Wipy: Previše motivirano sredstvo za čišćenje bijele ploče: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Uvod

Jeste li se ikada umorili od čišćenja bijele ploče? Jeste li se ikada zapitali koliko bi se vaš život poboljšao da robot to može učiniti umjesto vas? Sada imate priliku ovo pretvoriti u stvarnost uz Wipy: pretjerano motivirano sredstvo za čišćenje bijelih ploča. Wipy će ispravno očistiti vaše sramotno loše crteže, pa će to čak učiniti i sa slatkim osmijehom. Ne morate čak ni da ga aktivirate! Očistit će ploču kad se najmanje nadate … Uhhh …*kašalj protiv kašlja*… mi, naravno, mislimo: kad vam je najpotrebniji!

Karakteristike:

- Naš budući prijatelj moći će se držati ploče pomoću magneta i moći će se kretati kroz prostor koristeći gripirane kotače.- Moći će pratiti liniju i brisati je pomoću senzora za praćenje linija i spužve.- Wipy je mogućnost mjerenja udaljenosti do vaše ruke pomoću senzora za vrijeme leta.- Wipy ćemo dati slatku ličnost koristeći mali OLED ekran.

Projekt je proveden u sklopu seminara Računarski dizajn i digitalna izrada u okviru master programa ITECH.

Lasath Siriwardena, Simon Lut i Tim Stark

Korak 1: Wipyjeva logika

Wipy radi na osnovu uzajamnog djelovanja senzora linije i senzora vremena leta. Ovisno o tome kakvu liniju detektira i koliko vam je ruka blizu, Wipy reagira na više načina kako je prikazano na dijagramu.

Korak 2: Komponente i teorija

Za ponovno stvaranje ovog nevjerojatnog komada napredne tehnologije brisanja trebat će vam sljedeće stavke:

Komponente

Da biste stvorili šasiju robota, trebat će vam pristup laserskom rezaču. Za kućište je korišten 3d pisač.

Svi elementi osnovne ploče izrezani su od lima od pleksiglasa dimenzija 500 x 250 x 4 mm.

Predlažemo i da nabavite Arduino komplet koji će uključivati mnoge osnovne komponente ovog projekta (Amazon)

Baza i futrola

1 x 3D štampana futrola

1 x Gornja osnovna ploča (laserski rez)

1 x srednja osnovna ploča (laserski rez)

1 x Donja osnovna ploča (laserski rez)

36 x M3 matice

5 x M3 vijci 15 mm

4 x M3 vijci 30 mm

2 x magneta (imamo ih ovdje)

Glavna elektronika

1 x Arduino Uno R3 ili generički ekvivalent - (Amazon)

1 x Arduino štitnik za proširenje (uključeno u početni komplet)

1 x mini ploča (uključeno u početni komplet)

19 x kratkospojne žice (uključene u početni komplet)

11 x [OPTIONAL EXTRA] Žice za spajanje bez lemljenja - (Amazon)

1 x Power bank sa najmanje 2 USB priključka - (Amazon). Izbjegavajte jeftine banke energije jer izvor energije može biti nepouzdan.

1 kalem x CCA dvostruka žica za spajanje banke napajanja na Arduino & Motors - (Amazon)

1 x zavrtanj sa vijcima - (Amazon)

Senzori i motori

1 x mikromotori, komplet kotača i komplet nosača - (Pimoroni)

1 x [OPCIONALNI REZERVNI] Datoteka za 3D štampanje nosača motora - (Thingiverse)

1 x 0,91 OLED ekran - (Amazon

1 x IC upravljački program motora L293D - (Amazon)

1 x 5 -kanalni senzor za praćenje IC linije - (Amazon)

1 x Senzor vremena leta (VL53L0X) - (Amazon)

Alati

- Odvijač sa križnom glavom

- odvijač s ravnom glavom

- Zanatski nož

- Kaseta

Teorija

Senzor za praćenje linije

Niz od pet IC senzora koristi se u linijskom senzoru. Ovi IR senzori mogu odabrati boju koja može pokupiti boju. Senzor ima odašiljač i prijemnik. Emiter može snimati infracrvene talase, ako je površina jako reflektirajuća (poput bijele površine), a istovremeno reflektira više valova u infracrvenom prijemniku. Ako površina apsorbira zračenje, poput crne boje, IC prijemnik će primati manje zračenja. Za praćenje linije potrebna su najmanje dva senzora.

