Как сделать принтер из ev3
Руководитель: Кузнецов Алексей Александрович.
Из ЛЕГО могут быть созданы предметы, заменяющие различные электроприборы. Такая идея может показаться глупой, но такие проекты полезны в образовательных целях. Lego Mindstorms - это развивающий конструктор для детей и подростков.
Устройство с механической (электрической) системой управления собрано в образовательных целях и используется на уроках информатики. на которых дети имеют возможность программировать принтер из Lego Mindstorms 2.0.
«STALKER ver. 2.0»– это даже не принтер, а самый настоящий робот. Используя его, можно изучить не только, как работает принтер, но и программы для рисования.
Описываемая конструкция включает в себя сотни кубиков конструктора LEGO, моторы, провода, датчики и держатель для маркера, с помощью которого принтер оставляет изображения на бумаге.
Но не стоит забывать, что это прототип устройства, сконструированный тринадцатилетним подростком. Собрав принтер, он был в восторге, но сталкивался с различными проблемами: при втягивании в себя бумагу, принтер зажёвывал её. Вторая проблема была в том, что печатающая головка моталась и была нестабильной.
После устранения проблемы появилась вторая версия прототипа принтера, которая превосходит предшественника во всём. Главным плюсом стало наличие лотка для подачи бумаги. Так появился принтер из Lego Mindstorms «STALKER ver. 2.0».
15 января 2016 года на базе Пензенского государственного университета прошла VII областная научно-практическая конференция обучающихся по конструкторской , научно-исследовательской и изобретательской деятельности «Эврика».
Победителем в секции «Роботехника» стал автор проекта принтера из Lego Mindstorms «STALKER ver. 2.0» Даниил Столяренко, обучающийся в МБОУ лицея № 21 города Кузнецка. ( руководитель - учитель информатики, Кузнецов Алексей Александрович).
Победители и призёры награждены дипломами Министерства образования Пензенской области и рекомендованы для участия в конкурсе научно-технического творчества обучающихся Союзного государства «Таланты XXI века», который пройдёт в 2017 году в Белорусии.
Использованные компоненты: Конструктор LEGO Mindstorms NXT 2.0
, , , , , , , ,
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Насколько «бюджетным» может быть 3D-принтер? Пока производители пытаются ответить на этот вопрос, жонглируя максимально упрощенными конструкциями, оптовыми соглашениями на поставку компонентов и использованием филиппинцев в качестве дешевой рабочей силы, Мэтью Крюгер давно поставил рекорд, побить который будет сложно, если не невозможно. Не будучи обремененным хитростями российской таможни, Мэтью еще пару лет назад имел возможность приобрести вполне достойный RepRap за какие-нибудь $500, но посчитал такие расходы излишней роскошью. Его решение? 3D-принтер, собранный из LEGO. Да, это давняя история, но мы решили напомнить о ней ради вдохновения неизмеримых талантов на нашем портале.
Собственно, дело не столько в дешевизне LEGO, сколько в наличие конструктора в рабоче-игровом инвентаре нашего героя. Вся суть проекта сводится к постройке 3D-принтера из подручных средств. Сюда вошел старый моторчик от камеры и термоклеевый пистолет в качестве экструдера. 3D-печатная революция? Нет. Просто пример результата неудержимой фантазии настоящего самодельщика.
Крюгер столкнулся с определенными проблемами на этапе программирования, так как в качестве контроллера он использовал LEGO Mindstorms NXT. «К сожалению, я еще тот программист. Мне пришлось вручную писать G-код команды для контроллера, так как подходящего компилятора для NXT мне найти не удалось», – рассказывает Мэтью.
Как правило, 3D-принтеры получают набор команд, регулирующих движение экструдера и платформы в форме G-кода – набора пошаговых инструкций. Инструкции генерируются “слайсерами”, то бишь программами, нарезающими трехмерные цифровые модели на двухмерные слои и генерирующими набор команд для «вырисовывания» каждого слоя. К сожалению, система NXT никогда не была полностью «открытой». «Чтобы сделать мой принтер полностью функциональным, нужно его перепрошить так, чтобы он принимал G-код, а у меня пока не хватает навыков. Правда, я натолкнулся на человека, который работает над компилятором для NXT. На него и надежда», – поясняет Мэтью.
