Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 vaihetta (kuvilla)

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

Kirjailija: Evan Guan, Terence Lo ja Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Johdanto ja motivaatio

Sweepy -studionpuhdistin on suunniteltu vastauksena barbaaristen opiskelijoiden jättämiin arkkitehtuuristudion kaoottisiin olosuhteisiin. Oletko kyllästynyt siihen, kuinka sotkuinen studio on arvostelujen aikana? No älä sano enempää. Sweepyn avulla sinun tarvitsee vain asettaa se ja unohtaa se. Studio on uusi, nopeampi kuin yksi projektimalli.

Sweepy on tietoinen itsestään ja liikkuu pyyhkäisemällä pois kaikki roskat ja tähteet sydämesi toiveiden mukaan kahden ultraäänianturin ansiosta, joka kertoo sen kääntyvän seinää lähestyttäessä. Tarvitsetko Sweepyn työskennellä kovemmin? Ei hätää, huuda vain. Sweepy kuuntelee jatkuvasti ympäristöään äänianturin ansiosta. Tietyn melukynnyksen saavuttaminen saa Sweepyn siirtymään raivostuneeseen tilaan, pyyhkäisemään ja liikkumaan nopeammin lyhyen ajan.

Studio ilman Sweepyä on sotkuinen.

‏‏‎ ‎

Osat, materiaalit ja työkalut

Suurin osa tämän luettelon osista löytyy ELEGOO UNO R3 -projektin aloituspaketista. Muita osia voi ostaa Creatron Inc: ltä tai muista sähköisistä kaupoista.

‏‏‎ ‎

Komponentit

x1 Riihimäki

x1 Länsi -Suomen Lääni, …

x1 Kauneushoitola

x1 Äänianturimoduuli (KY-038)

x2 DC N20 -moottorit (ROBOT-011394)

x1 Mikroservomoottori 9G (SG90)

x1 LCD -moduuli (1602A)

x1 9V akku

x2 60x8mm kumipyörät (UWHLL-601421)

x1 Lahti

x1 lakaisuharja (kahvan korkeus 12 mm)

x2 NPN -transistorit (PN2222)

x3 vastukset (220Ω)

x2 diodit (1N4007)

x1 Lahti, Finland

x15 Leipälevyn hyppyjohdot

x26 Naaraspuoliset Dupont-johdot

‏‏‎ ‎

Materiaalit

x1 3 mm vanerilevy (lasersängyn koko 18 "x 32")

x6 M3-ruuvia (YSCRE-300016)

x4 M3-mutterit (YSNUT-300000)

x6 M2.5-ruuvia (YSCRE-251404)

x6 M2.5 mutterit (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Työkalut

Ruuvimeisselisarja

Kuuma liimapistooli

‏‏‎ ‎

Laitteet

Tietokone

3D tulostin

Laserleikkuri

‏‏‎ ‎

Ohjelmisto

Arduino IDE

Vaihe 1: Logiikan ymmärtäminen

Piiri

ELEGOO UNO R3 -ohjauskortti toimii robotin "aivona", jossa koodi ladataan ja käsitellään. Kiinnitä Prototype Expansion Board ja mini leipälauta sen päälle. Jotta kommunikoida antureiden ja toimilaitteiden kanssa, komponentit yhdistetään leipälevyn ja johtojen kautta.

Yllä on kaavio piiristä, joka tarvitaan Sweepyn onnelliseksi. Kiinnitä erityistä huomiota johtimien tuloon ja lähtöön. Se auttaa seuraamaan lankaa pitkin katsomalla sen väriä. Väärä liitäntä voi saada Sweepyn toimimaan väärin tai pahimmassa tapauksessa vahingoittaa elektroniikkaa oikosulun vuoksi.

‏‏‎ ‎

Ohjelmointi

Alla on Sweepyn suorittamiseen tarvittava koodi. Avaa tiedosto Arduino IDE: ssä ja lataa se ELEGOO UNO R3 -ohjainkortille. Tätä varten sinun on liitettävä ohjainkortti tietokoneeseen USB -kaapelilla. Varmista oikea portti valitsemalla avattavasta valikosta Työkalut ja Portti. Muista ladata koodi ennen Sweepyn rakentamista, jotta sinun ei tarvitse kytkeä USB -kaapelia 3D -tulostetussa kotelossa.

Ei ole suositeltavaa muuttaa koodin muuttujia, ellei sinulla ole kokemusta tai tiedät mitä teet.

Vaihe 2: Kerää kaikki osat, materiaalit ja työkalut

Aloita projekti keräämällä kaikki yllä olevassa luettelossa esitetyt osat, materiaalit ja työkalut. Kuten aiemmin mainittiin, suurin osa luettelon osista löytyy ELEGOO UNO R3 -aloituspaketista sekä Creatron Inc: stä tai muista sähköisistä kaupoista.

On erittäin suositeltavaa aloittaa 3D -tulostus mahdollisimman aikaisin, koska prosessi voi kestää useita tunteja. Suositellut asetukset ovat: kerroksen korkeus 0,16 mm, täyttö 20% ja seinämän paksuus 1,2 mm reunojen ja tukien kanssa. 3D -tulostustiedosto on liitteenä alla.

Laserleikkaus voi myös viedä paljon aikaa, joten muista aloittaa ajoissa. Laserleikattu viila sisältää myös kerroksen ohjaimen etsaamiseksi, joka varmistaa, että oikea komponentti on asennettu oikeaan paikkaan. Muista tarkistaa uudelleen, mitä leikataan ja mitä syövytetään, muuttamalla teho- ja nopeusasetuksia asianmukaisesti. Alla on myös laserleikkaustiedosto.

Vaikka käytimme robottimme vaneria, voit vapaasti käyttää mitä tahansa haluamaasi materiaalia, kuten akryylia, kunhan paksuus on noin 3 mm.

Vaihe 3: Pohjalevyn kiinnitys

Levitä liimaa pohjalevyn kehän ympärille ja kiinnitä se 3D -tulostetun kotelon pohjaan. Kohdista kaksi osaa mahdollisimman huolellisesti ja varmista samalla, että laserleikattu etsausohjain on ylöspäin.

Vaihe 4: Pohjalevyn osien asennus

Kun pohjalevy on kiinnitetty riittävästi, voimme aloittaa ensimmäisen kierroksen elektronisten komponenttien liittämisen. Tämä sisältää pyörillä varustetut tasavirtamoottorit, servomoottorin, LCD -näytön ja akun. Pohjalevyssä on laserleikattu etsausohjain, joka varmistaa komponenttien oikean sijoittamisen. Piirien helpottamiseksi komponentit on kiinnitettävä asianmukaisilla johtimilla, jotka on jo kytketty.

Pyörien tulee liukua molempiin puoliin kahteen uraan tasavirtamoottorin ollessa sisäänpäin. Kiinnitä tämä mukana tulevilla valkoisilla kiristimillä kahdella ruuvilla ja mutterilla (M2.5).

Servomoottori on myös kiinnitettävä samoilla ruuveilla ja muttereilla (M2.5) samalla kun varmistetaan, että alhaalta ulos tuleva valkoinen vaihteisto on robotin etupuolella. Tämä aktivoi harjan lakaisuliikkeen.

Nestekidenäytön tulee liukua kotelon etutaskuun nastat alaspäin. Kiinnitä tämä kulmalla kuumalla liimalla jokaiseen kulmaan.

Lopuksi akun tulee liukua kotelon takataskuun virtakytkin ulospäin aukon aukkoon. Tämä mahdollistaa robotin kytkemisen päälle ja pois päältä.

Vaihe 5: Tukilevyn kiinnittäminen

Seuraavaksi on aika turvata Sweepyn "aivot". Kiinnitä UNO R3 -ohjauskortti ja prototyyppinen laajennusmoduuli tukilevyn päälle neljällä ruuvilla ja mutterilla (M3). Tämä toimisi kotelon toisena kerroksena. Ennen tätä Arduino IDE -koodi olisi jo ladattava taululle ja käyttövalmis.

Liu'uta tukilevy koteloon ylhäältä, kunnes se lepää kolmella 3D -tulostuskoteloon integroidulla reunalla oikean korkeuden varmistamiseksi. Kiinnitä tämä levy kahdella ruuvilla (M3) molempien päiden reikien läpi.

Pujota johdot pohjalevyn osista ylöspäin ja tukilevyn reikien läpi. Nestekidenäytön ja servomoottorin johtojen tulee kiertyä etureiän läpi, kun taas tasavirtamoottorin johtojen tulee kiertyä sivureikien läpi. Akkujohdot voivat halutessaan mennä kummankin reiän läpi.

Vaihe 6: Lopullisten elektronisten komponenttien asennus

Kiinnitä kaksi ultraäänianturia kuuman liiman avulla kotelon etuosaan liipaisin- ja kaiutusmoduulien ollessa ulos rei'istä tai "silmistä". Toisen anturin nastojen tulee olla ylöspäin ja toisen alaspäin tukilevyn reiän osoittamalla tavalla. Tällä varmistetaan, että kaiku- ja laukaisumoduulit ovat symmetrisiä kotelossa lähetettäessä ja vastaanotettaessa signaaleja.

Levitä lopuksi kuumaa liimaa äänianturin takapuolelle ja kiinnitä se kotelon sisäpuolella olevaan aukkoon. Mikrofonin yläosan tulee olla kotelon reunan yläpuolella, jotta Sweepyn korkki voidaan laittaa paikalleen. Mikrofoni olisi linjassa korkin reiän kanssa, kuten myöhemmin näet.

Vaihe 7: Johdot, johdot ja muut johdot

Seuraava askel on epäilemättä vaikein, mutta tärkein osa siitä, että Sweepy on kunnossa ja onnellinen: piiri. Käytä tämän ohjeen yläosassa olevaa Fritzing -kaaviota ohjeena ja liitä kaikki komponentit johtavat johdot prototyyppiseen laajennusmoduuliin.

Varmista, että akun kytkin on pois päältä, ennen kuin kytket virtajohdon korttiin. Koska koodi pitäisi jo ladata taululle, Sweepy ei pystyisi hillitsemään siivoamista ja aloittamaan työskentelyn heti, kun se saa virran, vaikka olisit vielä töissä johtojen kanssa.

Kiinnitä erityistä huomiota jokaisen johdon tuloihin ja lähtöihin. Se auttaa käyttämään langan väriä seuratakseen sitä matkan varrella.

Vaihe 8: Liikkuvien osien lisääminen

Nyt on Sweepyn takapyörän ja lakaisuharjan aika.

Takapyörän tulee olla pyörä, joka voi pyöriä vapaasti ympäri. Sen tulisi olla noin 6,4 cm korkea ylhäältä alas, mutta toleranssi voi olla suuri riippuen siitä, kuinka paljon alaspäin kohdistuvaa voimaa haluat harjoittaa. Kiinnitä tämä tukilevyn alle pohjalevyn reiän läpi.

Lakaisuharja on myös suvaitsevainen, mutta kahvan tulee istua noin 1,2 cm maasta. Kahvan tulee myös olla noin 10 cm pitkä, jotta se ei osu koteloon, kun se pyyhkäisee taaksepäin ja neljänneksi. Kiinnitä tämä servomoottorin mukana toimitettuun valkoiseen vipukiinnikkeeseen liimalla.

Vaihe 9: Päästä kaikki pois päältä

Jotta voit suorittaa oman Sweepyn, sinun on tehtävä sen korkki. Liimaa korkin reuna peitelevyn alle, jossa on reikä. Varmista, että reikä on kohdakkain äänianturin mikrofonin kanssa. Liimaa lopuksi korkki Sweepyn päälle ja kohdista etureunat kotelon etuosan kanssa.

Kytke virta päälle ja katso, kuinka Sweepy jatkaa unelmiaan tehdä studiosta puhtaampi paikka kaikille.

Vaihe 10: Tulokset ja pohdinta

Laajasta suunnittelusta huolimatta virheitä tapahtuu, mutta se on okei: kaikki on osa oppimisprosessia. Ja meille asiat eivät olleet toisin.

Yksi suurimmista haasteistamme oli suunnitella Sweepyn kotelo sisältämään kaikki tarvittavat komponentit. Tämä tarkoitti kaikkien komponenttien mittojen huolellista mittaamista, vaijereiden suunnittelua, rakenteiden eheyden varmistamista jne. Päädyimme 3D -tulostamiseen ja laserleikkaukseen Sweepyn kotelon kahdesta iteraatiosta, joista toinen oli lopullinen versio, joka perustuu ensimmäiseen iterointi.

Yksi suuri este, jonka kohtasimme, on ultraäänianturin rajalliset mahdollisuudet: se ei peittänyt tarpeeksi suurta aluetta ja Sweepy osui ajoittain seinään lähestyessään kulmaa. Tämä ratkaistiin sisällyttämällä toinen ultraäänianturi tehostamaan vaikutusaluetta.

Valitsimme aluksi myös servomoottorin kääntämisen hallitsemiseksi, mutta se ei ollut niin tehokas ja rakenteellisesti hyvä kuin toivoimme. Tämän seurauksena korvasimme takapyörän vapaalla pyörällä ja työnsimme vastuun kääntymisestä kahteen vetopyörään tasauspyörästön avulla (yksi pyörä liikkuisi hitaammin kuin toinen simuloidakseen kääntymistä). Vaikka tämä tarkoitti merkittävien muutosten tekemistä koodiin, se yksinkertaisti tehokkaasti kokonaissuunnittelua, jolloin yhtä servomoottoria ei otettu yhtälöstä.

‏‏‎ ‎

Tulevat iteraatiot

Aina on parantamisen varaa. Tulevaisuudessa yksi projektimme suunnittelumuutos on Sweepy -huollon ja sen sisäosien saatavuuden huomioon ottaminen. Meillä oli useita ongelmia, kuten moottoriviat ja tyhjät paristot, joiden vuoksi meidän oli purettava Sweepy vain sammuttaaksemme komponentit, jotka olivat erittäin epäluotettavia. Suunnittelemme tulevaisuudessa kotelon, jossa on aukot, jotka mahdollistavat pääsyn sen osiin, kuten akkuun.

Harkitsemme myös paineanturin käyttöä etupuolella havaitsemaan, milloin Sweepy törmää pintaan, koska havaitsimme ultraäänianturin olevan epäluotettava ajoittain, erityisesti lähestyttäessä jyrkkää kulmaa. Koska Sweepyllä on mekaaninen anturi, hän voi johdonmukaisemmin päättää milloin ja milloin ei käänny.

Vaikka Sweepy toimii hyvin pienissä huoneissa, se voi olla vähemmän tehokas suurissa tiloissa. Tämä johtuu siitä, että Sweepy on ohjelmoitu kääntymään vain, kun se havaitsee edessään olevan pinnan, mutta jatkaa muuten suorassa linjassa, kunnes maa tuhoutuu. Tulevaisuudessa saattaa olla syytä ohjelmoida Sweepylle määritetty puhdistusreitti, jotta se pysyy rajojen sisällä sen sijaan, että vaeltaisivat ikuisesti.

‏‏‎ ‎

Viitteet & Laajuus

Tämä projekti luotiin osana Fyysisen laskennan kurssia (ARC385) Danielsin arkkitehtuurin, maiseman ja suunnittelun tiedekunnassa UofT: ssa.

‏‏‎ ‎

Ryhmän jäsenet

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Innoittamana

• Roomba -pölynimuri
• Wipy: Liian motivoitunut valkotaulun puhdistusaine
• Studio -tilan sotkuiset olosuhteet