„Wipy“: pernelyg motyvuotas lentos valiklis: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Įvadas

Ar kada nors pavargai valyti lentą? Ar kada pagalvojote, kiek pagerėtų jūsų gyvenimas, jei robotas galėtų tai padaryti už jus? Dabar jūs turite galimybę tai paversti realybe naudodami „Wipy“: pernelyg motyvuotą lentos valiklį. „Wipy“tinkamai išvalys jūsų gėdingai blogus piešinius ir netgi tai padarys su miela šypsena. Jums net nereikia jo suaktyvinti! Jis tiesiog nuvalys lentą, kai to mažiausiai tikitės … Uhhh …*kosulys*… mes, žinoma, turime omenyje: kai to labiausiai reikia!

Funkcijos:

- Mūsų būsimas draugas galės prilipti prie lentos, naudodamas magnetus, ir galės judėti erdvėje, naudodamas sugriebtus ratus.- Jis galės sekti liniją ir ją ištrinti naudodami linijos sekimo jutiklį ir kempinę. galimybė išmatuoti atstumą iki rankos naudojant skrydžio laiko jutiklį.-Mes suteiksime Wipy mielą asmenybę, naudodamas mažą OLED ekraną.

Projektas buvo vykdomas kaip Kompiuterinio dizaino ir skaitmeninės gamybos seminaro ITECH magistrantūros programoje dalis.

Lasath Siriwardena, Simonas Lutas ir Timas Starkas

1 žingsnis: „Wipy“logika

„Wipy“veikia remiantis linijos jutiklio ir skrydžio laiko jutiklio sąveika. Priklausomai nuo to, kokią liniją ji aptinka ir kaip arti jūsų ranka, Wipy reaguoja įvairiais būdais, kaip parodyta diagramoje.

2 žingsnis: komponentai ir teorija

Norėdami iš naujo sukurti šią nuostabią pažangios valymo technologijos dalį, jums reikės šių elementų:

Komponentai

Norėdami sukurti roboto važiuoklę, jums reikės prieigos prie lazerinio pjaustytuvo. Šiuo atveju buvo naudojamas 3D spausdintuvas.

Visi pagrindo plokštės elementai buvo supjaustyti iš 500 x 250 x 4 mm organinio stiklo lakšto.

Taip pat siūlome įsigyti „Arduino“rinkinį, kuriame bus daug pagrindinių šio projekto komponentų („Amazon“)

Bazė ir dėklas

1 x 3D spausdintas dėklas

1 x viršutinė pagrindo plokštė (Lasercut)

1 x vidurinė pagrindo plokštė (Lasercut)

1 x apatinė pagrindo plokštė (Lasercut)

36 x M3 veržlės

5 x M3 varžtai 15 mm

4 x M3 varžtai 30 mm

2 x magnetai (juos gavome čia)

Pagrindinė elektronika

1 x „Arduino Uno R3“arba bendrasis atitikmuo - („Amazon“)

1 x „Arduino“išplėtimo skydas (įtrauktas į pradinį rinkinį)

1 x mini duonos lenta (įtraukta į pradinį rinkinį)

19 x jungiamųjų laidų (įtraukta į pradinį rinkinį)

11 x [PAPILDOMAS PAPILDOMAS] belaidžių jungiklių laidai - („Amazon“)

1 x maitinimo bankas su mažiausiai 2 USB lizdais - („Amazon“). Venkite pigių elektros bankų, nes energijos šaltinis gali būti nepatikimas.

1 ritė x CCA dviguba viela, skirta maitinimo bankui prijungti prie „Arduino & Motors“- („Amazon“)

1 x varžtų gnybtų blokai - („Amazon“)

Jutikliai ir varikliai

1 x mikro varikliai, ratų komplektas ir laikiklių komplektas - (Pimoroni)

1 x [PASIRENKAMA SPARTA] variklio laikiklių 3D spausdinimo failas - („Thingiverse“)

1 x 0,91 colio OLED ekranas - („Amazon“

1 x L293D variklio tvarkyklės IC - („Amazon“)

1 x 5 kanalų IR linijos sekimo jutiklis - („Amazon“)

1 x skrydžio laiko jutiklis (VL53L0X) - („Amazon“)

Įrankiai

- „Phillips“galvos atsuktuvas

- Atsuktuvas su plokščia galvute

- amatų peilis

- Lipni juosta

Teorija

Linijos sekimo jutiklis

Linijiniame jutiklyje naudojamas penkių IR jutiklių masyvas. Šie IR jutikliai gali pasirinkti spalvas. Jutiklis turi emiterį ir imtuvą. Emiteris gali fotografuoti infraraudonųjų spindulių bangas, jei paviršius yra labai atspindintis (pvz., Baltas paviršius), jis atspindi daugiau bangų atgal IR imtuve. Jei paviršius sugeria spinduliuotę, pavyzdžiui, juodą spalvą, IR imtuvas gauna mažiau spinduliuotės. Norint sekti liniją, reikia mažiausiai dviejų jutiklių.

