Maslow4 é uma fresadora CNC compacta de grande formato. É o design mais recente da família Maslow CNC (a partir de 2023). É a próxima geração e o redesenho completo da Maslow original.
É uma alternativa totalmente de código aberto e de baixo custo para roteadores CNC de grande formato que é acessível a indivíduos. É principalmente concebido como uma ferramenta que permite que fabricantes individuais cortem projetos como o OpenDesk em suas casas ou garagens. Não requer espaço excessivo, pode ser configurado em minutos e pode trabalhar em grandes formatos de até 8' x 4' com precisão milimétrica.
As principais características deste design são que ele é compacto e até portátil (dependendo da definição da palavra). E também pode trabalhar em uma variedade de ângulos - de totalmente horizontal a quase vertical (até 75 graus), diminuindo significativamente os requisitos de espaço para um roteador CNC de grande formato.
Todos os arquivos de design, firmware e software do Maslow4 são distribuídos sob licença GNU(?).
O Maslow4 é apoiado pelo projetoTolocar.
Conteúdo
Informações gerais
O Maslow 4 faz parte de uma família de robôs conhecidos como robôs de tensegridade, o que significa que ele usa membros sob tensão para se mover. Isso permite que o Maslow 4 faça movimentos precisos sem componentes rígidos caros ou de precisão. O Maslow 4 usa quatro correias reforçadas de aço para restringir totalmente sua posição na superfície de corte.
Uma placa de controle personalizada de cinco eixos aciona quatro servomotores DC de alta potência (caixas de engrenagens planetárias com codificadores magnéticos) e dois motores de passo (para o eixo z). Cada servoeixo é controlado de forma independente e tem feedback de corrente em tempo real para permitir que Maslow “sinta” a tensão em cada correia. O driver tem conexões Wi-Fi, Bluetooth e USB C.
O Maslow4 pode ser controlado de qualquer dispositivo Windows, Linux, Mac, i-OS ou Android (nenhum aplicativo ou download do software necessário) com uma conexão Wi-Fi conectando-se diretamente à rede Wi-Fi Maslow que o dispositivo cria ou conectando o Maslow em sua rede doméstica, se você tiver uma. NENHUMA CONEXÃO COM A INTERNET É NECESSÁRIA. Conexões Bluetooth e USB C também estão disponíveis.
O Maslow 4 é totalmente autocalibrável O Maslow 4 usa automaticamente seus servo motores para fazer uma série de movimentos e complexidade (puxando suas correias até sentir que foram ensinadas) registrando os resultados. Em seguida, usa um algoritmo genético para “evoluir” a específica precisão.
Os pontos de ancoragem podem ser quaisquer quatro pontos rígidos. Eles não precisam ser precisamente espaçados ou retangulares.
Fundo
Há seis anos, o roteador CNC de código aberto (Maslow) foi lançado.
Através da realização de uma campanha, uma diversidade de designs foi construída e uma comunidade de pessoas ao redor do mundo foi formada. A partir dessa experiência, todas as lições aprendidas foram levadas em conta para a construção de Maslow 4.
Maslow 4 é uma reformulação completa da máquina original, mas melhorada.
Quais são os benefícios desta solução?
Os benefícios do Maslow 4 são:
- Ele pode ser conectado via Wi-Fi com qualquer navegador de modem.
- É fácil de montar, não são permitidas ferramentas especiais.
- O driver Wi-Fi é muito mais rápido e autocalibrável.
Design mecânico
Maslow4 consiste em 4 “braços” girando em torno do corpo da tupia, fixados entre dois “gramas” fixados ao redor do corpo da tupia. A fresadora é então montada no “trenó”, em quatro pontos, sendo dois deles eixos de motor de passo do eixo Z, e dois - deslizantes nos postes fixados ao trem com o auxílio de 4 rolamentos lineares de esferas.
O corpo do roteador pode se mover para cima e para baixo com dois motores de passo do eixo Z. Toda a máquina é movimentada por um motor em cada um dos braços, que puxa ou solta as correias, alterando a posição da tupia na superfície de corte.
Os braços podem girar livremente em torno do corpo, de modo que a tensão nas correias sempre os alinham de certa forma, de modo que as extensões das correias sempre coincidem no centro da fresadora. Isso simplifica muito a matemática interna do programa e reduz erros.
Ao contrário do Maslow original, no Maslow4 todos os componentes eletrônicos e componentes são montados no trem. Isso dá aos usuários total liberdade de opções de montagem. A estrutura do Maslow4 pode ter 4 pontos de ancoragem rígidos. Por exemplo, pode ser uma moldura feita de madeira ou alumínio, ou apenas para âncoras perfuradas no chão, ou uma entrada de automóveis de concreto.
Maslow4 monitora sua posição apenas medindo o comprimento da correia. Cada braço é equipado com uma placa codificadora, que mede a posição absoluta do rolo, por onde passa a correia, por meio de um ímã colocado dentro do rolo.
Algoritmo
Matemática geral de posicionamento
Maslow4 não utiliza outras informações além do comprimento da correia para determinar sua posição na área de trabalho.
Teoricamente, conhecendo a posição dos pontos de ancoragem, você só precisaria saber o comprimento de duas correias para determinar a posição. A posição está em um ponto de intersecção de dois círculos com os raios dos comprimentos da correia centrados nos pontos de ancoragem. Normalmente existem dois pontos que se enquadram nesta proposta, porém um deles sempre fica fora da área de trabalho e pode ser desconsiderado.
Maslow4 usa 4 cintos para determinar sua posição.
Processo de desativação
Para determinar sua posição no plano XY, a máquina precisa conhecer as distâncias em direção aos pontos de ancoragem, mas isso requer um conhecimento muito preciso das posições de ancoragem. Este é um dos desafios de máquinas desse tipo. A determinação das articulações reais dos pontos de ancoragem provou ser um grande desafio para a maioria das configurações e indivíduos.
Por essas razões, Maslow4 utiliza um novo processo de coincidência, que determina as coordenadas dos pontos de ancoragem.
Maslow4 começa com os valores aproximados das coordenadas XY dos pontos de ancoragem. Primeiro retraímos todas as 4 correias para a posição zero, para calibrar a posição de comprimento zero das correias. As correias são então contínuas e inseridas nos pontos, e Maslow começa a se mover através de uma série de 10x10 pontos espalhados pelo centro da área de trabalho. Em cada um dos pontos, a máquina retrocede duas das correias inferiores até ficarem sob tensão, detectando a tensão usando o feedback de corrente dos motores. Em seguida, faz a circunferência dos comprimentos das correias tensionadas em cada um dos pontos. Obtemos 100 conjuntos de comprimentos de cinto dessa maneira.
Portanto, se as coordenadas do ponto de ancoragem forem corretas, deverão coincidir todos os nossos mesmos pontos. Como começou com as orientações das coordenadas, usamos o seguinte algoritmo “evolucional” para encontrar uma solução real.
- Primeiro, movendo cada conjunto de medidas ao longo do ângulo da correia contra o plano de coordenadas, determinamos o conjunto de ângulos, onde as extremidades da correia de cada conjunto correspondente são as mais próximas umas das outras.
- Em seguida, determinamos o ponto de ancoragem, cujas extremidades da correia estariam mais afastadas das outras extremidades da correia.
- Determinamos a direção na qual precisamos deslocar a posição do ponto de ancoragem para diminuir essa diferença.
- Nós empurramos o ponto nessa direção.
- Volte para 1.
Continuamos executando esse ciclo até chegarmos ao mínimo global da solução - uma solução onde as distâncias médias entre as extremidades da correia são mínimas e não podem mais ser melhoradas empurrando qualquer um dos pontos de ancoragem em qualquer direção. Isso nos dá a solução mais próxima da real.
Hardware
A placa de controle Maslow4 é uma PCB de código aberto com design personalizado. O driver principal é o chip ESP32-S3. Ele controla 4 motores DC, através de placas de driver de motor, 4 codificadores magnéticos, dois motores de passo no eixo Z, memória SD integrada e um ventilador de resfriamento.
Firmware
Maslow4 é um ramo de um firmware CNC de código aberto FluidNC (anteriormente Grbl_Esp32). Ele utiliza seu próprio arquivo de configuração maslow específico e usa a mesma interface da Web, baseada em outro projeto ESP3D-UI de código aberto, com algumas pequenas alterações. A Interface Web permite o controle total da máquina. Desde a privacidade, reportando o status, até a observação do arquivo que está sendo cortado em tempo real. Ele suporta arquivos de código G padrão, que podem ser carregados através da interface web.
A interface da Web permite que o Maslow4 seja controlado a partir de qualquer plataforma e navegador, em máquinas mais antigas e de baixo custo.
Peças e Montagem
Maslow4 é construído em torno do roteador CNC portátil DeWalt DWP611 (DeWalt 26200 para europeus). É composto por 4 “Braços”, que giram em torno do corpo da tupia, impressos entre dois “Grampos”, que mantêm os Braços unidos. Em seguida, são fixados ao “Trenó”, com dois motores de passo e 2 postes de sustentação.
O roteador com braços pode então deslizar para cima e para baixo, em relação ao trem, acionado por dois motores de passo do eixo Z.
A placa de controle é incluída em uma base de plástico, que se prende ao roteador DeWalt. Possui tampa com ventilador embutido. O resfriamento do ar dos roteadores também é utilizado para melhor resfriamento da placa.
O Sled possui um sistema de coleta de pó com porta para mangueira de pó, onde qualquer aspirador pode ser conectado para coleta de pó.
Cada um dos braços consiste em uma base plástica, com motor DC e uma placa codificadora acoplada a ela. o motor DC com uma caixa de engrenagens, é conectado através das engrenagens à engrenagem do carretel principal, em torno da qual a correia é enrolada. A correia sai do braço entre dois rolos, um dos quais possui um inerente embutido, que serve para medir a extensão da correia.
Impacto
Maslow4 foi projetado para ser uma fresadora CNC de grande formato acessível, barata o suficiente para a maioria das pessoas. Suas especificações são mais do que suficientes para a maioria dos projetos, como fazer móveis e acessórios personalizados para casa a partir de designs abertos. Isto permitirá uma fabricação mais descentralizada e democrática de coisas como móveis. Um objetivo maior é tornar a habitação mais acessível, impulsionando o ecossistema de CNC de código aberto e incentivando a criação de designs mais abertos que os indivíduos possam utilizar. Casas e estruturas habitacionais estão entre esses projetos e poderiam potencialmente tornar a construção de casas a um preço muito mais barato que o de mercado.
Galeria
Referências
- https://www.maslowcnc.com/ - o site oficial do projeto Maslow.
- https://forums.maslowcnc.com/ - fóruns oficiais Maslow CNC