SKARA- Autonomous Plus manuālais peldbaseina tīrīšanas robots: 17 soļi (ar attēliem)

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

• Laiks ir nauda, un roku darbs ir dārgs. Līdz ar automatizācijas tehnoloģiju parādīšanos un attīstību, ir jāizstrādā bezrūpīgs risinājums māju īpašniekiem, biedrībām un klubiem, lai attīrītu baseinus no ikdienas dzīves gružiem un netīrumiem, lai saglabātu savu personīgo higiēnu, kā arī noteiktu dzīves līmeni.
• Risinot šo dilemmu, es izstrādāju manuālu cum autonomu baseina virsmas tīrīšanas mašīnu. Pateicoties vienkāršajiem, bet novatoriskajiem mehānismiem, atstājiet to nakti netīrā baseinā un pamodieties, lai tas netīrītos un netīrumus.
• Automātam ir divi funkcionalitātes režīmi, viens autonoms, kuru var ieslēgt, nospiežot pogu ar tālruni un atstāt bez uzraudzības, lai veiktu savu darbu, un cits manuālais režīms, lai iegūtu šos īpašos zaru gabalus un lapas, kad laiks ir ļoti svarīgs. Manuālā režīmā tālrunī varat izmantot akselerometru, lai kontrolētu robota kustību līdzīgi kā sacīkšu spēles spēlēšana pa tālruni. Pielāgota lietotne tika izveidota, izmantojot lietotni Blynk, un akselerometra rādījumi tiek nosūtīti uz galveno serveri un atpakaļ uz mobilo, pēc tam caur karsto punktu pārslēgšanas dati tiek nosūtīti uz NodeMCU.
• Pat šodien mājas tīrīšanas roboti tiek uzskatīti par eksotiskām ierīcēm vai luksusa rotaļlietām, tāpēc, lai mainītu šo domāšanas veidu, es to izstrādāju pati. Tādējādi projektā galvenais mērķis bija izstrādāt un ražot autonomu baseina virsmu tīrītāju, izmantojot pieejamās un lētās tehnoloģijas, lai viss prototips būtu rentabls un līdz ar to lielākā daļa cilvēku to varētu uzbūvēt savās mājās tāpat kā es.

1. darbība: darba mehānisms

Kustība un kolekcija:

• Mūsu prototipa pamatmehānisms sastāv no nepārtraukti rotējošas konveijera lentes, lai savāktu gružus un netīrumus.
• Divi motori, kas vada pārvietošanai nepieciešamos ūdens ratus.

Navigācija:

• Manuālais režīms: izmantojot Mobile akselerometra datus, var kontrolēt Skara virzienu. Tādējādi personai vienkārši jāpagriež tālrunis.
• Autonomais režīms: esmu ieviesis nejaušinātu kustību, kas papildina šķēršļu novēršanas algoritmu, lai palīdzētu automātam, kad tas uztver sienas tuvumu. Šķēršļu noteikšanai tiek izmantoti divi ultraskaņas sensori.

2. darbība: CAD modelis

• CAD modelis tika veikts vietnē SolidWorks
• Šajā instrukcijā varat atrast cad failu

3. darbība: sastāvdaļas

Mehānisks:

1. Lāzera griešanas paneļi -2nos
2. 4 mm akrila loksne
3. Termokola vai polistirola loksne
4. Virpas griezuma stieņi
5. Izliekta plastmasas loksne (koka apdare)
6. 3D drukātas detaļas
7. Skrūves un uzgriežņi
8. Trafarets ("Skara" druka)
9. Mseal- epoksīdsveķis
10. Tīkla audums

Rīki:

• Smilšpapīrs
• Krāsas
• Leņķa slīpmašīnas
• Urbis
• Griezēji
• Cits elektroinstruments

Elektronika:

• NodeMCU
• Skrūvju savienotāji: 2 un 3 tapas
• Buck pārveidotājs mini 360
• Pārslēgšanas slēdzis
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- tranzistors
• 4,7K rezistors
• Viena kodola vads
• L293d- Motora vadītājs
• Ultraskaņas sensors- 2NOS
• 100 apgr./min līdzstrāvas motors - 3nos
• 12v svina skābes akumulators
• Lādētājs
• Lodēšanas dēlis
• Lodēšanas stieple
• Lodēšanas stienis

4. darbība: 3D drukāšana

• 3D drukāšanu veica mājās samontēts printeris, ko veica viens no maniem draugiem
• Jūs varat atrast 4 failus, kas jāizdrukā 3D formātā

• Daļas tika izdrukātas 3D formātā, pārveidojot 3D CAD failu stl formātā.