Не самодельный робот, но довольно интересный для изучения.
Положение соревнования по робототехнике БИТВА РОБОТОВ
Сегодня уже битва обычных людей никого не удивляет, а вто когда сражаются машины - это здорово и зрелищно. Публикуем образец положение для организации соревнований любых .
Рубрика: Робот LEGO MINDSTORMS EV3 и NXT инструкции
На первой странице мы с Вами познакомимся с внешним видом конструкторов lego mindstoms ev3 и инструкциями (інструкциї lego) на русском языке для них.
Сейчас доступны к скачиванию статьи с готовыми пошаговыми инструкциями по сборке различных моделей роботов из конструктора лего ев3 версии 313313 и 45544 (робот lego mindstorms ev3).
Руководство пользователя (EV3 Home) для домашней версии, артикул 31313 - инструкция на русском языке для lego mindstorms ev3.
Элементная база (из каких деталей состоит набор), как выглядит содержимое коробки лего 31313.
Базовый набор LEGO MINDSTORMS Education EV3 (артикул 45544).
Версия набора - образовательная (для школ).
Элементная база набора.
Инструкция lego mindstorms ev3:
руководство пользователя (EV3 education) для учебной версии, артикул 45544.
лего EVO 3 презентация pptx с описанием и возможностями набора.
Имеются две модификации: HOME и EDUCATIONS (Домашняя и образовательные версии). Каждая версия имеет свои особенности. Но в каждой можно собрать отличные модели роботов из лего! Домашняя попроще и подешевле, а образовательная версия с лицензионным ПО LABVIEW для рабочей группы от NATIONAL INSTRUMENS, естественно, подороже.
Купить набор в Зеленогорске (Красноярский край) можно в компании "Компас". Скачивайте, ознакамливайтесь с ПО, внешним видом и способом соединения, настройки и программирования новой модели от лего!
Робота можно использовать для соревнования "Шорт трек" категории "Hello, robot!". Инструкция (презентация) содержится 45 слайдов, многие слайды являются повторами с разных углов обзора.
Возраст обучающихся: 4 – 8 классы. УМК любой. Презентация выполнена при помощи ПО Lego Digital Designer ver.4.3.:
полная инструкция по сборке в pptx
Бонусные модели 6 роботов EV3 на одной платформе (6 роботов в 1):
Снова приветствую всех мозгочинов! И выкладываю продолжение мозгоруководства по созданию своими руками 3D-принтера используя Lego-блоки.
Шаг 8: Электроника
Микрошаги
Двигатели Nema имеют 200 шагов/оборот, но и это число можно увеличить с помощью микростеппинга, то есть перемычек на плате Ramp (3 синих перемычки на фото). Перемычки микростеппинга выставляются до монтажа плат stepstick, и если используется драйвер двигателя A4988, то можно получить 16 микрошагов, а если Drv8825, то 32 микрошага.
Размер шага A4988
j1 j2 j3
no no no fullstep
yes no no halfstep
no yes no 1/4step
yes yes no 1/8step
yes yes yes 1/16step
Размер шага Drv8825
j1 j2 j3
no no no full step
yes no no half step
no yes no 1/4 step
yes yes no 1/4 step
no no yes 1/16 step
yes no yes 1/32 step
no yes yes 1/32step
yes yes yes 1/32step
Концевые выключатели
Для Lego-принтера можно использовать 6 концевиков, но достаточно и 3-х, по одному на каждую ось и подключаются они к контактам X1, Y1 и Z1. Каждый концевой выключатель имеет 3 провода с назначением:
Шаговые двигатели имееют 4 провода для подключения к плате и пронумерованы слева направо 1A, 1B, 2A, 2B, где:
Весь даташит для двигателя находится 3303_0_Datasheet
После подключения всей электроники производится тестирование мозгоподелки, а именно функционирование двигателей, концевиков, экструдера и нагрева стола. Еще перед установкой софта Marlin на принтер следует изменить файл configuration.h. А вот уже после его загрузки можно начать 3D печать!
