SKARA- Autonomous Plus manuaalinen uima-altaan puhdistusrobotti: 17 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

• Aika on rahaa ja käsityö on kallista. Automaatioteknologian kehittymisen ja kehittymisen myötä kodinomistajille, yhteisöille ja klubeille on kehitettävä vaivaton ratkaisu uima -altaiden puhdistamiseen jokapäiväisen elämän roskista ja liasta, henkilökohtaisen hygienian ylläpitämiseksi ja tietyn elintason ylläpitämiseksi.
• Tämän ongelman ratkaisemiseksi olen kehittänyt manuaalisen cum-itsenäisen uima-altaan pinnan puhdistuskoneen. Yksinkertaisten mutta innovatiivisten mekanismiensa ansiosta jätä se likaiseen uima -altaaseen yön yli ja herää puhdistaaksesi ja tahratta.
• Automaattissa on kaksi toimintatilaa, joista toinen on itsenäinen, joka voidaan kytkeä päälle puhelimen painikkeen painalluksella ja jättää valvomatta suorittamaan tehtävänsä, ja toinen manuaalinen tila saada nämä oksat ja lehdet, kun aika on olennaista. Manuaalitilassa voit käyttää puhelimesi kiihtyvyysmittaria robotin liikkeen ohjaamiseen samalla tavalla kuin kilpa -autopelien pelaaminen puhelimessa. Räätälöity sovellus tehtiin käyttämällä Blynk -sovellusta, ja kiihtyvyysmittarin lukemat lähetetään pääpalvelimelle ja takaisin matkapuhelimeen ja sitten hotspot -kytkentätiedot lähetetään NodeMCU: lle.
• Jopa nykyään kotitalouksien siivousrobotteja pidetään eksoottisina laitteina tai ylellisinä leluina, joten tämän ajattelutavan muuttamiseksi kehitin sen itse. Siksi projektin päätavoitteena oli suunnitella ja valmistaa itsenäinen uima -altaan pintapuhdistin, joka käyttää saatavilla olevaa ja halpaa tekniikkaa, jotta koko prototyyppi pysyy kustannustehokkaana ja siksi suurin osa ihmisistä voi rakentaa sen kotonaan kuten minä.

Vaihe 1: Toimiva mekanismi

Liike ja kokoelma:

• Prototyyppimme perusmekanismi koostuu jatkuvasti pyörivästä kuljetushihnasta, joka kerää roskat ja lian.
• Kaksi moottoria, jotka käyttävät liikkumiseen tarvittavia vesipyöriä.

Navigointi:

• Manuaalinen tila: Mobilen kiihtyvyysmittarin tietojen avulla voidaan ohjata Skaran suuntaa. Siksi henkilön tarvitsee vain kallistaa puhelinta.
• Autonominen tila: Olen toteuttanut satunnaistetun liikkeen, joka täydentää esteiden välttämisalgoritmia auttamaan automaattia, kun se havaitsee läheisyyden seinään. Kahta ultraäänianturia käytetään esteiden havaitsemiseen.

Vaihe 2: CAD -malli

• CAD -malli tehtiin SolidWorksilla
• Löydät cad -tiedoston tämän ohjeen mukana

Vaihe 3: Komponentit

Mekaaninen:

1. Laserleikatut paneelit -2nos
2. 4 mm paksu akryylilevy
3. Thermocol- tai polystyreenilevy
4. Sorvin leikatut tangot
5. Kaareva muovilevy (puinen viimeistely)
6. 3D -painetut osat
7. Ruuvit ja mutterit
8. Kaavain ("Skara" -painatus)
9. Mseal- epoksi
10. Verkkokangas

Työkalut:

• Hioa
• Maalit
• Kulmahiomakone
• Porata
• Leikkurit
• Muu sähkötyökalu

Elektroniikka:

• NodeMCU
• Ruuviliittimet: 2 -nastainen ja 3 -napainen
• Buck -muunnin mini 360
• Vaihtokytkin
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- Transistori
• 4.7K vastus
• Yksijohtiminen johto
• L293d- Moottorin ohjain
• Ultraäänianturi- 2nos
• 100 rpm tasavirtamoottori - 3nos
• 12v lyijyakku
• Akkulaturi
• Juotoslauta
• Juotoslanka
• Juotossauva

Vaihe 4: 3D -tulostus

• 3D -tulostus tehtiin ystäväni kotitekoisella tulostimella
• Löydät 4 tiedostoa, jotka on tulostettava 3D -muodossa

• Osat tulostettiin 3D -muodossa muuntamalla 3d -CAD -tiedosto stl -muotoon.

