Wipy: Liian motivoitunut valkotaulun puhdistaja: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Johdanto

Oletko kyllästynyt taulun puhdistamiseen? Oletko koskaan miettinyt, kuinka paljon elämäsi paranisi, jos robotti voisi tehdä tämän puolestasi? Sinulla on nyt mahdollisuus tehdä tämä todellisuudeksi Wipyn kanssa: liian motivoitunut taulujen puhdistusaine. Wipy puhdistaa kiusallisen huonot piirustuksesi oikein ja tekee sen jopa söpön hymyn kera. Sinun ei tarvitse edes aktivoida sitä! Se puhdistaa levyn juuri silloin, kun sitä vähiten odotat… Uhhh …*yskä*… me tietysti tarkoitamme: silloin kun sitä eniten tarvitset!

Ominaisuudet:

- Tuleva ystävämme voi kiinnittää levyn magneeteilla ja liikkua avaruudessa tarttuvien pyörien avulla.- Se voi seurata viivaa ja poistaa sen linjanseuranta-anturin ja sienen avulla.- Wipy on kyky mitata kätesi etäisyys lennon aika-anturin avulla.-Annamme Wipylle söpön persoonallisuuden pienen OLED-näytön avulla.

Hanke toteutettiin osana ITECH -maisteriohjelman laskennallista suunnittelua ja digitaalisen valmistuksen seminaaria.

Lasath Siriwardena, Simon Lut ja Tim Stark

Vaihe 1: Wipyn logiikka

Wipy toimii linja -anturin ja lentoaika -anturin välisen vuorovaikutuksen perusteella. Riippuen siitä, millaisen linjan se havaitsee ja kuinka lähellä kättäsi on, Wipy reagoi useilla tavoilla, kuten kaaviossa näkyy.

Vaihe 2: Komponentit ja teoria

Tämän hämmästyttävän kehittyneen pyyhintätekniikan palauttamiseksi tarvitset seuraavat kohteet:

Komponentit

Robotin alustan luomiseksi tarvitset laserleikkurin. Tapauksessa käytettiin 3D -tulostinta.

Kaikki pohjalevyosat leikattiin 500 x 250 x 4 mm: n pleksilasista.

Suosittelemme myös, että hankit Arduino -paketin, joka sisältää monia tämän projektin peruskomponentteja (Amazon)

Perustapaus

1 x 3D -painettu kotelo

1 x ylempi pohjalevy (Lasercut)

1 x keskipohjalevy (Lasercut)

1 x pohjalevy (Lasercut)

36 x M3 -mutterit

5 x M3 pulttia 15 mm

4 x M3 pulttia 30 mm

2 x magneetit (saimme ne täältä)

Pääelektroniikka

1 x Arduino Uno R3 tai vastaava - - (Amazon)

1 x Arduino -laajennussuoja (sisältyy aloituspakettiin)

1 x Mini Breadboard (sisältyy aloituspakettiin)

19 x hyppyjohdot (sisältyy aloituspakettiin)

11 x [LISÄVARUSTEET] Juotoskytkentäjohtimet - (Amazon)

1 x virtapankki, jossa on vähintään 2 USB -paikkaa - (Amazon). Vältä halpoja sähköpankkeja, koska virtalähde voi olla epäluotettava.

1 kela x CCA -kaksoisjohto virtapankin liittämiseksi Arduino & Motorsiin - (Amazon)

1 x ruuviliittimet - (Amazon)

Anturit ja moottorit

1 x mikromoottorit, pyöräsarja ja kiinnityssarja - (Pimoroni)

1 x [LISÄVARUSTE] Moottorin kiinnikkeet 3D -tulostustiedosto - (Thingiverse)

1 x 0,91 OLED -näyttö - (Amazon

1 x L293D -moottorin ohjainpiiri - (Amazon)

1 x 5 -kanavainen IR -linjaseuranta -anturi - (Amazon)

1 x Lentoaika -anturi (VL53L0X) - (Amazon)

Työkalut

- ristipääruuvimeisseli

- Talttapäinen ruuvimeisseli

- Käsityöveitsi

- Ilmastointiteippi

Teoria

Linjanseuranta -anturi

Linja -anturissa käytetään viittä IR -anturia. Nämä IR-anturit kykenevät poimimaan värin. Anturissa on lähetin ja vastaanotin. Lähetin pystyy ampumaan infrapuna -aaltoja, jos pinta heijastaa hyvin (kuten valkoinen pinta), se heijastaa enemmän aaltoja takaisin IR -vastaanottimessa. Jos pinta absorboi säteilyä, kuten mustaa väriä, IR -vastaanotin vastaanottaa vähemmän säteilyä. Linjan seuraamiseksi tarvitaan vähintään kaksi anturia.