Motori Da biste upravljali istosmjernim motorima, trebat će vam vrsta upravljačkog programa za njihovo upravljanje. IC upravljački program motora I2C L293D L293D je upravljački program motora koji je jeftin i relativno jednostavan način za kontrolu brzine i smjera vrtnje dva istosmjerna motora. Za detaljnije informacije o L293D, Lastminuteengineers ima fantastičan pregled:

Senzor za vrijeme leta: Ovaj senzor može mjeriti udaljenost koristeći princip koji je već prikladno naveden u naslovu senzora: vrijeme leta. To je vrlo precizan senzor i može se naći na primjer u bespilotnim letjelicama ili LiDAR sistemima. U stanju je ispaliti laser u određenom smjeru i izmjeriti vrijeme potrebno za povratak lasera, iz toga se može izračunati udaljenost.

Korak 3: Priprema osnovnog kućišta

Wipyno tijelo dolazi iz dva dijela; laserski izrezana baza i 3D štampana futrola.

1. Za podlogu se može laserski ili ručno rezati ovisno o materijalu. Datoteku priloženu u odjeljku komponente. Predlažemo upotrebu jakih, ali lakih materijala, poput akrilnih limova (3 - 4 mm) ili šperploče (2,5 - 3 mm). Tokom naše faze izrade prototipa, koristili smo jezgru od 10 mm pjene koja je radila posebno dobro i trenutni dizajn bi trebao raditi s njom (bit će potrebno fino podešavanje). Jezgro od pene se takođe lako seče ručno za ljude koji nemaju pristup laserskim rezačima.

2. Kućište je odštampano sa PLA sa visinom sloja od 0,2 mm i gustinom ispune od 25%. Predlažemo i debljinu zida od 0,8 mm.

Korak 4: Sastavljanje elektronike: upravljački program motora i I2C

U sastavljanju elektronike prvo ćemo početi s upravljačkim programom motora L293D.

1. Zalijepite mini ploču na Arduino produžni štit.
2. Postavite L293D na sam kraj mini ploče (gdje mali plastični priključni dio strši na kratkoj strani). Imajte na umu da bi puni krug na vrhu L293D trebao biti na kraju ploče.
3. Prvo spojite sve kratkospojnike bez lemljenja
4. Priključite preostale žice na Arduino, a zatim na motore. Nije važno ako zbunite redoslijed žica za svoje motore, jer ćete to saznati kad se motor okrene u pogrešnom smjeru.
5. Učitajte uzorak koda motora na Arduino da biste ih testirali - može se pronaći na dnu ove stranice: (uzorak koda Motori)

Korak 5: Sklapanje baze

Za sastavljanje baze predlažemo sljedeći redoslijed.

1. Prvo spojite motore na gornju podlogu pomoću držača. Nosači koriste M2 matice i vijke. Pažljivo odvojite vrijeme uvrtanjem vijaka jer su oni prilično mali i spretni.
2. Spojite Arduino na gornju ploču, provjerite je li Arduino odvojen od držača. Za spajanje upotrijebite vijke M2. Ako vijci M2 nisu u vašem vlasništvu, možete upotrijebiti i M3, ali za to je potrebna malo veća brutalna sila.
3. Zatim: pričvrstite vijke na magnete, gurnite donju ploču preko vijaka i pričvrstite vijke na srednju ploču na naznačenim mjestima. Sada pričvrstite srednju i donju ploču.
4. Pričvrstite linijski senzor na srednju ploču pomoću navedenih vijaka. Stavite i susjedne vijke u srednju ploču jer rupe više nisu dostupne kada je priključen linijski senzor.
5. Dodajte sve vijke u srednju ploču koji se spajaju s gornjom bazom.
6. Na kraju postavite i pričvrstite gornju ploču osnove na ostatak baze.

Korak 6: Magnetno ludilo

Sada dolazi lukavi dio, isprobavanje vašeg Wipyja na okomitoj ploči. Ovaj dio je zasnovan na malo pokušaja i grešaka jer postoji dobra ravnoteža između:

- Magneti su prejaki, pa se kotači ne mogu pomicati.- Magneti nisu dovoljno jaki pa Wipy pada s ploče.

