„Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner“: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Autoriai: Evanas Guanas, Terence'as Lo ir Wilsonas Yangas

‏‏‎ ‎

Įvadas ir motyvacija

„Sweepy“studijos valiklis buvo sukurtas reaguojant į chaotiškas architektūros studijos sąlygas, kurias paliko barbariški studentai. Pavargote nuo to, kokia netvarkinga studija yra peržiūrų metu? Na daugiau nesakyk. Naudojant „Sweepy“, tereikia jį nustatyti ir pamiršti. „Studio“bus naujoviškas prekės ženklas greičiau nei jums prireiks, kad užbaigtumėte tą vieno projekto modelį.

„Sweepy“supranta save ir, norėdamas pasinerti į širdį, judės, pašalindamas visas šiukšles ir likučius pagal jūsų širdies troškimą. Reikia „Sweepy“, kad dirbtumėte sunkiau? Jokių problemų, tiesiog šauk. „Sweepy“garso jutiklio dėka nuolat klausosi savo aplinkos. Pasiekus tam tikrą triukšmo slenkstį, „Sweepy“įjungs įniršusį režimą, šluoja ir trumpam judės greičiau.

Studija be „Sweepy“yra netvarkinga.

‏‏‎ ‎

Dalys, medžiagos ir įrankiai

Daugumą šio sąrašo dalių galima rasti ELEGOO UNO R3 projekto pradiniame rinkinyje. Kitų dalių galima įsigyti „Creatron Inc.“arba kitose elektroninėse parduotuvėse.

‏‏‎ ‎

Komponentai

x1 ELEGOO UNO R3 Valdymo pultas

x1 Prototipo išplėtimo modulis

x1 ultragarsinis jutiklis (HC-SR04)

x1 garso jutiklio modulis (KY-038)

x2 DC N20 varikliai (ROBOT-011394)

x1 „Micro Servo“variklis 9G (SG90)

x1 LCD modulis (1602A)

x1 9V baterija

x2 60x8mm guminiai ratai (UWHLL-601421)

x1 laisvas ratukas (64 mm aukščio)

x1 šlavimo šepetys (12 mm rankenos aukštis)

x2 NPN tranzistoriai (PN2222)

x3 rezistoriai (220Ω)

x2 diodai (1N4007)

x1 potenciometras (10K)

x15 Duonos lentos jungiamieji laidai

x26 Duponto laidai nuo moterų iki vyrų

‏‏‎ ‎

Medžiagos

x1 3 mm faneros lakštas (lazerio lovos dydis 18 "x 32")

x6 M3 varžtai (YSCRE-300016)

x4 M3 veržlės (YSNUT-300000)

x6 M2.5 varžtai (YSCRE-251404)

x6 M2.5 veržlės (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Įrankiai

Atsuktuvų komplektas

Karštas klijų pistoletas

‏‏‎ ‎

Įranga

Kompiuteris

3D spausdintuvas

Lazerinis pjoviklis

‏‏‎ ‎

Programinė įranga

„Arduino IDE“

1 žingsnis: Supraskite logiką

Grandinė

ELEGOO UNO R3 valdiklio plokštė bus roboto, kuriame kodas bus įkeltas ir apdorotas, „smegenys“. Ant viršaus pritvirtinkite išplėstinę plokštę ir mini duonos lentą. Norint bendrauti su jutikliais ir pavaromis, komponentai bus prijungti per duonos lentą ir laidus.

Aukščiau pateikta schema, reikalinga norint padaryti „Sweepy“laimingą. Atkreipkite ypatingą dėmesį į laidų įvestį ir išvestį. Tai padeda sekti laidą žiūrint į jo spalvą. Dėl netinkamo ryšio „Sweepy“gali veikti netinkamai arba, blogiausiu atveju, sugadinti elektroniką dėl trumpojo jungimo.

‏‏‎ ‎

Programavimas

Žemiau yra kodas, reikalingas „Sweepy“paleidimui. Atidarykite failą „Arduino IDE“ir įkelkite jį į „ELEGOO UNO R3 Controller Board“. Norėdami tai padaryti, turite prijungti valdiklio plokštę prie kompiuterio per USB kabelį. Įsitikinkite, kad pasirinktas tinkamas prievadas, eidami į meniu Įrankiai ir prievadas. Prieš kurdami „Sweepy“, būtinai įkelkite kodą, kad nereikėtų prijungti USB kabelio, kol esate 3D spausdintame korpuse.

