Diseño 3D
El modelado 3D fue una de las partes más importantes de este proyecto, ya que sin ello no tendriamos ningún robot sobre el que hablar.
Como hemos comentado en el apartado Home, la idea de realizar una hormiga robótica surge de How to Mechatronics - Arduino Ant Hexapod, pero la idea de este proyecto era la reducción de la cantidad de servomotores utilizados y por tanto en el tamaño de este. Basandonos en el robot Freenove Robot Ant Kit, el robot que hemos modelado ha sido el siguiente:
Para poder realizarlas, primero teniamos que escoger un cabezal. El cabezal que elegimos media en torno a los 50-55 mm por lo que realizamos un primer rectangulo en la que añadiriamos los agujeros para el cabezal.
Ahora, habria que extender las patas para que el robot no fuese tan pequeño, que sobresaliesen un poco por fuera. A parte de extenderlo, decidimos darle esa forma para que pareciesen mas unas patas de hormiga.
Por último, habría que importarlas a FreeCad donde usariamos la herramienta de extrusión para darle grosor y le añadiriamos a sus extremos unas patas mas largas, con lo que conseguiriamos que nuestro robot tuviese una altura de unos 6cm. Ademas, le añadiriamos una pequeña bolita al final para representar "el pie" de la pata y que no se resbalase con tanta facilidad.
Una vez diseñadas las primeras patas, tendriamos que realizar las patas que se encuentran en medio del robot, las cuales utiliza para pivotar y poder usar solo una pata delantera y otra trasera para moverse.
Siguiendo el diseño anterior, utilizariamos el mismo cabezal y por tanto los mismos agujeros y medidas para empezar a diseñar las patas.
Ahora, habrá que tener en cuenta la altura de las anteriores patas, que en este caso eran de 6cm, para que así la hormiga no esté descompensada en altura.
Una vez realizado el diseño 2D, lo pasaremos a FreeCad para utilizar la herramienta de extrusión y darle grosor a la pieza. Añadiremos "los pies" a la pata y esta vez tendrá un pelin mas de altura la pata ya que en estado de reposo no tienen que estar las 6 patas apoyadas.
Por último, tendremos que diseñar las piezas donde se colocaran los servomotores, placa arduino y protoboard. Además, para que el robot no se nos desmonte y esten todas las piezas unidas, diseñaremos unos pequeños conectores auxiliares para unirlas.
Empezando por el Top, tendremos que darle una medida idonea para que entren tanto el arduino como la protoboard. Para este caso, la medida establecida ha sido de 162mm de largo y 60mm de ancho.
El resultado al usar la herramienta de extrusión de Freecad y darle grosor ha sido el siguiente:
Ahora, habría que diseñar dos bases en las que se tuviera en cuenta el hueco de los servos. Además, la medida total de estas dos bases y dejando una pequeña separación en medio para las patas pivote no podría superar los 160mm.
Además, al usar la función de extrusión en Freecad, hay que realizarle un pequeño agujero para el microservo que está tumbado y que será usado para las patas pivotes. El resultado será el siguiente:
Y ahora, crearemos los conectores auxiliares. Para ello usaremos directamente Freecad y le hacemos un orificio del grosor de tornillo que estamos usando, que en este caso es de 3mm. El resultado es el siguiente:
Gracias a la universidad, hemos podido imprimir en las impresoras Sigma D25, y también, gracias a la asociación Robotech, hemos podido realizar algunas pruebas de impresión en las Creality Ender 3.
Los primeros diseños que realizamos, que en este caso son los de las patas, tenian los siguientes parametros:
- Velocidad de 80mm/s
- Infill del 10%
- Altura de capa de 0.3
Gracias a estos parametros, podriamos realizar una impresión mucho mas rapida y poder detectar fallos de agujeros o tamaños mas rapido. Algunas de las pruebas que realizamos:
Al final, los parametros de impresión que utilizamos para las piezas finales fueron los siguientes:
- Velocidad de 45mm/s
- Infill del 20%
- Altura de capa de 0.15
- 2 Patas: stl
- 1 Pata Pivote: stl
- 1 Base Delantera: stl
- 1 Base Trasera: stl
- 1 Top: stl
- 8 Auxiliares: stl
Los tiempos aproximados de impresión de cada una de las piezas, teniendo en cuenta los parametros descritos anteriormente y utilizando la Sigma D25 han sido los siguientes:
| Componente | Tiempo c/u | Unidades | Tiempo Total |
|---|---|---|---|
| Patas | 1 hora 30 minutos | 2 | 3 horas |
| Pata Pivote | 1 hora | 1 | 1 hora |
| Base Delantera | 1 hora | 1 | 1 hora |
| Base Trasera | 1 hora | 1 | 1 hora |
| Top | 2 horaa 30 minutos | 1 | 2 horas 30 minutos |
| Auxiliares | 12 minutos | 8 | 1 hora 36 minutos |
| TOTAL | 10 horas |
Por último, tras 10 horas aproximadas de impresión, los diseños finales de cada pieza son los siguientes:
