一、项目背景

近年来，社会开始逐步走入数字化时代。随着以智能化、数字化和网络化为愿景的智能制造、“工业4.0”等新兴战略上升到国家层面，3D打印、激光雕刻等技术越来越被大家重视。随着市场上不断喷涌出各种3D打印机、激光雕刻机，消费者对于机器的要求也越来越高。经过我们的调研发现，市面上并没有类似于Creator-bot这种集3D打印、激光雕刻于一体的多功能机器，目前市场空白，但随着社会的发展，科技爱好者、研发团队等群体是在明显上升的，目前市场的状态已不能满足日益增长的需求。而Creator-bot已经是一个非常成熟的产品，在节约空间、金钱的情况下，将几种功能融合进一个结构内，实现了更方便、快捷的操作。

二、工作原理

A.机械结构：

铝型材作为基本框架。铝型材强度大，密度小，使得Creator-bot结实耐用的同时也小巧轻便，易于搬移。

传动结构采用hbot结构；工程机选用2020的标准型材，对于桌面机机器尺寸来说强度足够，其优点是尺寸调整起来方便，x、y轴运动结构如图1，从俯视图上看，机器的XY运动机构类似字母“H”。与十字轴、I3、makerbot机器结构不同的是，Hbot结构速度快，没有X轴电机一起运动的负担，由于hbot结构的特殊性，其产生的转矩大，一般的光轴满足不了hbot机构的精度，我们选用精度高的线轨克服这个困难。Z轴则采用滚珠丝杠传动的结构，与一般丝杠相比回差小，精度高，传动效率高。

使用步进电机作为驱动

B.电子设计：

电子部分stm32为核心控制,下面对关键部分进行着重介绍。

控制芯片：采用高性能的STM32为ARM芯片作为控制核心，搭载最新框架Cortex-M3内核，实时性强外设丰富，外设丰富，拥有多个定时器，可以输出多路PWM脉冲控制信号，同时具有SPI,IIC的通讯接口，方便进行拓展和开发。

步进电机及驱动：x、y及挤出头电机均采用42步进电机，z轴采用单57步进电机，驱动采用DRV8825，DRV8825可以驱动一个两项四线的步进电机，也可以驱动两个直流有刷电机，输入电压8-45V,最大电流1.7A，可以承受2.5A的瞬间电压。通过PWM输入来驱动。可以通过AVREF/BVREF来调节电机绕阻上的电流，电流的大小应该是电机额定电流；可以通过MODE0/MODE1/MODE2，三个角来配置细分驱动模式，可以配置2/4/8/16/32细分。nHOME脚，从上电开始电机转过45°位置是home state.电机转到home state时nHOME脚会输出一个低电平。

C.软件设计部分

采用printrun上位机软件以及cura切片软件等软件。

三、创新点

a、传动结构使用hbot结构:速度更快、精度更高、耗能低

b、使用线轨传动代替普通的光轴滑块传动

c、使用同一块主板控制实现3D打印、激光雕刻，持笔写字写字等功能。

四、实验情况

3D打印操作及成果

五、所获荣誉

1.项目获ican大学生创新创业大赛国家二等奖

2.项目获ican大学生创新创业大赛华中2赛区一等奖

3.项目获联想生态大赛华中赛区季军

六、团队研发介绍

徐子非：擅长利用建模软件设计零部件及有限元分析，项目经验丰富。获得第十届国际大学ican创新创业大赛中国赛区二等奖、全国应用型人才综合技能大赛三等奖。代表郑州大学参赛获第十届高教杯全国大学生先进成图技术大赛机械类团体二等奖、3d打印一等奖、个人建模一等奖，2016年中国机器人大赛水下作业三等奖。校级三好学生，曾获校一等奖学金等。

吴东：性格活泼开朗，执行力强。熟悉solidworks等三维建模软件，擅长机械结构的分析及设计。获得第十一届国际大学ican创新创业大赛国家二等奖、华中2赛区一等奖等。

何涛：性格稳重踏实，具有独特的审美以及美感。精通PS、AI等产品设计软件，擅长摄影。

郭子兴：乐观直率，表达能力强，精通SW等建模软件。获国家励志奖学金，现任年级委兼班长。