Norėdami valdyti nuolatinės srovės variklį, jums reikės tam tikro tipo vairuotojo. „I2C L293D“variklio vairuotojo IC Norėdami gauti išsamesnės informacijos apie L293D, „Lastminuteengineers“turi fantastišką apžvalgą:

Skrydžio laiko jutiklis: Šis jutiklis gali išmatuoti atstumą pagal principą, kuris jau patogiai nurodytas jutiklio pavadinime: skrydžio laikas. Tai labai tikslus jutiklis, kurį galima rasti, pavyzdžiui, bepiločiuose orlaiviuose ar „LiDAR“sistemose. Jis gali nušauti lazerį tam tikra kryptimi ir išmatuoti laiką, per kurį lazeris grįžta, ir pagal tai galima apskaičiuoti atstumą.

3 žingsnis: pagrindo dėklo paruošimas

Wipy kūnas susideda iš dviejų dalių; lazeriu supjaustytą pagrindą ir 3D spausdintą dėklą.

1. Pagrindui, priklausomai nuo medžiagos, jis gali būti pjaustytas lazeriu arba ranka. Pridėtą failą rasite komponentų skiltyje. Siūlome naudoti tvirtas, bet lengvas medžiagas, tokias kaip akrilo lakštai (3–4 mm) arba fanera (2,5–3 mm). Mūsų prototipų kūrimo etape mes panaudojome 10 mm putplasčio šerdį, kuri veikė ypač gerai, ir dabartinė konstrukcija turėtų su ja dirbti (reikės šiek tiek sureguliuoti). Putplasčio šerdį taip pat lengva pjaustyti rankomis žmonėms, neturintiems prieigos prie lazerinių pjaustytuvų.

2. Korpusas buvo atspausdintas PLA, kurio sluoksnio aukštis buvo 0,2 mm, o užpildymo tankis - 25%. Taip pat siūlome 0,8 mm sienelės storį.

4 žingsnis: Elektronikos surinkimas: variklio tvarkyklė ir I2C

Surinkdami elektroniką pirmiausia pradėsime nuo L293D variklio tvarkyklės.

1. Priklijuokite mini duonos lentą prie „Arduino“prailginimo skydo.
2. Padėkite L293D ant pačios mini duonos lentos galo (ten, kur mažoji plastikinė jungiamoji dalis iškyla trumpoje pusėje). Atminkite, kad visas apskritimas L293D viršuje turi būti lentos pabaigoje.
3. Pirmiausia prijunkite visus trumpinimo laidus be litavimo
4. Pritvirtinkite likusius laidus prie „Arduino“ir vėliau prie variklių. Nesvarbu, ar painiojate savo variklių laidų tvarką, nes sužinosite, kai variklis sukasi netinkamai.
5. Įkelkite variklių pavyzdinį kodą į „Arduino“, kad juos išbandytumėte - jį rasite šio puslapio apačioje: (pavyzdinis kodas „Motors“)

5 žingsnis: pagrindo surinkimas

Norėdami surinkti pagrindą, siūlome šią tvarką.

1. Pirmiausia prijunkite variklius prie viršutinio pagrindo, naudodami skliaustus. Kronšteinuose naudojamos M2 veržlės ir varžtai. Atsargiai neskubėkite įsukti varžtų, nes jie yra gana maži ir sunkūs.
2. Prijunkite „Arduino“prie viršutinės plokštės, įsitikinkite, kad „Arduino“yra atjungtas nuo laikiklio. Norėdami jį sujungti, naudokite M2 varžtus. Jei neturite M2 varžtų, taip pat galite naudoti M3, tačiau tam reikia šiek tiek didesnės jėgos.
3. Kitas: pritvirtinkite varžtus prie magnetų, stumkite apatinę plokštę virš varžtų ir pritvirtinkite varžtus prie vidurinės plokštės nurodytose vietose. Dabar pritvirtinkite vidurinę ir apatinę plokštes.
4. Pritvirtinkite linijos jutiklį prie vidurinės plokštės, naudodami nurodytus varžtus. Taip pat būtinai įdėkite gretimus varžtus į vidurinę plokštę, nes prijungus linijos jutiklį, skylės nebebus pasiekiamos.
5. Pridėkite visus vidurinės plokštės varžtus, kurie jungiasi prie viršutinio pagrindo.
6. Galiausiai uždėkite ir priveržkite viršutinę pagrindo plokštę prie likusio pagrindo.

6 žingsnis: magneto beprotybė

Dabar ateina sudėtinga dalis, išbandyti „Wipy“ant vertikalios lentos. Ši dalis pagrįsta šiek tiek bandymų ir klaidų, nes yra puikus balansas tarp:

- Magnetai yra per stiprūs, todėl ratai negali judėti.- Magnetai nėra pakankamai stiprūs, todėl Wipy nukrenta nuo lentos.

Mūsų naudojami magnetai yra stiprūs, tikriausiai šiek tiek per stiprūs. Naudojant tarpiklius tarp plokštės ir magnetų, galima sumažinti trauką. Tarpikliai taip pat užtikrina, kad varžto viršus neliestų lentos. Tarpikliai gali būti pritvirtinti prie magneto naudojant klijus arba, prototipų kūrimo etape: daug ančių.

Turime keletą patarimų, kaip tinkamai veikti magnetai:

- Magnetas tarp ratų yra skirtas traukti ratus į lentą, kad ratai geriau sukibtų. Įsitikinkite, kad šis magnetas yra tik aukštesnis už ratų lygį.- Įsitikinkite, kad robotas yra šiek tiek pakreiptas į galinį magnetą.- Pradėkite eksperimentuoti su daugiau (mažesnių) magnetų gale. Kaip mažesnių magnetų masyvas gali pradėti neleisti robotui važiuoti ratais.

Ratai dabar turėtų suktis ta pačia kryptimi. Dabar pabandykite ant lentos ir verkite iš džiaugsmo ašarų, jei pagaliau pavyks. Dabar atėjo laikas surengti mažą pergalės vakarėlį.

7 žingsnis: daugiau jutiklių, smagiau

Dabar, kai varikliai ir magnetai puikiai žaidžia su kitais, atėjo laikas prie „Wipy“pridėti keletą (nenaudingų) funkcijų.

1. Linijos jutiklis Naudodami pridedamą kabelį prijunkite linijos jutiklį prie duonos lentos, kaip nurodyta. Diagramoje esantis žalias kabelis skirtas SCL, o baltas - SDA.

2. Pridėkite ekraną Pridėkime mielą Wipy veidą, kaip nurodyta.

3. Tof jutiklis Galiausiai pridėkite atstumo jutiklį, kaip nurodyta. Šis jutiklis aptiks, kiek jis yra prie rankos, ir atitinkamai sustos. Tai taip pat suteikia „Wipy“(erzinančią) funkciją nuvalyti lentą tuo metu, kai pradedate piešti ant lentos.

4. Įkelti kodą

Dabar, kai visi jutikliai yra prijungti, galime pradėti koduoti. Įkelkite pridėtą kodo failą ir pamatysite, kaip Wipy atgyja. Kodekse yra komentarų, kurie padės jums tai suprasti. Būtinai atsisiųskite atitinkamas bibliotekas iš Eskizas> Įtraukti biblioteką> Tvarkyti biblioteką. Skrydžio laiko (VL53L0X.h) jutiklių biblioteką galite rasti (čia)

5. Galia

Norėdami maitinti variklius ir „Arduino“, kol „Wipy“linksmai eina per lentą, rekomenduojame naudoti išorinę bateriją. Pavyzdžiui, galite įdėti jį viršutiniame lentos kampe ir paleisti kabelius į „Wipy“. „Wipy“reikės dviejų maitinimo šaltinių: 1 „Arduino“ir 1 varikliams, kaip nurodyta nuotraukoje. Mes nusprendėme naudoti maitinimo bloką, kuris išleidžia 2x 5V 2A. Prijunkite vieną tiesiai prie „Arduino“(„Vin“, USB arba maitinimo lizdo). Jei prijungtas prie „Vin“, įsitikinkite, kad „Arduino“ir visi jutikliai turi pakankamai energijos.

6. Viską sudėti

Norėdami viską sudėti, siūlome OLED ir skrydžio laiko jutiklį priklijuoti prie dėklo, o tada dvipusę juostelę prijungti prie pagrindo.

8 žingsnis: Norite daugiau „Wipy“emocijų?

Norite sukurti savo „Wipy“emociją, štai kaip:

1. Sukurkite nuostabias emocijas naudodami bet kokią grafinę programinę įrangą („Adobe Photoshop“, GIMP ir kt.), Kuri gali išsaugoti bitmap vaizdus. Įsitikinkite, kad skiriamoji geba yra tokia pati kaip jūsų ekrane. Mūsų atveju tai yra 128 x 32 px.
2. Toliau turime konvertuoti šias bitų schemas į kodą. Tam galime sukurti internetinį įrankį image2cpp. Įkelkite norimus konvertuoti vaizdus
3. Įkėlę įsitikinkite, kad nustatymai yra teisingi, pvz., Raiška ir orientacija. Kai viskas bus teisinga, pakeiskite „Kodo išvesties formatą“į „Arduino Code“ir įsitikinkite, kad naudojate tą patį identifikatorių kaip ir bet kurią emociją, kurią norite pakeisti.
4. Baigę spustelėkite „Generuoti kodą“ir pakeiskite kodą „Arduino Sketch“.

Antroji vieta „Arduino“konkurse 2019 m