Bubble Wrap Painter: 8 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

ULB- ում «Մեխատրոնիկա 1 - MECA -Y403» մագիստրոս 1 դասընթացի շրջանակներում մեզ առաջարկվեց նախագծել որոշակի գործառույթ իրականացնող ռոբոտ և ստեղծել ռոբոտի դիզայնը ամփոփող վեբ կայք ՝ սկսած նյութերի ընտրությունից, մոդելավորում, իրականացում և ծածկագիր, որը թույլ է տալիս աշխատել ամբողջ համակարգին: Ամբողջ խումբը միաձայն ընտրեց իրագործել «Bubble Wrap Painter» ռոբոտը:

«Bubble Wrap Painter» - ը սարք է, որն ունակ է ներարկիչ ներարկել պղպջակների փաթաթայի որոշ պղպջակների մեջ ՝ համակարգչի կողմից մատակարարվող լարման վերահսկիչից: Սկզբում ռոբոտը պետք է կարողանար հեղուկը ներարկել 2D հարթության մեջ, որպեսզի ստեղծի կետային նկար: Այնուամենայնիվ, տնտեսական և գործնական նկատառումներից ելնելով ՝ խումբը հրաժարվել է ներկ ներարկել 1D հետագծի վրա: Ռոբոտը գործում է հետևյալ կերպ. Ճիճու պտուտակների համակարգը օգտագործվում է ներկով սկզբում ներարկիչի մխոցը սեղմելու համար: Ներարկիչը միացված է ճկուն պոլիպրոպիլենային խողովակին, որը թույլ է տալիս ներկը անցկացնել շարժական մոդուլին ամրացված մետաղական ծայրին: Այս մոդուլն ունակ է սահել հորիզոնական առանցքի երկայնքով ՝ կրկին ճիճու համակարգի միջոցով: Theայրը, մյուս կողմից, կցված է գծային էլեկտրամագնիսին, որը նույնպես ամրացված է շարժական մոդուլին: Էլեկտրամագնիսը օգտագործվում է ուղղահայաց ափսեի վրա ամրացված պղպջակների փաթաթան ծակելու համար: Երբ պղպջակը ծակվում է, ներկը ներարկվում է դրա մեջ և այլն:

Քայլ 1: Մասերի և գործիքների նկարագրություն

ԳՆՈՄ

2 ճառագայթային միացում 5 մմ -ից 6 մմ

1 ներարկիչ 10 մլ (7, 5 սմ երկարությամբ)

4 մմ ճկուն պոլիպրոպիլենային խողովակ ՝ 4 մմ տրամագծով

1 ասեղ իր անվտանգության գլխարկով

Գուաշը զտված է ջրով

2 թելված ձող ՝ տրամագիծը 6 մմ և 18, 5 սմ երկարություն

8 մմ տրամագծով և 21 սմ երկարությամբ 2 հարթ ձողեր

8 մմ տրամագծով և 10 սմ երկարությամբ 2 հարթ ձողեր

Պղպջակների փաթաթում

ԷԼԵԿՏՐՈՆԻԿԱ

1 տախտակ

1 arduino

1 քայլ շարժիչ

1 stepper motor RS PRO Hybrid, Permanent Magnet Stepper Motor 1.8 °, 0.22Nm, 2.8 V, 1.33 A, 4 Wires

2 միկրո անջատիչ V-156-1C25

1 էլեկտրամագնիս ZYE1-0530

Սնուցման աղբյուր

2 բանանի միակցիչ

45 jumper լարերը

6 հաղորդիչ մալուխ

Դիոդ 1N4007

Տրանզիստոր IRF5402

3 դիմադրություն 4, 7 կոմ

2 DRV8825 վարորդ

1 կոճակի անջատիչ

Պտուտակ, Ընկույզ և ամրացումներ

42 պտուտակ M3 16 մմ երկարությամբ

4 պտուտակ M3 10 մմ երկարությամբ

4 պտուտակ M4 16 մմ երկարությամբ

2 պտուտակ M2, 5 16 մմ երկարությամբ

52 համապատասխան ընկույզ

2 պողպատե պարզ լվացքի մեքենա M3

ՕԳՏԱԳՈՐված գործիքներ

Լազերային կտրող մեքենա

3D տպիչ (Ultimaker 2 կամ Prusa)