Moottorit DC -moottorien ohjaamiseen tarvitset ohjaimen, joka ohjaa niitä. I2C L293D -moottorin ohjainpiiri L293D on moottoriajuri, joka on halpa ja suhteellisen yksinkertainen tapa hallita kahden tasavirtamoottorin nopeutta ja pyörimissuuntaa. Saat tarkempia tietoja L293D: stä Lastminuteengineersilla on upea yleiskatsaus:

Lentoajan anturi: Tämä anturi pystyy mittaamaan matkan käyttäen periaatetta, joka on jo kätevästi mainittu anturin otsikossa: lennon aika. Se on erittäin tarkka anturi, ja se löytyy esimerkiksi droneista tai LiDAR -järjestelmistä. Se pystyy ampumaan laserin tiettyyn suuntaan ja mittaamaan ajan, joka kestää laserin paluun, ja etäisyys voidaan laskea.

Vaihe 3: Peruskotelon valmistelu

Wipyn runko koostuu kahdesta osasta; laserleikattu pohja ja 3D-painettu kotelo.

1. Pohjalle se voi olla laserleikattu tai käsin leikattu materiaalista riippuen. Löydät tiedoston liitteenä osista. Suosittelemme käyttämään vahvoja mutta kevyitä materiaaleja, kuten akryylilevyjä (3-4 mm) tai vaneria (2,5-3 mm). Prototyyppivaiheessamme käytimme 10 mm vaahtomuovia, joka toimi erityisen hyvin ja nykyisen suunnittelun pitäisi toimia sen kanssa (hienosäätöä tarvitaan). Vaahtosydän on myös helppo leikata käsin ihmisille, joilla ei ole pääsyä laserleikkureihin.

2. Kotelo painettiin PLA: lla, jonka kerroksen korkeus oli 0,2 mm ja täyttötiheys 25%. Suosittelemme myös, että seinämän paksuus on 0,8 mm.

Vaihe 4: Elektroniikan kokoaminen: moottoriajuri ja I2C

Elektroniikan kokoamisessa aloitamme ensin L293D -moottorin ohjaimella.

1. Kiinnitä minileipälevy Arduinon jatkokilpeen.
2. Aseta L293D minileipälevyn aivan päähän (jossa pieni muovinen liitoskappale tarttuu lyhyelle puolelle). Huomaa, että koko ympyrän L293D: n päällä tulee olla levyn lopussa.
3. Liitä kaikki juotosvapaat hyppyjohdot ensin
4. Kiinnitä jäljellä olevat johdot Arduinoon ja sen jälkeen moottoreihin. Ei ole väliä, jos sekoitat moottorisi johtojen järjestyksen, sillä huomaat, kun moottori pyörii väärään suuntaan.
5. Lataa moottorien mallikoodi Arduinolle testataksesi ne - se löytyy tämän sivun alareunasta: (näytekoodi Motors)

Vaihe 5: Pohjan kokoaminen

Pohjan kokoamiseksi suosittelemme seuraavaa järjestystä.

1. Kytke ensin moottorit yläpohjaan kiinnikkeillä. Kiinnikkeissä käytetään M2 -muttereita ja -pultteja. Ota varovasti aikaa ruuvien kiinnittämiseen, koska ne ovat melko pieniä ja hankala.
2. Liitä Arduino ylälevyyn ja varmista, että Arduino on irrotettu kiinnikkeestään. Liitä se M2 -ruuveilla. Jos M2 -pultit eivät ole hallussasi, voit myös käyttää M3: ta, mutta se vaatii hieman enemmän raakaa voimaa.
3. Seuraavaksi: kiinnitä pultit magneetteihin, liu'uta pohjalevy pulttien päälle ja kiinnitä pultit keskilevyyn osoitetuissa paikoissa. Kiinnitä nyt keski- ja pohjalevy.
4. Kiinnitä linja -anturi keskilevyyn osoitetuilla ruuveilla. Muista myös laittaa naapuripultit keskilevyyn, koska reiät eivät ole enää käytettävissä, kun linja -anturi on kiinnitetty.
5. Lisää kaikki keskilevyn pultit, jotka on liitetty yläpohjaan.
6. Aseta lopuksi pohjalevy ja kiristä se muuhun alustaan.

Vaihe 6: Magnet Madness

Nyt tulee hankala osa, kokeilla Wipy -laitettasi pystysuoralla taululla. Tämä osa perustuu hieman kokeiluun ja erehdykseen, koska on hyvä tasapaino seuraavien välillä:

- Magneetit ovat liian vahvoja, joten pyörät eivät voi liikkua.- Magneetit eivät ole tarpeeksi vahvoja, joten Wipy putoaa levyltä.

