SKARA- Autonomous Plus kézi uszodatisztító robot: 17 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

• Az idő pénz, a fizikai munka pedig drága. Az automatizálási technológiák megjelenésével és fejlődésével problémamentes megoldást kell kifejleszteni a lakástulajdonosok, társaságok és klubok számára, hogy megtisztítsák a medencéket a mindennapi élet törmelékeitől és szennyeződéseitől, megőrizzék személyes higiéniájukat és bizonyos életszínvonalukat.
• Ezt a dilemmát fejben kezelve kifejlesztettem egy kézi cum autonóm medencefelület-tisztító gépet. Egyszerű, de innovatív mechanizmusaival hagyja egy éjszakán át piszkos medencében, és ébredjen fel a tiszta és foltok nélküli medencében.
• Az automata kétféle működési móddal rendelkezik, az egyik autonóm, amelyet a telefon gombnyomásával lehet bekapcsolni, és felügyelet nélkül hagyni, hogy elvégezze a munkáját, és egy másik manuális mód, hogy megkapja azokat a gallydarabokat és leveleket, amikor az idő a legfontosabb. Manuális módban a telefon gyorsulásmérőjével szabályozhatja a robot mozgását, hasonlóan a versenyzéshez a telefonon. A személyre szabott alkalmazást a Blynk alkalmazás segítségével készítették el, és a gyorsulásmérő leolvasását elküldi a főszerverre és vissza a mobilra, majd a hotspoton keresztül a kapcsolási adatokat a NodeMCU -nak.
• A háztartási takarító robotokat még ma is egzotikus készülékeknek vagy luxusjátékoknak tekintik, így ennek a gondolkodásmódnak a megváltoztatásához egyedül fejlesztettem ki. Ennélfogva a projektben a fő cél egy önálló medencefelület -tisztító megtervezése és gyártása volt a rendelkezésre álló és olcsó technológiák felhasználásával, hogy a teljes prototípus költséghatékony maradjon, és ezért a legtöbb ember saját otthonában építheti meg, mint én.

1. lépés: Működő mechanizmus

Mozgás és gyűjtemény:

• Prototípusunk alapvető mechanizmusa egy folyamatosan forgó szállítószalag, amely elöl gyűjti a törmeléket és a szennyeződést.
• Két motor hajtja a mozgáshoz szükséges vízkereket.

Navigáció:

• Kézi üzemmód: A Mobile gyorsulásmérő adatainak használatával szabályozható a Skara iránya. Ezért a személynek csak meg kell döntenie a telefont.
• Autonóm üzemmód: Véletlenszerű mozgást valósítottam meg, amely kiegészíti az akadálykerülő algoritmust, hogy segítse az automatát, amikor érzékeli a fal közelségét. Két ultrahangos érzékelőt használnak az akadályok észlelésére.

2. lépés: CAD modell

• A CAD modell a SolidWorks -on készült
• A használati utasításban található cad fájl megtalálható

3. lépés: Alkatrészek

Mechanikus:

1. Lézerrel vágott panelek -2nos
2. 4 mm vastag akril lap
3. Thermocol vagy polisztirol lemez
4. Eszterga vágott rudak
5. Ívelt műanyag lemez (fa kivitel)
6. 3D nyomtatott alkatrészek
7. Csavarok és anyák
8. Stencil ("Skara" nyomtatás)
9. Mseal- Epoxi
10. Net szövet

Eszközök:

• Csiszolópapír
• Festékek
• Sarokcsiszoló
• Fúró
• Vágók
• Más elektromos szerszám

Elektronika:

• NodeMCU
• Csavaros csatlakozók: 2 és 3 tűs
• Buck Converter mini 360
• Kapcsoló
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- tranzisztor
• 4.7K ellenállás
• Egymagos huzal
• L293d- Motorvezérlő
• Ultrahangos érzékelő- 2nos
• 100 rpm egyenáramú motor - 3nos
• 12V ólom -sav akkumulátor
• Akkumulátortöltő
• Forrasztótábla
• Forrasztó huzal
• Forrasztópálca

4. lépés: 3D nyomtatás

• A 3D nyomtatást egyik barátom végezte otthon, összeszerelt nyomtatóval
• 4 fájlt talál, amelyeket 3D -ben kell kinyomtatni

• Az alkatrészeket 3D nyomtatással a 3D CAD fájlt stl formátumba konvertálták.

• A vízkerék intuitív kialakítású, légszárny alakú bordákkal hatékonyabban kiszorítja a vizet, mint a hagyományos kivitelek. Ez segít csökkenteni a motor terhelését, és jelentősen megnöveli az automata mozgási sebességét.

5. lépés: Lézerrel vágott panelek és eszterga rudak

Oldalsó panelek:

• Ahhoz, hogy a CAD valósághű legyen, a prototípus konstrukciójához választandó anyagokat alaposan meg kellett fontolni, szem előtt tartva, hogy az egész szerkezetnek pozitív nettó felhajtóerőre lesz szüksége.
• A fő szerkezet látható az ábrán. A keret kezdeti választása az alumínium 7 -es sorozat volt, a könnyebb súly, a korrózióállóság és a jobb szerkezeti merevség miatt. Mivel azonban az anyag nem volt elérhető a helyi piacon, az enyhe acélból készült.
• Az Side Frame Cad -ot. DXF formátumba konvertálták és a szállítónak adták át. Az utasításban található fájl megtalálható.
• A lézervágást LCG3015 -en végeztük
• Ezen a webhelyen lézervágást is végezhet (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Eszterga rudak:

• A két panelt összekötő rudak, amelyek a tartályt támasztják alá, esztergamegmunkálással készültek a helyi gyártóüzletből.
• Összesen 4 rúdra volt szükség

6. lépés: A tároló felépítése

• A kukát akrillemezek felhasználásával készítik, amelyeket elektromos szerszámokkal vágtak le, a méretek a CAD rajz alapján.
• A tartály egyes vágott részei ipari minőségű vízálló epoxigyanta segítségével vannak összerakva és összeragasztva.
• Az egész alváz és alkatrészei 4 mm -es rozsdamentes acél csavarok és 3 rozsdamentes acél csapok segítségével kerülnek összeszerelésre. A felhasznált anyák önpozitív reteszelések, hogy elkerüljék a megfelelést.
• A motorok elhelyezéséhez kör alakú lyukat készítettünk az akrillapok két oldalán

• Az akkumulátor és az elektronika burkolatát ezután 1 mm -es műanyag lemezből kivágják, és a házba csomagolják. A vezetékek nyílásai megfelelően lezártak és szigeteltek.

7. lépés: Lebegés

• A tisztán a szerkezethez kapcsolódó utolsó komponens a flotációs eszközök, amelyekkel az egész prototípus pozitív felhajtóerőt biztosít, valamint súlypontját hozzávetőlegesen a teljes prototípus geometriai középpontjához tartja.
• A flotációs berendezések polisztirolból (termokol) készültek. A megfelelő formázáshoz csiszolópapírt használtak
• Ezeket azután a helyeken rögzítették a kerethez az mSeal használatával, a fenti korlátok figyelembevételével.

8. lépés: Ultrahangos érzékelő támogatás

• 3D nyomtatással készült, és a hátlapokat ónlemezek felhasználásával készítették
• Mseal (egyfajta epoxi) használatával rögzítették

9. lépés: Elektronika

• A 12V -os ólomakkumulátor az egész rendszer áramellátására szolgál
• Párhuzamosan csatlakozott a Buck konverterrel és az L293d motorvezérlővel
• A Buck konverter 12 V -ról 5 V -ra alakítja át a rendszert
• Az IRF540n mosfet digitális kapcsolóként szolgál a szállítószalag motorjának vezérlésére
• A NodeMCU -t fő mikrokontrollerként használják, WiFi (hotspot) használatával csatlakozik a mobilhoz

10. lépés: Szállítószalag

• A helyi boltból vásárolt hálószövet felhasználásával készült
• A szövetet körkörösen vágták, hogy folyamatos legyen

11. lépés: Festés

A Skara szintetikus festékekkel festett

12. lépés: Skara Symbol lézervágás

• A sablont a barátom által készített házi lézerrel vágták le.
• Az anyag, amelyen a lézervágást végezték, matricalap

13. lépés: Kódolás

Előkódolási dolgok:

• Ehhez a projekthez az Arduino IDE -t használtam a NodeMCU programozásához. Ez a legegyszerűbb módszer, ha már használt Arduino -t, és nem kell új programozási nyelvet tanulnia, például a Python vagy a Lua.

• Ha még soha nem tette ezt, először hozzá kell adnia az ESP8266 kártya támogatását az Arduino szoftverhez.
• A Windows, Linux vagy MAC OSX legújabb verzióját az Arduino webhelyén találja: https://www.arduino.cc/en/main/softwareTöltse le ingyen, telepítse a számítógépére és indítsa el.
• Az Arduino IDE már számos tábla támogatását biztosítja: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún, stb. Sajnos az ESP8266 alapértelmezés szerint nem tartozik a támogatott fejlesztői táblák közé. Tehát ahhoz, hogy feltölthesse kódjait egy ESP8266 alaplapra, először hozzá kell adnia a tulajdonságait az Arduino szoftveréhez. Navigáljon a Fájl> Beállítások (Ctrl +, Windows operációs rendszer) menüponthoz; Adja hozzá a következő URL -t a További táblák kezelője szövegmezőhöz (amely a Beállítások ablak alján található):
• Ha a szövegdoboz nem üres, az azt jelenti, hogy korábban már hozzáadott más táblákat az Arduino IDE -n. Adjon hozzá vesszőt az előző és a fenti URL végéhez.
• Nyomja meg az "OK" gombot, és zárja be a Beállítások ablakot.
• Keresse meg az Eszközök> Tábla> Táblakezelő menüpontot az ESP8266 kártya hozzáadásához.
• Írja be az "ESP8266" kifejezést a keresőmezőbe, válassza az "esp8266 by ESP8266 Community" lehetőséget, és telepítse.
• Most az Arduino IDE készen áll arra, hogy sok ESP8266 alapú fejlesztői táblával dolgozzon, mint például az általános ESP8266, NodeMcu (amit ebben az oktatóanyagban használtam), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos stb.
• Ebben a projektben a Blynk könyvtárat használtam. A Blynk könyvtárat manuálisan kell telepíteni. Töltse le a Blynk könyvtárat a https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… Csomagolja ki a fájlt, és másolja át a mappákat az Arduino IDE könyvtárakba/eszközök mappáiba.

Fő kódolás:

• A kód feltöltése előtt frissítenie kell a Blynk hitelesítési kulcsot és a WiFi hitelesítő adatait (ssid és jelszó).

• Töltse le az alábbi kódot és könyvtárakat.
• Nyissa meg a megadott kódot ("végső kód") az Arduino IDE -ben, és töltse fel a NodeMCU -ba.
• Az okostelefon egyes érzékelői a Blynk -nel is használhatók. Ezúttal a gyorsulásmérőjével akartam irányítani a robotomat. Döntse meg a telefont, és a robot balra/jobbra fordul, vagy előre/hátra mozog.

14. lépés: A kód magyarázata

• Ebben a projektben csak az ESP8266 és Blynk könyvtárakat kellett használnom. A kód elejére kerülnek.

• Be kell állítania a Blynk engedélyezési kulcsát és a Wi-Fi hitelesítő adatait. Így az ESP8266 képes lesz elérni a Wi-Fi útválasztót, és várni a parancsokat a Blynk szerverről. Cserélje le a "írja be a saját jogosultsági kódját", XXXX és YYYY azonosító kulcsot (e-mailben kapja meg), a Wi-Fi hálózat SSID-jét és jelszavát.

• Határozza meg a h-hídhoz csatlakoztatott NodeMCU csapjait. Használhatja az egyes tűk GPIO -számának szó szerinti értékét (D1, D2 stb.).

15. lépés: A Blynk beállítása

• A Blynk egy olyan szolgáltatás, amelyet a hardver távoli vezérlésére terveztek internetkapcsolaton keresztül. Lehetővé teszi, hogy könnyedén hozzon létre tárgyak internete modulokat, és számos hardvert támogat, például Arduinos, ESP8266, Raspberry Pi stb.
• Segítségével adatokat küldhet Android vagy iOS okostelefonról (vagy táblagépről) távoli eszközre. Elolvashatja, tárolhatja és megjelenítheti például a harware -érzékelők által kapott adatokat.
• A Blynk App a felhasználói felület létrehozására szolgál. Különféle kütyükkel rendelkezik: gombok, csúszkák, joystick, kijelzők stb.
• Van egy „energia” fogalma. A felhasználók 2000 ingyenes energiaponttal kezdik. Minden (bármely projektben) használt widget fogyaszt némi energiát, ezáltal korlátozva a projektekben használt widgetek maximális számát. Például egy gomb 200 energiapontot fogyaszt. Így például akár 10 gombbal is létrehozhat egy felületet. A felhasználók extra energiapontokat vásárolhatnak, és bonyolultabb interfészeket és/vagy több különböző projektet hozhatnak létre.
• A Blynk App parancsai az interneten keresztül töltődnek fel a Blynk Serverre. Egy másik hardver (például egy NodeMCU) a Blynk Libraries segítségével olvassa el ezeket a parancsokat a szerverről, és végezzen műveleteket. A hardver bizonyos adatokat is továbbíthat a szerverre, amelyek megjelenhetnek az alkalmazásban.
• Töltse le a Blynk alkalmazást Androidra vagy iOS -re az alábbi linkekről:
• Telepítse az alkalmazást, és hozzon létre egy új fiókot. Ezt követően készen áll az első projekt létrehozására. Ezenkívül telepítenie kell a Blynk könyvtárakat és meg kell szereznie az azonosító kódot. A könyvtár telepítési eljárását az előző lépésben ismertettük.
• · A BLYNK_WRITE (V0) függvényt használtuk a gyorsulásmérő értékeinek leolvasására. Az y tengely gyorsulását használtuk annak szabályozására, hogy a robotnak jobbra/balra kell-e fordulnia, és a z tengelyes gyorsítással láthatjuk, hogy a robotnak előre vagy hátra kell-e mozognia. Ha a küszöbértékeket nem lépik túl, a motorok leállnak.
• Töltse le a blynk alkalmazást a mobilra Húzza a gyorsulásmérő objektumot a Widget Boxból, és tegye le a műszerfalra. A Gombbeállítások alatt virtuális tűt rendelhet kimenetként. Virtuális pin V0 -t használtam. A Blynk alkalmazásban meg kell szereznie az Auth Token -t.
• Lépjen a projektbeállításokhoz (anya ikon). Kézi/autonóm gomb esetén a V1 -et használtam az alkalmazásban A szállítószalaghoz V2 -t használtam kimenetként.
• A képeken az utolsó alkalmazás képernyőképét láthatja.

16. lépés: Végső összeszerelés

Csatoltam az összes alkatrészt

Így a projekt befejeződött

17. lépés: Hitelek

Szeretném megköszönni a barátaimnak:

1. Zeeshan Mallick: Segítségnyújtás a CAD modellben, alvázgyártás

2. Ambarish Pradeep: Tartalomírás

3. Patrick: 3d nyomtatás és lézervágás

Második díj az IoT Challenge -ben