Magneti koje smo koristili su jaki, vjerovatno malo prejaki. Korištenjem odstojnika između ploče i magneta, povlačenje se može smanjiti. Odstojnici također osiguravaju da vrh vijka ne dodiruje bijelu ploču. Odstojnici se mogu pričvrstiti na magnet pomoću ljepila, ili, u fazi izrade prototipa: puno patkice.

Savjeti Imamo nekoliko savjeta za pravilno funkcioniranje magneta:

- Magnet između kotača treba uvući kotače u ploču tako da kotači imaju više prianjanja. Uvjerite se da je ovaj magnet samo viši od nivoa kotača.- Uvjerite se da je robot pod blagim kutom prema stražnjem magnetu.- Počnite eksperimentirati s više (manjih) magneta straga. Kako niz manjih magneta može početi sprječavati robota u vožnji u krugu.

Točkovi bi se sada trebali vrtjeti u istom smjeru. Sada isprobajte na ploči i isplačite suze radosnice ako konačno uspije. Sada je vrijeme za malu pobjedu.

Korak 7: Više senzora, više zabave

Sada kada se motori i magneti lijepo igraju s drugim, vrijeme je da dodate neke (beskorisne) funkcije u Wipy.

1. Linijski senzor Pomoću priloženog kabla povežite linijski senzor na matičnu ploču kako je prikazano. Zeleni kabel na dijagramu je za SCL, a bijeli za SDA.

2. Dodajte ekranDodajmo Wipyino slatko lice kako je naznačeno.

3. Tof senzor Na kraju dodajte senzor udaljenosti kako je naznačeno. Ovaj senzor će otkriti koliko je blizu ruke i prema tome se zaustaviti. Takođe daje Wipi (dosadnu) funkciju brisanja ploče u trenutku kada počnete da crtate na ploči.

4. Upload Code

Sada kada su svi senzori spojeni, možemo započeti kodiranje. Učitajte priloženu datoteku koda i pogledajte kako Wipy oživljava. U kodu postoje komentari koji će vam pomoći da ga razumijete. Preuzmite odgovarajuće biblioteke iz Sketch> Include Library> Manage Library. Biblioteku senzora vremena leta (VL53L0X.h) možete pronaći (ovdje)

5. Snaga

Za napajanje motora i Arduina dok Wipy s veseljem paradira preko bijele ploče, preporučujemo vanjsku bateriju. Možete, na primjer, ovo postaviti u gornji kut ploče i provesti kablove do Wipyja. Wipy će trebati dva izvora napajanja: 1 za Arduino i 1 za motore kako je prikazano na fotografiji. Odlučili smo upotrijebiti powerbank koja emitira 2x 5V 2A. Priključite jedan izravno u Arduino (bilo u Vin, USB ili priključak za napajanje). Provjerite ima li na Arduinu i svim senzorima dovoljno energije ako je spojen na Vin.

6. Spajanje svega

Da biste sve spojili, predlažemo da OLED i senzor vremena leta zalijepite na kućište, a zatim pomoću dvostrane trake spojite kućište na bazu.

Korak 8: Želite li još brisanih emocija?

Ako želite stvoriti vlastitu Wipy emociju, evo kako:

1. Stvorite svoje nevjerojatne emocije pomoću bilo kojeg grafičkog softvera (Adobe Photoshop, GIMP itd.) Koji može spasiti bitmap slike. Pobrinite se da rezolucija bude ista kao i na ekranu. Za naš slučaj to je 128 x 32 px.
2. Zatim moramo pretvoriti ove bitmape u kod. Za to možemo koristiti online alat image2cpp. Otpremite slike koje želite pretvoriti
3. Nakon učitavanja provjerite jesu li postavke ispravne, poput rezolucije i orijentacije. Nakon što je sve ispravno, promijenite "Format izlaznog koda" u "Arduino kod" i pobrinite se da koristite identifikator isti kao i bilo koju emociju koju želite zamijeniti.
4. Kada završite, kliknite "Generiraj kôd" i zamijenite kôd u Arduino Sketchu.

Drugoplasirani na Arduino takmičenju 2019