Page 7 - Fister jr., Iztok, and Andrej Brodnik (eds.). StuCoSReC. Proceedings of the 2015 2nd Student Computer Science Research Conference. Koper: University of Primorska Press, 2015
P. 7
elava ogrodja robota s pomocˇ jo 3D tiskalnika
Primož Bencak Fister Dušan Riko Šafaricˇ
Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru
Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo Fakulteta za elektrotehniko,
Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor racˇunalništvo in informatiko
primoz.bencak@ dusan.fister@ Smetanova 17, Maribor
student.um.si student.um.si
riko.safaric@um.si
POVZETEK izmed naˇsih ciljev je sestaviti primerno ogrodje za mobil-
nega robota. Zaradi ˇcimveˇcje popularnosti 3D nanaˇsanja in
V tem ˇclanku predstavljamo izdelavo mobilnega robota, ki tiskanja nas je zanimalo, ali lahko s to tehnologijo ustvarimo
je zmoˇzen prevoziti ˇcim dlje v robotskem labirintu, sesta- dovolj kakovostno ogrodje, ki bo po zahtevanih lastnostih
vljenem iz manjˇsih kvadratnih gradnikov - polj. 3D tiskanje primerljivo tistim, ki so izdelane po bolj konvencionalnem
predstavlja revolucionarno metodo konstruiranja vsakdanjih naˇcinu. 3D tiskanje je zaˇcelo svoj razvoj ˇze v zgodnjih de-
objektov z metodo nanaˇsanja materiala. Uporaba te metode vetdesetih letih prejˇsnjega stoletja [9]. Tehnologija je na-
se je zaˇcela ˇsirˇse uveljavljati ˇsele v zadnjih letih, ˇceprav je predovala celo do te mere, da so s 3D tiskalnikom natisnili
princip tiskanja znan ˇze dobrih trideset let. Dandanes si prototip avtomobila Audi [7].
jo z nekaj inˇzenirske ˇzilice lahko privoˇsˇci vsakdo. Enostav-
nost te metode omogoˇca konstruiranje poljubnih gradnikov, Za izdelavo konstrukcije robota smo v naˇsi ˇstudiji upora-
zato smo se odloˇcili preizkusiti to metodo za konstruiranje bili odprtokodni 3D tiskalnik Mendel podjetja RepRap, ki
ogrodja mobilnega robota. je na trˇziˇsˇcu na voljo v obliki kompleta naredi sam (angl.
do-it-yourself). S samo konstrukcijo 3D tiskalnika se nismo
Kjucˇne besede ukvarjali, saj je bilo to delo pred nami ˇze opravljeno. Naˇs
del je zajemal naˇcrtovanje in tiskanje samega ogrodja robota.
tehnologija dodajanja, 3D tiskanje, hitra izdelava prototipov Naˇcrtovanje ponavadi poteka v katerem od strojniˇskih pro-
gramov, kjer uporabnik ˇzeleno ogrodje izriˇse, doloˇci konˇcne
1. UVOD mere in s pomoˇcjo preprostih pretvorniˇskih programov risbo
pretvori v tiskalniku razumljiv program. Za izris smo upo-
Robot je obiˇcajno elektro-mehanska naprava, ki jo vodi ra- rabili program SolidWorks [10], medtem ko za pretvorbo v
ˇcunalniˇski program. Deluje v okolju, ki ga je s pomoˇcjo G-kodo program Slic3r [6].
akcij, za katere je pooblaˇsˇcen, sposoben tudi spreminjati.
Izvaja ponavljajoˇce se akcije, ki jih je prej izvajal ˇclovek. Struktura ˇclanka v nadaljevanju je naslednja. Poglavje 2
Slednjega pri tem izpodriva predvsem pri nevarnih opravi- govori o problemu izdelave ogrodja robota s pomoˇcjo 3D ti-
lih, npr. lakiranju avtomobilov v avtomobilski industriji, skalnika. V poglavju 3 opiˇsemo postopek izdelave ogrodja
izvajanju poskusov v vesolju, ipd. robota na 3D tiskalniku. Preizkus izdelanega ogrodja je opi-
san v poglavju 4. Cˇ lanek zakljuˇcimo s poglavjem 5, kjer
Naˇcrtovanje robota je zapleten projekt, saj vkljuˇcuje znanja nakaˇzemo moˇzne izboljˇsave naˇsega dela v prihodnje.
iz razliˇcnih domen, tj. elektrotehnike, strojniˇstva, raˇcunalni-
ˇstva, ipd. Orientirani na mobilne robote domaˇce izdelave po- 2. 3D TISKANJE
znamo ˇstevilne alternativne pristope izdelave ogrodja. Naj-
pogosteje izbiramo med uporabo plastiˇcne posode ali plastiˇc- 3D tiskalnik je mehatronska naprava, ki omogoˇca izdelavo
nih ploˇsˇc [4], Lego kock [1], lesenih konstrukcij ali celo pre- tridimenzionalnih objektov s pomoˇcjo nanosa posameznih
delavo ogrodja modelov avtomobilˇckov, ipd. Za robote in- slojev gradiva (angl. additive manufacturing) [5]. Razvit je
dustrijske izdelave taka ogrodja ne pridejo v poˇstev, nosilno bil kot nadgradnja obiˇcajnega 2D tiskalnika, ki pa podpira
funkcijo najveˇckrat opravlja lahko aluminijasto ogrodje, ki tiskanje v treh dimenzijah. 3D tiskalnik je dobrodoˇsel pri-
ostalim gradnikom omogoˇca trdno oporo. pomoˇcek inˇzenirjev, arhitektov, oblikovalcev in ostalih teh-
noloˇskih navduˇsencev.
Labirint, ki ga robot mora prevoziti, ima postavljene stene,
v katere se ne sme zaleteti in med katerimi manevrira. Eden Tradicionalni pristop izdelave raznih izdelkov iz polizdelkov
je potekal z odnaˇsanjem (substrakcijo) gradiva. Nov, revo-
lucionarni pristop pa deluje po principu dodajanja (adicije)
gradiva [8]. Tako lahko sedaj s 3D tiskalnikom izdelamo iz-
delke, ki jih prej sploh ni bilo moˇc izdelati [2]. Prednost take
izdelave je tudi v tem, da ni odpadkov, saj porabimo samo
toliko materiala, kolikor ga je v konˇcnem izdelku. Izdelki
so tako cenejˇsi, konkurenˇcnejˇsi in tudi ekoloˇsko prijaznejˇsi.
Sprva so bili 3D tiskalniki namenjeni tiskanju manj zahtev-
StuCoSReC Proceedings of the 2015 2nd Student Computer Science Research Conference 7
Ljubljana, Slovenia, 6 October
Primož Bencak Fister Dušan Riko Šafaricˇ
Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru
Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo Fakulteta za elektrotehniko,
Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor racˇunalništvo in informatiko
primoz.bencak@ dusan.fister@ Smetanova 17, Maribor
student.um.si student.um.si
riko.safaric@um.si
POVZETEK izmed naˇsih ciljev je sestaviti primerno ogrodje za mobil-
nega robota. Zaradi ˇcimveˇcje popularnosti 3D nanaˇsanja in
V tem ˇclanku predstavljamo izdelavo mobilnega robota, ki tiskanja nas je zanimalo, ali lahko s to tehnologijo ustvarimo
je zmoˇzen prevoziti ˇcim dlje v robotskem labirintu, sesta- dovolj kakovostno ogrodje, ki bo po zahtevanih lastnostih
vljenem iz manjˇsih kvadratnih gradnikov - polj. 3D tiskanje primerljivo tistim, ki so izdelane po bolj konvencionalnem
predstavlja revolucionarno metodo konstruiranja vsakdanjih naˇcinu. 3D tiskanje je zaˇcelo svoj razvoj ˇze v zgodnjih de-
objektov z metodo nanaˇsanja materiala. Uporaba te metode vetdesetih letih prejˇsnjega stoletja [9]. Tehnologija je na-
se je zaˇcela ˇsirˇse uveljavljati ˇsele v zadnjih letih, ˇceprav je predovala celo do te mere, da so s 3D tiskalnikom natisnili
princip tiskanja znan ˇze dobrih trideset let. Dandanes si prototip avtomobila Audi [7].
jo z nekaj inˇzenirske ˇzilice lahko privoˇsˇci vsakdo. Enostav-
nost te metode omogoˇca konstruiranje poljubnih gradnikov, Za izdelavo konstrukcije robota smo v naˇsi ˇstudiji upora-
zato smo se odloˇcili preizkusiti to metodo za konstruiranje bili odprtokodni 3D tiskalnik Mendel podjetja RepRap, ki
ogrodja mobilnega robota. je na trˇziˇsˇcu na voljo v obliki kompleta naredi sam (angl.
do-it-yourself). S samo konstrukcijo 3D tiskalnika se nismo
Kjucˇne besede ukvarjali, saj je bilo to delo pred nami ˇze opravljeno. Naˇs
del je zajemal naˇcrtovanje in tiskanje samega ogrodja robota.
tehnologija dodajanja, 3D tiskanje, hitra izdelava prototipov Naˇcrtovanje ponavadi poteka v katerem od strojniˇskih pro-
gramov, kjer uporabnik ˇzeleno ogrodje izriˇse, doloˇci konˇcne
1. UVOD mere in s pomoˇcjo preprostih pretvorniˇskih programov risbo
pretvori v tiskalniku razumljiv program. Za izris smo upo-
Robot je obiˇcajno elektro-mehanska naprava, ki jo vodi ra- rabili program SolidWorks [10], medtem ko za pretvorbo v
ˇcunalniˇski program. Deluje v okolju, ki ga je s pomoˇcjo G-kodo program Slic3r [6].
akcij, za katere je pooblaˇsˇcen, sposoben tudi spreminjati.
Izvaja ponavljajoˇce se akcije, ki jih je prej izvajal ˇclovek. Struktura ˇclanka v nadaljevanju je naslednja. Poglavje 2
Slednjega pri tem izpodriva predvsem pri nevarnih opravi- govori o problemu izdelave ogrodja robota s pomoˇcjo 3D ti-
lih, npr. lakiranju avtomobilov v avtomobilski industriji, skalnika. V poglavju 3 opiˇsemo postopek izdelave ogrodja
izvajanju poskusov v vesolju, ipd. robota na 3D tiskalniku. Preizkus izdelanega ogrodja je opi-
san v poglavju 4. Cˇ lanek zakljuˇcimo s poglavjem 5, kjer
Naˇcrtovanje robota je zapleten projekt, saj vkljuˇcuje znanja nakaˇzemo moˇzne izboljˇsave naˇsega dela v prihodnje.
iz razliˇcnih domen, tj. elektrotehnike, strojniˇstva, raˇcunalni-
ˇstva, ipd. Orientirani na mobilne robote domaˇce izdelave po- 2. 3D TISKANJE
znamo ˇstevilne alternativne pristope izdelave ogrodja. Naj-
pogosteje izbiramo med uporabo plastiˇcne posode ali plastiˇc- 3D tiskalnik je mehatronska naprava, ki omogoˇca izdelavo
nih ploˇsˇc [4], Lego kock [1], lesenih konstrukcij ali celo pre- tridimenzionalnih objektov s pomoˇcjo nanosa posameznih
delavo ogrodja modelov avtomobilˇckov, ipd. Za robote in- slojev gradiva (angl. additive manufacturing) [5]. Razvit je
dustrijske izdelave taka ogrodja ne pridejo v poˇstev, nosilno bil kot nadgradnja obiˇcajnega 2D tiskalnika, ki pa podpira
funkcijo najveˇckrat opravlja lahko aluminijasto ogrodje, ki tiskanje v treh dimenzijah. 3D tiskalnik je dobrodoˇsel pri-
ostalim gradnikom omogoˇca trdno oporo. pomoˇcek inˇzenirjev, arhitektov, oblikovalcev in ostalih teh-
noloˇskih navduˇsencev.
Labirint, ki ga robot mora prevoziti, ima postavljene stene,
v katere se ne sme zaleteti in med katerimi manevrira. Eden Tradicionalni pristop izdelave raznih izdelkov iz polizdelkov
je potekal z odnaˇsanjem (substrakcijo) gradiva. Nov, revo-
lucionarni pristop pa deluje po principu dodajanja (adicije)
gradiva [8]. Tako lahko sedaj s 3D tiskalnikom izdelamo iz-
delke, ki jih prej sploh ni bilo moˇc izdelati [2]. Prednost take
izdelave je tudi v tem, da ni odpadkov, saj porabimo samo
toliko materiala, kolikor ga je v konˇcnem izdelku. Izdelki
so tako cenejˇsi, konkurenˇcnejˇsi in tudi ekoloˇsko prijaznejˇsi.
Sprva so bili 3D tiskalniki namenjeni tiskanju manj zahtev-
StuCoSReC Proceedings of the 2015 2nd Student Computer Science Research Conference 7
Ljubljana, Slovenia, 6 October
