delar som är markerade med indragningar för att särskilja dem (en indragning för höger öga och två för vänster).

När du väl har monterat de olika delarna och länkarna, är det dags att installera de yttre gimbalringarna. Dessa fästs på upp/ned-drivstängerna och L/R-drivpinnarna. Genom att fästa dessa komponenter på rätt sätt med hjälp av M2-skruvar, säkerställs att gimbalen kan rotera fritt och smidigt utan att bli för lös.

Slutligen, när alla mekaniska delar är monterade och servomotorerna är på plats, är det dags att sätta ihop själva ögonen. Pupillen och iris ska sättas ihop med lite lim innan de sätts in i ögongloben. Detta är en ganska noggrann process, eftersom iris måste justeras för att passa perfekt i ögongloben, och måste kontrolleras genom att rotera iris tills hålen i irisen är i linje med hålen i ögongloben.

Det som är avgörande för att slutresultatet ska bli lyckat är att varje detalj i byggprocessen genomförs med precision och noggrant beaktande av hur delarna ska röra sig i det färdiga systemet. Alla länkar och fästen måste vara ordentligt justerade för att säkerställa att ögonen rör sig smidigt och utan onödiga hinder.

Det är också viktigt att tänka på den elektriska sidan av projektet. För att kontrollera servomotorerna och koordinera ögonrörelserna, måste rätt typ av sändare/mottagare användas, och kanalen som styr ögonrörelserna måste vara korrekt inställd. När alla mekaniska och elektriska komponenter är korrekt anslutna och monterade, kommer den mekaniska ögongimbalen att vara helt funktionell och kunna skapa realistiska rörelser som efterliknar mänskliga ögon.

Hur man skriver ut och monterar delar för Inverterad Trike RC – Praktiska tips och inställningar för 3D-utskrift

Att skriva ut funktionella delar för projekt som den inverterade triken kräver både noggrannhet och tålamod. Det handlar om en konstant process av trial and error, där varje liten justering av inställningar kan påverka slutresultatet. Den här guiden ger en översikt av de viktigaste parametrarna för att säkerställa att varje komponent blir korrekt och hållbar, och erbjuder även tips för justeringar och förbättringar baserat på erfarenheter från tidigare utskrifter.

För att förenkla processen har jag inkluderat en profilfil för utskriftsinställningar (Cura Profile.ini), som fungerar som en baslinje. Denna fil bör ge ett bra utgångsläge, men det är viktigt att vara medveten om att inställningarna kan behöva justeras för att optimera resultatet beroende på vilken skrivare och material som används.

När du börjar skriva ut delarna för den inverterade triken finns det flera viktiga faktorer att ta hänsyn till för att säkerställa ett framgångsrikt resultat.

Lagerhöjd och utskriftstid
Beroende på vilket utseende du vill ge din modell kan lagerhöjden justeras. En mindre lagerhöjd som 0,1 mm ger en mycket renare och slätare yta, men det ökar också utskriftstiden markant. För en snabbare utskrift utan att förlora alltför mycket i detaljer kan en höjd på 0,2 mm eller 0,3 mm vara ett bra val. Detta är särskilt användbart om du snabbt behöver byta ut delar som kan ha gått sönder i användning.

Infill
Vissa delar, särskilt de som utsätts för större påfrestningar som styrkomponenter, stötdämpare, ramen och bakhjulshållaren, kräver ett högre infill för att säkerställa styrka och hållbarhet. Ett infill på 15% ger bra resultat utan att skriva ut alltför långsamt. Styrkan hos dessa delar är avgörande för att säkerställa att triken fungerar som tänkt, och att den inte går sönder vid högre hastigheter eller större påfrestningar.

Skalstorlek och styrka på skalet
För att ge delarna tillräcklig styrka och för att säkerställa att skruvarna biter ordentligt, rekommenderas det att ha ett skal på minst 0,8 mm. Detta ger tillräcklig hållfasthet för att delarna ska kunna hålla för både mekanisk stress och påfrestningar under användning.

Stödstrukturer
För att säkerställa att alla delar passar och får ett bra resultat under utskriften, är det ofta nödvändigt att använda stödstrukturer. I Cura rekommenderas inställningen "Everywhere" under stödtillbehör för att säkerställa att alla överhäng och komplicerade geometrier får korrekt stöd. Den strukturtillverkade "linje"-strukturen som finns under expertinställningarna är enkel att ta bort och ger bra resultat på de flesta delar.

Montering av framhjul
När du har skrivit ut alla delarna för framhjulen (Tires.stl, Front-Rim.stl, Front-Rim-Cover.stl och Front-Bearing-Covers.stl), börjar monteringen genom att fästa däcken. Om du har använt NinjaFlex för däcken, eller köpt dem från en extern källa, ska däcken limmas fast på fälgarna. Detta förhindrar att däcken lossnar när triken kör i höga hastigheter. Att använda lim i små sektioner gör det möjligt att återanvända däcken vid skador. När däcken är fastlimmade, monteras de tillsammans med lager och fäster dem med M3 x 8 mm skruvar.

Montering av bakhjul
För att montera bakhjulet behövs en motor och en bakhjulshållare, tillsammans med de rätta skruvarna (M2.5 x 10mm och M3 x 10mm). Det är avgörande att motorenheten och hjulet är korrekt monterade, så att motoraxeln fästs ordentligt i bakhjulshållaren. Detta kräver en noggrann passform för att undvika snedvridna eller instabila delar. När motoren är ordentligt fastsatt, kan hela hjul- och motormonteringen anslutas till bakhjulshållaren och kablarna dras försiktigt genom de avsedda hålen.

Ram och slutmontering
När ramdelarna (Body-Back.stl och Body-Front.stl) är klara för montering, sätts de samman med några få skruvar. Det är viktigt att ramdelarna är korrekt justerade för att undvika att de inte passar ihop ordentligt. Använd två M3 x 10 mm skruvar och fyra M3 x 16 mm skruvar för att säkra servo och ramdelar, och var noga med att inte överdriva åtdragningen för att undvika skador på plasten.

Det är också viktigt att vara medveten om att alla delar måste vara fria från felaktig utskrift eller skräp. När delar som motorfästen eller hjul monteras, ska alla komponenter vara fria från oönskade ojämnheter eller stödstrukturer, vilket kan hindra en korrekt passform.

För att slutföra monteringen, se till att alla delar fungerar fritt och att inga skruvar är för åtdragna. Tänk på att alla rörliga delar, såsom hjul och styrkomponenter, måste röra sig fritt utan att fastna eller förlora funktionalitet under körning.

Hur 3D-utskrift revolutionerar skapandet av personliga och funktionella robotar

3D-utskriftstekniken har på kort tid förvandlat vårt sätt att skapa och bygga, särskilt inom områden som robotik och modellbyggande. Genom att använda 3D-utskrift kan skapare nu utveckla skräddarsydda robotar och föremål med stor precision, och ge dem funktionalitet och design som tidigare var svår att uppnå. Denna teknik har öppnat dörrar för både amatörer och professionella att skapa komplexa maskiner och funktionella enheter utan att behöva förlita sig på traditionella tillverkningsmetoder.

En robot som tydligt illustrerar detta är Steven Bolins "Inverted Trike RC". Denna fjärrstyrda bil är inte bara en snabb och glänsande modell, utan ett utmärkt exempel på hur 3D-utskrift kan användas för att skapa skräddarsydda delar. Tack vare ett genomtänkt designkoncept och användning av lätt utbytbara 3D-utskrivna delar, blir denna RC-bil både funktionell och robust trots sina smidiga linjer och estetiska utseende. Den smarta användningen av dessa 3D-utskrivna delar innebär att roboten enkelt kan repareras och modifieras efter varje kollision, vilket är en stor fördel för både nybörjare och erfarna skapare som vill bygga och testa sina robotar utan att oroa sig för dyra reparationer.

