Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

ავტორები: ევან გუანი, ტერენტი ლო და ვილსონ იანგი

‏‏‎ ‎

შესავალი და მოტივაცია

Sweepy სტუდიის გამწმენდი შეიქმნა არქიტექტურის სტუდიის ქაოტური პირობების საპასუხოდ, რომელიც ბარბაროსმა სტუდენტებმა დატოვეს. დაიღალეთ რამდენად არეულია სტუდია მიმოხილვების დროს? კარგი, აღარ თქვა. Sweepy– სთან ერთად ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ არის დააწესოთ იგი და დაივიწყოთ იგი. სტუდია გახდება ახალი უფრო სწრაფად ვიდრე საჭიროა ერთი პროექტის მოდელის დასრულებისთვის.

Sweepy არის თვითცნობიერი და გადაადგილდება და ამოიღებს ყველა ნაგავს და თქვენი სურვილისამებრ თქვენი სურვილისამებრ ორი ულტრაბგერითი სენსორის წყალობით, რომელიც მას ეუბნება კედელთან მიახლოებისას. გჭირდებათ Sweepy უფრო მეტად სამუშაოდ? პრობლემა არ არის, უბრალოდ იყვირე მასზე. Sweepy მუდმივად უსმენს მის გარემოს ხმის სენსორის წყალობით. ხმაურის გარკვეული ბარიერის მიღწევა გამოიწვევს Sweepy- ს განრისხებულ რეჟიმში შესვლას, გაფრენასა და სწრაფ მოძრაობას მოკლე პერიოდის განმავლობაში.

სტუდია Sweepy– ს გარეშე არეულია.

‏‏‎ ‎

ნაწილები, მასალები და ინსტრუმენტები

ამ სიის ნაწილების უმეტესობა შეგიძლიათ იხილოთ ELEGOO UNO R3 Project Starter Kit- ში. სხვა ნაწილების შეძენა შესაძლებელია Creatron Inc.– დან ან სხვა ელექტრონული მაღაზიებიდან.

‏‏‎ ‎

კომპონენტები

x1 ELEGOO UNO R3 საკონტროლო დაფა

x1 პროტოტიპის გაფართოების მოდული

x1 ულტრაბგერითი სენსორი (HC-SR04)

x1 ხმის სენსორის მოდული (KY-038)

x2 DC N20 მოტორსი (ROBOT-011394)

x1 მიკრო სერვო ძრავა 9G (SG90)

x1 LCD მოდული (1602A)

x1 9V ბატარეა

x2 60x8 მმ რეზინის ბორბლები (UWHLL-601421)

x1 უფასო აბუსალათინის ბორბალი (64 მმ სიმაღლე)

x1 საწმენდი ჯაგრისი (სახელურის სიმაღლე 12 მმ)

x2 NPN ტრანზისტორი (PN2222)

x3 რეზისტორები (220Ω)

x2 დიოდები (1N4007)

x1 პოტენციომეტრი (10K)

x15 Breadboard Jumper Wires

x26 ქალი-მამაკაცი დუპონტის მავთულები

‏‏‎ ‎

მასალები

x1 3 მმ პლაივუდის ფურცელი (ლაზერული საწოლის ზომა 18 "x 32")

x6 M3 ხრახნები (YSCRE-300016)

x4 M3 თხილი (YSNUT-300000)

x6 M2.5 ხრახნები (YSCRE-251404)

x6 M2.5 თხილი (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

ინსტრუმენტები

ხრახნიანი ნაკრები

ცხელი წებოს იარაღი

‏‏‎ ‎

აღჭურვილობა

კომპიუტერი

3D პრინტერი

ლაზერული საჭრელი

‏‏‎ ‎

პროგრამული უზრუნველყოფა

Arduino IDE

ნაბიჯი 1: ლოგიკის გაგება

წრე

ELEGOO UNO R3 კონტროლერის საბჭო იქნება რობოტის "ტვინი", რომელშიც კოდი აიტვირთება და დამუშავდება. მიამაგრეთ პროტოტიპის გაფართოების დაფა და მინი პურის დაფა მის თავზე. სენსორებთან და აქტივატორებთან ურთიერთობისათვის კომპონენტები ერთმანეთთან იქნება დაკავშირებული პურის დაფისა და მავთულის საშუალებით.

