Wipy: չափազանց մոտիվացված գրատախտակի մաքրիչ. 8 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Ներածություն

Երբևէ հոգնե՞լ եք գրատախտակը մաքրելուց: Երբևէ մտածե՞լ եք, թե որքան կբարելավվի ձեր կյանքը, եթե ռոբոտը կարողանա դա անել ձեր փոխարեն: Դուք այժմ հնարավորություն ունեք սա իրականություն դարձնել Wipy- ի միջոցով. Գրատախտակի չափազանց մոտիվացված մաքրող սարքը: Wipy- ն պատշաճ կերպով կմաքրի ձեր խայտառակ վատ նկարները, և դա կանի նույնիսկ գեղեցիկ ժպիտով: Դուք նույնիսկ կարիք չունեք այն ակտիվացնելու: Այն պարզապես կմաքրի տախտակը, երբ դուք ամենաքիչն եք սպասում դրան: Uhhh…*հազի հազ*… մենք, իհարկե, նկատի ունենք. Երբ դա ձեզ ամենաշատն է պետք:

Հատկություններ:

- Մեր ապագա ընկերը կկարողանա կպչել տախտակին մագնիսների միջոցով և կկարողանա շարժվել տիեզերքում ՝ օգտագործելով բռնակ անիվներ:- Այն կկարողանա հետևել տողին և ջնջել այն ՝ օգտագործելով գծին հետևող տվիչ և սպունգ:- Wipy- ն ունի թռիչքի ժամանակաչափի միջոցով ձեր ձեռքի հեռավորությունը չափելու ունակություն:-Մենք Wipy- ին կտանք գեղեցիկ անձնավորություն ՝ օգտագործելով փոքր OLED էկրան:

Theրագիրն իրականացվել է Հաշվարկային դիզայնի և թվային պատրաստման սեմինարի շրջանակներում `ITECH մագիստրոսական ծրագրում:

Լասաթ Սիրիուարդենա, Սայմոն Լութ և Թիմ Ստարկ

Քայլ 1: Wipy's Logic

Wipy- ն աշխատում է գծի սենսորի և Թռիչքի ժամանակի սենսորի փոխազդեցության հիման վրա: Կախված նրանից, թե ինչպիսի գիծ է այն հայտնաբերում և որքան մոտ է ձեր ձեռքը, Wipy- ն արձագանքում է մի շարք եղանակներով, ինչպես երևում է գծապատկերում:

Քայլ 2. Բաղադրիչներ և տեսություն

Մաքրման առաջադեմ տեխնոլոգիայի այս զարմանահրաշ կտորը նորից ստեղծելու համար ձեզ հարկավոր են հետևյալ իրերը.

Բաղադրիչներ

Ռոբոտի շասսին ստեղծելու համար ձեզ հարկավոր կլինի մուտք դեպի լազերային դանակ: Գործի համար օգտագործվել է 3D տպիչ:

Հիմքի ափսեի տարրերը բոլորը կտրված էին 500 x 250 x 4 մմ պլեքսիգլաս թերթից:

Մենք նաև առաջարկում ենք ձեզ ձեռք բերել Arduino Kit, որը կներառի այս նախագծի հիմնական բաղադրիչներից շատերը (Amazon)

Base & Case

1 x 3D տպագիր պատյան

1 x Վերին բազայի ափսե (լազերային կտրվածք)

1 x Միջին հիմքի ափսե (լազերային կտրվածք)

1 x Ստորին հիմքի ափսե (լազերային կտրվածք)

36 x M3 ընկույզ

5 x M3 Հեղույսներ 15 մմ

4 x M3 Հեղույսներ 30 մմ

2 x մագնիս (մենք դրանք ստացել ենք այստեղ)

Հիմնական էլեկտրոնիկա

1 x Arduino Uno R3 կամ ընդհանուր համարժեք - (Amazon)

1 x Arduino ընդլայնման վահան (ներառված է մեկնարկային հավաքածուի մեջ)

1 x Mini Breadboard (ներառված է մեկնարկային հավաքածուի մեջ)

19 x Jumper լարեր (ներառված է մեկնարկային հավաքածուի մեջ)

11 x [ԸՆՏՐՈԹՅՈ EXՆ ԼՐԱՈԹՅՈՆ] Առանց զոդման մետաղալարեր - (Amazon)

1 x Power Bank նվազագույնը 2 USB անցքով - (Amazon): Խուսափեք էժան սնուցման բանկերից, քանի որ էներգիայի աղբյուրը կարող է անվստահելի լինել:

1 Spool x CCA երկվորյակ մետաղալար ՝ հոսանքի բանկը Arduino & Motors- ին միացնելու համար - (Amazon)

1 x Պտուտակային տերմինալային բլոկներ - (Amazon)

Սենսորներ և շարժիչներ

1 x միկրո շարժիչներ, անիվների հավաքածու և բրա հավաքածու - (Pimoroni)

1 x [ԸՆՏՐՈԹՅՈ SPՆ Պահեստային] Շարժիչային փակագծեր 3D տպման ֆայլ - (Thingiverse)

1 x 0.91 OLED էկրան - (Amazon

1 x L293D շարժիչի վարորդ IC - (Amazon)

1 x 5 ալիքի IR գծի հետևման տվիչ - (Amazon)

1 x Թռիչքի ժամանակի տվիչ (VL53L0X) - (Amazon)

Գործիքներ

- Phillips գլխի պտուտակահան

- Հարթ պտուտակահան

- Արհեստի դանակ

- Սկոտչ

Տեսություն

Line Tracking ցուցիչ

Գծային տվիչի մեջ օգտագործվում է հինգ IR սենսորների զանգված: Այս IR սենսորներն ունակ են ընտրել գույնը վերցնելու ունակություն: Սենսորն ունի արտանետիչ և ընդունիչ: Եթե արտանետողը կարող է ինֆրակարմիր ալիքներ արձակել, եթե մակերեսը շատ անդրադարձող է (ինչպես սպիտակ մակերեսը), այն մինչդեռ ավելի շատ ալիքներ է արտացոլում IR ընդունիչում: Եթե մակերեսը կլանում է ճառագայթումը, ինչպես սև գույնը, IR ընդունիչը ավելի քիչ ճառագայթում կստանա: Գծին հետևելու համար անհրաժեշտ է առնվազն երկու տվիչ:

DC Motor- ի շարժիչները կառավարելու համար ձեզ հարկավոր է վարորդի մի տեսակ `դրանք կառավարելու համար: I2C L293D Motor Driver IC L293D- ը շարժիչ է, որը էժան և համեմատաբար պարզ միջոց է երկու DC շարժիչների պտտման արագությունն ու ուղղությունը վերահսկելու համար: L293D- ի մասին ավելի խորը տեղեկատվության համար Lastminuteengineers- ն ունի ֆանտաստիկ ակնարկ ՝

Թռիչքի ժամանակի սենսոր. Այս տվիչը կարող է չափել հեռավորությունը `օգտագործելով սկզբունքը, որն արդեն հարմար է նշված սենսորի վերնագրում` թռիչքի ժամանակը: Դա շատ ճշգրիտ ցուցիչ է և կարելի է գտնել, օրինակ, անօդաչու թռչող սարքերում կամ LiDAR համակարգերում: Այն ունակ է լազերը նկարահանել որոշակի ուղղությամբ և չափել լազերի վերադարձի համար անհրաժեշտ ժամանակը, որից կարելի է հաշվարկել հեռավորությունը:

Քայլ 3. Պատրաստում ենք բազայի պատյան

Wipy- ի մարմինը գալիս է երկու մասից. լազերային կտրված հիմք և 3D տպագիր պատյան:

1. Հիմքի համար այն կարող է լինել լազերային կտրված կամ ձեռքով `կախված նյութից: Խնդրում ենք գտնել կցված ֆայլը բաղադրիչների բաժնում: Մենք առաջարկում ենք օգտագործել ամուր, բայց թեթև նյութեր, ինչպիսիք են ակրիլային թերթերը (3 - 4 մմ) կամ նրբատախտակները (2,5 - 3 մմ): Նախատիպավորման փուլում մենք օգտագործեցինք 10 մմ փրփուր միջուկ, որը հատկապես լավ էր աշխատում, և ներկայիս դիզայնը պետք է աշխատի դրա հետ (որոշ նուրբ կարգավորումներ կպահանջվեն): Փրփուրի միջուկը հեշտ է ձեռքով կտրել նաև այն մարդկանց համար, ովքեր չունեն լազերային դանակներ:

2. Գործը տպագրվել է PLA- ով `0,2 մմ բարձրության շերտով և լցման խտությամբ` 25%-ով: Մենք նաև առաջարկում ենք 0.8 մմ պատի հաստություն:

Քայլ 4: Էլեկտրոնիկայի հավաքում. Շարժիչային վարորդ և I2C

Էլեկտրոնիկայի հավաքման ժամանակ մենք առաջին հերթին կսկսենք L293D շարժիչով:

1. Կպչեք մինի հացահատիկը Arduino ընդլայնման վահանին:
2. Տեղադրեք L293D- ը մինի տախտակի ամենավերջում (որտեղ կարճ պլաստիկ միացման կտորը կպչում է կարճ կողմում): Ուշադրություն դարձրեք, L293D- ի վերևում գտնվող ամբողջ շրջանակը պետք է լինի տախտակի վերջում:
3. Նախ միացրեք բոլոր զոդող առանց ցատկող լարերը
4. Կցեք մնացած լարերը Arduino- ին և հետագայում շարժիչներին: Կարևոր չէ, եթե դուք շփոթեք լարերի կարգը ձեր շարժիչների համար, քանի որ դուք կիմանաք, երբ ձեր շարժիչը թեքվի սխալ ճանապարհով:
5. Բեռնեք շարժիչների օրինակելի կոդը Arduino- ին `դրանք փորձարկելու համար. Այն կարելի է գտնել այս էջի ներքևում. (Նմուշի կոդ Motors)

Քայլ 5: Հիմքի հավաքում

Հիմքը հավաքելու համար մենք առաջարկում ենք հետևյալ կարգը.

1. Նախ, փակագծերի միջոցով շարժիչները միացրեք վերին բազային: Փակագծերում օգտագործվում են M2 ընկույզներ և պտուտակներ: Fullyգուշորեն ժամանակ տրամադրեք պտուտակները պտուտակելուն, քանի որ դրանք բավականին փոքր են և անհանգիստ:
2. Միացրեք Arduino- ն վերին ափսեին, համոզվեք, որ Arduino- ն անջատված է իր փակագծից: Միացնելու համար օգտագործեք M2 պտուտակներ: Եթե M2 պտուտակները ձեր տիրապետության տակ չեն, կարող եք նաև օգտագործել M3- ը, բայց դա մի փոքր ավելի կոպիտ ուժ է պահանջում:
3. Հաջորդը. Կցեք պտուտակներ մագնիսներին, ներքևի սալը սահեցրեք պտուտակների վրա և ամրացրեք պտուտակները միջին ափսեի վրա նշված վայրերում: Այժմ ամրացրեք միջին և ստորին ափսեը:
4. Կցեք գծի տվիչը միջին ափսեին `օգտագործելով նշված պտուտակները: Համոզվեք, որ հարևան պտուտակները դրեք նաև միջին ափսեի մեջ, քանի որ գծերի ցուցիչը միացնելիս անցքերն այլևս անհասանելի են:
5. Ավելացրեք բոլոր պտուտակները միջին ափսեի մեջ, որոնք միանում են վերին հիմքին:
6. Ի վերջո, տեղադրեք և ամրացրեք վերին հիմքի ափսեը մնացած հիմքի վրա:

Քայլ 6: Մագնիսային խելագարություն

Այժմ գալիս է բարդ մասը ՝ փորձելով ձեր Wipy- ն ուղղահայաց գրատախտակի վրա: Այս մասը հիմնված է մի փոքր փորձության և սխալի վրա, քանի որ հիանալի հավասարակշռություն կա հետևյալի միջև.

- Մագնիսները չափազանց ուժեղ են, ուստի անիվները չեն կարող շարժվել:- Մագնիսները բավականաչափ ուժեղ չեն, այնպես որ Wipy- ն ընկնում է տախտակից:

Մեր օգտագործած մագնիսներն ամուր են, հավանաբար մի փոքր չափազանց ուժեղ: Տախտակի և մագնիսների միջև հեռավորություն օգտագործելով ՝ ձգումը կարող է կրճատվել: Անջատիչները նաև ապահովում են, որ պտուտակի վերևը չի դիպչում գրատախտակին: Անջատիչները կարող են կցվել մագնիսին `սոսինձ օգտագործելով, կամ նախատիպավորման փուլում` շատ բադի ժապավեն:

Մենք ունենք մի քանի խորհուրդ մագնիսները ճիշտ աշխատեցնելու համար.

- Անիվների միջև մագնիսը կոչված է անիվները տախտակի մեջ քաշելու համար, որպեսզի անիվներն ավելի շատ բռնեն: Համոզվեք, որ այս մագնիսը պարզապես ավելի բարձր է, քան անիվների մակարդակը:- Համոզվեք, որ ռոբոտը մի փոքր անկյան տակ է դեպի հետևի մագնիսը:- Սկսեք փորձարկել հետևի ավելի (փոքր) մագնիսներ: Ավելի փոքր մագնիսների զանգվածը կարող է խանգարել ռոբոտին շրջել շրջանով:

Այժմ անիվները պետք է պտտվեն նույն ուղղությամբ: Այժմ, փորձեք այն գրատախտակին և ուրախության արցունքներ արտասեք, եթե այն վերջապես աշխատի: Itամանակն է փոքրիկ հաղթանակի երեկոյի:

Քայլ 7: Ավելի շատ տվիչներ, ավելի շատ զվարճանք

Այժմ, երբ շարժիչներն ու մագնիսները գեղեցիկ են խաղում իր մյուսի հետ, ժամանակն է Wipy- ին ավելացնել որոշ (անօգուտ) հատկություններ:

1. Գծի ցուցիչ Օգտագործելով ներառված մալուխը, գծի տվիչը միացրեք տախտակին, ինչպես նշված է: Դիագրամում կանաչ մալուխը SCL- ի համար է, իսկ սպիտակը `SDA- ի:

2. Ավելացնել էկրան Եկեք ավելացնենք Wipy- ի սրամիտ դեմքը, ինչպես նշված է:

3. Tof տվիչՎերջապես, ավելացրեք հեռավորության ցուցիչը, ինչպես նշված է: Այս սենսորը կբացահայտի, թե որքան մոտ է այն ձեռքին և համապատասխանաբար կդադարի: Այն նաև տալիս է Վիփիին տախտակը սրբելու (տհաճ) հատկությունը այն պահին, երբ սկսում եք նկարել տախտակի վրա:

4. Վերբեռնման ծածկագիր

Այժմ, երբ բոլոր սենսորները միացված են, մենք կարող ենք սկսել կոդավորումը: Բեռնեք կցված կոդի ֆայլը և տեսեք, որ Wipy- ն կենդանանում է: Կանոնագրքում կան մեկնաբանություններ, որոնք կօգնեն ձեզ հասկանալ այն: Համոզվեք, որ համապատասխան գրադարանները ներբեռնում եք Sketch> Include Library> Manage Library- ից: Թռիչքի ժամանակը (VL53L0X.h) տվիչների գրադարան կարելի է գտնել (այստեղ)

5. Հզորություն

Շարժիչներն ու Arduino- ն սնուցելու համար, մինչ Wipy- ն ուրախությամբ անցնում է գրատախտակի վրայով, խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել արտաքին մարտկոց: Դուք կարող եք, օրինակ, տեղադրել այս տախտակի վերին անկյունում և մալուխներ անցկացնել դեպի Wipy: Wipy- ին կպահանջվի երկու էներգիայի աղբյուր `1 -ը Arduino- ի և 1 -ը շարժիչների համար, ինչպես նշված է լուսանկարում: Մենք որոշեցինք օգտագործել powerbank, որը թողարկում է 2x 5V 2A: Կցեք մեկը անմիջապես Arduino- ում (կամ Vin- ում, USB- ում կամ էլեկտրակայանում): Vin- ին միացված լինելու դեպքում համոզվեք, որ Arduino- ի և բոլոր տվիչների համար բավարար ուժ կա:

6. Այս ամենը միասին դնելը:

Այս ամենը միասին հավաքելու համար մենք առաջարկում ենք OLED- ի և Թռիչքի ժամանակի սենսորը կպցնել պատյանին, այնուհետև երկկողմանի ժապավենով պատյանը միացնել հիմքին:

Քայլ 8: Ուզում եք ավելի շատ Wipy զգացմունքներ:

Wantանկանում եք ստեղծել ձեր սեփական Wipy զգացմունքները, ահա թե ինչպես.

1. Ստեղծեք ձեր զարմանալի զգացմունքները ՝ օգտագործելով ցանկացած գրաֆիկական ծրագրակազմ (Adobe Photoshop, GIMP և այլն), որը կարող է խնայել bitmap պատկերները: Համոզվեք, որ ձեր էկրանին նույն լուծաչափն է: Մեր դեպքում դա 128 x 32 px է:
2. Հաջորդը, մենք պետք է այս բիթ քարտեզները փոխարկենք կոդի: Դրա համար մենք կարող ենք առցանց գործիքը image2cpp: Վերբեռնեք այն պատկերները, որոնք ցանկանում եք փոխարկել
3. Վերբեռնելուց հետո համոզվեք, որ պարամետրերը ճիշտ են ՝ բանաձևի և կողմնորոշման նման: Երբ ամեն ինչ ճիշտ է, փոխեք «Կոդի ելքի ձևաչափը» ՝ «Arduino կոդ» և համոզվեք, որ օգտագործեք նույնացուցիչ, նույնը, ինչ որ հույզը, որը ցանկանում եք փոխարինել:
4. Ավարտելուց հետո կտտացրեք «Ստեղծել կոդ» և փոխարինեք կոդը Arduino Sketch- ում:

Երկրորդ տեղը զբաղեցնող Arduino մրցույթում 2019 թ