En annan fascinerande utveckling är Brook Drumm’s "SkyCam". Detta lilla robot-system, som rör sig på en rep- eller snörledning, ger oss en fantastisk inblick i hur 3D-utskrivna delar kan användas för att skapa små, men ändå avancerade robotar. SkyCam har förmågan att åka runt hörn och ger live-video genom sin kameramodul, vilket gör den perfekt för övervakning och inspektion av svåråtkomliga områden. Genom att styra SkyCam via telefon eller webbläsare får användaren fullständig kontroll, vilket gör denna lilla robot till en kraftfull plattform för både amatörbrukare och professionella som söker en smidig lösning för videoinspelningar eller inspektioner.

"Chauncey: The Wrylon Robotical Flower Care Robot" är ytterligare ett exempel på hur 3D-utskriftsmöjligheter används för att skapa interaktiva och funktionella robotar. Denna charmiga växtvårdsrobot, som vattnar växter med en liten vattenkanna, är ett exempel på hur robotar inte bara kan användas för industriella ändamål utan även för vardagliga uppgifter. Chauncey är mer än bara en robot för växtskötsel – den är en manifestation av hur personliga och funktionella robotar kan byggas för att förbättra vår livsstil och våra hem.

Förutom dessa specifika exempel, som alla är imponerande på sina egna sätt, finns det en gemensam tråd som löper genom dessa skapelser: användningen av 3D-utskrift som en nyckelkomponent i designen. För den som vill bygga en egen robot är detta en teknik som gör det möjligt att snabbt och billigt producera prototyper och produktionsklara delar. Även de mest komplexa konstruktionerna kan, med rätt design och materialval, skräddarsys för specifika behov, vilket ger nästan obegränsade möjligheter för skapare.

För en läsare som funderar på att ge sig in i 3D-utskriftsvärlden är det viktigt att förstå att även om tekniken kan verka skrämmande i början, så är den tillräckligt flexibel och tillgänglig för att både nybörjare och experter ska kunna dra nytta av den. Många resurser finns tillgängliga för att lära sig grunderna i 3D-modellering och utskrift, och det finns ett brett community av skapare som delar sina erfarenheter och tips online.

Det är också avgörande att förstå de praktiska aspekterna av 3D-utskrift, som hur man väljer rätt material för olika delar. Materialval påverkar inte bara hållbarheten utan också funktionaliteten hos den skapade roboten. Vissa projekt kan kräva flexibla material, medan andra kan behöva mer hållbara eller temperaturtåliga alternativ. När det gäller robotar som måste röra sig eller utföra specifika uppgifter, är det också viktigt att beakta både motorer och elektronik, som ofta också kan 3D-printas för att skräddarsys för robotens funktioner.

Slutligen är det viktigt att förstå den roll som gemenskapen spelar i skapandeprocessen. Det finns en stor och växande "Maker"-kultur som ger möjlighet att dela idéer, erfarenheter och skapelser med andra. Genom att gå med i denna globala rörelse kan både nybörjare och experter få tillgång till en mängd resurser, både i form av fysisk utrustning och digitala verktyg, vilket gör det lättare att genomföra sina projekt och utveckla sina färdigheter.

Hur kan du bygga en anpassningsbar 3D-utskriven lampa med elektroniska komponenter?

Lamp3D är ett litet, justerbart gooseneck LED-ljus som erbjuder en enkel och rolig introduktion till 3D-utskrift, elektronik och lödning. Detta projekt är perfekt för nybörjare och ger en utmärkt start på att utforska de många möjligheterna med 3D-skrivare och elektronik. Det minimalistiska designen påminner om den modulära slang- och rörsystemen som används i allt från CNC-maskiners smörjning till flexibla duschhuvuden. Genom att använda endast 3D-utskrivna delar utan extra hårdvara, erbjuder projektet också en utmärkt möjlighet till anpassning och vidareutveckling.

