SKARA- Autonomous Plus ručni robot za čišćenje bazena: 17 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

• Vrijeme je novac, a ručni rad skup. S dolaskom i napretkom tehnologija automatizacije, potrebno je razviti bezbrižno rješenje za vlasnike kuća, društva i klubove za čišćenje bazena od prljavštine i prljavštine svakodnevnog života, za održavanje njihove osobne higijene, kao i za održavanje određenog životnog standarda.
• Suočavajući se s ovom dilemom, razvio sam ručnu autonomnu mašinu za čišćenje površina bazena. Sa svojim jednostavnim, ali inovativnim mehanizmima, ostavite ga u prljavom bazenu preko noći i probudite se da očistite i očistite ga.
• Automat ima dva načina rada, jedan autonomni koji se može uključiti pritiskom na dugme na telefonu i ostaviti bez nadzora da radi svoj posao, a drugi ručni način da dobijete te komade grančica i lišća kada je vrijeme najvažnije. U ručnom načinu rada možete koristiti mjerač ubrzanja na telefonu za upravljanje kretanjem robota slično igranju trkaćih igara na telefonu. Aplikacija po mjeri izrađena je pomoću aplikacije Blynk, a očitanja akcelerometra se šalju na glavni poslužitelj i natrag na mobilni uređaj, a zatim se podaci o prebacivanju putem žarišne točke šalju u NodeMCU.
• Čak se i danas na domaće robote za čišćenje gleda kao na egzotične aparate ili luksuzne igračke, pa sam ih promijenio da bih promijenio način razmišljanja. Stoga je u projektu glavni cilj bio dizajnirati i proizvesti autonomno sredstvo za čišćenje bazena uz upotrebu dostupnih i jeftinih tehnologija kako bi cijeli prototip bio ekonomičan, pa ga većina ljudi može izgraditi u svom domu, baš kao i ja.

Korak 1: Mehanizam rada

Pokret i kolekcija:

• Osnovni mehanizam našeg prototipa sastoji se od stalno rotirajuće transportne trake sprijeda za skupljanje otpadaka i prljavštine.
• Dva motora koji pokreću vodene točkove potrebne za kretanje.

Navigacija:

• Ručni način rada: Koristeći mobilne podatke akcelerometra možete kontrolirati smjer Skare. Stoga osoba samo treba nagnuti telefon.
• Autonomni način rada: Implementirao sam nasumično kretanje upotpunjujući algoritam za izbjegavanje prepreka kako bih pomogao automatu kada osjeti blizinu zida. Za otkrivanje prepreka koriste se dva ultrazvučna senzora.

Korak 2: CAD model

• CAD model je urađen na SolidWorksu
• CAD datoteku možete pronaći u ovim uputama

Korak 3: Komponente

Mehanički:

1. Laserski rezani paneli -2nos
2. Akrilni lim debljine 4 mm
3. List od termokola ili polistirena
4. Strugovi rezane šipke
5. Zakrivljeni plastični lim (drvena završna obrada)
6. 3D štampani delovi
7. Vijci i matice
8. Šablona ("Skara" print)
9. Mseal- epoksid
10. Net Fabric

Alati:

• Brusni papir
• Boje
• Ugaona brusilica
• Drill
• Rezači
• Drugi električni alat

Elektronika:

• NodeMCU
• Vijčani konektori: 2pin i 3pin
• Pretvarač dolara mini 360
• Toggle Switch
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- Tranzistor
• 4.7K otpornik
• Jednožilna žica
• L293d- Vozač motora
• Ultrazvučni senzor- 2nos
• 100rpm istosmjerni motor - 3nos
• 12v olovna baterija
• Punjač za baterije
• Lemilica
• Lemna žica
• Lemna šipka

Korak 4: 3D štampanje

• 3D štampanje je uradio jedan od mojih prijatelja štampač sastavljen kod kuće
• Možete pronaći 4 datoteke koje je potrebno odštampati 3D

• Dijelovi su 3D štampani pretvaranjem 3d CAD datoteke u stl format.

• Vodeni točak ima intuitivan dizajn sa perajama u obliku krila za istiskivanje vode efikasnije od tradicionalnog dizajna. To pomaže pri smanjenju opterećenja motora, kao i značajno povećava brzinu kretanja automata.

Korak 5: Laserski izrezane ploče i tokarilice

Bočne ploče:

• Da bi CAD prikazivanje postalo stvarnost, materijali koji su odabrani za konstrukciju prototipa morali su se pažljivo razmotriti, imajući u vidu da će cijela struktura morati imati neto pozitivan uzgon.
• Glavna struktura se može vidjeti na slici. Početni izbor za okvir bio je odabir aluminijske serije 7 zbog manje težine, bolje otpornosti na koroziju i bolje strukturalne krutosti. Međutim, zbog nedostupnosti materijala na lokalnom tržištu, morao sam to napraviti s Mild Steel -om.
• Bočni okvir Cad je pretvoren u. DXF format i dat je dobavljaču. Datoteku možete pronaći u ovom uputstvu.
• Laserski rez urađen je na LCG3015
• Na ovoj web stranici možete dati i lasersko rezanje (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Tokarski štapovi:

• Šipke koje spajaju dvije ploče i podupiru kantu izrađene su strojskom obradom iz lokalne tvornice.
• Ukupno su bila potrebna 4 štapa

Korak 6: Konstrukcija kante

• Kanta se izrađuje korištenjem akrilnih limova koji su izrezani električnim alatom dimenzija uzimajući u obzir CAD crtež.
• Pojedinačni izrezani dijelovi kante sastavljeni su i zalijepljeni pomoću vodootporne epoksidne smole industrijskog razreda.
• Cijelo kućište i njegove komponente sastavljene su zajedno pomoću vijaka od nehrđajućeg čelika od 4 mm i 3 vijka od nehrđajućeg čelika. Upotrijebljene matice se zaključavaju na pozitivan način kako bi se izbjegla usklađenost bilo koje prirode.
• Kružna rupa na 2 strane akrilnih ploča napravljena je za postavljanje motora

• Zatim se kućište baterije i elektronike izrezuje iz 1 mm plastičnog lima i pakuje u šasiju. Otvori za žice pravilno zatvoreni i izolirani.

Korak 7: Plutanje

• Posljednja komponenta koja se odnosi samo na strukturu su flotacijski uređaji koji se koriste kako bi cijelom prototipu dali pozitivan uzgon, kao i održali njegovo težište otprilike cijelog geometrijskog centra prototipa.
• Flotacijski uređaji izrađeni su od polistirena (termokol). Za pravilno oblikovanje korišten je brusni papir
• Oni su zatim pričvršćeni na okvir na lokacijama pomoću mSeal -a izračunato uzimajući u obzir gornja ograničenja.

Korak 8: Podrška ultrazvučnim senzorima

• Tiskana je u 3D formatu, a zadnje ploče izrađene su pomoću limenih ploča
• Pričvršćen je pomoću mseal (vrsta epoksida)

Korak 9: Elektronika

• 12V olovna baterija koristi se za napajanje cijelog sistema
• Spojen je paralelno sa konvertorom bucka i upravljačem motora L293d
• Buck pretvarač pretvara 12v u 5v za sistem
• IRF540n MOSFET se koristi kao digitalni prekidač za upravljanje motorom transportne trake
• NodeMCU se koristi kao glavni mikrokontroler, povezuje se s mobilnim putem putem WiFi -a (hotspot)

Korak 10: Transportna traka

• Napravljen je korištenjem mrežaste tkanine kupljene u lokalnoj trgovini
• Tkanina je izrezana pričvršćena kružnim putem kako bi bila kontinuirana

Korak 11: Slikanje

Skara je naslikana sintetičkim bojama

Korak 12: Lasersko rezanje simbola Skara

• Šablona je izrezana pomoću domaćeg lasera koji je napravio moj prijatelj.
• Materijal na kojem je izvršeno lasersko rezanje je naljepnica

Korak 13: Kodiranje

Predkodiranje stvari:

• Za ovaj projekt koristio sam Arduino IDE za programiranje svog NodeMCU -a. To je lakši način ako ste već koristili Arduino i nećete morati učiti novi programski jezik, na primjer Python ili Lua.

• Ako to nikada prije niste radili, prvo ćete morati dodati podršku za ESP8266 ploču u softver Arduino.
• Najnoviju verziju za Windows, Linux ili MAC OSX možete pronaći na Arduinovoj web stranici: https://www.arduino.cc/en/main/softwarePreuzmite je besplatno, instalirajte je na računalo i pokrenite.
• Arduino IDE već dolazi s podrškom za mnoge različite ploče: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún itd. Nažalost ESP8266 nije po defaultu među podržanim razvojnim pločama. Dakle, da biste postavili kodove na osnovnu ploču ESP8266, morat ćete prvo dodati njihova svojstva u Arduino softver. Pređite na Datoteka> Postavke (Ctrl +, na Windows OS); Dodajte sljedeći URL u okvir za tekst Dodatnih upravitelja ploča (onaj na dnu prozora Postavke):
• Ako okvir za tekst nije prazan, to znači da ste ranije već dodali druge ploče na Arduino IDE. Dodajte zarez na kraju prethodnog URL -a i gornjeg.

• Pritisnite dugme "U redu" i zatvorite prozor sa postavkama.

• Idite na Alati> Ploča> Upravitelj ploča za dodavanje vaše ESP8266 ploče.
• Upišite "ESP8266" u tekstualno polje za pretraživanje, odaberite "esp8266 by ESP8266 Community" i instalirajte ga.
• Sada će vaš Arduino IDE biti spreman za rad s mnogo razvojnih ploča zasnovanih na ESP8266, poput generičkog ESP8266, NodeMcu (koji sam koristio u ovom vodiču), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos itd.
• U ovom projektu sam koristio Blynk biblioteku. Blynk biblioteku treba instalirati ručno. Preuzmite Blynk biblioteku na https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… Raspakirajte datoteku i kopirajte mape u Arduino IDE biblioteke/mape alata.

