Най -добрата машина за бирен понг - PongMate CyberCannon Mark III: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Въведение

PongMate CyberCannon Mark III е най -новата и най -модерна технология за бирен понг, която някога е била продавана на обществеността. С новия CyberCannon всеки може да стане най -страховитият играч на масата за бирен понг. Как е възможно? Е, CyberCannon Mark III съчетава най-съвременна система за изстрелване, помощна система за управление на полета и система за калибриране на насочване, за да гарантира, че всяка топка за пинг-понг е изстреляна с възможно най-голяма точност. Ето как работи:

Системата за стартиране на PongMate се състои от механизъм за зареждане и стрелба, проектиран от най-високо ниво немски и американски инженери и гарантира максимална ефективност на масата. Заредете топката, натиснете бутона и стреляйте. Сервомоторът SG90 на 180 градуса ще гарантира, че топката е изтласкана точно на място за оптимален удар. За да сте сигурни, че никога няма да останете без сок на партито и да поддържате поредицата си, системата за стартиране на PongMate CyberCannon Mark III работи не на 2, а не на 4, но е точно на 6 акумулаторни батерии тип АА, с тактова честота до 9V и 6600 mA, за захранване на двата DC двигателя.

Допълнителната система за управление на полета използва най-съвременната сензорна и лазерна технология за изчисляване на оптималната траектория за топката за пинг-понг. С помощта на акселерометъра и времето за полетни сензори, PongMate CyberCannon Mark III може да изчисли точната позиция на потребителя по отношение на целевата чаша.

За визуално насочване на потребителя към правилната височина и ъгъл на снимане, Системата за калибриране на прицелването е проектирана с ниво на гравитация и 5 LED интерфейса, за да се гарантира, че подходящото положение е постигнато преди изстрелването.

PongMate CyberCannon Mark III не е чисто техническо инженерство. Хиляди часове изследвания бяха инвестирани в ергономичния дизайн на продукта. Ръчно зашити италиански ленти с велкро са интегрирани в основната плоча от масивен дървен материал и се регулират, за да отговарят на всеки размер на ръката. Под спомагателната система за управление на полета е прикрепена здрава дръжка за спусък, за да осигури стабилно сцепление, дори след няколко пинти от най -доброто от Щутгарт.

Така че, ако искате да сте добри в бира понга, ако искате да бъдете в печелившия отбор и ако искате да впечатлите всички на партито, тогава имате нужда от PongMate CyberCannon Mark III и никога няма да пропуснете изстрел отново.

Стъпка 1: Хардуер и електроника

По -долу можете да намерите целия хардуер, електронни компоненти и инструменти, необходими за създаването на PongMate CyberCannon Mark III. Разделът „Електроника“е разделен на четири подсекции-„Контролен блок“, „Стартираща система“, „Спомагателна система за управление на полета“и „Система за калибриране на насочване“-за да се покаже кои компоненти са необходими за различните части на CyberCannon. Предоставени са връзки към опции за закупуване на всички електронни компоненти; ние обаче не одобряваме специално никой от търговците на дребно, които са свързани.

Хардуер

15-20 см PVC дренажна тръба (Ø 50 мм)

4x кабелна връзка

600x400 мм шперплат (4 мм)

1x Панта за врати

1м Закопчаване с велкро

12 см PVC тръба (Ø 20 мм)

Лепило за дърво

Супер лепило

Електрическа лента

8x M3 винтове за дърво

8x M2 винтове за дърво

2x M4 50 мм болт

2x шайба

4x M4 18mm втулка с резба

2x M4 болтова гайка

Електроника

Блок за управление

Arduino Uno

Мини дъска

Джъмперни проводници

Комплект държачи за батерии

2x кабел за свързване на батерията

6x презареждащи се AA батерии (по 1.5V всяка)

9v блок батерия

Превключвател с бутон

Стартираща система

2x DC-мотор 6-12V

L293D IC драйвер на двигателя

Серво мотор

Бутон за стартиране

2x гуми от пяна (45 мм)

2x редукционен цокъл (Ø 2 мм)

Спомагателна система за управление на полета

Акселерометър MPU-6050

VL53L1X Сензор за време на полет (ToF)

ANGEEK 5V KY-008 650nm лазерен сензорен модул

Система за калибриране с насочване

2D ниво на гравитация

5x 8 -битови WS2812 RGB светодиоди

Европлатин (запояване) или дъска

Инструменти

Фреза за кутии

Трион

Отвертка

Игла и конец

Поялник и спойка*

*Платката е алтернатива на запояването.