För att bygga Lamp3D behöver du 3D-utskrivna delar som bas, lampa, och flera "kotor" för den flexibla armen. Dessa komponenter är alla designade för att vara lämpliga för utskrift på en liten skrivbädd. För att sammanfoga och få lampan att fungera, används också ett antal elektroniska komponenter, såsom en 9V strömförsörjning, en FemptoBuck LED-drivrutin och en högpresterande 3W LED-lampa. Lödning krävs för att ansluta de olika elektroniska delarna, inklusive att fästa ledningar på både lampan och drivrutinen.

Första steget i detta projekt är att skriva ut alla komponenter. Det rekommenderas att använda ABS-plast för bästa flexibilitet, särskilt för de rörliga delarna, eftersom PLA kan vara för sprött för dessa applikationer. När utskrifterna är klara kan du börja med att montera lampans arm genom att fästa de 3D-utskrivna "kotorna" på rätt sätt och sedan montera lampan. LED-drivrutinen kopplas sedan till en strömadapter och LED-lampan, vilket gör att du kan testa om lampan fungerar innan den slutliga montering.

För den elektroniska installationen, börja med att löda ledningarna till den kvinnliga DC-barrel jacken och anslut dem till FemptoBuck LED-drivrutinen. Löd sedan kablarna till själva LED-lampan och se till att alla kopplingar är korrekt isolerade med värmeskrumptejp. När du har testat lampan och den fungerar, kan du montera hela enheten genom att sätta ihop basen och lampans arm.

För att avsluta projektet och göra det mer hållbart, bör alla lödningar isoleras noggrant, och värmeskrumptejp används för att skydda de känsliga elektroniska komponenterna. När hela enheten är ihopmonterad och testad, har du en fullt fungerande, anpassningsbar LED-lampa. Om du vill kan du också experimentera med olika förbättringar, som att lägga till olika ljusfilter, ändra lampans form för att skapa intressanta ljuseffekter eller införa fler elektroniska funktioner som exempelvis Arduino-kontroller för att justera ljusstyrkan.

Det finns också möjligheter att utveckla lampan vidare genom att införa ännu mer avancerad elektronik, såsom att bygga in en Arduino för att styra ljusstyrkan via PWM (Pulse Width Modulation) eller lägga till intressanta funktioner som laserljus. För den som vill ta projektet längre finns det oändliga möjligheter för att skapa en mer skräddarsydd eller funktionell version av Lamp3D.

Det är viktigt att förstå att det här projektet inte bara handlar om att skapa en funktionell lampa utan också om att lära sig grunderna i elektronisk lödning, 3D-utskrift och problemlösning. En sådan förståelse är värdefull för att utveckla egna idéer och projekt framöver. Genom att bemästra grunderna kan du vidareutveckla dina kunskaper och anpassa konstruktioner som passar dina egna behov och visioner.

För att verkligen kunna dra nytta av de teknologier som används i detta projekt, bör du vara beredd att lägga lite tid på felsökning. Om lampan inte fungerar direkt, kan det bero på dåliga lödningar eller felaktiga anslutningar. Ta tid att noggrant kontrollera alla steg i byggprocessen och se till att alla kontakter är korrekta. Tålamod och noggrannhet kommer att löna sig, och slutresultatet blir en anpassad och helt funktionell lampa som du kan vara stolt över.

Hur man bygger och testar prototyper: Från design till funktion

Att skapa en prototyp är en iterativ process, där det gäller att ständigt testa och justera designen tills alla delar passar perfekt och fungerar som förväntat. I det här avsnittet går vi igenom hur du testar och justerar en 3D-utskriven prototyp, särskilt när det gäller att skapa ett grepp och utveckla en NeoPixel-ring som en del av en elektronisk enhet.

