Galīgā alus tenisa mašīna - PongMate CyberCannon Mark III: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Ievads

PongMate CyberCannon Mark III ir jaunākā un vismodernākā alus tenisa tehnoloģija, kas jebkad pārdota sabiedrībai. Izmantojot jauno CyberCannon, jebkura persona var kļūt par visvairāk baidīto spēlētāju pie alus tenisa galda. Kā tas ir iespējams? Nu, CyberCannon Mark III apvieno vismodernāko palaišanas sistēmu, papildu lidojuma kontroles sistēmu un mērķēšanas kalibrēšanas sistēmu, lai nodrošinātu, ka katra galda tenisa bumba tiek izšauta ar visaugstāko iespējamo precizitāti. Lūk, kā tas darbojas:

PongMate palaišanas sistēma sastāv no iekraušanas un šaušanas mehānisma, ko izstrādājuši augstākā līmeņa vācu un amerikāņu inženieri un kas garantē maksimālu efektivitāti uz galda. Ielādējiet bumbu, nospiediet pogu un šaut. SG90 180 grādu servo nodrošinās, ka bumba tiek precīzi iestumta pareizajā sitienā. Lai pārliecinātos, ka ballītē nekad nepietrūks sulas un turpināsiet sēriju, PongMate CyberCannon Mark III palaišanas sistēma darbojas nevis ar 2, ne 4, bet tieši ar 6 uzlādējamām AA baterijām, kas darbojas līdz 9V un 6600 mA, lai darbinātu abus līdzstrāvas motorus.

Papildu lidojuma kontroles sistēma izmanto vismodernākās sensoru un lāzera tehnoloģijas, lai aprēķinātu galda tenisa bumbas optimālo trajektoriju. Ar akselerometra un lidojuma laika sensoru palīdzību PongMate CyberCannon Mark III var aprēķināt precīzu lietotāja pozīciju attiecībā pret mērķa kausu.

Lai vizuāli novirzītu lietotāju uz pareizo uzņemšanas augstumu un leņķi, mērķēšanas kalibrēšanas sistēma ir veidota ar gravitācijas līmeni un 5 LED saskarni, lai nodrošinātu, ka pirms palaišanas ir sasniegta atbilstošā pozīcija.

PongMate CyberCannon Mark III nav tīri tehniska inženierija. Produkta ergonomiskajā dizainā tika ieguldīti tūkstošiem stundu pētījumi. Ar rokām sašūtas itāļu velcro siksnas ir integrētas masīvkoka pamatplāksnē un pielāgojamas jebkuram rokas izmēram. Zem papildu FlightControl sistēmas ir piestiprināts izturīgs sprūda rokturis, lai nodrošinātu stabilu saķeri pat pēc pāris pintēm Štutgartes labākā.

Tātad, ja jūs vēlaties labi iemācīties alus pongu, ja vēlaties būt uzvarētāju komandā un ja vēlaties pārsteigt visus ballītē, jums ir nepieciešams PongMate CyberCannon Mark III, un jūs nekad nepalaidīsit garām nevienu metienu vēlreiz.

1. darbība: aparatūra un elektronika

Zemāk varat atrast visu aparatūru, elektroniskos komponentus un rīkus, kas nepieciešami, lai izveidotu PongMate CyberCannon Mark III. Elektronikas sadaļa ir sadalīta četrās apakšnodaļās-vadības bloks, palaišanas sistēma, papildu lidojuma kontroles sistēma un mērķēšanas kalibrēšanas sistēma-lai parādītu, kuras sastāvdaļas ir nepieciešamas dažādām CyberCannon daļām. Ir nodrošinātas saites uz visu elektronisko komponentu iegādes iespējām; tomēr mēs īpaši neatbalstām nevienu no saistītajiem mazumtirgotājiem.

Aparatūra

15-20 cm PVC notekcaurule (Ø 50 mm)

4x kabeļu kaklasaite

600x400mm saplākšņa loksne (4mm)

1x durvju eņģes

1 m velcro aizdare

12 cm PVC caurule (Ø 20 mm)

Koka līme

Super līme

Elektriskā lente

8x M3 koka skrūves

8x M2 koka skrūves

2x M4 50 mm skrūve

2x mazgātājs

4x M4 18 mm vītņota piedurkne

2x M4 skrūves uzgrieznis

Elektronika

Kontroles vienība

Arduino Uno

Mini maizes dēlis

Jumper vadi

Akumulatora turētājs

2x akumulatora savienotāja kabelis

6x uzlādējamas AA baterijas (katra 1,5V)

9v bloka akumulators

Spiedpogas slēdzis

Palaišanas sistēma

2x līdzstrāvas motors 6-12V

L293D motora vadītāja IC

Servo motors

Palaišanas poga

2x putu gumijas riteņi (45 mm)

2x samazināšanas ligzda (Ø 2 mm)

Papildu FlightControl sistēma

Akselerometrs MPU-6050

VL53L1X Lidojuma laika (ToF) sensors

ANGEEK 5V KY-008 650nm lāzera sensora modulis

Mērķa kalibrēšanas sistēma

2D gravitācijas līmenis

5x 8 bitu WS2812 RGB gaismas diodes

Europlatine (lodēšana) vai maizes dēlis

Rīki

Kastes griezējs

Ieraudzīja

Skrūvgriezis

Adata un diegs

Lodāmurs un lodēt*

*Maizes dēlis ir alternatīva lodēšanai.

Papildus

2x galda tenisa bumbiņas

20x Sarkanie kausi

Alus (vai ūdens)

2. solis: loģika

PongMate CyberCannon Mark III pamatā ir loģika, kas vienkāršo attiecības starp sistēmas mainīgajiem un līdzstrāvas motora apgriezienu skaitu, lai nošautu katru galda tenisa bumbu pareizā attālumā. Ja CyberCannon būtu stacionārs palaidējs ar fiksētu leņķi, tad līdzstrāvas motora apgriezienu skaita aprēķins būtu diezgan vienkārša sakarība starp palaišanas attālumu līdz krūzītei un dzinējiem piegādāto jaudu. Tomēr, tā kā CyberCannon ir uz rokas piestiprināta mašīna, aprēķinot līdzstrāvas motora apgriezienu skaitu, papildus horizontālajam attālumam jāņem vērā vertikālais attālums no palaišanas ierīces līdz krūzītei un palaišanas leņķis. Pareiza risinājuma atrašana četru mainīgo sistēmai, kuras rīcībā ir tikai izmēģinājumi un kļūdas, būtu ārkārtīgi grūts un garlaicīgs uzdevums. Pieņemot, ka mēs varējām atrast šo korelāciju, tomēr nelielas nesējraķetes un sensora rādījumu neatbilstības mūsu sistēmā joprojām radīs pietiekami daudz neprecizitātes, tāpēc nav jēgas pievienot tik lielu precizitāti līdzstrāvas motora ātruma aprēķinam. Galu galā mēs nolēmām, ka vislabāk būtu mēģināt novērst pēc iespējas vairāk mainīgo, lai līdzstrāvas motora apgriezienu skaitu varētu saprātīgi noteikt, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas, un lietotājam būtu saprotami rezultāti. Piemēram, lietotājam ir daudz vieglāk saprast, ka līdzstrāvas motora ātrums palielinās, palielinoties horizontālajam attālumam, un samazinās, samazinoties horizontālajam attālumam. Ja līdzstrāvas motora ātruma vienādojumam būtu pārāk daudz mainīgo, tad nebūtu intuitīvi, kā tiek aprēķināts līdzstrāvas motora ātrums.

Atkal galvenie mūsu sistēmas mainīgie ir horizontālais attālums, vertikālais attālums, palaišanas leņķis un līdzstrāvas motora ātrums. Lai iegūtu konsekventākus rezultātus, mēs nolēmām novērst vertikālo attālumu un palaišanas leņķi no līdzstrāvas motora ātruma aprēķina, fiksējot šos mainīgos. Vadot lietotāju pareizajā augstumā un leņķī ar mērķēšanas kalibrēšanas sistēmu, mēs varējām noteikt vertikālo attālumu un palaišanas leņķi. Konkrētāk, pareizais vertikālais attālums tiek norādīts, kad piecu LED saskarnes vidējās trīs gaismas diodes kļūst zaļas, un pareizais palaišanas leņķis ir norādīts, kad burbuļi divu asu gravitācijas līmenī ir centrēti starp melnajām līnijām. Šajā brīdī vienīgie atlikušie mainīgie ir horizontālais attālums un līdzstrāvas motora ātrums. Tas nozīmē, ka horizontālais attālums jāaprēķina no sensoru datiem, jo horizontālo attālumu nevar izmērīt tieši. Tā vietā var izmērīt un izmantot horizontālā attāluma aprēķināšanai tiešo attālumu no nesējraķetes līdz krūzītei un leņķi no horizontālās plaknes. Mēs izmantojām VL53L1X ToF sensoru, lai izmērītu attālumu no nesējraķetes līdz krūzītei, un MPU-6050 akselerometru, lai izmērītu leņķi no horizontālās plaknes. Šī aprēķina matemātika ir ļoti vienkārša, un to var redzēt šīs sadaļas pievienotajā attēlā. Būtībā vienīgā formula, kas nepieciešama, lai aprēķinātu horizontālo attālumu no šiem diviem sensora rādījumiem, ir Sinusu likums.

Kad ir aprēķināts horizontālais attālums, vienīgais, kas jādara, ir atrast korelāciju starp šo attālumu un līdzstrāvas motora ātrumu, ko mēs atrisinājām, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas. Šo vērtību diagramma ir redzama pievienotajā attēlā. Mēs gaidījām, ka attiecība starp horizontālo attālumu un līdzstrāvas motora ātrumu būs lineāra, taču mēs bijām pārsteigti, uzzinot, ka tā faktiski seko līknei, kas ir vairāk līdzīga kuba saknes funkcijai. Kad šīs vērtības tika noteiktas, tās tika kodētas Arduino skriptā. Visu šo detaļu galīgo ieviešanu var redzēt šajā videoklipā šeit, kur LED saskarne mainās, norādot relatīvo augstumu līdz mērķim, un līdzstrāvas motora ātrums var tikt mainīts, mainoties dažādām sensoru ievades vērtībām.

3. solis: Aparatūras uzbūve

PongMate CyberCannon Mark III aparatūras konstrukcija ir jauka ar to, ka jūs varat būt ātra un raupja ar to mājās vai būt stabila un precīza, izmantojot CNC mašīnu vai 3D printeri. Mēs izvēlējāmies pirmo iespēju un izmantojām kastes griezēju, lai sagrieztu 4 mm saplākšņa loksnes mūsu dizainam; tomēr mēs nodrošinājām CNC detaļu lapu, ja vēlaties izmantot šo iespēju. Saplākšņa slāņi tika veidoti tā, lai dažādās CyberCannon sastāvdaļas varētu pēc iespējas integrēt. Piemēram, palaišanas sistēmas pamatplāksnē ir izgriezumi Arduino, baterijām, maizei un Velcro siksnām, bet papildu FlightControl sistēmas pamatplāksnei ir izgriezumi, kas izveido tuneli sensora vadiem un paslēpj skrūves, kas piestiprina sprūda rokturis. Kad visi gabali ir izgriezti no saplākšņa loksnēm, varat tos pielīmēt kopā, veidojot CyberCannon pamatplāksnes. Līmējot, mēs uzskatām, ka ir svarīgi patiešām pārbaudīt, vai viss ir sakārtots pareizi, kā arī iesakām izmantot skavas vai dažas grāmatas, lai izdarītu spiedienu, kamēr gabali izžūst. Pirms sākat piestiprināt trauslākas detaļas, piemēram, palaišanas cauruli un elektroniku, iesakām uzšūt Velcro siksnas, jo, iespējams, vajadzēs apgriezt pamatplāksni, lai ievietotu siksnas un atvieglotu šūšanu. Palaišanas caurulei jābūt sagrieztai, lai tā atbilstu riteņiem, kurus jūs varat iegādāties, un ļautu servomotorim pareizi darboties, lai iebīdītu bumbiņu riteņos. Mēs iesakām riteņus nedaudz saspiest, lai tos varētu novietot tuvāk viens otram nekā galda tenisa bumbiņas diametrs, kas nodrošina spēcīgāku un konsekventāku šāvienu. Tādā pašā veidā ir svarīgi arī, lai līdzstrāvas motori būtu cieši nostiprināti un nekustētos, kad bumba tiek saspiesta starp riteņiem; pretējā gadījumā bumba zaudēs spēku un konsekvenci. Mēs arī iesakām pārliecināties, ka visas iegādātās skrūves ir ievietotas jūsu elektronisko komponentu caurumos, lai tās nesabojātu un vēlreiz pārbaudītu, vai starp dažādām detaļām, kuras ieskrūvējat pamatnē, nebūs skrūvju konfliktu plāksnes. Neatkarīgi no tā, cik precīzi vēlaties būt CyberCannon aparatūras būvniecības laikā, labākais veids, kā gūt panākumus, ir tikai sākt veidot un izdomāt sīkās detaļas.

4. solis: elektronikas montāža

Elektronikas montāža sākumā var šķist viegls solis, salīdzinot ar aparatūras konstrukciju; tomēr šo fāzi nevajadzētu novērtēt par zemu, jo tā ir ārkārtīgi svarīga. Viens nepareizs vads var traucēt CyberCannon pareizi darboties vai pat iznīcināt dažas elektriskās sastāvdaļas. Labākais veids, kā turpināt elektronikas montāžu, ir vienkārši ievērot pievienotajos attēlos sniegto shēmu un vēlreiz pārbaudīt, vai nekad nesajaucat barošanas avotu un zemējuma vadus. Ir svarīgi atzīmēt, ka līdzstrāvas motorus darbinājām ar sešām 1,5 V uzlādējamām AA baterijām, nevis vienu 9 V bloka akumulatoru, tāpat kā pārējā elektronika, jo mēs atklājām, ka sešas AA baterijas nodrošināja vienmērīgāku jaudu līdzstrāvas motoriem. Kad esat pabeidzis elektronikas montāžu, viss, kas jums jādara, ir augšupielādēt Arduino kodu, un jūsu PongMate CyberCannon Mark III sāks darboties.

5. darbība: Arduino kods

Pieņemot, ka esat iestatījis visu pareizi, pievienotais Arduino kods ir viss, kas jums nepieciešams, lai CyberCannon būtu gatavs lietošanai. Faila sākumā mēs esam uzrakstījuši komentārus, kas izskaidro visus piemērus un bibliotēkas, kuras mēs izmantojām, lai palīdzētu mums ieviest dažādu elektronisko komponentu kodu. Šie resursi var būt ļoti noderīgi izpētei, ja vēlaties iegūt papildu informāciju vai labāk izprast šo komponentu darbību. Pēc šiem komentāriem jūs atradīsit mainīgās definīcijas visiem komponentiem, kas tiek izmantoti mūsu skriptā. Šeit jūs varat mainīt daudzas kodētas vērtības, piemēram, līdzstrāvas motora ātruma vērtības, kas jums būs jādara, kalibrējot līdzstrāvas motorus ar horizontālo attālumu. Ja jums ir iepriekšēja pieredze ar Arduino, jūs zināt, ka divas galvenās Arduino skripta daļas ir iestatīšanas () un cilpas () funkcijas. Šajā failā iestatīšanas funkciju var vairāk vai mazāk ignorēt, izņemot VL53L1X ToF sensora kodu, kuram ir viena rinda, kur, ja vēlaties, var mainīt sensora attāluma režīmu. Cilpas funkcija ir vieta, kur no sensoriem tiek nolasītas attāluma un leņķa vērtības, lai aprēķinātu horizontālo attālumu un citus mainīgos. Kā mēs jau minējām iepriekš, šīs vērtības tiek izmantotas, lai noteiktu līdzstrāvas motora ātrumu un LED vērtības, izsaucot papildu funkcijas ārpus cilpas funkcijas. Viena problēma, ar kuru mēs saskārāmies, bija tā, ka no sensoriem izrietošās vērtības ievērojami atšķirsies pašu elektrokomponentu neatbilstību dēļ. Piemēram, nepieskaroties CyberCannon, gan attāluma, gan leņķa vērtības būtu pietiekami atšķirīgas, lai izraisītu līdzstrāvas motora apgriezienu skaita svārstības. Lai atrisinātu šo problēmu, mēs ieviesām slīdošo vidējo rādītāju, kas aprēķinātu pašreizējo attālumu un leņķi, vidēji aprēķinot 20 jaunākās sensora vērtības. Tas uzreiz novērsa problēmas, kas mums radās ar sensoru neatbilstībām, un izlīdzināja mūsu LED un līdzstrāvas motoru aprēķinus. Jāpiemin, ka šis skripts nekādā ziņā nav ideāls un noteikti ir dažas kļūdas, kuras vēl ir jāizstrādā. Piemēram, kad mēs pārbaudījām CyberCannon, kods nejauši iesaldēja apmēram katru trešo reizi, kad mēs to ieslēdzām. Mēs esam rūpīgi izskatījuši kodu, bet neesam spējuši atrast problēmu; tāpēc neuztraucieties, ja tas notiek ar jums. Tomēr, ja jums izdodas atrast mūsu koda problēmu, lūdzu, informējiet mūs!

6. solis: iznīciniet konkurenci

Mēs ceram, ka šī pamācība sniedza jums skaidru pamācību, kā izveidot savu CyberCannon, un lūdzam tikai izturēties pret saviem draugiem, kad spēlējat viņus nākamajā ballītē!

Grants Galovijs un Nils Opgenorts