Екстри

2x топки за пинг -понг

20x червени чаши

Бира (или вода)

Стъпка 2: Логика

Логиката зад PongMate CyberCannon Mark III се състои в опростяване на връзката между променливите на системата и скоростта на DC двигателя, за да се изстреля всяка топка за пинг -понг на правилното разстояние. Ако CyberCannon беше стационарен стартер с фиксиран ъгъл, тогава изчислението за скоростта на постояннотоковия двигател би било доста проста връзка между разстоянието на стартера до чашата и захранващата мощност на двигателите. Въпреки това, тъй като CyberCannon е машина, монтирана на китка, тогава вертикалното разстояние от стартера до чашата и ъгълът на стартера трябва да се вземат предвид в допълнение към хоризонталното разстояние при изчисляване на скоростта на двигателя на постоянен ток. Намирането на правилното решение на система от четири променливи само с опит и грешка на наше разположение би било изключително трудна и досадна задача. Ако приемем, че успяхме да намерим тази корелация, малките несъответствия в показанията на стартера и сензора все пак биха довели до достатъчно неточности в нашата система, че няма смисъл да се добавя толкова прецизност към изчислението на скоростта на DC двигателя. В крайна сметка решихме, че би било най -добре да се опитаме да премахнем възможно най -много променливи, така че скоростта на постояннотоковия двигател да може да бъде разумно определена чрез опити и грешки и да даде разбираеми резултати за потребителя. Например, за потребителя е много по -лесно да разбере, че скоростта на постояннотоковия двигател се увеличава с увеличаване на хоризонталното разстояние и намалява с намаляване на хоризонталното разстояние. Ако уравнението за скоростта на постояннотоковия двигател имаше твърде много променливи, тогава нямаше да е интуитивно как се изчислява скоростта на постояннотоковия двигател.

Отново основните променливи в нашата система са хоризонталното разстояние, вертикалното разстояние, ъгълът на изстрелване и скоростта на постояннотоковия двигател. За да постигнем най -последователни резултати, решихме да премахнем вертикалното разстояние и ъгъла на изстрелване от изчислението на скоростта на двигателя на постоянен ток, като фиксираме тази променлива. Като насочихме потребителя към правилната височина и ъгъл със Системата за калибриране на прицел, успяхме да фиксираме вертикалното разстояние и ъгъла на изстрелване. По-конкретно, правилното вертикално разстояние се посочва, когато средните три светодиода на петте LED интерфейса станат зелени, а правилният ъгъл на изстрелване се показва, когато мехурчетата на двуосното ниво на гравитация са центрирани между черните линии. В този момент единствените останали променливи са хоризонталното разстояние и скоростта на DC двигателя. Като се има предвид това, хоризонталното разстояние трябва да се изчисли от данните на сензора, тъй като хоризонталното разстояние не може да бъде измерено директно. Вместо това, директното разстояние от пусковата установка до чашата и ъгълът от хоризонталната равнина могат да бъдат измерени и използвани за изчисляване на хоризонталното разстояние. Използвахме VL53L1X ToF сензор за измерване на разстоянието от стартера до чашата и акселерометър MPU-6050 за измерване на ъгъла от хоризонталната равнина. Математиката зад това изчисление е много проста и може да се види в приложеното изображение към този раздел. По принцип единствената формула, необходима за изчисляване на хоризонталното разстояние от тези два показания на сензора, е Законът на синусите.

След като се изчисли хоризонталното разстояние, единственото, което остава да се направи, е да се намери връзката между това разстояние и скоростта на постояннотоковия двигател, която решихме с помощта на опит и грешка. График на тези стойности може да се види на приложеното изображение. Очаквахме, че връзката между хоризонталното разстояние и скоростта на постояннотоковия двигател ще бъде линейна, но бяхме изненадани да открием, че всъщност тя следва крива, по -подобна на коренната функция на куб. След като бъдат определени, тези стойности са кодирани в скрипта на Arduino. Окончателното изпълнение на всички тези части може да се види в този видеоклип тук, където светодиодният интерфейс се променя, за да покаже относителната височина спрямо целта, а скоростта на постояннотоковия двигател може да се чуе да се променя с променящите се входни стойности от сензорите.

Стъпка 3: Конструиране на хардуер

Хубавото в хардуерната конструкция на PongMate CyberCannon Mark III е, че можете или да бъдете бързи и груби с него у дома, или да бъдете стабилни и прецизни с CNC машина или 3D принтер. Избрахме първия вариант и използвахме фреза за кутии, за да изрежем 4 мм листове от шперплат за нашия дизайн; ние обаче предоставихме лист с части с ЦПУ, ако искате да използвате тази опция. Слоевете на шперплата са проектирани така, че различните компоненти на CyberCannon да бъдат интегрирани колкото е възможно повече. Например, основната плоча на системата за изстрелване има изрези за Arduino, батерии, макети и велкро ленти, докато основната плоча на системата за помощно управление на полета има изрези, които създават тунел за сензорните проводници и скриват болтовете, които закрепват дръжка за спусък. След като изрежете всички парчета от листовете от шперплат, можете да ги залепите, за да оформите основните плочи на CyberCannon. Когато лепим, смятаме, че е важно наистина да проверим дали всичко е подредено правилно и също така предлагаме да използвате скоби или няколко книги, за да приложите натиск, докато парчетата изсъхнат. Преди да започнете да прикрепяте по -крехки компоненти като тръбата за стартиране и електрониката, предлагаме да шиете лентите с велкро, тъй като може да се наложи да обърнете основната плоча, за да поставите лентите и да улесните шиенето. Стартовата тръба трябва да бъде отрязана, за да побере колелата, които можете да закупите и да позволи на сервомотора да задейства правилно, за да изтласка топката в колелата. Препоръчваме колелата да са малко смачкани, така че да могат да бъдат поставени по -близо един от друг, отколкото диаметърът на топката за пинг -понг, което осигурява по -мощен и последователен изстрел. В този смисъл също е важно двигателите с постоянен ток да са здраво закрепени и да не се движат, когато топката се притисне между колелата; в противен случай топката ще загуби сила и постоянство. Също така ви предлагаме да се уверите, че всички винтове, които сте закупили, се вписват в отворите на вашите електронни компоненти, така че да не ги повредите и да проверите отново дали няма да има конфликти между винтовете между различните части, които завивате в основата чинии. Независимо от това колко точно искате да бъдете по време на хардуерното изграждане на CyberCannon, най -добрият начин да постигнете напредък е просто да започнете да изграждате и да разберете малките детайли по пътя.

