Wipy: Прекалено мотивираният почистващ инструмент за бяла дъска: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Въведение

Уморихте ли се някога да почиствате бялата дъска? Замисляли ли сте се доколко животът ви би се подобрил, ако роботът може да направи това вместо вас? Вече имате възможност да превърнете това в реалност с Wipy: прекалено мотивираният почистващ препарат за бяла дъска. Wipy ще почисти правилно вашите смущаващо лоши рисунки и дори ще го направи с сладка усмивка. Дори не е нужно да го активирате! Той просто ще почисти дъската, когато най -малко го очаквате … Ъ -ъ -ъ …*кашлица кашлица*… ние, разбира се, имаме предвид: когато имате най -голяма нужда от нея!

Характеристика:

- Нашият бъдещ приятел ще може да се придържа към дъската с помощта на магнити и ще може да се движи през пространството с помощта на захващащи се колела.- Той ще може да следва линия и да я изтрие с помощта на сензор за следене на линия и гъба.- Wipy има възможност за измерване на разстоянието до ръката ви с помощта на сензор за време на полет.- Ние ще дадем на Wipy сладка личност, използвайки малък OLED екран.

Проектът се проведе като част от семинара за изчислително проектиране и цифрово производство в магистърската програма ITECH.

Ласат Сиривардена, Саймън Лут и Тим Старк

Стъпка 1: Логиката на Wipy

Wipy работи въз основа на взаимодействието между линейния сензор и сензора за време на полет. В зависимост от това каква линия открива и колко близо е ръката ви, Wipy реагира по няколко начина, както се вижда на диаграмата.

Стъпка 2: Компоненти и теория

За да създадете отново това невероятно парче напреднала технология за избърсване, ще ви трябват следните елементи:

Компоненти

За да създадете шасито на робота, ще ви е необходим достъп до лазерен нож. За случая е използван 3d принтер.

Елементите на основната плоча са изрязани от лист от плексиглас 500 x 250 x 4 mm.

Също така предлагаме да получите Arduino Kit, който ще включва много от основните компоненти за този проект (Amazon)

Основа и калъф

1 x 3D печатна кутия

1 x Горна основна плоча (лазерно изрязване)

1 x Средна основна плоча (лазерно изрязване)

1 x Долна основна плоча (Lasercut)

36 x M3 гайки

5 x M3 Болтове 15 мм

4 x M3 болта 30 мм

2 x магнита (имаме ги тук)

Основна електроника

1 x Arduino Uno R3 или общ еквивалент - (Amazon)

1 x разширителен щит Arduino (включен в стартовия комплект)

1 x Мини табла (включена в стартовия комплект)

19 x джъмперни проводници (включени в стартовия комплект)

11 x [ОПЦИЯ ДОПЪЛНИТЕЛНО] Непояни проводници на джъмпер - (Amazon)

1 x Power bank с минимум 2 USB слота - (Amazon). Избягвайте евтини банки за захранване, тъй като източникът на енергия може да бъде ненадежден.

1 макара x CCA двоен проводник за свързване на захранваща банка към Arduino & Motors - (Amazon)

1 x Винтови клеми - (Amazon)

Сензори и двигатели

1 x микромотори, комплект колела и комплект скоби - (Pimoroni)

1 x [ОПЦИЯ ОПЦИЯ] Файлове за 3D печат на двигателя - (Thingiverse)

1 x 0,91 OLED екран - (Amazon

1 x IC драйвер за двигател L293D - (Amazon)

1 x 5 -канален сензор за проследяване на IR линия - (Amazon)

1 x Сензор за време на полет (VL53L0X) - (Amazon)

Инструменти

- отвертка с глава Phillips

- отвертка с плоска глава

- Занаятчийски нож

- Тиксо

Теория

Сензор за проследяване на линия

В линейния сензор се използва масив от пет IR сензора. Тези инфрачервени сензори могат да избират, за да могат да вземат цвят. Сензорът има излъчвател и приемник. Излъчвателят е в състояние да изстреля инфрачервени вълни, ако повърхността е много отразяваща (като бяла повърхност), тя отразява повече от вълните обратно в инфрачервения приемник. Ако повърхността абсорбира радиация, подобно на черен цвят, IR приемникът ще получава по -малко излъчване. За да следвате линията, са необходими поне два сензора.