Första steget i processen var att skriva ut en testprototyp av greppet för att kontrollera att storleken och formen stämde överens med min skiss. Jag valde att inte skriva ut det hela på en gång, utan skrev bara ut ett par lager för att snabbt kunna bedöma passformen. När jag såg att greppet var rätt formad, fortsatte jag att arbeta med detaljerna. Jag behövde skapa utrymme för den elektriska kablingen i greppet, vilket jag gjorde i Tinkercad genom att använda en blandning av rektanglar och trianglar som omvandlades till "hålobjekt". Detta gjorde att jag kunde skapa ett ihåligt grepp som skulle rymma både penna och elektriska komponenter.

Efter flera testutskrifter kunde jag successivt justera greppets design så att pennan satt ordentligt och metalldelen av pennan kunde komma i kontakt med de nödvändiga kablarna för att stänga kretsen. Jag behövde också säkerställa att de elektriska komponenterna skulle passa ihop med den övriga strukturen. För detta testade jag att skriva ut endast delar av prototypen, vilket sparade tid och material, samtidigt som jag kunde kontrollera passformen och funktionaliteten. Efter att ha finjusterat greppet kunde jag sammanfoga de två halvorna och testa hela konstruktionen. Resultatet var en robust, fungerande prototyp.

Nästa steg var att utveckla själva NeoPixel-höljet som skulle rymma en LED-ring. För att skapa detta hölje valde jag en enkel mintburk, en populär och lättillgänglig förpackning bland makers. Jag behövde en fördjupad yta för att rymma NeoPixel-ringen, vilket jag åstadkom genom att skapa en halvsfär i Tinkercad och skära bort den nedre delen. För att passa ringen exakt tog jag hänsyn till dess inre och yttre diameter och skapade ett hål som skulle passa ringen perfekt. Genom att använda denna metod kunde jag skapa ett hölje som både rymde ringen och gav utrymme för att dra kablar mellan komponenterna.

En utmaning som uppstod under denna del av arbetet var att jag gjorde hålet lite för tajt. Vid ett av mina testutskrifter satte jag fast NeoPixel-ringen så hårt att jag inte kunde få ut den. För att lösa detta problem borrade jag små hål på baksidan av höljet för att kunna trycka ut ringen utan att skada den. Efter detta steg var både höljet och ringen korrekt anpassade, och jag kunde gå vidare till att arbeta med den elektriska kretsen.

En viktig del av prototypen är att testa de elektriska kretsarna innan de integreras i en permanent struktur. För detta ändamål använde jag flexibla kvinnliga jumpers från Schmartboard för att snabbt kunna koppla och koppla bort komponenter under testning. Det var också viktigt att löda anslutningar på både Trinket och NeoPixel-ringarna för att säkerställa att kablarna fäste ordentligt.

För att programmera och styra NeoPixel-ringen behövde jag installera Arduino IDE och den specifika NeoPixel-biblioteket. Efter installationen testade jag koden för att säkerställa att ringen fungerade som den skulle. Jag valde att modifiera den ursprungliga koden för att justera ljusmönstret så att en LED tändes i taget, vilket gav ett racing-effekt längs ringens omkrets. Genom att göra dessa justeringar kunde jag finjustera både den fysiska designen och den elektroniska programmeringen.

I processen att skapa och justera prototyper är det avgörande att förstå vikten av att genomföra test och justeringar för att säkerställa att alla komponenter inte bara passar ihop fysiskt utan också fungerar tillsammans elektriskt. Det är också viktigt att ha flexibilitet i designen, eftersom små justeringar kan göra stor skillnad i den slutgiltiga funktionaliteten. Genom att använda iterativa tester kan du undvika att fastna i en design och istället fokusera på att förbättra detaljerna i varje steg av utvecklingen.