• Vesipyörän intuitiivinen muotoilu ja ilmakalvon muotoiset evät syrjäyttävät vettä tehokkaammin kuin perinteiset mallit. Tämä auttaa vetämään vähemmän kuormitusta moottorista ja lisäämään automaatin liikkumisnopeutta huomattavasti.

Vaihe 5: Laserleikkauspaneelit ja sorvitangot

Sivupaneelit:

• Jotta CAD -renderöinti toteutuisi, prototyypin rakenteeseen valittavia materiaaleja oli harkittava huolellisesti, kun otetaan huomioon, että koko rakenteella olisi oltava positiivinen nettovoima.
• Päärakenne näkyy kuvassa. Rungon alkuperäinen valinta oli Alumiini 7 -sarja, koska se on kevyempi, parempi korroosionkestävyys ja parempi rakenteellinen jäykkyys. Koska materiaalia ei ollut saatavilla paikallisilla markkinoilla, jouduin kuitenkin valmistamaan sen Mild Steelillä.
• Side Frame Cad muunnettiin. DXF -muotoon ja annettiin myyjälle. Löydät tämän ohjeen liitteenä olevan tiedoston.
• Laserleikkaus tehtiin LCG3015: llä
• Voit myös tehdä laserleikkauksen tällä verkkosivustolla (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Sorvin tangot:

• Vavat, jotka yhdistävät kaksi paneelia ja tukevat säiliötä, valmistettiin sorvin työstöllä paikallisesta valmistusliikkeestä.
• Tarvittiin yhteensä 4 sauvaa

Vaihe 6: Säiliön rakentaminen

• Säiliö valmistetaan käyttämällä akryylilevyjä, jotka on leikattu sähkötyökaluilla, joiden mitat ovat CAD -piirustuksen mukaisia.
• Säiliön yksittäiset leikatut osat kootaan ja liimataan yhteen teollisuuslaatuista vedenkestävää epoksihartsia käyttäen.
• Koko runko ja sen osat on koottu yhteen 4 mm: n ruostumattomasta teräksestä valmistettujen pulttien ja 3 ruostumattomasta teräksestä valmistetun tapin avulla. Käytetyt mutterit lukittuvat itsestään positiivisesti, jotta vältetään vaatimustenmukaisuus.
• Pyöreä reikä akryylilevyjen kahdelle puolelle tehtiin moottorien asettamiseksi

• Akku- ja elektroniikkakotelo leikataan sitten 1 mm: n muovilevystä ja pakataan koteloon. Johtojen aukot on suljettu ja eristetty oikein.

Vaihe 7: Kellutus

• Viimeinen komponentti, joka liittyy puhtaasti rakenteeseen, ovat vaahdotuslaitteet, joita käytetään antamaan koko prototyypille positiivinen kelluvuus sekä säilyttämään sen painopiste suunnilleen koko prototyypin geometriseen keskipisteeseen.
• Vaahdotuslaitteet valmistettiin polystyreenistä (termokolista). Niiden muotoiluun käytettiin hiekkapaperia
• Nämä kiinnitettiin sitten runkoon paikoissa käyttämällä mSealia laskemalla edellä mainitut rajoitukset.

Vaihe 8: Ultraäänianturin tuki

• Se oli 3D -painettu ja takalevyt valmistettiin käyttämällä tinalevyjä
• Se kiinnitettiin käyttämällä msealia (eräänlainen epoksi)

Vaihe 9: Elektroniikka

• 12 V lyijyhappoakkua käytetään koko järjestelmän virtalähteenä
• Se on kytketty rinnakkain buck -muuntimen ja moottorin L293d kanssa
• Buck -muunnin muuntaa järjestelmän 12 voltista 5 volttiin
• IRF540n mosfetia käytetään digitaalisena kytkimenä kuljettimen hihnan moottorin ohjaamiseen
• NodeMCU: ta käytetään päämikro -ohjaimena, se muodostaa yhteyden matkapuhelimeen WiFi: n (hotspot) avulla

Vaihe 10: Kuljetinhihna

• Se valmistettiin paikallisesta kaupasta ostetulla verkkokankaalla
• Kangas leikattiin kiinnitettynä pyöreällä tavalla, jotta kangas olisi jatkuva

Vaihe 11: Maalaus

Skara maalattiin synteettisillä maaleilla

Vaihe 12: Skara -symbolin laserleikkaus

• Kaavain leikattiin käyttämällä ystäväni tekemää kotitekoista laseria.
• Materiaali, jolle laserleikkaus tehtiin, on tarra -arkki

Vaihe 13: Koodaus

Esikoodaus:

• Tässä projektissa käytin Arduino IDE: tä NodeMCU: n ohjelmointiin. Se on helpompi tapa, jos olet jo käyttänyt Arduinoa aiemmin, eikä sinun tarvitse oppia uutta ohjelmointikieltä, kuten Python tai Lua.

• Jos et ole koskaan tehnyt tätä aiemmin, sinun on ensin lisättävä ESP8266 -kortin tuki Arduino -ohjelmistoon.
• Löydät uusimman Windows-, Linux- tai MAC OSX -version Arduinon verkkosivustolta: https://www.arduino.cc/en/main/softwareLataa se ilmaiseksi, asenna se tietokoneellesi ja käynnistä se.
• Arduino IDE sisältää jo tuen monille eri taulukoille: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún jne. Valitettavasti ESP8266 ei oletuksena ole tuettujen kehityskorttien joukossa. Joten jotta voit lähettää koodisi ESP8266 -emolevylle, sinun on ensin lisättävä sen ominaisuudet Arduinon ohjelmistoon. Siirry kohtaan Tiedosto> Asetukset (Ctrl +, Windows -käyttöjärjestelmä) Lisää seuraava URL -osoite Lisäkorttienhallinta -tekstikenttään (Asetukset -ikkunan alareunaan):
• Jos tekstiruutu ei ollut tyhjä, se tarkoittaa, että olet jo lisännyt muita tauluja aiemmin Arduino IDE: ssä. Lisää pilkku edellisen ja yllä olevan URL -osoitteen loppuun.

• Paina "Ok" -painiketta ja sulje Asetukset -ikkuna.

• Siirry kohtaan Työkalut> Hallitus> Taulujen hallinta ja lisää ESP8266 -korttisi.
• Kirjoita "ESP8266" hakukenttään, valitse "esp8266 by ESP8266 Community" ja asenna se.
• Nyt Arduino IDE on valmis työskentelemään monien ESP8266 -pohjaisten kehitystaulujen kanssa, kuten yleinen ESP8266, NodeMcu (jota käytin tässä opetusohjelmassa), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos jne.
• Tässä projektissa käytin Blynk -kirjastoa. Blynk -kirjasto tulee asentaa manuaalisesti. Lataa Blynk-kirjasto osoitteesta https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… Pura tiedosto ja kopioi kansiot Arduino IDE -kirjastojen/työkalukansioihin.

Pääkoodaus:

• Sinun on päivitettävä Blynk -todennusavain ja WiFi -tunnuksesi (SSID ja salasana) ennen koodin lataamista.
• Lataa koodi ja alla olevat kirjastot.
• Avaa annettu koodi ("lopullinen koodi") Arduino IDE: ssä ja lataa se NodeMCU: hon.

• Joitakin älypuhelimen antureita voidaan käyttää myös Blynkin kanssa. Tällä kertaa halusin käyttää sen kiihtyvyysmittaria robotin ohjaamiseen. Kallista puhelinta ja robotti kääntyy vasemmalle/oikealle tai siirtyy eteenpäin/taaksepäin.

Vaihe 14: Koodin selitys

• Tässä projektissa minun oli käytettävä vain ESP8266- ja Blynk -kirjastoja. Ne lisätään koodin alkuun.
• Sinun on määritettävä Blynk-valtuutusavaimesi ja Wi-Fi-kirjautumistietosi. Tällä tavalla ESP8266 pystyy saavuttamaan Wi-Fi-reitittimesi ja odottamaan komentoja Blynk-palvelimelta. Korvaa "kirjoita oma valtuutuskoodisi", XXXX ja YYYY auth-avaimellasi (saat sen sähköpostiisi), Wi-Fi-verkon SSID: llä ja salasanalla.
• Määritä h-siltaan yhdistetyn NodeMCU: n nastat. Voit käyttää jokaisen nastan GPIO -numeron kirjaimellista arvoa (D1, D2 jne.).

Vaihe 15: Asenna Blynk

• Blynk on palvelu, joka on suunniteltu laitteiden etähallintaan Internet -yhteyden kautta. Sen avulla voit helposti luoda esineiden Internet -gadgeteja ja tukee useita laitteistoja, kuten Arduinos, ESP8266, Raspberry Pi jne.
• Voit käyttää sitä lähettääksesi tietoja Android- tai iOS -älypuhelimesta (tai -tabletista) etälaitteeseen. Voit myös lukea, tallentaa ja näyttää esimerkiksi harware -antureidesi saamia tietoja.
• Blynk -sovellusta käytetään käyttöliittymän luomiseen. Siinä on erilaisia widgettejä: painikkeet, liukusäätimet, ohjaussauva, näytöt jne. Käyttäjät vetävät ja pudottavat widgetin kojelautaan ja luovat mukautetun graafisen käyttöliittymän monille projekteille.
• Siinä on "energia" -käsite. Käyttäjät aloittavat 2000 ilmaisella energiapisteellä. Jokainen käytetty widget (missä tahansa projektissa) kuluttaa jonkin verran energiaa, mikä rajoittaa projekteissa käytettävien widgetien enimmäismäärää. Esimerkiksi painike kuluttaa 200 energiapistettä. Tällä tavalla voidaan esimerkiksi luoda käyttöliittymä, jossa on enintään 10 painiketta. Käyttäjät voivat ostaa ylimääräisiä energiapisteitä ja luoda monimutkaisempia rajapintoja ja/tai useita erilaisia projekteja.
• Blynk -sovelluksen komennot ladataan Blynk Serverille Internetin kautta. Toinen laitteisto (esimerkiksi NodeMCU) käyttää Blynk Libraries -ohjelmaa näiden komentojen lukemiseen palvelimelta ja toimintojen suorittamiseen. Laitteisto voi myös lähettää tietoja palvelimelle, mikä saattaa näkyä sovelluksessa.
• Lataa Blynk -sovellus Android- tai iOS -laitteille seuraavista linkeistä:
• Asenna sovellus ja luo uusi tili. Tämän jälkeen olet valmis luomaan ensimmäisen projektisi. Sinun on myös asennettava Blynk -kirjastot ja saat todennuskoodin. Kirjaston asentaminen on kuvattu edellisessä vaiheessa.
• · BLYNK_WRITE (V0) -toimintoa käytettiin kiihtyvyysmittarin arvojen lukemiseen. Y-akselin kiihtyvyyttä käytettiin ohjaamaan, pitäisikö robotin kääntyä oikealle/vasemmalle, ja z-akselin kiihtyvyyttä käytetään tarkistamaan, onko robotin tarkoitus liikkua eteenpäin/taaksepäin. Jos kynnysarvoja ei ylitetä, moottorit pysähtyvät.
• Lataa blynk -sovellus mobiiliin Vedä kiihtyvyysmittari -objekti Widget Boxista ja pudota se kojelautaan. Määritä Painikeasetukset -kohdassa virtuaalinen nasta ulostulona. Käytin virtuaalista pin V0: ta. Sinun pitäisi saada todennustunnus Blynk -sovelluksessa.
• Siirry projektiasetuksiin (mutterikuvake) Manuaalista/autonomista painiketta varten olen käyttänyt V1 -sovellusta Kuljetinhihnassa olen käyttänyt lähtöä V2.
• Näet kuvakaappauksen viimeisestä sovelluksesta kuvissa.

Vaihe 16: Lopullinen kokoonpano

Kiinnitin kaikki osat

Projekti on siis valmis

Vaihe 17: Lainat

Haluan kiittää ystäviäni seuraavista:

1. Zeeshan Mallick: Auttaa minua CAD -mallissa, alustan valmistuksessa

2. Ambarish Pradeep: Sisällön kirjoittaminen

3. Patrick: 3D -tulostus ja laserleikkaus

Toinen palkinto IoT Challengessa