ზემოთ მოყვანილია სქემის დიაგრამა, რომელიც საჭიროა Sweepy– ს ბედნიერებისთვის. განსაკუთრებული ყურადღება მიაქციეთ მავთულის შეყვანასა და გამოსვლას. ეს ხელს უწყობს მავთულის გაყოლას მისი ფერის შემხედვარე. არასწორმა კავშირმა შეიძლება გამოიწვიოს Sweepy– ის არასწორი ფუნქციონირება ან უარეს შემთხვევაში დააზიანოს თქვენი ელექტრონიკა მოკლე ჩართვით.

‏‏‎ ‎

პროგრამირება

ქვემოთ მიმაგრებულია Sweepy– ის გასაშვებად საჭირო კოდი. გახსენით ფაილი Arduino IDE– ში და ატვირთეთ ELEGOO UNO R3 კონტროლერის დაფაზე. ამისათვის თქვენ უნდა დაუკავშიროთ კონტროლერის დაფა თქვენს კომპიუტერს USB კაბელის საშუალებით. დარწმუნდით, რომ სწორი პორტი შეირჩევა ჩამოსაშლელ მენიუში Tools and Port- ში. დარწმუნდით, რომ ატვირთეთ კოდი Sweepy– ს მშენებლობის დაწყებამდე, რათა თავიდან აიცილოთ USB კაბელის ჩართვა 3D დაბეჭდილ კორპუსში.

არ არის რეკომენდებული ცვლადების შეცვლა კოდში, თუ არ გაქვთ გამოცდილება ან არ იცით რას აკეთებთ.

ნაბიჯი 2: შეაგროვეთ ყველა ნაწილი, მასალები და ინსტრუმენტები

პროექტის დასაწყებად, შეაგროვეთ ყველა ნაწილი, მასალა და ინსტრუმენტები, რომლებიც მოცემულია ზემოთ ჩამოთვლილ სიაში. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სიის უმეტესობა შეგიძლიათ იხილოთ ELEGOO UNO R3 შემქმნელის ნაკრებში, ასევე Creatron Inc.- ში ან სხვა ელექტრონული მაღაზიებში.

რეკომენდებულია 3D ბეჭდვის დაწყება რაც შეიძლება ადრე, რადგან პროცესს შეიძლება რამდენიმე საათი დასჭირდეს. რეკომენდებული პარამეტრები: 0.16 მმ ფენის სიმაღლე, 20% შევსება და 1.2 მმ კედლის სისქე ბორდიურებითა და საყრდენებით. 3D ბეჭდვის ფაილი მიმაგრებულია ქვემოთ.

ლაზერულ ჭრას ასევე შეიძლება დიდი დრო დასჭირდეს, ასე რომ დარწმუნდით, რომ დაიწყეთ ადრე. ლაზერული მოჭრილი ფაილი ასევე შეიცავს ფენას სახელმძღვანელოს ამოსაღებად, რომელიც უზრუნველყოფს სწორი კომპონენტის სწორ ადგილას დამონტაჟებას. დარწმუნდით, რომ ორმაგად შეამოწმეთ რა იჭრება და რა იწერება, სათანადოდ შეცვალეთ სიმძლავრის და სიჩქარის პარამეტრები. ლაზერული ჭრის ფაილი ასევე მიმაგრებულია ქვემოთ.

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ რობოტისთვის პლაივუდი გამოვიყენეთ, მოგერიდებათ გამოიყენოთ ნებისმიერი მასალა, რომელიც მოგწონთ, როგორიცაა აკრილი, თუ სისქე დაახლოებით 3 მმ -ია.

ნაბიჯი 3: ბაზის ფირფიტის დაცვა

წაისვით წებო ბაზის ფირფიტის პერიმეტრის გარშემო და მიამაგრეთ იგი 3D დაბეჭდილი კორპუსის ბოლოში. გაათანაბრეთ ეს ორი ნაწილი რაც შეიძლება ფრთხილად, ამასთანავე დარწმუნდით, რომ ლაზერული ჭრის გრავირების გზამკვლევი ზემოთაა მიმართული.

ნაბიჯი 4: ბაზის ფირფიტის კომპონენტების სამონტაჟო

მას შემდეგ, რაც ბაზის ფირფიტა სათანადოდ არის უზრუნველყოფილი, ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ ელექტრონული კომპონენტების პირველი რაუნდის დაკავშირება. ეს მოიცავს DC ძრავებს ბორბლებით, სერვო ძრავით, LCD ეკრანით და ბატარეის პაკეტით. ლაზერული ჭრის გრავირების სახელმძღვანელო შედის ძირითად ფირფიტაში, რათა უზრუნველყოს კომპონენტების სათანადო განთავსება თქვენი მოხერხებულობისთვის. მიკროსქემის გასაადვილებლად, კომპონენტები უნდა იყოს დაცული შესაბამისი სადენებით, რომლებიც უკვე ჩართულია.

ბორბლები უნდა გადაადგილდეს ორ სლოტში ორივე მხრიდან DC ძრავით შიგნით. დააფიქსირეთ ეს ჩართული თეთრი სამაგრებით ორი ხრახნისა და თხილის გამოყენებით (M2.5).

სერვო ძრავა ასევე უნდა იყოს დაცული იმავე ხრახნებისა და კაკლების გამოყენებით (M2.5), ხოლო იმის უზრუნველყოფა, რომ თეთრი მექანიზმი, რომელიც ამოდის ქვემოდან, არის რობოტის წინა მხარეს. ეს გააძლიერებს ფუნჯის მოძრაობის მოძრაობას.

LCD ეკრანი უნდა გადავიდეს საცხოვრებლის წინა ჯიბეში, ქინძისთავები ქვემოთაა მიმართული. დააფიქსირეთ ეს ცხვირის წებოთი თითოეულ კუთხეში.

დაბოლოს, ბატარეის პაკეტი უნდა გადავიდეს კორპუსის უკანა ჯიბეში, ჩართული-გამორთვის გადამრთველი კი გარედან ხვრელის ამონაკვეთისკენ არის მიმართული. ეს საშუალებას აძლევს რობოტს ჩართოს და გამორთოს.

ნაბიჯი 5: დამხმარე ფირფიტის დაცვა

შემდეგი, დროა დავიცვათ სუპიის "ტვინი". ოთხი ხრახნისა და კაკლის გამოყენებით (M3), დააინსტალირეთ UNO R3 კონტროლერის დაფა და პროტოტიპის გაფართოების მოდული დამხმარე ფირფიტის თავზე. ეს იქნება საცხოვრებლის მეორე სართული. მანამდე, Arduino IDE კოდი უკვე უნდა აიტვირთოს დაფაზე და წასასვლელად მზად იყოს.

გადაიტანეთ დამხმარე ფირფიტა კორპუსში ზემოდან, სანამ არ დაეყრდნობა სამ ბეჭედს, რომელიც ინტეგრირებულია 3D ბეჭდვის კორპუსში, რათა უზრუნველყოთ სწორი სიმაღლე. მიამაგრეთ ეს ფირფიტა ორი ხრახნით (M3) ორ ბოლოში არსებული ხვრელების მეშვეობით.

გადააადგილეთ მავთულები კომპონენტებიდან საბაზისო ფირფიტაზე ზემოთ და საყრდენი ფირფიტის ხვრელების მეშვეობით. LCD ეკრანი და სერვო ძრავის მავთულები უნდა შემოიჭრას წინა ხვრელში, ხოლო DC ძრავის მავთულები უნდა გადიოდეს გვერდით ხვრელებში. ბატარეის მავთულის სურვილისამებრ შეუძლია გაიაროს ნებისმიერი ხვრელი.

ნაბიჯი 6: საბოლოო ელექტრონული კომპონენტების დაყენება

ცხელი წებოს გამოყენებით, მიამაგრეთ ორი ულტრაბგერითი სენსორი კორპუსის წინა მხარეს, გამშვები და ექოს მოდულებით, რომლებიც ვრცელდება ხვრელებიდან ან "თვალებიდან". ქინძისთავები ერთ სენსორზე უნდა იყოს მიმართული ზემოთ და მეორე ქვევით, როგორც ეს მითითებულია საყრდენ ფირფიტაზე არსებული ხვრელით. ეს არის იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ექო და გამშვები მოდულები სიმეტრიულია კორპუსში სიგნალების გაგზავნისა და მიღებისას.

დაბოლოს, წაისვით ცხელი წებო ხმის სენსორის უკანა მხარეს და მიამაგრეთ იგი კორპუსის შიდა მხარეს მდებარე სლოტზე. მიკროფონის ზედა ნაწილი უნდა მოთავსდეს საცხოვრებლის კიდეზე ისე, რომ Sweepy– ის თავსახური დაიხუროს. მიკროფონი გასწორდება ხვრელთან ერთად, როგორც ამას მოგვიანებით ნახავთ.