Двигатели За да управлявате двигателите с постоянен ток, ще ви е необходим тип драйвер, който да ги контролира. I2C L293D IC драйвер на двигателя L293D е драйвер на мотор, който е евтин и сравнително прост начин за управление както на скоростта, така и на посоката на въртене на два DC двигателя. За по-задълбочена информация за L293D, Lastminuteengineers има фантастичен преглед:

Сензор за време на полет: Този сензор може да измерва разстоянието, като използва принцип, който вече е удобно посочен в заглавието на сензора: време на полет. Това е много точен сензор и може да се намери например в дронове или LiDAR системи. Той е в състояние да изстреля лазер в определена посока и да измери времето, необходимо за връщането на лазера, от което може да се изчисли разстоянието.

Стъпка 3: Подготовка на основния калъф

Тялото на Wipy се състои от две части; лазерно изрязана основа и 3D печатна кутия.

1. За основата може да се реже лазерно или ръчно в зависимост от материала. Моля, намерете прикачения файл в раздела за компоненти. Предлагаме да използвате здрави, но леки материали като акрилни листове (3 - 4 мм) или шперплат (2,5 - 3 мм). По време на нашата фаза на прототипиране, ние използвахме 10 -милиметрова пяна, която работи особено добре и сегашният дизайн трябва да работи с нея (ще е необходима известна фина настройка). Ядрото от пяна също е лесно да се реже на ръка за хора без достъп до лазерни фрези.

2. Корпусът е отпечатан с PLA с височина на слоя 0,2 mm и плътност на пълнене от 25%. Също така предлагаме дебелина на стената от 0,8 мм.

Стъпка 4: Сглобяване на електрониката: Драйвер на двигателя и I2C

При сглобяването на електрониката първо ще започнем с драйвера на двигателя L293D.

1. Прикрепете мини платката към удължителния щит на Arduino.
2. Поставете L293D в самия край на мини платката (където малкото пластмасово съединение стърчи от късата страна). Обърнете внимание, че пълният кръг отгоре на L293D трябва да бъде в края на дъската.
3. Първо свържете всички джъмперни проводници без спойка
4. Прикрепете останалите проводници към Arduino и впоследствие към двигателите. Няма значение дали обърквате реда на проводниците за вашите двигатели, тъй като ще разберете, след като моторът ви се обърне в грешна посока.
5. Заредете примерния код на двигателите в Arduino, за да ги тествате - той може да бъде намерен в долната част на тази страница: (примерен код Motors)

Стъпка 5: Сглобяване на основата

За да сглобите основата, предлагаме следния ред.

1. Първо свържете двигателите към горната основа, като използвате скобите. Скобите използват гайки и болтове М2. Внимателно отделете време за завинтване на болтовете, тъй като те са доста малки и неудобни.
2. Свържете Arduino към горната плоча, уверете се, че Arduino е отделен от скобата. Използвайте болтове M2, за да го свържете. Ако болтовете M2 не са у вас, можете да използвате и M3, но това отнема малко по -груба сила.
3. След това: прикрепете болтовете към магнитите, плъзнете долната плоча над болтовете и прикрепете болтовете към средната плоча на посочените места. Сега прикрепете средната и долната плоча.
4. Прикрепете линейния сензор към средната плоча с помощта на посочените болтове. Не забравяйте да поставите и съседните болтове в средната плоча, тъй като отворите вече не са достъпни, когато е прикрепен линейният сензор.
5. Добавете всички болтове в средната плоча, които се свързват с горната основа.
6. Накрая поставете и затегнете горната основна плоча към останалата част от основата.

