Wipy: a túlzottan motivált tábla tisztító: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Bevezetés

Belefáradtál már a tábla tisztításába? Gondolkodtál már azon, mennyit javulna az életed, ha egy robot ezt meg tudná tenni helyetted? Most lehetősége van arra, hogy ezt megvalósítsa a Wipy -vel: a túlzottan motivált tábla tisztítószerrel. Wipy rendesen megtisztítja a kínosan rossz rajzokat, és még aranyos mosollyal is meg fogja tenni. Még aktiválni sem kell! Csak akkor tisztítja meg a táblát, amikor a legkevésbé számít rá … Uhhh …*köhögés köhögés*… mi természetesen úgy értjük: amikor a legnagyobb szükség van rá!

Jellemzők:

- Jövőbeli barátunk képes lesz ragaszkodni a táblához mágnesek segítségével, és képes mozogni a térben fogható kerekek segítségével.- Képes lesz követni egy vonalat, és törölni azt vonalkövető érzékelővel és szivaccsal.- Wipy képesség a kézhez való távolság mérésére repülési időérzékelő segítségével.-Aranyos személyiséget adunk Wipynek egy kis OLED képernyő segítségével.

A projekt az ITECH mesterképzésben a Számítástechnikai Tervezés és a Digitális Gyártás szeminárium részeként valósult meg.

Lasath Siriwardena, Simon Lut és Tim Stark

1. lépés: Wipy logikája

A Wipy a vonalérzékelő és a repülési idő érzékelő közötti kölcsönhatáson alapul. Attól függően, hogy milyen vonalat észlel és milyen közel van a keze, a Wipy számos módon reagál, amint az az ábrán látható.

2. lépés: Alkatrészek és elmélet

A fejlett törlőtechnika csodálatos alkotásának újbóli létrehozásához a következő elemekre lesz szüksége:

Alkatrészek

A robot alvázának létrehozásához hozzá kell férnie egy lézervágóhoz. Az esethez 3D nyomtatót használtak.

Az alaplemez elemeit 500 x 250 x 4 mm -es plexilapból vágták le.

Azt is javasoljuk, hogy szerezzen be egy Arduino készletet, amely tartalmazza a projekt alapvető összetevőit (Amazon)

Alapeset

1 db 3D nyomtatott tok

1 x felső alaplemez (Lasercut)

1 x középső alaplemez (Lasercut)

1 x alsó alaplemez (Lasercut)

36 x M3 dió

5 x M3 csavar 15 mm

4 x M3 csavar 30 mm

2 x mágnes (itt kaptuk)

Fő elektronika

1 x Arduino Uno R3 vagy azzal egyenértékű - (Amazon)

1 x Arduino bővítőpajzs (az indító készlet része)

1 x Mini Breadboard (az indító készlet része)

19 x jumper vezeték (az indító készlet része)

11 x [OPCIONÁLIS EXTRA] Forrasztás nélküli jumper vezetékek - (Amazon)

1 x tápegység legalább 2 USB bővítőhellyel - (Amazon). Kerülje az olcsó áramforrásokat, mivel az áramforrás megbízhatatlan lehet.

1 tekercs x CCA ikervezeték a tápegység és az Arduino & Motors csatlakoztatásához - (Amazon)

1 x csavaros sorkapocs - (Amazon)

Szenzorok és motorok

1 x mikromotor, kerékkészlet és konzolkészlet - (Pimoroni)

1 x [OPTIONAL SPARE] Motorkonzolok 3D nyomtatási fájlja - (Thingiverse)

1 x 0,91 OLED képernyő - (Amazon

1 x L293D motorvezérlő IC - (Amazon)

1 x 5 csatornás IR vonalkövető érzékelő - (Amazon)

1 x Flight Time Sensor (VL53L0X) - (Amazon)

Eszközök

- Phillips fejű csavarhúzó

- Laposfejű csavarhúzó

- Kézműves kés

- Szövetbetétes ragasztószalag

Elmélet

Vonalkövető érzékelő

A vonalérzékelőben öt IR érzékelőből álló tömböt használnak. Ezek az infravörös érzékelők képesek felvenni a színeket. Az érzékelőnek van adója és vevője. Az emitter képes infravörös hullámokat lőni, ha egy felület nagyon fényvisszaverő (mint egy fehér felület), miközben több hullámot tükröz vissza az IR -vevőben. Ha a felület elnyeli a sugárzást, mint egy fekete szín, az IR -vevő kevesebb sugárzást kap. A vonal követéséhez legalább két érzékelőre van szükség.

Az egyenáramú motorok vezérléséhez egy típusú illesztőprogramra van szükség. Az I2C L293D motorvezérlő IC Az L293D egy motorvezérlő, amely olcsó és viszonylag egyszerű módja két egyenáramú motor fordulatszámának és forgásirányának szabályozására. Az L293D-vel kapcsolatos részletesebb információkért a Lastminuteengineers fantasztikus áttekintéssel rendelkezik:

Repülési idő szenzor: Ez az érzékelő képes a távolság mérésére egy olyan elv alapján, amely már kényelmesen szerepel az érzékelő címében: repülési idő. Ez egy nagyon pontos érzékelő, és megtalálható például drónokban vagy LiDAR rendszerekben. Képes lézert lőni egy bizonyos irányba, és mérni a lézer visszatéréséhez szükséges időt, ebből kiszámítható a távolság.

3. lépés: Az alap tok előkészítése

Wipy teste két részből áll; lézerrel vágott alap és 3D nyomtatott tok.

1. Az alap esetében az anyagtól függően lehet lézerrel vagy kézzel vágni. A csatolt fájlt az összetevők részben találja. Javasoljuk erős, de könnyű anyagok, például akrillapok (3-4 mm) vagy rétegelt lemez (2,5-3 mm) használatát. A prototípus -készítési fázisunk során 10 mm -es habmagot használtunk, amely különösen jól működött, és a jelenlegi kialakításnak meg kell felelnie (némi finomhangolás szükséges). A habmag könnyen kézzel is vágható azok számára, akik nem férnek hozzá lézervágókhoz.

2. A tokot 0,2 mm rétegmagasságú, 25%-os betöltési sűrűségű PLA -val nyomtattuk. Javasoljuk a 0,8 mm falvastagságot is.

4. lépés: Az elektronika összeszerelése: Motor meghajtó és I2C

Az elektronika összeszerelésében először az L293D motorvezérlővel kezdjük.

1. Ragassza a mini kenyeretáblát az Arduino hosszabbító pajzsához.
2. Helyezze az L293D -t a mini kenyértábla legvégére (ahol a kis műanyag csatlakozódarab kilóg a rövid oldalon). Megjegyzés: az L293D tetején lévő teljes körnek a tábla végén kell lennie.
3. Először csatlakoztassa az összes forrasztás nélküli áthidaló vezetéket
4. Csatlakoztassa a fennmaradó vezetékeket az Arduino -hoz, majd a motorokhoz. Nem számít, ha megzavarja a motorok vezetékeinek sorrendjét, mivel ezt megtudja, ha a motor rossz irányba fordul.
5. Töltse be a motorok mintakódját az Arduino -hoz, hogy tesztelje őket - ez az oldal alján található: (mintakód Motors)

5. lépés: Az alap összeszerelése

Az alap összeszereléséhez a következő sorrendet javasoljuk.

1. Először a konzolok segítségével csatlakoztassa a motorokat a felső alaphoz. A konzolok M2 anyákat és csavarokat használnak. Óvatosan szánjon időt a csavarok csavarozására, mivel azok kicsik és ficamok.
2. Csatlakoztassa az Arduino -t a felső lemezhez, és győződjön meg arról, hogy az Arduino levált a tartójáról. Csatlakoztassa M2 csavarokkal. Ha az M2 csavarok nincsenek a birtokában, akkor az M3 -at is használhatja, de ez valamivel nagyobb nyers erőt igényel.
3. Következő: rögzítse a csavarokat a mágnesekhez, csúsztassa az alsó lemezt a csavarokra, és rögzítse a csavarokat a középső lemezhez a megadott helyeken. Most rögzítse a középső és az alsó lemezt.
4. Rögzítse a vezetékérzékelőt a középső lemezhez a jelzett csavarokkal. Ügyeljen arra, hogy a szomszédos csavarokat is a középső lemezbe helyezze, mivel a lyukak már nem érhetők el, amikor a vezetékérzékelőt csatlakoztatják.
5. Adja hozzá az összes csavart a középső lemezhez, amelyek a felső alaphoz csatlakoznak.
6. Végül helyezze fel és húzza meg a felső alaplemezt az alap többi részéhez.

6. lépés: Mágnes őrület

Most jön a trükkös rész, a Wipy kipróbálása függőleges táblán. Ez a rész egy kis próbálkozáson és hibán alapul, mivel finom egyensúly van a következők között:

- A mágnesek túl erősek, ezért a kerekek nem tudnak mozogni.- A mágnesek nem elég erősek, ezért Wipy leesik a deszkáról.

Az általunk használt mágnesek erősek, valószínűleg egy kicsit túl erősek. A tábla és a mágnesek közötti távtartókkal csökkenthető a húzás. A távtartók biztosítják azt is, hogy a csavar teteje ne érintse meg a táblát. A távtartókat ragasztóval, vagy a prototípus fázisában sok kacsatartóval rögzíthetjük a mágneshez.

Van néhány tippünk a mágnesek megfelelő működéséhez:

- A kerekek közötti mágnes célja, hogy a kerekeket a deszkába húzza, hogy a kerekek jobban tapadjanak. Győződjön meg arról, hogy ez a mágnes csak magasabb, mint a kerekek szintje.- Győződjön meg arról, hogy a robot kissé szögben van a hátsó mágnessel szemben.- Kezdjen kísérletezni több (kisebb) mágnessel a hátulján. A kisebb mágnesek tömbje elkezdheti megakadályozni, hogy a robot körben haladjon.

A kerekeknek most ugyanabba az irányba kell forogniuk. Most próbáld ki a táblán, és sírj örömkönnyeket, ha végre működik. Itt az ideje egy kis győzelmi partinak.

7. lépés: Több érzékelő, több móka

Most, hogy a motorok és a mágnesek szépen játszanak a másikkal, itt az ideje, hogy hozzáadjunk néhány (haszontalan) funkciót a Wipy -hez.

1. Vonalérzékelő A mellékelt kábel segítségével csatlakoztassa a vonalérzékelőt a kenyérsütő táblához a jelzések szerint. A diagramon lévő zöld kábel az SCL, a fehér pedig az SDA.

2. Add képernyő

3. Tof szenzor Végül adja hozzá a távolságérzékelőt a jelzett módon. Ez az érzékelő érzékeli, hogy milyen közel van a kézhez, és ennek megfelelően megáll. Ez is Wipy számára biztosítja azt a (bosszantó) funkciót, hogy törölje a táblát abban a pillanatban, amikor elkezdi rajzolni a táblára.

4. Feltöltési kód

Most, hogy az összes érzékelő csatlakoztatva van, elkezdhetjük a kódolást. Töltse be a mellékelt kódfájlt, és nézze meg, hogy Wipy életre kel. A kódban vannak megjegyzések, amelyek segítenek megérteni. Töltse le a megfelelő könyvtárakat a Vázlat> Könyvtár beillesztése> Könyvtár kezelése menüpontból. A repülési idő (VL53L0X.h) érzékelő könyvtára megtalálható (itt)

5. Teljesítmény

A motorok és az Arduino működtetéséhez, miközben Wipy boldogan parádéz a táblára, külső akkumulátort ajánlunk. Például elhelyezheti ezt a tábla felső sarkában, és kábeleket vezethet a Wipy -hez. A Wipy -nek két tápegységre lesz szüksége: 1 az Arduino -ra és 1 a motorokra, amint az a képen látható. Úgy döntöttünk, hogy egy 2x5V 2A kimenetű powerbankot használunk. Csatlakoztasson egyet közvetlenül az Arduino -hoz (vagy Vin, az USB vagy a powerport). Győződjön meg arról, hogy a Vin -hez csatlakoztatva van -e elegendő áram az Arduino és az összes érzékelő számára.

6. Összerakni az egészet

Összességében azt javasoljuk, hogy ragassza fel az OLED és a repülési idő érzékelőt a tokra, majd kétoldalas szalaggal csatlakoztassa a tokot az alaphoz.

8. lépés: Több törlő érzelmet szeretne?

Ha saját Wipy érzelmet szeretne létrehozni, tegye a következőket:

1. Hozzon létre elképesztő érzelmeit bármilyen grafikus szoftverrel (Adobe Photoshop, GIMP stb.), Amely mentheti a bitképes képeket. Győződjön meg arról, hogy a felbontása megegyezik a képernyővel. A mi esetünkben ez 128 x 32 px.
2. Ezt követően ezeket a bitképeket kódgá kell alakítanunk. Ehhez használhatjuk az image2cpp online eszközt. Töltse fel a konvertálni kívánt képeket
3. Feltöltés után győződjön meg arról, hogy a beállítások megfelelőek, például a felbontás és a tájolás. Ha minden rendben van, változtassa meg a "Kódkimeneti formátumot" "Arduino kódra", és győződjön meg arról, hogy azonos azonosítót használ, mint a cserélni kívánt érzelem.
4. Ha végzett, kattintson a "Kód létrehozása" gombra, és cserélje ki a kódot az Arduino Sketch -ben.

Második helyezett az Arduino versenyen 2019