Заголовок и версия
В данной 3D мозгоподелке используется плата Ramps 1.4 и один экструдер.
Для нагрева стола используются два термистора и еще один на 100к в экструдере:
Концевый выключатели и размер печатного пространства
Максимумы печатного пространства зависят от сборки:
Шаги, скорость и ускорение
Скорость подачи выставляется в мм/мин вместо мм/сс.
Шаговый двигатель Nema 17: 360/1.8=200 шагов за оборот
Микростеппинг Drv8825= 32 (max)
Микростеппинг a4988 = 16 (max)
Шаг/единицу для осей X и Y:
steps_per_mm = (шаг двигателя*микрошаг драйвера) / (расстояние между зубцами ремня* диаметр зубчатого шкива)= (200 * 32 шага) / (2 * 20 мм) = 160 шагов / мм
Шаг/единицу для оси Z:
Для 5мм-го резьбового стержня шаг зубца=0.8 (грубо) или 0.5(хорошо)
steps_per_mm = (шаг двигателя* микрошаг драйвера) / шаг зубца== (200 * 32) / 0,8 = 8000
steps_per_mm = (шаг двигателя* микрошаг драйвера) / (диаметр шестерни* пи)
= (200 * 32) / (7 * 3,1415926) = 291,02618
Величины нагрева (нужна калибровка, вентилятор всегда на 100%)
Шаг 9: Настройка и калибровка
Некоторые компоненты мозгоподелки требуют калибровки перед использованием. В этом помогут пункты этого шага, выполняя которые можно повысить качество печати.
Для тестирования экструдера я использовал настройки Prusa по умолчанию из предыдущего шага, и после разогрева экструдера удалось выдавить некоторое количество PLA. Но для качественной печати придется провести вычисление требуемых параметров, затем изменить файл конфигурации и загрузить его на ATmega. Кстати, перезагрузку файла нужно проводить после каждого изменения.
Консоль дает результаты:
bias: 78 d: 78 min: 59.79 max: 60.19 Ku: 504.75 Tu: 10.22
Classic PID Kp: 302.85 Ki: 59.24 Kd: 387.04
Автонастройка ПИД закончена и нужно записать последние значения Kp, Ki, Kd в файл сonfiguration.h
После настройки нагревательного стола настраивается экструдер. Он имеет более высокое значение температуры:
M303 S190 E0 C8
Мои первые результаты таковы:
bias: 65 d: 65 min: 186.25 max: 194.55 Ku: 19.95 Tu: 51.51
Classic PID Kp: 11.97 Ki: 0.46 Kd: 77.09
Автонастройка ПИД закончена и нужно записать последние значения Kp, Ki, Kd в файл сonfiguration.h
Настройка продолжается до тех пор, пока значения перестанут изменяться. При этом процесс настройки всегда начинается с холодных стола и экструдера. Мои окончательные результаты таковы (не используйте их в своем принтере, определите свои!):
Судя по инструкции параметры для сборки PrusaI3 таковы:
Но все эти значения не подходят к моему мозгопринтеру и нужно вычислять верные самостоятельно, что и вам рекомендую. Окончательные параметры таковы:
Отличие всего лишь в 2.52 шаг/единицу, но разница в качестве заметна.
Мои вычисления следующие:
steps_per_mm = (шаг двигателя * микрошаг драйвера) / (диаметр шестерни* пи) = (200 * 32) / (7 * 3,1415926) = 291,02618
Но это в теории, а на практике все по-другому. Экструдер работал абы как, еще потому что я выставил неверное значение диаметра сопла. После установки верного диаметра 0.3мм принтер стал выдавать слишком много нити, и я думал что это из-за удвоенного значения, может микрошаг драйвера не 1/32, а 1/16. От подачи (с помощью Pronterface) 10см нити сопло использовало лишь 5.4см, поэтому я умножил мои значения на 0.54 и повторил тест после перезагрузки прошивки принтера. И наконец, со значением 191 шаг/мм, принтер выдавал нужное количество 100мм нити.