Glavno kodiranje:

• Morat ćete ažurirati Blynk auth ključ i svoje vjerodajnice za WiFi (ssid i lozinku) prije postavljanja koda.
• Preuzmite kôd i biblioteke navedene u nastavku.
• Otvorite navedeni kôd ("konačni kôd") u Arduino IDE -u i prenesite ga u NodeMCU.

• Neki senzori pametnog telefona mogu se koristiti i sa Blynkom. Ovaj put sam htio koristiti njegov akcelerometar za upravljanje svojim robotom. Nagnite telefon i robot će se okrenuti lijevo/desno ili krenuti naprijed/nazad.

Korak 14: Objašnjenje koda

• U ovom projektu morao sam koristiti samo ESP8266 i Blynk biblioteke. Dodaju se na početku koda.
• Morat ćete konfigurirati svoj Blynk autorizacijski ključ i svoje Wi-Fi vjerodajnice. Na ovaj način će vaš ESP8266 moći doći do vašeg Wi-Fi usmjerivača i čekati naredbe s Blynk servera. Zamijenite "upišite vlastiti kod za autorizaciju", XXXX i GGGG ključem za autorizaciju (primit ćete ga na svoju e-poštu), SSID-om i lozinkom svoje Wi-Fi mreže.
• Definirajte pinove NodeMCU spojene na h-most. Možete koristiti doslovnu vrijednost (D1, D2, itd.) GPIO broja svakog pina.

Korak 15: Postavite Blynk

• Blynk je usluga dizajnirana za daljinsko upravljanje hardverom putem internetske veze. Omogućava vam jednostavno stvaranje gadžeta Internet of Things i podržava nekoliko hardvera, poput Arduinosa, ESP8266, Raspberry Pi itd.
• Možete ga koristiti za slanje podataka sa Android ili iOS pametnog telefona (ili tableta) na udaljeni uređaj. Također možete čitati, pohranjivati i prikazivati podatke dobivene vašim senzorima hardvera, na primjer.
• Blynk App se koristi za kreiranje korisničkog sučelja. Ima različite widgete: gumbe, klizače, joystick, ekrane itd. Korisnici povlače i puštaju widget na nadzornu ploču i stvaraju prilagođeno grafičko sučelje za mnoštvo projekata.
• Ima 'energetski' koncept. Korisnici počinju sa 2000 besplatnih energetskih bodova. Svaki korišteni widget (u bilo kojem projektu) troši određenu energiju, čime se ograničava maksimalan broj widgeta koji se koriste na projektima. Na primjer, dugme troši 200 energetskih bodova. Na ovaj način se može stvoriti sučelje s do 10 tipki, na primjer. Korisnici mogu kupiti dodatne energetske bodove i stvoriti složenija sučelja i/ili nekoliko različitih projekata.
• Komande iz aplikacije Blynk se prenose na Blynk server putem interneta. Drugi hardver (NodeMCU, na primjer) koristi Blynk Libraries za čitanje tih naredbi s poslužitelja i izvođenje radnji. Hardver također može poslužitelju poslati neke podatke koji se mogu prikazati u aplikaciji.
• Preuzmite aplikaciju Blynk za Android ili iOS sa sljedećih linkova:
• Instalirajte aplikaciju i kreirajte novi račun. Nakon toga bit ćete spremni za kreiranje prvog projekta. Također ćete morati instalirati Blynk biblioteke i dobiti kod za provjeru ovlaštenja. Postupak instaliranja biblioteke opisan je u prethodnom koraku.
• · Za očitavanje vrijednosti akcelerometra korištena je funkcija BLYNK_WRITE (V0). Ubrzanje na osi y upotrijebljeno je za kontrolu treba li robot skrenuti desno/lijevo, a ubrzanje po osi z provjerava treba li se robot kretati naprijed/nazad. Ako se granične vrijednosti ne premaše, motori će se zaustaviti.
• Preuzmite aplikaciju blynk na mobilnom uređaju Povucite objekt akcelerometra iz Widget Box -a i spustite ga na nadzornu ploču. Pod Button Settings dodijelite virtualni pin kao izlaz. Koristio sam virtualni pin V0. Trebali biste dobiti Auth Token u aplikaciji Blynk.
• Idite na Postavke projekta (ikona matice). Za ručno/autonomno dugme koristio sam V1 u aplikaciji Za transportnu traku koristio sam V2 kao izlaz.
• Na slikama možete vidjeti snimak ekrana posljednje aplikacije.

Korak 16: Završna montaža

Priključio sam sve dijelove

Dakle, projekat je završen

Korak 17: Krediti

Želeo bih da se zahvalim svojim prijateljima na:

1. Zeeshan Mallick: Pomaže mi oko CAD modela, proizvodnje šasije

2. Ambarish Pradeep: Pisanje sadržaja

3. Patrick: 3D ispis i lasersko rezanje

Druga nagrada u IoT izazovu