Стъпка 6: Магнетична лудост

Сега идва сложната част, като изпробвате своя Wipy на вертикална бяла дъска. Тази част се основава на малко опит и грешка, тъй като има фин баланс между:

- Магнитите са твърде силни, така че колелата не могат да се движат.- Магнитите не са достатъчно силни, така че Wipy пада от дъската.

Магнитите, които използвахме, са силни, вероятно малко прекалено силни. С помощта на дистанционни елементи между дъската и магнитите, дърпането може да бъде намалено. Разделителите също така гарантират, че горната част на болта не докосва бялата дъска. Раздалечителите могат да бъдат прикрепени към магнита с помощта на лепило, или, във фазата на прототипиране: много патица.

Съвети Имаме няколко съвета за правилното функциониране на магнитите:

- Магнитът между колелата има за цел да издърпа колелата в дъската, така че колелата да имат повече сцепление. Уверете се, че този магнит е точно над нивото на колелата.- Уверете се, че роботът е под лек ъгъл към задния магнит.- Започнете да експериментирате с повече (по-малки) магнити отзад. Тъй като масив от по -малки магнити може да започне да пречи на робота да се движи в кръг.

Сега колелата трябва да се въртят в същата посока. Сега, опитайте го на дъската и изплачете сълзи на радост, ако най -накрая работи. Време е за малко победно парти.

Стъпка 7: Повече сензори, повече забавление

Сега, когато двигателите и магнитите играят добре с другите, е време да добавим някои (безполезни) функции към Wipy.

1. Линеен сензор С помощта на включения кабел свържете линейния сензор към основната платка, както е посочено. Зеленият кабел на диаграмата е за SCL, а белият е за SDA.

2. Добавяне на екран Нека добавим сладкото лице на Wipy, както е посочено.

3. Tof сензор Накрая добавете сензора за разстояние, както е посочено. Този сензор ще открие колко близо е до ръката и ще спре съответно. Той също така дава на Wipy (досадната) функция за изтриване на дъската в момента, в който започнете да рисувате върху дъската.

4. Изтеглете код

Сега, когато всички сензори са свързани, можем да започнем кодирането. Заредете прикачения файл с код и вижте как Wipy оживява. В кода има коментари, които да ви помогнат да го разберете. Не забравяйте да изтеглите подходящите библиотеки от Sketch> Include Library> Manage Library. Библиотеката със сензори за времето на полета (VL53L0X.h) може да бъде намерена (Тук)

5. Захранване

За да захранвате двигателите и Arduino, докато Wipy щастливо дефилира над бялата дъска, препоръчваме външна батерия. Можете например да поставите това в горния ъгъл на дъската и да пуснете кабели към Wipy. Wipy ще се нуждае от два захранвания: 1 за Arduino и 1 за двигателите, както е посочено на снимката. Решихме да използваме powerbank, който извежда 2x 5V 2A. Прикрепете един директно към Arduino (във Vin, USB или powerport). Уверете се, че ако сте свързани с Vin, има достатъчно захранване за Arduino и всички сензори.

6. Обединяване на всичко

За да сглобите всичко, предлагаме да залепите OLED и сензора за време на полет към кутията и след това с помощта на двустранна лента свържете кутията към основата.

Стъпка 8: Искате ли още Wipy емоции?

Искате да създадете своя собствена емоция Wipy, ето как:

1. Създайте своите невероятни емоции с помощта на всеки графичен софтуер (Adobe Photoshop, GIMP и т.н.), който може да запази растерни изображения. Уверете се, че резолюцията е същата като на екрана. За нашия случай това е 128 x 32 px.
2. След това трябва да преобразуваме тези растерни карти в код. Можем да използваме онлайн инструмента image2cpp за това. Качете изображенията, които искате да конвертирате
3. След като качите, уверете се, че настройките са правилни, като разделителна способност и ориентация. След като всичко е правилно, променете „Изходния формат на кода“на „Код на Arduino“и се уверете, че използвате идентификатор, същият като всяка емоция, която искате да замените.
4. След като приключите, щракнете върху „Генериране на код“и заменете кода в Arduino Sketch.

Вицешампион в Arduino Contest 2019