По умолчанию размер сопла выставлен 0.5мм, а фактический размер 0.3мм, поэтому требуется изменить настройки в программном обеспечении перед печатью. Моя первая тестовая печать оказалась неудачной, так как я использовал значение по умолчанию, что привело к неправильной подачи нити и слишком большой высоте слоя.
Шаг 10: Печать
На данном этапе, хотя и нужна некоторая калибровка, принтер работает нормально. В дальнейшем мне нужно изменить параметры нити.
Оси принтера должны двигаться плавно, мозгодвигатели не должны делать пропуски. С этими проблемами, кстати, я столкнулся во время первой печати.
Данное видео показывает работу Lego-принтера до калибровки.
Будет полезно обучиться работе в Pronterface и научиться создавать stl-файлы. Себе я скачал несколько уроков и учусь управлять 3D-принтером, а научившись чему-либо полезному поделюсь.
Доработка на 3 июня 2015:
Мне удалось поменять настройки Pronterface изменив вручную GCode (выставить высоту слоя 0.1мм). Далее я скачал stl-файл и начал печать. Все шло нормально, но потом принтер начал делать пропуски по осям X и Y. Причина оказалась в том, что подшипник LM8UU, купленный на популярном ресурсе, не скользил как должен. После замены подшипников (во время которой я сделал несколько фото Y-каретки) я снова запустил печать и все прошло отлично!
Полностью завершать печать я не стал, так как не хватило нити, да и заняло бы это 7 часов. Хотя понижения процента заполнения может решить обе проблемы.
Шаг 11: Печать LEGO-блока
Доработка на 5 июня 2015:
Во время первой распечатки кирпичика, с значением высоты слоя 0.1мм, нить отставала от нагревательного стола. Уменьшение вдвое высоты слоя удвоит время печати, но кирпич получится более качественный.
На втором фото показаны первый кирпичик (оранжевый), кирпичик второй попытки и настоящий Lego-кирпич.
Доработка на 8 июня 2015:
Откалибровал подачу сопла (шаг калибровки), скачал stl-файл полого мячика и запустил печать. Расчетное время печати с высотой слоя 0.2мм составит 1 час 37 минут (и 1746см нити).
На одном из своих видео процессов печати я увидел отклонение влево ремня оси X, поэтому я заменил Lego-колесико в конце ремня на настоящий шарикоподшипник. Это дало повышение качества при последующей мозгопечати.
Шаг 12: Первая не пробная печать
Дважды распечатав полый шарик, я заметил, что нить слишком долго остается расплавленной, особенно на свесах и перемычках, и в результате шарик получается овальным, а не круглым. Наверное по этой причине многие принтеры имеют дополнительное охлаждение рядом с соплом.
В поисках решения этой проблемы я нашел кожух вентилятора, который устанавливается на экструдер и охлаждает печатную головку самоделки. Для его установки нужно изменить каретку экструдера, а сам кожух установить на радиатор вертикально.
Доработка на 20 июня 2015:
Первым завершенным распечатанным объектом стала полигональная ваза, которую я распечатал по закаченному и немного модифицированному файлу в пропорции 3:22.
Поделка работает не как Lego-игрушка, а как настоящий 3D-принтер. Обновленные оси X и Y дают действительное повышение качества печати.
Шаг 13: Улучшения
Полный список результатов и изменений таков:
Все результаты в довольно быстрые сроки.
Последующие улучшения (уже выполненные)
Главное преимущество создания мозгопринтера из Lego-блоков в том, что его конструкцию можно изменить. Одной из проблем возникших в процессе сборки было соединение оси Z c 5мм резьбовым стержнем, и решилась эта проблема установкой трубки от анкера (см. фото).
Позднее я приобрел 2 муфты двигателя М5 оси Z, они цельнометаллические и имеют внутреннюю резьбу, их можно использовать вместо больших металлических пробок. Красный технический кирпичик 1х8 (последнее фото) оси Z соединен с муфтой и вследствие чего, вся ось может свободно перемещаться по резьбовому стержню.
А теперь сайты полезные для сборки мозгопринтера:
И на этом руководство по созданию Lego-поделки завершено, надеюсь было полезно.
Читайте также: