Wipy: ზედმეტად მოტივირებული დაფის გამწმენდი: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

შესავალი

დაიღალეთ ოდესმე დაფის გაწმენდით? ოდესმე გიფიქრიათ იმაზე, თუ რამდენად გაუმჯობესდება თქვენი ცხოვრება რობოტს რომ ეს თქვენთვის გააკეთოს? თქვენ ახლა გაქვთ შანსი ეს რეალობად აქციოთ Wipy– სთან ერთად: ზედმეტად მოტივირებული დაფის გამწმენდი. Wipy სათანადოდ გაასუფთავებს თქვენს უხერხულად ცუდ ნახატებს და ამას კი საყვარელი ღიმილით გააკეთებს. თქვენ კი არ გჭირდებათ მისი გააქტიურება! ის უბრალოდ გაასუფთავებს დაფას, როცა ამას ყველაზე ნაკლებად ელით … უჰჰ …*ხველას ხველა*… ჩვენ, რა თქმა უნდა, ვგულისხმობთ: როცა ყველაზე მეტად გჭირდება!

Მახასიათებლები:

- ჩვენი მომავალი მეგობარი შეძლებს მაგნიტების გამოყენებით დაფაზე გამყარებას და შეუძლია გადაადგილდეს სივრცეში მჭიდრო ბორბლების გამოყენებით. ფრენის დროის სენსორის გამოყენებით ხელით მანძილის გაზომვის უნარი.-ჩვენ Wipy– ს მივცემთ მიმზიდველ პიროვნებას მცირე OLED ეკრანის გამოყენებით.

პროექტი ჩატარდა გამოთვლითი დიზაინისა და ციფრული წარმოების სემინარის ფარგლებში ITECH სამაგისტრო პროგრამაში.

ლასათ სირივარდენა, სიმონ ლუტი და ტიმ სტარკი

ნაბიჯი 1: Wipy's Logic

Wipy მუშაობს ხაზის სენსორსა და ფრენის დროის სენსორებს შორის ურთიერთკავშირის საფუძველზე. იმისდა მიხედვით, თუ რა სახის ხაზს ამოიცნობს და რამდენად ახლოს არის თქვენი ხელი, Wipy რეაგირებს არაერთგვაროვნად, როგორც დიაგრამაზე ჩანს.

ნაბიჯი 2: კომპონენტები და თეორია

ამ გასაოცარი გაწმენდის მოწინავე ტექნოლოგიის ხელახლა შესაქმნელად დაგჭირდებათ შემდეგი ნივთები:

კომპონენტები

რობოტის შასის შესაქმნელად დაგჭირდებათ წვდომა ლაზერულ საჭრელზე. საქმისთვის გამოიყენებოდა 3D პრინტერი.

ფირფიტის ელემენტები ამოჭრილია 500 x 250 x 4 მმ პლექსიგლასის ფურცლიდან.

ჩვენ ასევე გირჩევთ მიიღოთ Arduino ნაკრები, რომელიც მოიცავს ამ პროექტის ბევრ ფუნდამენტურ კომპონენტს (ამაზონი)

ბაზა და საქმე

1 x 3D ნაბეჭდი ქეისი

1 x ზედა ფირფიტა (ლაზერული ჭრა)

1 x შუა ბაზის ფირფიტა (ლაზერული ჭრა)

1 x ქვედა ბაზის ფირფიტა (ლაზერული ჭრა)

36 x M3 თხილი

5 x M3 ჭანჭიკები 15 მმ

4 x M3 ჭანჭიკები 30 მმ

2 x მაგნიტი (ჩვენ აქ მივიღეთ)

მთავარი ელექტრონიკა

1 x Arduino Uno R3 ან ზოგადი ექვივალენტი - (ამაზონი)

1 x Arduino გაფართოების ფარი (შედის დამწყებ ნაკრებში)

1 x მინი პურის დაფა (შედის დამწყებ ნაკრებში)

19 x Jumper მავთული (მოყვება დამწყებ ნაკრებში)

11 x [OPTIONAL EXTRA] Solderless Jumper მავთულები - (ამაზონი)

1 x დენის ბანკი მინიმუმ 2 USB სლოტით - (ამაზონი). მოერიდეთ იაფ დენის ბანკებს, რადგან ენერგიის წყარო შეიძლება იყოს არასაიმედო.

1 Spool x CCA ტყუპი მავთული დენის ბანკის Arduino & Motors– თან დასაკავშირებლად - (Amazon)

1 x ხრახნიანი ტერმინალის ბლოკები - (ამაზონი)

სენსორები და მოტორსი

1 x მიკროძრავა, ბორბლების ნაკრები და სამაგრის ნაკრები - (პიმორონი)

1 x [სურვილისამებრ სათადარიგო] საავტომობილო ფრჩხილებში 3D ბეჭდვის ფაილი - (Thingiverse)

1 x 0.91 OLED ეკრანი - (ამაზონი

1 x L293D საავტომობილო დრაივერის IC - (ამაზონი)

1 x 5 არხიანი IR ხაზის თვალთვალის სენსორი - (ამაზონი)

1 x ფრენის სენსორი (VL53L0X) - (ამაზონი)

ინსტრუმენტები

- ფილიპსის უფროსი ხრახნიანი

- ბრტყელი თავის ხრახნიანი

- ხელნაკეთი დანა

- Წებოვანი ლენტი

თეორია

ხაზის თვალყურის დევნის სენსორი

ხუთ IR სენსორის მასივი გამოიყენება ხაზების სენსორში. ამ IR სენსორებს შეუძლიათ აირჩიონ, შეუძლიათ შეარჩიონ ფერი. სენსორს აქვს გამცემი და მიმღები. ემისტერს შეუძლია გადაიღოს ინფრაწითელი ტალღები, თუ ზედაპირი ძალიან ამრეკლავია (როგორც თეთრი ზედაპირი), ის ასახავს უფრო მეტ ტალღას უკან IR მიმღებში. თუ ზედაპირი შთანთქავს რადიაციას, შავი ფერის მსგავსად, IR მიმღები მიიღებს ნაკლებ გამოსხივებას. ხაზის გასაგრძელებლად საჭიროა სულ მცირე ორი სენსორი.

მოტორსი DC ძრავის გასაკონტროლებლად, დაგჭირდებათ მძღოლის ტიპი მათ გასაკონტროლებლად. I2C L293D საავტომობილო მძღოლი IC L293D არის ძრავის მძღოლი, რომელიც არის იაფი და შედარებით მარტივი გზა ორი DC ძრავის ბრუნვის სიჩქარისა და მიმართულების გასაკონტროლებლად. L293D– ის შესახებ უფრო ღრმა ინფორმაციისთვის, Lastminuteengineers– ს აქვს ფანტასტიკური მიმოხილვა:

ფრენის დროის სენსორი: ამ სენსორს შეუძლია მანძილის გაზომვა იმ პრინციპის გამოყენებით, რომელიც უკვე მოხერხებულად არის მითითებული სენსორის სათაურში: ფრენის დრო. ეს არის ძალიან ზუსტი სენსორი და შეიძლება მოიძებნოს მაგალითად თვითმფრინავებში ან LiDAR სისტემებში. მას შეუძლია ლაზერის გადაღება გარკვეული მიმართულებით და გაზომა ლაზერის დაბრუნების დრო, აქედან გამომდინარე, შეიძლება გამოითვალოს მანძილი.

ნაბიჯი 3: ბაზის კეისის მომზადება

ვიპის სხეული ორ ნაწილად იყოფა; ლაზერულად მოჭრილი ბაზა და 3D დაბეჭდილი ქეისი.

1. ბაზისთვის შეიძლება იყოს ლაზერული მოჭრილი ან ხელით მოჭრილი მასალის მიხედვით. გთხოვთ, მოძებნოთ ფაილი თანდართული კომპონენტების განყოფილებაში. ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ ძლიერი, მაგრამ მსუბუქი მასალები, როგორიცაა აკრილის ფურცლები (3 - 4 მმ) ან პლაივუდი (2.5 - 3 მმ). პროტოტიპების ფაზის დროს ჩვენ გამოვიყენეთ 10 მმ ქაფის ბირთვი, რომელიც განსაკუთრებით კარგად მუშაობდა და ახლანდელი დიზაინი უნდა მუშაობდეს მასთან (საჭირო იქნება მცირედი დახვეწა). ქაფის ბირთვი ასევე ადვილად იჭრება ხელით ადამიანებისთვის, ლაზერულ საჭრელებზე წვდომის გარეშე.

2. კორპუსი დაბეჭდილია PLA– ით, ფენის სიმაღლე 0,2 მმ და შევსების სიმკვრივე 25%. ჩვენ ასევე გთავაზობთ კედლის სისქეს 0.8 მმ.

ნაბიჯი 4: აწყობა Electronics: Motor Driver & I2C

ელექტრონიკის შეკრებისას ჩვენ პირველად დავიწყებთ L293D საავტომობილო დრაივერთან.

1. მიამაგრეთ მინი პურის დაფა არდუინოს გაფართოების ფარზე.
2. მოათავსეთ L293D მინი პურის დაფის ბოლოში (სადაც პლასტმასის დამაკავშირებელი ნაჭერი იჭრება მოკლე მხარეს). შენიშვნა, სრული წრე L293D თავზე უნდა იყოს დაფის ბოლოს.
3. ჯერ შეაერთეთ ყველა გამაგრებითი მავთული
4. მიამაგრეთ დარჩენილი მავთულები არდუინოზე და შემდგომში ძრავებზე. არ აქვს მნიშვნელობა ძრავების მავთულის წესრიგს ერთმანეთში ურევთ, რადგან თქვენ აღმოაჩენთ რომ თქვენი ძრავა არასწორ გზას ატრიალებს.
5. ჩატვირთეთ ძრავების ნიმუში კოდი არდუინოში მათ შესამოწმებლად - შეგიძლიათ იხილოთ ამ გვერდის ბოლოში: (ნიმუშის კოდი მოტორსი)

ნაბიჯი 5: ბაზის შეკრება

ბაზის ასაწყობად, ჩვენ ვთავაზობ შემდეგ ბრძანებას.

1. პირველი, დააკავშირეთ ძრავები ზედა ფუძეზე ფრჩხილების გამოყენებით. ფრჩხილებში გამოიყენება M2 კაკალი და ჭანჭიკები. ფრთხილად დაუთმეთ დრო ჭანჭიკების ჩახშობას, რადგან ისინი საკმაოდ მცირე და მომაბეზრებელია.
2. შეაერთეთ არდუინო ზედა ფირფიტასთან, დარწმუნდით, რომ არდუინო მოწყვეტილია მის ფრჩხილს. გამოიყენეთ M2 ჭანჭიკები მის დასაკავშირებლად. თუ M2 ჭანჭიკები არ არის თქვენს მფლობელობაში, ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ M3, მაგრამ ამას ცოტა მეტი უხეში ძალა სჭირდება.
3. შემდეგი: მიამაგრეთ ჭანჭიკები მაგნიტებზე, ჩამოასრიალეთ ქვედა ფირფიტა ჭანჭიკებზე და მიამაგრეთ ჭანჭიკები შუა ფირფიტაზე მითითებულ ადგილებში. ახლა მიამაგრეთ შუა და ქვედა ფირფიტა.
4. მიამაგრეთ ხაზის სენსორი შუა ფირფიტაზე მითითებული ჭანჭიკების გამოყენებით. დარწმუნდით, რომ მეზობელი ჭანჭიკებიც მოათავსეთ შუა ფირფიტაში, რადგან ხვრელები აღარ არის ხელმისაწვდომი, როდესაც ხაზის სენსორი მიმაგრებულია.
5. დაამატეთ ყველა ჭანჭიკი შუა ფირფიტაში, რომელიც უკავშირდება ზედა ფუძეს.
6. დაბოლოს, მოათავსეთ და გამკაცრეთ ზედა ბაზის ფირფიტა დანარჩენ ბაზაზე.

ნაბიჯი 6: მაგნიტის სიგიჟე

ახლა მოდის რთული ნაწილი, გამოსცადეთ თქვენი Wipy ვერტიკალურ დაფაზე. ეს ნაწილი ემყარება ცდა-შეცდომას, რადგან არსებობს კარგი ბალანსი:

- მაგნიტები ძალიან ძლიერია, ამიტომ ბორბლები ვერ მოძრაობენ.

მაგნიტები, რომლებიც ჩვენ გამოვიყენეთ, ძლიერია, ალბათ, ძალიან ძლიერი. დაფასა და მაგნიტებს შორის გამყოფების გამოყენებით, დაჭიმულობა შეიძლება შემცირდეს. შუასადებები ასევე უზრუნველყოფენ, რომ ჭანჭიკის ზედა ნაწილი არ ეხებოდეს თეთრ დაფას. შუასადებები შეიძლება მაგნიტზე მიმაგრდეს წებოს გამოყენებით, ან, პროტოტიპის ფაზაში: ბევრი იხვის ფირზე.

ჩვენ გვაქვს რამოდენიმე რჩევა მაგნიტების სწორად მუშაობისთვის:

- ბორბლებს შორის მაგნიტი უნდა გაიყვანოს ბორბლებმა დაფაზე ისე, რომ ბორბლებს მეტი მოჭიდება ჰქონდეს. დარწმუნდით, რომ ეს მაგნიტი მხოლოდ ბორბლების დონეს აღემატება.- დარწმუნდით, რომ რობოტი უკანა მაგნიტის მიმართ ოდნავ დახრილია.- დაიწყეთ ექსპერიმენტები უფრო (უფრო მცირე) მაგნიტებით უკანა მხარეს. როგორც პატარა მაგნიტების მასივმა შეიძლება დაიწყოს რობოტის წრეში გადაადგილების თავიდან ასაცილებლად.

ბორბლები ახლა იმავე მიმართულებით უნდა ტრიალებდეს. ახლა სცადეთ დაფაზე და ატირეთ სიხარულის ცრემლები, თუ ის საბოლოოდ იმუშავებს. ახლა დროა პატარა გამარჯვების წვეულება.

ნაბიჯი 7: მეტი სენსორი, მეტი გართობა

ახლა, როდესაც ძრავები და მაგნიტები მშვენივრად თამაშობენ მის მეორესთან, დროა დავამატოთ Wipy– ს ზოგიერთი (უსარგებლო) თვისება.

1. ხაზის სენსორი ჩართული კაბელის გამოყენებით, მიამაგრეთ ხაზის სენსორი პურის დაფაზე, როგორც ეს მითითებულია. დიაგრამაზე მწვანე კაბელი არის SCL და თეთრი SDA.

2. დაამატეთ ეკრანი მოდით დავამატოთ Wipy– ს მიმზიდველი სახე, როგორც მითითებულია.

3. ტოფის სენსორიბოლოს, დაამატეთ მანძილის სენსორი, როგორც მითითებულია. ეს სენსორი გამოავლენს რამდენად ახლოს არის იგი ხელთან და შესაბამისად გაჩერდება. ის ასევე აძლევს Wipy– ს დაფის გაწმენდის (შემაშფოთებელ) მახასიათებელს იმ მომენტში, როდესაც დაიწყებთ დაფაზე ხატვას.

4. კოდის ატვირთვა

ახლა, როდესაც ყველა სენსორი ჩართულია, ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ კოდირება. ჩატვირთეთ თანდართული კოდის ფაილი და ნახეთ Wipy ცოცხლდება. კოდში არის კომენტარები, რომლებიც დაგეხმარებიან მის გაგებაში. დარწმუნდით, რომ ჩამოტვირთეთ შესაბამისი ბიბლიოთეკები Sketch> Include Library> Manage Library. ფრენის დრო (VL53L0X.h) სენსორული ბიბლიოთეკა შეგიძლიათ იხილოთ (აქ)

5. ძალა

ძრავებისა და არდუინოს გასააქტიურებლად, სანამ Wipy სიხარულით დადის დაფაზე, ჩვენ გირჩევთ გარე ბატარეას. თქვენ შეგიძლიათ, მაგალითად, განათავსოთ ეს დაფის ზედა კუთხეში და გაუშვით კაბელები Wipy– სკენ. Wipy– ს დასჭირდება ორი კვების წყარო: 1 არდუინოსთვის და 1 ძრავისთვის, როგორც ეს მოცემულია ფოტოში. ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოვიყენოთ powerbank, რომელიც გამოდის 2x 5V 2A. მიამაგრეთ ერთი პირდაპირ არდუინოში (ვინში, USB- ში ან კვების ბლოკში). დარწმუნდით, რომ Vin– თან არის დაკავშირებული, რომ არდუინოს და ყველა სენსორს აქვს საკმარისი ძალა.

6. ყველაფრის ერთად დადება

იმისათვის, რომ ყველაფერი ერთად გამოვიდეს, ჩვენ გირჩევთ, OLED და Time of Flight სენსორი შეაკრათ კორპუსში, შემდეგ კი ორმაგი ცალმხრივი ლენტით დააკავშიროთ საქმე ბაზასთან.

ნაბიჯი 8: გსურთ მეტი Wipy ემოცია?

გსურთ შექმნათ თქვენი საკუთარი Wipy ემოცია, აი როგორ:

1. შექმენით თქვენი საოცარი ემოციები ნებისმიერი გრაფიკული პროგრამული უზრუნველყოფის (Adobe Photoshop, GIMP და ა.შ.) გამოყენებით, რომელსაც შეუძლია შეინახოს ბიტმაპის სურათები. დარწმუნდით, რომ ეკრანის გარჩევადობა იგივეა. ჩვენი შემთხვევისთვის ეს არის 128 x 32 პიქსელი.
2. შემდეგი, ჩვენ უნდა გადავაქციოთ ეს ბიტმაპები კოდში. ჩვენ შეგვიძლია ონლაინ ინსტრუმენტი image2cpp ამისათვის. ატვირთეთ სურათები, რომელთა გადაკეთება გსურთ
3. ატვირთვის შემდეგ, დარწმუნდით, რომ პარამეტრები სწორია, როგორც რეზოლუცია და ორიენტაცია. მას შემდეგ რაც ყველაფერი სწორია, შეცვალეთ "კოდის გამოყვანის ფორმატი" "არდუინოს კოდი" და დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ იდენტიფიკატორი იგივე, რაც ნებისმიერი ემოციის შეცვლა გსურთ.
4. დასრულების შემდეგ დააჭირეთ "გენერირება კოდს" და შეცვალეთ კოდი Arduino Sketch- ში.

მეორე ადგილი არდუინოს კონკურსში 2019