• Ūdens ritenim ir intuitīvs dizains ar spārnu formas spurām, kas efektīvāk izspiež ūdeni nekā tradicionālie modeļi. Tas palīdz mazināt motora slodzi, kā arī ievērojami palielināt automāta pārvietošanās ātrumu.

5. solis: lāzera griezuma paneļi un virpas stieņi

Sānu paneļi:

• Lai padarītu CAD atveidojumu par realitāti, prototipa konstrukcijai jāizvēlas materiāli, kas rūpīgi jāizvērtē, paturot prātā, ka visai konstrukcijai jābūt tīrai pozitīvai peldspējai.
• Galveno struktūru var redzēt attēlā. Sākotnējā rāmja izvēle bija izmantot 7. sērijas alumīniju, jo tā svars bija vieglāks, tā izturība pret koroziju un konstrukcijas stingrība bija labāka. Tomēr, tā kā materiāls nebija pieejams vietējā tirgū, man tas bija jāizgatavo ar Mild Steel.
• Sānu rāmis Cad tika pārveidots. DXF formātā un nodots pārdevējam. Jūs varat atrast šajā instrukcijā pievienoto failu.
• Lāzera griešana tika veikta uz LCG3015
• Šajā vietnē varat arī veikt griešanu ar lāzeru (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Virpas stieņi:

• Stieņi, kas savieno divus paneļus un atbalsta tvertni, tika izgatavoti, apstrādājot virpu no vietējā ražošanas veikala.
• Kopā bija nepieciešami 4 stieņi

6. darbība: atkritumu tvertnes uzbūve

• Tvertne ir izgatavota, izmantojot akrila loksnes, kuras tika sagrieztas, izmantojot elektroinstrumentus ar izmēriem, ņemot vērā CAD rasējumu.
• Atkritumu tvertnes atsevišķās griezuma daļas tiek saliktas un salīmētas kopā, izmantojot rūpnieciskas kvalitātes ūdensnecaurlaidīgus epoksīda sveķus.
• Visa šasija un tās sastāvdaļas ir saliktas kopā, izmantojot 4 mm nerūsējošā tērauda skrūves un 3 nerūsējošā tērauda tapas. Izmantotie uzgriežņi ir pašpozitīvi bloķējami, lai izvairītos no jebkāda veida atbilstības.
• Motoru ievietošanai tika veikts apļveida caurums 2 akrila loksņu pusēs

• Pēc tam akumulatora un elektronikas korpuss tiek izgriezts no 1 mm plastmasas loksnes un iepakots šasijā. Atveres vadiem ir pienācīgi noslēgtas un izolētas.

7. solis: peldēšana

• Pēdējā sastāvdaļa, kas saistīta tikai ar struktūru, ir peldēšanas ierīces, kuras izmanto, lai visam prototipam piešķirtu pozitīvu peldspēju, kā arī saglabātu tā smaguma centru līdz aptuveni visa prototipa ģeometriskajam centram.
• Peldēšanas ierīces tika izgatavotas no polistirola (termokola). Lai tos pareizi veidotu, tika izmantots smilšpapīrs
• Pēc tam tie tika pievienoti rāmim vietās, izmantojot mSeal, aprēķinot, ņemot vērā iepriekš minētos ierobežojumus.

8. solis: Ultraskaņas sensora atbalsts

• Tas bija 3D drukāts, un aizmugurējās plāksnes tika izgatavotas, izmantojot alvas plāksnes
• Tas tika piestiprināts, izmantojot mseal (sava veida epoksīdu)

9. solis: elektronika

• 12V svina skābes akumulators tiek izmantots visas sistēmas barošanai
• Tas tika savienots paralēli ar buck pārveidotāju un L293d motora kontrolieri
• Buck pārveidotājs sistēmai pārveido 12v uz 5v
• IRF540n mosfet tiek izmantots kā digitālais slēdzis, lai kontrolētu konveijera lentes motoru
• NodeMCU tiek izmantots kā galvenais mikrokontrolleris, tas savienojas ar mobilo tālruni, izmantojot WiFi (karsto punktu)

10. solis: konveijera lente

• Tas tika izgatavots, izmantojot vietējā veikalā iegādāto tīkla audumu
• Audums tika sagriezts piestiprināts apļveida veidā, lai padarītu to nepārtrauktu

11. solis: krāsošana

Skara tika krāsota, izmantojot sintētiskās krāsas

12. solis: Skara simbola lāzera griezums

• Trafarets tika sagriezts, izmantojot mana drauga mājās gatavotu lāzeru.
• Materiāls, uz kura tika veikta griešana ar lāzeru, ir uzlīmes lapa

13. darbība: kodēšana

Iepriekšēja kodēšana:

• Šim projektam es izmantoju Arduino IDE sava NodeMCU programmēšanai. Tas ir vieglākais veids, ja jūs jau esat izmantojis Arduino, un jums nevajadzēs apgūt jaunu programmēšanas valodu, piemēram, piemēram, Python vai Lua.

• Ja jūs to nekad neesat darījis, vispirms Arduino programmatūrai jāpievieno ESP8266 plates atbalsts.
• Jaunāko Windows, Linux vai MAC OSX versiju varat atrast Arduino vietnē: https://www.arduino.cc/en/main/softwareLejupielādējiet to bez maksas, instalējiet to savā datorā un palaidiet to.
• Arduino IDE jau ir pieejams daudzu dažādu dēļu atbalstam: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún uc. Tātad, lai augšupielādētu kodus ESP8266 pamatplatē, vispirms tās īpašības jāpievieno Arduino programmatūrai. Virzieties uz Fails> Preferences (Ctrl +, operētājsistēmā Windows); Pievienojiet šādu URL tekstlodziņam Papildu dēļu pārvaldnieks (tas, kas atrodas loga Preferences apakšā):
• Ja tekstlodziņš nebija tukšs, tas nozīmē, ka Arduino IDE jau iepriekš bija pievienojis citus dēļus. Iepriekšējā un iepriekš minētā URL beigās pievienojiet komatu.
• Noklikšķiniet uz pogas "Labi" un aizveriet preferenču logu.

• Dodieties uz Rīki> Padome> Dēļu pārvaldnieks, lai pievienotu savu ESP8266 plāksni.

• Meklēšanas tekstlodziņā ierakstiet "ESP8266", atlasiet "esp8266 by ESP8266 Community" un instalējiet to.
• Tagad jūsu Arduino IDE būs gatavs darbam ar daudziem uz ESP8266 balstītiem izstrādes dēļiem, piemēram, vispārīgo ESP8266, NodeMcu (ko es izmantoju šajā apmācībā), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos utt.
• Šajā projektā es izmantoju Blynk bibliotēku. Blynk bibliotēka jāinstalē manuāli. Lejupielādējiet Blynk bibliotēku vietnē https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… Izsaiņojiet failu un nokopējiet mapes uz Arduino IDE bibliotēku/rīku mapēm.

Galvenais kodējums:

• Pirms koda augšupielādes jums būs jāatjaunina Blynk autentifikācijas atslēga un WiFi akreditācijas dati (ssid un parole).
• Lejupielādējiet tālāk norādīto kodu un bibliotēkas.
• Atveriet norādīto kodu ("galīgais kods") Arduino IDE un augšupielādējiet to NodeMCU.

• Dažus viedtālruņa sensorus var izmantot arī kopā ar Blynk. Šoreiz es gribēju izmantot tā akselerometru, lai kontrolētu savu robotu. Noliec tālruni, un robots pagriezīsies pa kreisi/pa labi vai virzīsies uz priekšu/atpakaļ.

14. darbība: koda skaidrojums

• Šajā projektā man bija jāizmanto tikai ESP8266 un Blynk bibliotēkas. Tie tiek pievienoti koda sākumā.
• Jums būs jākonfigurē sava Blynk autorizācijas atslēga un Wi-Fi akreditācijas dati. Tādā veidā jūsu ESP8266 varēs sasniegt jūsu Wi-Fi maršrutētāju un gaidīt komandas no Blynk servera. Aizstājiet “ierakstiet savu autorizācijas kodu”, XXXX un YYYY ar autentifikācijas atslēgu (jūs to saņemsiet savā e-pastā), SSID un sava Wi-Fi tīkla paroli.
• Nosakiet H-tiltam pievienoto NodeMCU tapas. Varat izmantot katras tapas GPIO numura burtisko vērtību (D1, D2 utt.).

15. darbība: iestatiet Blynk

• Blynk ir pakalpojums, kas paredzēts aparatūras attālinātai vadībai, izmantojot interneta savienojumu. Tas ļauj viegli izveidot lietu interneta sīkrīkus un atbalsta vairākas aparatūras, piemēram, Arduinos, ESP8266, Raspberry Pi utt.
• Varat to izmantot, lai nosūtītu datus no Android vai iOS viedtālruņa (vai planšetdatora) uz attālo ierīci. Varat arī lasīt, saglabāt un parādīt, piemēram, jūsu harware sensoru iegūtos datus.
• Lietotne Blynk tiek izmantota lietotāja interfeisa izveidei. Tam ir dažādi logrīki: pogas, slīdņi, kursorsvira, displeji utt. Lietotāji velciet un nometiet logrīku uz informācijas paneli un izveidojiet pielāgotu grafisko interfeisu daudziem projektiem.
• Tam ir “enerģijas” jēdziens. Lietotāji sāk ar 2000 bezmaksas enerģijas punktiem. Katrs izmantotais logrīks (jebkurā projektā) patērē nedaudz enerģijas, tādējādi ierobežojot projektos izmantoto logrīku maksimālo skaitu. Piemēram, poga patērē 200 enerģijas punktus. Tādā veidā var izveidot interfeisu, piemēram, līdz 10 pogām. Lietotāji var iegādāties papildu enerģijas punktus un izveidot sarežģītākas saskarnes un/vai vairākus dažādus projektus.
• Komandas no lietotnes Blynk tiek augšupielādētas Blynk Server internetā. Cita aparatūra (piemēram, NodeMCU) izmanto Blynk Libraries, lai nolasītu šīs komandas no servera un veiktu darbības. Aparatūra var arī nogādāt serverī dažus datus, kas var tikt parādīti lietotnē.
• Lejupielādējiet lietotni Blynk operētājsistēmai Android vai iOS no šīm saitēm:
• Instalējiet lietotni un izveidojiet jaunu kontu. Pēc tam jūs būsit gatavs izveidot savu pirmo projektu. Jums būs jāinstalē arī Blynk bibliotēkas un jāsaņem autentifikācijas kods. Bibliotēkas instalēšanas procedūra tika aprakstīta iepriekšējā solī.
• · Akselerometra vērtību nolasīšanai tika izmantota funkcija BLYNK_WRITE (V0). Paātrinājums uz y ass tika izmantots, lai kontrolētu, vai robotam jāgriežas pa labi/pa kreisi, un z-ass paātrinājumu izmanto, lai redzētu, vai robotam vajadzētu virzīties uz priekšu/atpakaļ. Ja sliekšņa vērtības netiek pārsniegtas, motori apstājas.
• Lejupielādējiet lietotni blynk mobilajā ierīcē Velciet akselerometra objektu no logrīka lodziņa un nometiet to uz paneļa. Sadaļā Pogas iestatījumi kā izeju piešķiriet virtuālu tapu. Es izmantoju virtuālo tapu V0. Jums vajadzētu iegūt autentifikācijas marķieri lietotnē Blynk.
• Dodieties uz projekta iestatījumiem (uzgriežņa ikona). Manuālai/autonomai pogai lietotnē Konveijera lente esmu izmantojis V1. Kā izeju esmu izmantojis V2.
• Attēlos varat redzēt pēdējās lietotnes ekrānuzņēmumu.

16. solis: galīgā montāža

Es pievienoju visas detaļas

Tādējādi projekts ir pabeigts

17. darbība. Kredīti

Es vēlos pateikties saviem draugiem par:

1. Zeeshan Mallick: Palīdzēt man ar CAD modeli, šasiju ražošanu

2. Ambarish Pradeep: satura rakstīšana

3. Patriks: 3D druka un lāzergriešana

Otrā balva IoT izaicinājumā