ნაბიჯი 7: მავთულები, მავთულები და სხვა მავთულები

მომდევნო ნაბიჯი უდავოდ ყველაზე რთული, მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ სვიპი კარგად არის და ბედნიერი: სქემა. ამ ინსტრუქციის ზედა ნაწილში Fritzing დიაგრამის გამოყენებით, როგორც სახელმძღვანელო, შეაერთეთ ყველა მავთული კომპონენტებიდან პროტოტიპის გაფართოების მოდულზე.

დენის კაბელის დაფაზე შეყვანამდე დარწმუნდით, რომ ბატარეის პაკეტი არის გამორთული. იმის გამო, რომ კოდი უკვე უნდა აიტვირთოს დაფაზე, Sweepy ვერ შეძლებს შეინარჩუნოს აღტკინება დასუფთავების მიზნით და დაიწყოს მუშაობა იმ მომენტში, როდესაც ის ენერგიას მიიღებს, თუნდაც ჯერ კიდევ მავთულხლართებზე მუშაობთ.

განსაკუთრებული ყურადღება მიაქციეთ თითოეული მავთულის შეყვანას და გამოსავალს. ეს ხელს უწყობს მავთულის ფერის გამოყენებას, რათა დაიცვას იგი გზაზე.

ნაბიჯი 8: მოძრავი ნაწილების დამატება

ახლა დროა Sweepy– ს უკანა ბორბალი და ფუნჯი.

უკანა ბორბალი უნდა იყოს აბუსალათინის ბორბალი, რომელსაც თავისუფლად შეუძლია ბრუნვა გარშემო. ის უნდა იყოს დაახლოებით 6,4 სმ სიმაღლეზე ზემოდან ქვემოდან, მაგრამ ტოლერანტობა შეიძლება იყოს გულუხვი იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად ძირზე გსურთ ძალის გამოყენება ფუნჯზე. მიამაგრეთ ეს საყრდენი ფირფიტის ქვეშ ძირითად ფირფიტაზე არსებული ხვრელის მეშვეობით.

ფუნჯი ასევე გულუხვია ტოლერანტობის თვალსაზრისით, მაგრამ სახელური უნდა იჯდეს მიწიდან დაახლოებით 1.2 სმ. სახელური ასევე უნდა იყოს დაახლოებით 10 სმ სიგრძის, რათა თავიდან იქნას აცილებული ის, რომ არ მოხვდეს კორპუსში, როდესაც ის უკან და მეოთხე გადის. დააფიქსირეთ ეს თეთრი ბერკეტის დანამატით, რომელიც მოყვება სერვო ძრავას წებოთი.

ნაბიჯი 9: დახურეთ ეს ყველაფერი

თქვენი საკუთარი Sweepy– ის დასასრულებლად, თქვენ უნდა გააკეთოთ მისი ქუდი. მიამაგრეთ თავსახურის რგოლი საფარის ფირფიტის ქვეშ, მასზე ხვრელით. დარწმუნდით, რომ ხვრელი შეესაბამება ხმის სენსორის მიკროფონს. დაბოლოს, დააწებეთ თავსახური Sweepy– ს თავზე და წინა კიდეები გაათანაბრეთ კორპუსის წინა მხარეს.

ჩართეთ ენერგია უკნიდან და უყურეთ, თუ როგორ ასრულებს Sweepy ოცნებას, გახადოს სტუდია უფრო სუფთა ადგილი ყველასთვის.

ნაბიჯი 10: შედეგები და ასახვა

დიზაინის ფართო დაგეგმვის მიუხედავად, შეცდომები ხდება, მაგრამ ეს ნორმალურია: ეს ყველაფერი სასწავლო პროცესის ნაწილია. ჩვენთვის კი ყველაფერი სხვანაირად არ იყო.

ჩვენი ერთ -ერთი ყველაზე დიდი გამოწვევა იყო Sweepy– ის საცხოვრებელი სახლის დიზაინი, რომელიც მოიცავს ყველა საჭირო კომპონენტს. ეს გულისხმობდა ყველა კომპონენტის ზომების ზედმიწევნით გაზომვას, მავთულხლართების დაგეგმვას, სტრუქტურული მთლიანობის უზრუნველყოფას და ა.შ. ჩვენ დავასრულეთ 3D ბეჭდვა და ლაზერული მოჭრა Sweepy– ის საცხოვრებლის ორ გამეორებაზე, მეორე იყო საბოლოო ვერსია იმის საფუძველზე, რაც ჩვენ ვისწავლეთ პირველიდან გამეორება

ერთი მთავარი დაბრკოლება, რომლის წინაშეც ჩვენ აღმოვჩნდით, არის ულტრაბგერითი სენსორის შეზღუდული შესაძლებლობები: ის არ ფარავდა საკმარისად დიდ ტერიტორიას და Sweepy ხანდახან ხვდებოდა კედელს კუთხის მიახლოებისას. ეს გადაწყდა მეორე ულტრაბგერითი სენსორის ჩართვით, რომ ეფექტიანად გაზარდოს ეფექტი.

ჩვენ ასევე თავდაპირველად ავირჩიეთ სერვო ძრავა ბრუნვის გასაკონტროლებლად, მაგრამ ის არ იყო ისეთი ეფექტური და სტრუქტურულად გამართული, როგორც ჩვენ გვქონდა იმედი. შედეგად, ჩვენ შევცვალეთ უკანა ბორბალი თავისუფალი აბუსალათინის ბორბლით და დავაკისრეთ პასუხისმგებლობა ორი დიფერენციალური ბრუნვის გზით მიბრუნდეს ორი მძღოლის ბორბალზე (ერთი ბორბალი გადაადგილდებოდა უფრო ნელა ვიდრე მეორე ბრუნვის სიმულაციისათვის). მიუხედავად იმისა, რომ ეს გულისხმობდა კოდში მნიშვნელოვანი ცვლილებების შეტანას, მან ეფექტურად გაამარტივა ჩვენი საერთო დიზაინი, განტოლებიდან ამოიღო ერთზე ნაკლები სერვო ძრავა.

‏‏‎ ‎

მომავალი გამეორებები

ყოველთვის არის გაუმჯობესების ადგილი. მომავალში, ჩვენი პროექტის ერთი დიზაინის ცვლილება არის Sweepy ტექნიკური მომსახურებისა და მისი შიდა ნაწილების ხელმისაწვდომობის გათვალისწინება. ჩვენ გვქონდა მრავალი პრობლემა, მათ შორის საავტომობილო ჩავარდნები და დატენული ბატარეები, რაც მოითხოვდა Sweepy– ს დაშლას, მხოლოდ კომპონენტების გამორთვისთვის, რაც ძალიან უნებლიე იყო. მომავალში, ჩვენ დავაპროექტებთ საცხოვრებელს ოპერაციული ღიობებით, რაც მის კომპონენტებზე წვდომის საშუალებას მისცემს, როგორიცაა ბატარეა.

ჩვენ ასევე განვიხილავთ ზეწოლის სენსორის გამოყენებას წინა მხარეს იმის დასადგენად, თუ როდის ხვდება Sweepy ზედაპირს, ვინაიდან აღმოვაჩინეთ, რომ ულტრაბგერითი სენსორი ზოგჯერ არასანდოა, განსაკუთრებით ციცაბო კუთხით მიახლოებისას. მექანიკური სენსორის არსებობით, სვიპი უფრო თანმიმდევრული იქნებოდა იმის გადაწყვეტაში, როდის და როდის არ უნდა შემობრუნებულიყო.

მიუხედავად იმისა, რომ Sweepy კარგად მუშაობს პატარა ოთახებში, ის შეიძლება ნაკლებად ეფექტური იყოს დიდ სივრცეებში. ეს იმიტომ ხდება, რომ Sweepy არის დაპროგრამებული, რომ მოტრიალდეს ყოველთვის, როდესაც აღმოაჩენს მის ზედაპირს, მაგრამ სხვაგვარად გაგრძელდება სწორი ხაზით, სანამ დედამიწა არ განადგურდება. მომავალში, შეიძლება ღირს Sweepy– სთვის გაწმენდის განსაზღვრული გზის წინასწარ დაპროგრამება, რათა ის დარჩეს საზღვრებში, სამუდამოდ ხეტიალის ნაცვლად.

‏‏‎ ‎

მითითებები და კრედიტები

ეს პროექტი შეიქმნა ფიზიკური გამოთვლის კურსის (ARC385) ნაწილად დანიელის არქიტექტურის, ლანდშაფტისა და დიზაინის ფაკულტეტზე UofT– ის პროგრამის ფარგლებში.

‏‏‎ ‎

Გუნდის წევრები

• ევან გუანი
• ტერენტი ლო
• ვილსონ იანგი

‏‏‎ ‎

შთაგონებული

• Roomba Robot მტვერსასრუტი
• Wipy: ზედმეტად მოტივირებული დაფის გამწმენდი
• სტუდიის სივრცის არეული პირობები