Nerekomenduojama keisti kodo kintamųjų, nebent turite patirties ar žinote, ką darote.

2 žingsnis: Surinkite visas dalis, medžiagas ir įrankius

Norėdami pradėti projektą, surinkite visas dalis, medžiagas ir įrankius, nurodytus aukščiau esančiame sąraše. Kaip minėta anksčiau, daugumą sąrašo dalių galima rasti „ELEGOO UNO R3“pradiniame rinkinyje, taip pat „Creatron Inc.“ar kitose elektroninėse parduotuvėse.

Labai rekomenduojama 3D spausdinimą pradėti kuo anksčiau, nes procesas gali užtrukti kelias valandas. Rekomenduojami nustatymai: 0,16 mm sluoksnio aukštis, 20% užpildas ir 1,2 mm sienelės storis su kraštais ir atramomis. 3D spausdinimo failas pridedamas žemiau.

Pjovimas lazeriu taip pat gali užtrukti daug laiko, todėl būtinai pradėkite anksti. Pjovimo lazeriu faile taip pat yra sluoksnis, skirtas ėsdinti kreiptuvą, kuris užtikrina, kad tinkamas komponentas būtų sumontuotas tinkamoje vietoje. Būtinai dar kartą patikrinkite, kas pjaunama ir kas išgraviruojama, tinkamai pakeisdami galios ir greičio nustatymus. Pjovimo lazeriu failas taip pat pridedamas žemiau.

Nors savo robotui naudojome fanerą, nedvejodami naudokite bet kokią jums patinkančią medžiagą, pvz., Akrilą, jei storis yra apie 3 mm.

3 žingsnis: pagrindo plokštės tvirtinimas

Užtepkite klijus aplink pagrindo plokštės perimetrą ir pritvirtinkite prie 3D spausdinto korpuso apačios. Kuo kruopščiau sulygiuokite abi dalis, tuo pačiu užtikrindami, kad ėsdinimo lazeriu vadovas būtų nukreiptas į viršų.

4 žingsnis: pagrindo plokštės komponentų montavimas

Kai pagrindo plokštė yra tinkamai pritvirtinta, galime pradėti prijungti pirmąjį elektroninių komponentų ratą. Tai apima nuolatinės srovės variklius su ratais, servo variklį, LCD ekraną ir akumuliatorių. Į pagrindo plokštę įtrauktas ėsdinimo lazeriu vadovas, kad jūsų patogumui būtų užtikrintas tinkamas komponentų išdėstymas. Kad būtų lengviau prijungti grandines, komponentai turi būti pritvirtinti atitinkamais laidais, jau prijungtais.

Ratai turi slysti į dvi angas abiejose pusėse, nuolatinės srovės variklis nukreiptas į vidų. Pritvirtinkite tai baltais spaustukais, naudodami du varžtus ir veržles kiekvienam (M2.5).

Servo variklis taip pat turi būti pritvirtintas tais pačiais varžtais ir veržlėmis (M2.5), tuo pačiu užtikrinant, kad balta apačia, išsikišusi iš apačios, būtų priekinėje roboto pusėje. Tai sustiprins šepetėlio šlifavimo judesį.

Skystųjų kristalų ekranas turi slysti į korpuso priekinę kišenę kaiščiais žemyn. Užfiksuokite tai ant kiekvieno kampo užtepę karštų klijų.

Galiausiai, akumuliatorius turi slysti į galinę korpuso kišenę, įjungimo-išjungimo jungiklis nukreiptas į išorę, į skylės išpjovą. Tai leidžia robotą įjungti ir išjungti.

5 žingsnis: atraminės plokštės tvirtinimas

Toliau atėjo laikas apsaugoti „Sweepy“„smegenis“. Keturiais varžtais ir veržlėmis (M3) ant atraminės plokštės viršaus pritvirtinkite UNO R3 valdiklio plokštę ir prototipo išplėtimo modulį. Tai būtų antrasis būsto aukštas. Prieš tai „Arduino IDE“kodas jau turėtų būti įkeltas į lentą ir paruoštas naudoti.