Käyttämämme magneetit ovat vahvoja, luultavasti hieman liian vahvoja. Käyttämällä välilevyjä levyn ja magneettien välillä voit vähentää vetoa. Välikappaleet varmistavat myös, että pultin yläosa ei kosketa taulua. Välikappaleet voidaan kiinnittää magneettiin liimalla tai prototyyppivaiheessa paljon ankkanauhaa.

Vinkkejä Meillä on muutamia vinkkejä magneettien toimimiseen oikein:

- Pyörien välisen magneetin on tarkoitus vetää pyörät lautaan niin, että pyörillä on enemmän pitoa. Varmista, että tämä magneetti on vain korkeampi kuin pyörien korkeus.- Varmista, että robotti on hieman kulmassa takamagneetin suhteen.- Aloita kokeilemalla useampia (pienempiä) magneetteja takana. Joukko pienempiä magneetteja voi alkaa estää robottia ajamasta ympyröissä.

Pyörien pitäisi nyt pyöriä samaan suuntaan. Kokeile nyt taululla ja itke ilon kyyneleitä, jos se vihdoin toimii. Nyt on pienen voittojuhlan aika.

Vaihe 7: Lisää antureita, enemmän hauskaa

Nyt kun moottorit ja magneetit pelaavat hienosti muiden kanssa, on aika lisätä joitain (hyödyttömiä) ominaisuuksia Wipyyn.

1. Linja -anturi Liitä linja -anturi mukana toimitetulla kaapelilla leipälevyyn ohjeiden mukaisesti. Kaavion vihreä kaapeli on SCL: lle ja valkoinen SDA: lle.

2. Lisää näyttöLisätään Wipyn söpöt kasvot ohjeiden mukaan.

3. Tof -anturi Lisää lopuksi etäisyysanturi ohjeiden mukaan. Tämä anturi havaitsee kuinka lähellä se on kättä ja pysähtyy vastaavasti. Se antaa myös Wipylle (ärsyttävän) piirtotaulun pyyhkimisen heti, kun alat piirtää taululle.

4. Lähetä koodi

Nyt kun kaikki anturit on kytketty, voimme aloittaa koodauksen. Lataa liitteenä oleva kooditiedosto ja katso Wipyn heräävän eloon. Koodissa on kommentteja, jotka auttavat sinua ymmärtämään sen. Varmista, että lataat asianmukaiset kirjastot kohdasta Luonnos> Sisällytä kirjasto> Hallitse kirjastoa. Lennon ajan (VL53L0X.h) anturikirjasto löytyy (täältä)

5. Virta

Suosittelemme ulkoista akkua moottorien ja Arduinon virransyöttöön, kun Wipy paratiisi iloisesti taululle. Voit esimerkiksi sijoittaa tämän levyn yläkulmaan ja viedä kaapelit Wipylle. Wipy tarvitsee kaksi virtalähdettä: 1 Arduinolle ja 1 moottoreille kuvan mukaisesti. Päätimme käyttää Powerbankia, joka tuottaa 2x 5V 2A. Kiinnitä yksi suoraan Arduinoon (joko Vin, USB tai powerport). Varmista, että jos liität sen Viiniin, Arduinolle ja kaikille antureille on riittävästi virtaa.

6. kokoamalla kaikki yhteen

Jos haluat koota kaiken yhteen, suosittelemme teippaamaan OLED- ja lentoaika -anturin koteloon ja liittämään kotelon sitten kaksipuolisella teipillä.

Vaihe 8: Haluatko lisää pyyhkäiseviä tunteita?

Jos haluat luoda oman Wipy -tunteen, toimi seuraavasti:

1. Luo hämmästyttäviä tunteitasi millä tahansa grafiikkaohjelmistolla (Adobe Photoshop, GIMP jne.), Joka voi säästää bittikarttakuvia. Varmista, että resoluutio on sama kuin näytölläsi. Meidän tapauksessamme se on 128 x 32 px.
2. Seuraavaksi meidän on muunnettava nämä bittikartat koodiksi. Voimme käyttää sitä online -työkalulla image2cpp. Lataa kuvat, jotka haluat muuntaa
3. Varmista lataamisen jälkeen, että asetukset ovat oikeat, kuten tarkkuus ja suunta. Kun kaikki on oikein, vaihda "Koodin tulostusmuoto" "Arduino -koodiksi" ja varmista, että käytät samaa tunnistetta kuin mikä tahansa tunne, jonka haluat korvata.
4. Kun olet valmis, napsauta "Luo koodi" ja korvaa koodi Arduino -luonnoksessa.

Toinen sija Arduino -kilpailussa 2019