Стъпка 4: Монтаж на електроника

Сглобяването на електроника може да изглежда като лесна стъпка в началото в сравнение с хардуерната конструкция; тази фаза обаче не бива да се подценява, защото е изключително важна. Един неправилно поставен проводник може да попречи на CyberCannon да работи правилно или дори да унищожи някои електрически компоненти. Най -добрият начин да се заемете с монтажа на електрониката е просто да следвате схемата на схемата, предоставена в приложените изображения, и да проверите двойно дали никога не смесвате захранването и заземяващите проводници. Важно е да се отбележи, че работихме с DC двигатели на шест 1.5V акумулаторни батерии тип AA вместо на една батерия с 9V блок, както останалата част от електрониката, защото установихме, че шестте батерии AA осигуряват по -постоянна мощност за DC двигателите. След като приключите с монтажа на електрониката, всичко, което трябва да направите, е да качите кода на Arduino и вашият PongMate CyberCannon Mark III ще започне да работи.

Стъпка 5: Arduino код

Ако приемем, че сте настроили всичко правилно, приложеният код на Arduino е всичко, от което се нуждаете, преди CyberCannon да е готов за употреба. В началото на файла имаме писмени коментари, които обясняват всички примери и библиотеки, които използвахме, за да ни помогнат да внедрим кода за различните електронни компоненти. Тези ресурси могат да бъдат много полезни за проучване, ако искате допълнителна информация или по -добро разбиране за това как работят тези компоненти. След тези коментари ще намерите определенията на променливите за всички компоненти, използвани в нашия скрипт. Тук можете да промените много твърдо кодирани стойности като стойностите на скоростта на DC двигателя, което ще трябва да направите, когато калибрирате DC двигателите с хоризонталното разстояние. Ако имате предишен опит с Arduino, ще знаете, че двете основни части на скрипта на Arduino са функциите setup () и loop (). Функцията за настройка може повече или по -малко да бъде игнорирана в този файл, с изключение на кода на сензора VL53L1X ToF, който има един ред, където режимът на разстояние на сензора може да бъде променен, ако желаете. Цикълната функция е мястото, където стойностите на разстоянието и ъгъла се отчитат от сензорите за изчисляване на хоризонталното разстояние и други променливи. Както споменахме по -рано, тези стойности след това се използват за определяне на скоростта на DC двигателя и стойностите на LED чрез извикване на допълнителни функции извън функцията на контура. Един проблем, с който се сблъскахме, беше, че стойностите, идващи от сензорите, ще варират със значителна разлика поради несъответствия в самите електрически компоненти. Например, без да докосвате CyberCannon, стойностите на разстоянието и ъгъла ще варират достатъчно, за да накарат скоростта на постояннотоковия двигател да се колебае на случаен принцип. За да разрешим този проблем, ние внедрихме подвижна средна стойност, която би изчислила текущото разстояние и ъгъл чрез осредняване на 20 -те най -нови стойности на сензора. Това незабавно отстрани проблемите, които имахме с несъответствията на сензорите и изглади нашите изчисления на LED и DC мотора. Трябва да се спомене, че този скрипт в никакъв случай не е перфектен и определено има няколко грешки, които все още трябва да бъдат разработени. Например, когато тествахме CyberCannon, кодът на случаен принцип би замръзнал около един на три пъти, след като го включихме. Разгледахме подробно кода, но не успяхме да намерим проблема; така че не се тревожете, ако това ви се случи. Като се има предвид това, ако успеете да откриете проблема с нашия код, моля, уведомете ни!

Стъпка 6: Унищожете конкуренцията

Надяваме се, че този Instructable ви е предоставил ясен урок, за да създадете свой собствен CyberCannon и само ще ви помолим да успокоите приятелите си, когато ги играете на следващото парти!

Грант Галоуей и Нилс Опгенорт