Įstumkite atraminę plokštę į korpusą iš viršaus, kol ji atsirems į tris briaunas, integruotas į 3D spausdinimo korpusą, kad būtų užtikrintas tinkamas aukštis. Pritvirtinkite šią plokštę dviem varžtais (M3) per skylutes abiejuose galuose.

Sujunkite laidus nuo pagrindo plokštės komponentų aukštyn ir per atraminės plokštės skyles. Skystųjų kristalų ekranas ir servo variklio laidai turi sriegiuoti per priekinę angą, o nuolatinės srovės variklio laidai - per šonines angas. Akumuliatoriaus laidai gali eiti per bet kurią angą, kaip pageidaujama.

6 žingsnis: galutinių elektroninių komponentų montavimas

Naudodami karštus klijus, pritvirtinkite du ultragarso jutiklius prie korpuso priekio, kai gaidukas ir aido moduliai išsikiša iš skylių ar „akių“. Vieno jutiklio kaiščiai turi būti nukreipti į viršų, o kitas - žemyn, kaip nurodyta skylėje ant atraminės plokštės. Taip siekiama užtikrinti, kad siunčiant ir priimant signalus, aido ir paleidimo moduliai būtų simetriški korpuse.

Galiausiai užtepkite karštų klijų garso jutiklio gale ir pritvirtinkite prie lizdo vidinėje korpuso pusėje. Mikrofono viršutinė dalis turi būti lygi su korpuso krašto viršumi, kad būtų galima uždėti „Sweepy“dangtelį. Mikrofonas sutaptų su dangtelio anga, kaip pamatysite vėliau.

7 žingsnis: laidai, laidai ir daugiau laidų

Kitas žingsnis, be abejo, yra pati sunkiausia, bet svarbiausia, norint įsitikinti, kad „Sweepy“yra gerai ir laimingai: grandinė. Naudodami šios instrukcijos viršuje esančią Fritzing diagramą, prijunkite visus komponentų laidus prie prototipo išplėtimo modulio.

Prieš prijungdami maitinimo kabelį prie plokštės, įsitikinkite, kad akumuliatoriaus jungiklis yra išjungtas. Kadangi kodas jau turėtų būti įkeltas į lentą, „Sweepy“negalėtų sutramdyti valymo jaudulio ir pradėti dirbti, kai tik gaus maitinimą, net kai jūs vis dar dirbate su laidais.

Atkreipkite ypatingą dėmesį į kiekvieno laido įėjimus ir išėjimus. Tai padeda naudoti vielos spalvą, kad galėtumėte sekti ją savo keliu.

8 žingsnis: judančių dalių pridėjimas

Dabar atėjo laikas „Sweepy“galiniam ratui ir šlavimo šepetėliui.

Galinis ratas turi būti ratukas, kuris gali laisvai suktis. Jis turėtų būti maždaug 6,4 cm aukščio nuo viršaus iki apačios, tačiau leistinas nuokrypis gali būti didelis, atsižvelgiant į tai, kiek jėgos žemyn norite paveikti šepetį. Pritvirtinkite jį po atramine plokštele per pagrindo plokštės angą.

Šlavimo šepetys taip pat yra labai tolerantiškas, tačiau rankena turi būti maždaug 1,2 cm atstumu nuo žemės. Rankena taip pat turėtų būti maždaug 10 cm ilgio, kad ji neatsitrenktų į korpusą, kol šluoja atgal ir ketvirta. Pritvirtinkite jį prie baltos svirties priedo, pridėto prie servo variklio, klijais.

9 žingsnis: apribokite viską

Norėdami užbaigti savo „Sweepy“, turite padaryti jo dangtelį. Klijuokite dangtelio ratlankį po uždengimo plokšte su skylute. Įsitikinkite, kad skylė sutampa su garso jutiklio mikrofonu. Galiausiai klijuokite dangtelį ant „Sweepy“viršaus, sulygiuodami priekinius kraštus su korpuso priekiu.

Įjunkite maitinimą iš galo ir stebėkite, kaip „Sweepy“įgyvendina savo svajones, kad studija taptų švaresnė vieta visiems.

10 žingsnis: Rezultatai ir apmąstymai

Nepaisant plataus dizaino planavimo, pasitaiko klaidų, bet viskas gerai: visa tai yra mokymosi proceso dalis. Ir mums viskas nebuvo kitaip.

Vienas didžiausių mūsų iššūkių buvo suprojektuoti „Sweepy“korpusą, kuriame būtų visi reikalingi komponentai. Tai reiškė, kad reikia kruopščiai išmatuoti visų komponentų matmenis, planuoti vielos kelius, užtikrinti konstrukcijos vientisumą ir tt. Mes baigėme 3D spausdinimą ir pjovimą lazeriu dvi „Sweepy“korpuso iteracijas, antroji buvo galutinė versija, pagrįsta tuo, ką sužinojome iš pirmojo iteracija.

Viena didžiausių kliūčių, su kuriomis susidūrėme, yra ribotos ultragarso jutiklio galimybės: jis neapėmė pakankamai didelio ploto, o „Sweepy“retkarčiais atsitrenkdavo į sieną, kai artėdavo kampu. Tai buvo išspręsta įtraukus antrąjį ultragarso jutiklį, kad būtų efektyviai padidintas poveikio plotas.

Mes taip pat iš pradžių pasirinkome servo variklį, kuris valdytų sukimąsi, tačiau jis nebuvo toks efektyvus ir struktūriškai patikimas, kaip tikėjomės. Dėl to galinį ratą pakeitėme laisvu ratuku ir atsakomybę sukti sukome prie dviejų vairuotojo ratų per diferencialinį sukimąsi (vienas ratas judėtų lėčiau nei kitas, kad imituotų posūkį). Nors tai reiškė esminius kodo pakeitimus, tai veiksmingai supaprastino mūsų bendrą dizainą ir iš lygties pašalino mažiau nei vieną servo variklį.

‏‏‎ ‎

Ateities pasikartojimai

Visada yra kur tobulėti. Ateityje vienas mūsų projekto dizaino pakeitimas yra „Sweepy“priežiūros ir vidinių dalių prieinamumo svarstymas. Mes patyrėme daugybę problemų, įskaitant variklio gedimus ir išsikrovusias baterijas, dėl kurių mums reikėjo išardyti „Sweepy“, kad išjungtume labai neintuityvius komponentus. Ateityje suprojektuosime korpusą su veikiančiomis angomis, kurios leistų pasiekti jo komponentus, tokius kaip akumuliatorius.

Mes taip pat svarstome galimybę naudoti slėgio jutiklį priekyje, kad būtų galima nustatyti, kada „Sweepy“atsitrenkia į paviršių, nes mes nustatėme, kad ultragarso jutiklis kartais yra nepatikimas, ypač artėjant stačiu kampu. Turėdamas mechaninį jutiklį, „Sweepy“nuosekliau nuspręstų, kada ir kada nesisukti.

Nors „Sweepy“gerai veikia mažuose kambariuose, didesnėse erdvėse jis gali būti ne toks efektyvus. Taip yra todėl, kad „Sweepy“yra užprogramuotas suktis tik tada, kai aptinka priešais esantį paviršių, bet kitu atveju tęsis tiesia linija, kol žemė bus sunaikinta. Ateityje gali būti verta iš anksto užprogramuoti „Sweepy“valymo kelią, kad jis liktų ribose, o ne klajotų amžinai.

‏‏‎ ‎

Literatūra ir kreditai

Šis projektas buvo sukurtas kaip fizinio skaičiavimo kurso (ARC385) dalis Danielio architektūros, kraštovaizdžio ir dizaino fakulteto UofT studijų programoje.

‏‏‎ ‎

Komandos nariai

• Evanas Guanas
• Terence Lo
• Wilsonas Yang

‏‏‎ ‎

Įkvėpė

• „Roomba“robotų dulkių siurblys
• Wipy: per daug motyvuotas lentos valiklis
• Netvarkingos studijos erdvės sąlygos