Պտուտակահան

Քայլ 2: CAD ֆայլեր

ԼԱASԵՐԱՅԻՆ ԿՏՈՄ 3 մմ հաստությամբ

-աջակցության ափսեներ

-աջակցություն անջատիչը բարձրացնելու համար

-ասեղի համար շարժական աջակցություն

-պղպջակ պահող

-4 բարձրացման աջակցություն

3D Տպագրություն

-շարժիչի աջակցություն

-աջակցել պտուտակավոր գավազանին

-ներարկային պոմպ

-աջակցել ասեղի համար

-աջակցել ներարկիչին

Քայլ 3: Հավաքում

Սկզբից մենք նախագծեցինք 3 տարբեր տարրերից բաղկացած փայտե հիմք ՝ ներքևի ափսե, ուղղահայաց ափսե և եռանկյուն ափսե ՝ ամեն ինչ միասին պահելու համար:

Նկարում կարող եք տեսնել, որ տարբեր թիթեղները կրկնում են T- ձևի նախշեր: Այս նախշերը օգտագործվում են հավաքը ամրացնելու և հիմքը ամուր լինելու համար: Երկու անջատիչները տեղադրված են մխոցի և շարժական մոդուլի վրա: Սա թույլ է տալիս համապատասխանաբար հղում տալ մխոցի առավելագույն ընդլայնման և հղում շարժական մոդուլի ծայրահեղ աջ դիրքի վրա:

Բացի այդ, տափաստիկ շարժիչները չորս պտուտակով ամրացված են 3D տպիչով ստեղծված հենարանի վրա: Այս աջակցության վրա երկու ուղղահայաց անցքեր թույլ են տալիս ամրացնել ուղղահայաց ափսեը: Շարժիչների երկու պտտման առանցքներին միացված թելերով ձողերը, ինչպես նաև չորս հարթ ձողերը պահվում են լրացուցիչ հենարաններով, որոնք տեղակայված են շարժիչների հակափոդում: Բացի այդ, միակցիչներն օգտագործվում են պտուտակավոր ձողը ամրացնելու համար տափաստանային շարժիչների պտտման առանցքին:

Ներարկիչը ամրացվում է նաև փակագծով, որը պտուտակված է հորիզոնական ափսեի վրա: Նրա մխոցը կարող է սեղմվել trapezoidal կտորի միջոցով, որն անցնում է պտուտակավոր ձողի երկայնքով պտտվելիս: Այս հատվածը ներքին հատվածում ունի անցք, որը տեղադրված է ընկույզով: Այս ընկույզը թույլ է տալիս շարժվել trapezoidal մասով:

Խողովակը միացված է ներարկիչին `այն պարզապես միացնելով ներարկիչի ծայրին: Խողովակի մյուս ծայրը խրված է փոքր PLA սպիտակ կտորի օղակի մեջ: Մետաղական ծայրը, որն ի սկզբանե ներարկիչի մի մասն էր, նույնպես ամրացվել է խողովակի ծայրին: Մենք ներարկիչի կափարիչը ավելացրել ենք ասեղի վրա, որպեսզի ավելի լավ լցնենք սպիտակ կտորի տրամագիծը: Կափարիչը վերջում ունի անցք, որը թույլ է տալիս անցնել ասեղի ծայրը: Այս փոքրիկ սպիտակ հատվածը երկու պտուտակով պտուտակված է շարժական մոդուլի լոգարիթմական ափսեի վրա:

Շարժական մոդուլը բաղկացած է փայտե մասերի հավաքածուից, որոնք ամրագրված են այնպես, ինչպես հիմքը կազմող թիթեղները: Մոդուլը ձևավորում է երեք անցք ունեցող տուփ `երկու սահուն ձողերն ու թելաձողը ընդունելու համար: Այս տուփի ներսում կա երկու ընկույզ, որոնք թույլ են տալիս մոդուլը տեղափոխել: Մոդուլի վերին ափսեը սահում է երկու հարթ ձողերի երկայնքով: Այնտեղ մոդուլի ներքին կենտրոնում ֆիքսված ափսեը պահում է գծային էլեկտրամագնիսը: Սա թույլ է տալիս լոգարիթմական ափսեին կատարել գծային շարժումներ հետ ու առաջ:

Կան երկու փայտե փակագծեր, որոնք թույլ են տալիս երկու ծակոտ լեզու ամրացնել անմիջապես ուղղահայաց ափսեի վրա ՝ օգտագործելով պտուտակներով արգելափակված լվացարանները: Այս երկու ներդիրներն իրենց կենտրոնում կպցնում են պղպջակների փաթաթան: Այստեղ պղպջակների թուղթը պարունակում է յոթ պղպջակ, որոնք համապատասխանում են համակարգչի կողմից կոդավորված 7 բիթին:

Ուղղահայաց ափսեի մյուս կողմում են PCB- ն և arduino- ն: PCB- ն սոսնձված է հորիզոնական ափսեի վրա `սկզբում առկա սոսնձման համակարգի միջոցով, և arduino- ն պտուտակված է ներքևի ափսեի վրա: Բացի դրանից, կա PCB- ին միացված դիմադրողական բաժանարար, որը պտուտակված է փայտե եռանկյուն մասի վրա: (ՆԿԱՐ: համակարգի հետևի մաս)

*Համակարգի մաս կազմող պտուտակներից յուրաքանչյուրը ամրացված է համապատասխան պտուտակներով:

Քայլ 4: Էլեկտրոնիկա և տվիչներ

Մենք պետք է իմանանք վերին աստիճանի շարժիչի դիրքը, երբ պղպջակների փաթաթման նկարիչը սկսում է հասնել փուչիկների ճշգրիտ դիրքերին: Սա առաջին անջատման նպատակն է: Ամեն անգամ, երբ սարքը գծ է գծում, շարժիչը պտտվում է, մինչև անջատիչը փոխի վիճակը:

Մեզ մեկ այլ անջատիչ է պետք, որպեսզի իմանանք, թե երբ է ներարկիչի վրա դիպչողը հասել մխոցի ծայրին: Երկրորդ անջատիչը օգտագործվում է համակարգը դադարեցնելու համար, երբ ներարկիչը դատարկ է: Երրորդ կամընտիր անջատիչը կարող է շարունակել ներկումը, երբ ներարկիչը լցված է: Այս անջատիչները օգտագործում են ցածր լարման և կարող են ուղղակիորեն մատակարարվել արդուինոյի միջոցով: Երկու սլաքային շարժիչներն ու մագնիսը ավելի մեծ էներգիայի կարիք ունեն և մատակարարվում են էներգիայի գեներատորի միջոցով, որն ապահովում է 12 Վ և 1 Ա հոսանք: Երկու DRV8825 սլաքային շարժիչով վարորդները arduino- ից ազդանշանները փոխակերպում են շարժիչների հոսանքի: Այս վարորդները պետք է ճշգրտվեն: Calշգրտումը կատարվում է մեկ քայլը ստիպելով պտտվել մշտական արագությամբ և կարգավորել վարորդի պտուտակը, մինչև ոլորող մոմենտը բավարար լինի ասեղն ու հենարանը սահուն տեղափոխելու համար: Վերջին տարրը էլեկտրամագնիսն է: Մոսֆետը վերականգնելու համար օգտագործվում է մեկ ձգվող դիմադրություն, երբ արդուինոն հոսանք չի ուղարկում: Էլեկտրոնիկայի մյուս մասերը պաշտպանելու համար էլեկտրամագնիսին ավելացվում է նաև հետադարձ դիոդ: Մոսֆեթը մագնիս է փոխում բարձր և ցածր վիճակների միջև:

Քայլ 5: Python կոդ

Պիտոնի միջոցով համակարգչի և arduino- ի միջև հաղորդակցության համար մենք հիմնվեցինք այս ֆորումում ներկայացված կոդերի վրա ՝

Տափակ շարժիչը կառավարելու համար այս կայքը շատ օգտակար էր. շատ օգտակար: Կոդի երկու մաս կա. Առաջինը պիթոնի ծածկագիր է, որը մի տառ փոխակերպում է ascii երկուական կոդի մեջ և այն բիթ -բիթ ուղարկում է arduino- ին, իսկ երկրորդը `arduino կոդն է, որը բահում է համապատասխան պղպջակների մեջ: Հետևյալ սխեման բացատրում է arduino կոդի սկզբունքը.

Քայլ 6: Տեսանյութ

Աշխատանքային նախագիծ!

Քայլ 7: Բարելավումներ

Նախագիծը կարող է բարելավվել մի շարք առումներով: Նախ, գծի վրա պղպջակների թիվը կարելի է հեշտությամբ ավելացնել: Դա կարելի է անել ՝ վերցնելով ավելի երկար երկուական կոդեր, մուտքի վրա երկու տառ գրելով, օրինակ ՝ մեկի փոխարեն: Այնուհետև ASCII ծածկագիրը երկու անգամ ավելի երկար կլինի:

Ամենակարևոր բարելավումը կլինի այն, որ կարողանանք փուչիկները լրացնել ոչ միայն x առանցքի, այլև y առանցքի երկայնքով: Հետևաբար, պղպջակների լցոնումը կիրականացվի 2D- ի փոխարեն 1D- ի փոխարեն: Դա անելու ամենահեշտ ձևը պղպջակների թղթի բարձրությունը փոխելն է ՝ շարժիչը բարձրացնելու և իջեցնելու փոխարեն: Սա կնշանակի ոչ թե պղպջակների թղթի ամրակի եզրը կախել ափսեի վրա, այլ 3D տպված հենարանով: Այս հենարանը միացված կլիներ թելված ձողին, որն ինքնին միացված էր քայլող շարժիչին:

Քայլ 8: Հանդիպված խնդիրներ

Հիմնական խնդիրը, որի հետ մենք պետք է զբաղվեինք, էլեկտրամագնիսն է: Իրոք, ծանր և ծանր երրորդ շարժիչ ունենալուց խուսափելու համար էլեկտրամագնիսը կատարյալ փոխզիջում էր թվում: Որոշ փորձարկումներից հետո կոշտությունը մշտապես չափազանց ցածր էր: Այսպիսով, երկրորդ գարունը պետք է ավելացվեր: Ավելին, այն կարող է տեղափոխել միայն շատ թեթև բեռներ: Տարբեր տարրերի դասավորությունը պետք է վերանայվեր:

Ներարկիչի պոմպը նույնպես խնդիր էր: Նախ, պետք է մոդելավորվեր մի մաս, որը կարող էր միացվել անվերջ ձողին և միաժամանակ մղել մխոցակին: Երկրորդ, սթրեսի բաշխումը կարևոր էր `մասի կոտրվածքից խուսափելու համար: Ավելին, 2 քայլային շարժիչները նույնը չեն. Նրանք չունեն նույն բնութագրերը, ինչը մեզ ստիպեց ավելացնել լարման բաժանարար: Մենք ստիպված էինք օգտագործել ջրի ներկ (մեր դեպքում նոսրացված գուաշ), քանի որ չափազանց հաստ ներկը ասեղի մեջ չի անցնի և խողովակի վրա ճնշման չափազանց մեծ կորուստ կառաջացնի: