并聯(lián)臂這種結(jié)構(gòu)最早是由瑞士洛桑理工學(xué)院(EPFL)的Reymond Clavel教授在上世紀(jì)80年代發(fā)明的Delta式結(jié)構(gòu)。最早的Delta式并聯(lián)機(jī)械臂主要用來設(shè)計(jì)一種能以很快速度操作輕小物體的機(jī)器人。Delta式并聯(lián)機(jī)械臂,這是一種通過一系列互相連接的平行四邊形來控制目標(biāo)在X、Y、Z軸上的運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)。近年來這種機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛,特別是它具有適應(yīng)狹小空間,并能在其中有效工作的能力。1987年瑞士Demaurex公司首先購買了delta機(jī)器人的知識產(chǎn)權(quán)并將其產(chǎn)業(yè)化,主要用于巧克力、餅干、面包等食品包裝,后來由于硬件和軟件工程的發(fā)展帶來的技術(shù)和制造成本下降,很多創(chuàng)客在設(shè)計(jì)自己的3D打印機(jī)是借鑒了這種Delta并聯(lián)式機(jī)械臂的特點(diǎn),于是就出現(xiàn)了如今我們常見的外形接近三角形柱體的Delta式3D打印機(jī),玩家們稱為三角洲打印機(jī)。
一般這種單級Delta式機(jī)械臂原只能在狹小的空間里工作,其應(yīng)用范圍就受到了限制。為了解決這個問題,近日,獨(dú)立的軟件和機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)者Aad van der Geest在原有的Delta式機(jī)械臂的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一種多級Delta式機(jī)械臂(Multi-Delta Robotic Arm),沒有增加其重量的情況下使其活動空間大幅增加。從傳統(tǒng)的Delta式機(jī)器人原理出發(fā),van der Geest將多個Delta式機(jī)械臂連接起來,并將較重的操作設(shè)備連到基座上。在開發(fā)了三個從6英寸(約15厘米)到近12英尺(約3.6米)高的原型設(shè)備之后,他最終找到了一個能夠制造可攜帶重量的輕量級機(jī)械臂的解決方案。為了使其有效地工作,van der Geest在設(shè)備的上方設(shè)計(jì)了一個包含伸縱機(jī)構(gòu)和執(zhí)行控制裝置的基座。
從這個基座上鄉(xiāng)下延伸出三個帶關(guān)節(jié)的臂,并連接到一個三角形的平臺上,然后這種結(jié)構(gòu)可反復(fù)疊加,直到達(dá)到預(yù)定的操作高度。這樣打造了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的大尺寸3D打印機(jī)。
由于并聯(lián)臂由3角型圓柱導(dǎo)桿固定,打印的的高度比龍門構(gòu)架高的高得多的,由于三角形穩(wěn)定性好,因此在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上會比龍門構(gòu)架的好,而且打印物體的尺寸要比龍門架的高,精度更好,打印速度慢。
PRUSA i3是一款非常有趣的3D打印機(jī):它完全拋棄了時下流行的那些華麗外表,一切目的就只是為了告訴人們3D打印是怎么回事。正因?yàn)槿绱?,它造型簡陋卻又有優(yōu)異的性能,完全開源,價錢也不算貴。
PRUSA i3的組裝可能是最麻煩的部分,根據(jù)你的熟練度高低,需要5到10小時才能組裝完成。不過一旦渡過最難的部分,接下來的問題就比較簡單了。
布置打印任務(wù)大概需要20分鐘的時間,你需要在電腦上運(yùn)行專門的軟件,規(guī)劃打印的各個細(xì)節(jié),并且可能還要對機(jī)器上的螺絲進(jìn)行松緊調(diào)整。這個步驟結(jié)束之后,我們就可以進(jìn)行打印了。
PRUSA i3采用的是3D打印機(jī)大廠Ultimaker 開發(fā)的軟件 Cura,這使得操作界面的使用更加簡便。當(dāng)打印模型制作完成,各項(xiàng)設(shè)置也就緒后,剩下的事情就只剩用 USB 線將打印機(jī)和電腦相連,或是直接插入帶有模型文件的 SD 卡了。
PRUSA i3采用的是12V電源供電,不得不說這是它的一個弱點(diǎn)。比起Lulzbot 強(qiáng)大的 24V 來,PRUSA i3 的熱床和加熱頭的暖機(jī)時間非常慢,需要超過10分鐘的時間,是前者的兩倍。一旦暖機(jī)完成,那等待就沒有那么痛苦了。PRUSA i3 的打印速度比 Lulzbot Mini 慢 15% 至 20%,不過這沒那么不可接受,畢竟兩者的打印質(zhì)量幾乎相同。
在使用的第一周里,PRUSA i3 每經(jīng)過幾次打印可能都需要進(jìn)行一次重新調(diào)校,但當(dāng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下來之后,它的精度和可靠性都會逐漸接近 100%??偟膩碚f,PRUSA i3 的打印成品質(zhì)量很好。如果說有些什么不足,那就是它過細(xì)的細(xì)絲和偏低的供電電壓使得設(shè)備在進(jìn)行橋接、懸空這些部分的打印時處理不好。
和 Lulzbot Mini 這樣的同類產(chǎn)品相比,PRUSA i3 勝在銳利平整的邊角和精致的細(xì)節(jié),但在更大更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上,還是 Lulzbot Mini 占優(yōu)。
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