Wipy: pārmērīgi motivēts tāfeles tīrītājs: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Ievads

Vai jums kādreiz ir apnicis tīrīt tāfeli? Vai esat kādreiz domājuši, cik daudz jūsu dzīve uzlabotos, ja robots varētu to izdarīt jūsu vietā? Tagad jums ir iespēja to realizēt, izmantojot Wipy: pārāk motivēto tāfeles tīrītāju. Wipy pareizi notīrīs jūsu apkaunojoši sliktos zīmējumus, un to pat darīs ar jauku smaidu. Jums tas pat nav jāaktivizē! Tas vienkārši iztīrīs dēli, kad to vismazāk gaidīsit … Uhhh …*klepus klepus*… mēs, protams, domājam: kad jums tas visvairāk nepieciešams!

Iespējas:

- Mūsu nākamais draugs varēs pielipt pie tāfeles, izmantojot magnētus, un varēs pārvietoties pa telpu, izmantojot satveramus riteņus.- Tas varēs sekot līnijai un izdzēst to, izmantojot līniju sekojošo sensoru un sūkli.- Wipy ir spēja izmērīt attālumu līdz rokai, izmantojot lidojuma laika sensoru.-Mēs piešķirsim Vipijai jauku personību, izmantojot nelielu OLED ekrānu.

Projekts tika veikts kā daļa no ITECH maģistra programmas skaitļošanas dizaina un digitālās izgatavošanas semināra.

Lasats Siriwardena, Saimons Luts un Tims Stārks

1. darbība: Wipy loģika

Wipy darbojas, pamatojoties uz līnijas sensora un lidojuma laika sensora mijiedarbību. Atkarībā no tā, kādu līniju tā nosaka un cik tuvu ir jūsu roka, Wipy reaģē vairākos veidos, kā redzams diagrammā.

2. solis: sastāvdaļas un teorija

Lai atkārtoti izveidotu šo apbrīnojamo modernās tīrīšanas tehnoloģijas daļu, jums būs nepieciešami šādi priekšmeti:

Sastāvdaļas

Lai izveidotu robota šasiju, jums būs nepieciešama piekļuve lāzera griezējam. Šajā gadījumā tika izmantots 3D printeris.

Visi pamatplāksnes elementi tika izgriezti no 500 x 250 x 4 mm plexiglas loksnes.

Mēs arī iesakām jums iegādāties Arduino komplektu, kas ietvers daudzas šī projekta pamatkomponentes (Amazon)

Bāze un korpuss

1 x 3D drukāts futrālis

1 x augšējā pamatne (Lasercut)

1 x vidējā pamatne (Lasercut)

1 x apakšējā pamatne (Lasercut)

36 x M3 uzgriežņi

5 x M3 skrūves 15 mm

4 x M3 skrūves 30 mm

2 x magnēti (mēs tos ieguvām šeit)

Galvenā elektronika

1 x Arduino Uno R3 vai vispārējs ekvivalents - (Amazon)

1 x Arduino paplašināšanas vairogs (iekļauts sākuma komplektā)

1 x mini maizes dēlis (iekļauts sākuma komplektā)

19 x džemperu vadi (iekļauti sākuma komplektā)

11 x [PAPILDU PAPILDUMS] bez lodēšanas vadi - (Amazon)

1 x strāvas banka ar vismaz 2 USB ligzdām - (Amazon). Izvairieties no lētām elektroenerģijas bankām, jo strāvas avots var būt neuzticams.

1 spole x CCA dubults vads strāvas bankas savienošanai ar Arduino & Motors - (Amazon)

1 x skrūvju spaiļu bloki - (Amazon)

Sensori un motori

1 x mikromotori, riteņu komplekts un kronšteinu komplekts - (Pimoroni)

1 x [IZVĒLES REZERVES] Motora kronšteinu 3D drukas fails - (Thingiverse)

1 x 0,91 collu OLED ekrāns - (Amazon

1 x L293D motora draivera IC - (Amazon)

1 x 5 kanālu IR līnijas izsekošanas sensors - (Amazon)

1 x lidojuma laika sensors (VL53L0X) - (Amazon)

Rīki

- Phillips galvas skrūvgriezis

- Skrūvgriezis ar plakanu galvu

- amatniecības nazis

- Santehnikas līmlente

Teorija

Līnijas izsekošanas sensors

Līnijas sensorā tiek izmantots piecu IR sensoru masīvs. Šie IR sensori spēj uzņemt krāsu uztveršanas iespējas. Sensoram ir emitētājs un uztvērējs. Emitētājs spēj uzņemt infrasarkanos viļņus, ja virsma ir ļoti atstarojoša (piemēram, balta virsma), tā vienlaikus atspoguļo vairāk viļņu atpakaļ IR uztvērējā. Ja virsma absorbē starojumu, piemēram, melnā krāsā, IR uztvērējs saņems mazāk starojuma. Lai sekotu līnijai, nepieciešami vismaz divi sensori.

Lai vadītu līdzstrāvas motorus, jums būs nepieciešams kāda veida draiveris, lai tos kontrolētu. I2C L293D motora vadītāja IC L293D ir motora vadītājs, kas ir lēts un salīdzinoši vienkāršs veids, kā kontrolēt divu līdzstrāvas motoru ātrumu un griešanās virzienu. Lai iegūtu plašāku informāciju par L293D, Lastminuteengineers piedāvā fantastisku pārskatu:

Lidojuma laika sensors: Šis sensors spēj izmērīt attālumu, izmantojot principu, kas jau ir ērti norādīts sensora nosaukumā: lidojuma laiks. Tas ir ļoti precīzs sensors, un to var atrast, piemēram, bezpilota lidaparātos vai LiDAR sistēmās. Tas spēj uzņemt lāzeru noteiktā virzienā un izmērīt laiku, kas nepieciešams lāzera atgriešanai, no tā var aprēķināt attālumu.

3. darbība. Pamatnes sagatavošana

Wipy ķermenis sastāv no divām daļām; lāzera griezuma pamatne un 3D iespiests futrālis.

1. Pamatnei atkarībā no materiāla to var griezt ar lāzeru vai ar roku. Lūdzu, atrodiet pievienoto failu komponentu sadaļā. Mēs iesakām izmantot izturīgus, bet vieglus materiālus, piemēram, akrila loksnes (3 - 4 mm) vai saplāksni (2,5 - 3 mm). Prototipēšanas posmā mēs izmantojām 10 mm putu serdi, kas strādāja īpaši labi, un pašreizējam dizainam vajadzētu strādāt ar to (būs nepieciešama precīza noregulēšana). Putu serdi ir arī viegli sagriezt ar rokām cilvēkiem, kuriem nav piekļuves lāzera griezējiem.

2. Korpuss tika iespiests ar PLA ar slāņa augstumu 0,2 mm un aizpildījuma blīvumu 25%. Mēs arī iesakām sienas biezumu 0,8 mm.

4. darbība: elektronikas salikšana: motora draiveris un I2C

Elektronikas salikšana vispirms sāksim ar L293D motora draiveri.

1. Pielīmējiet mini maizes dēli pie Arduino pagarinājuma vairoga.
2. Novietojiet L293D mini maizes dēļa pašā galā (kur mazais plastmasas savienojuma gabals izceļas īsajā pusē). Ņemiet vērā, ka pilnam aplim L293D augšpusē jābūt tāfeles beigās.
3. Vispirms pievienojiet visus savienojuma vadus bez lodēšanas
4. Pievienojiet atlikušos vadus Arduino un pēc tam motoriem. Nav svarīgi, vai sajaucat savu motoru vadu secību, jo jūs uzzināsit, kad jūsu motors griežas nepareizi.
5. Ielādējiet motoru parauga kodu Arduino, lai tos pārbaudītu - to var atrast šīs lapas apakšā: (parauga kods Motors)

5. solis: pamatnes salikšana

Lai saliktu pamatni, mēs iesakām šādu secību.

1. Vispirms pievienojiet motorus augšējai pamatnei, izmantojot kronšteinus. Kronšteini izmanto M2 uzgriežņus un skrūves. Uzmanīgi veltiet laiku skrūvju ieskrūvēšanai, jo tās ir diezgan mazas un viltīgas.
2. Pievienojiet Arduino augšējai plāksnei, pārliecinieties, ka Arduino ir atvienots no kronšteina. Lai to savienotu, izmantojiet M2 skrūves. Ja M2 skrūves nav jūsu īpašumā, varat izmantot arī M3, taču tas prasa mazliet lielāku spēku.
3. Tālāk: piestipriniet skrūves magnētiem, pabīdiet apakšējo plāksni virs skrūvēm un piestipriniet skrūves pie vidējās plāksnes norādītajās vietās. Tagad pievienojiet vidējo un apakšējo plāksni.
4. Piestipriniet līnijas sensoru pie vidējās plāksnes, izmantojot norādītās skrūves. Noteikti ievietojiet blakus esošās skrūves arī vidējā plāksnē, jo, piestiprinot līnijas sensoru, caurumi vairs nav pieejami.
5. Pievienojiet visas skrūves vidējā plāksnē, kas savienojas ar augšējo pamatni.
6. Visbeidzot, novietojiet un pievelciet augšējo pamatnes plāksni pie pārējās pamatnes.

6. solis: magnēta trakums

Tagad nāk sarežģītā daļa, izmēģinot savu Wipy uz vertikālās tāfeles. Šī daļa ir balstīta uz nelielu izmēģinājumu un kļūdu, jo ir labs līdzsvars starp:

- Magnēti ir pārāk spēcīgi, tāpēc riteņi nevar kustēties.- Magnēti nav pietiekami spēcīgi, tāpēc Wipy nokrīt no dēļa.

Magnēti, kurus mēs izmantojām, ir spēcīgi, iespējams, mazliet pārāk stipri. Izmantojot starplikas starp dēli un magnētiem, vilkmi var samazināt. Starplikas arī nodrošina, ka skrūves augšdaļa nepieskaras tāfelei. Starplikas var piestiprināt pie magnēta, izmantojot līmi, vai, prototipēšanas fāzē: daudz pīles.

Mums ir daži padomi, kā panākt, lai magnēti darbotos pareizi:

- Magnēts starp riteņiem ir paredzēts riteņu ievilkšanai dēlī, lai riteņiem būtu lielāka saķere. Pārliecinieties, ka šis magnēts ir tikai augstāks par riteņu līmeni.- Pārliecinieties, vai robots atrodas nelielā leņķī pret aizmugurējo magnētu.- Sāciet eksperimentēt ar vairākiem (mazākiem) magnētiem aizmugurē. Kā mazāku magnētu masīvs var sākt liegt robotam braukt pa apļiem.

Tagad riteņiem vajadzētu griezties tajā pašā virzienā. Tagad izmēģiniet to uz tāfeles un raudiet prieka asaras, ja tas beidzot darbojas. Tagad ir pienācis laiks nelielai uzvaras ballītei.

7. solis: vairāk sensoru, vairāk jautrības

Tagad, kad motori un magnēti lieliski spēlējas ar citiem, ir pienācis laiks pievienot Wipy dažas (bezjēdzīgas) funkcijas.

1. Līnijas sensors Izmantojot pievienoto kabeli, savienojiet līnijas sensoru ar maizes dēli, kā norādīts. Diagrammas zaļais kabelis ir paredzēts SCL, bet balts - SDA.

2. Pievienojiet ekrānuPievienosim Wipy jauko seju, kā norādīts.

3. Visbeidzot, pievienojiet attāluma sensoru, kā norādīts. Šis sensors noteiks, cik tas ir pie rokas, un attiecīgi apstāsies. Tas arī piešķir Wipy (kaitinošo) funkciju noslaucīt dēli brīdī, kad sākat zīmēt uz tāfeles.

4. Augšupielādes kods

Tagad, kad visi sensori ir pievienoti, mēs varam sākt kodēšanu. Ielādējiet pievienoto koda failu un skatiet, kā Wipy atdzīvojas. Kodā ir komentāri, kas palīdzēs jums to saprast. Noteikti lejupielādējiet atbilstošās bibliotēkas no skices> Iekļaut bibliotēku> Pārvaldīt bibliotēku. Lidojuma laika (VL53L0X.h) sensoru bibliotēku var atrast (šeit)

5. Jauda

Lai darbinātu motorus un Arduino, kamēr Wipy ar prieku parādās virs tāfeles, mēs iesakām ārēju akumulatoru. Piemēram, varat to novietot tāfeles augšējā stūrī un vadīt kabeļus līdz Wipy. Wipy būs nepieciešami divi barošanas avoti: 1 Arduino un 1 motoriem, kā norādīts fotoattēlā. Mēs nolēmām izmantot jaudas banku, kas izvada 2x 5V 2A. Pievienojiet vienu tieši Arduino (Vin, USB vai barošanas portā). Pārliecinieties, vai, pievienojot to Vin, ir pietiekami daudz enerģijas Arduino un visiem sensoriem.

6. Visu saliekot kopā

Lai visu saliktu kopā, mēs iesakām pielīmēt OLED un lidojuma laika sensoru pie korpusa un pēc tam, izmantojot divpusēju lenti, savienot korpusu ar pamatni.

8. solis: Vai vēlaties vairāk noslaucītu emociju?

Ja vēlaties izveidot savu Wipy emociju, rīkojieties šādi:

1. Radiet savas apbrīnojamās emocijas, izmantojot jebkuru grafikas programmatūru (Adobe Photoshop, GIMP utt.), Kas var ietaupīt bitkartes attēlus. Pārliecinieties, ka izšķirtspēja ir tāda pati kā ekrānam. Mūsu gadījumā tas ir 128 x 32 pikseļi.
2. Tālāk mums šīs bitkartes jāpārvērš kodā. Šim nolūkam mēs varam izmantot tiešsaistes rīku image2cpp. Augšupielādējiet attēlus, kurus vēlaties konvertēt
3. Pēc augšupielādes pārliecinieties, vai iestatījumi ir pareizi, piemēram, izšķirtspēja un orientācija. Kad viss ir pareizi, nomainiet “Koda izvades formātu” uz “Arduino kods” un noteikti izmantojiet tādu pašu identifikatoru kā jebkuru emociju, kuru vēlaties aizstāt.
4. Kad esat pabeidzis, noklikšķiniet uz "Ģenerēt kodu" un nomainiet kodu Arduino skicē.

Otrā vieta Arduino konkursā 2019