Sweepy: the Set It & Forget It Studio Cleaner. 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Հեղինակ ՝ Էվան Գուան, Թերենս Լո և Վիլսոն Յանգ

‏‏‎ ‎

Ներածություն և մոտիվացիա

Sweepy ստուդիայի հավաքարարը նախագծվել է ի պատասխան ճարտարապետության ստուդիայի քաոսային պայմանների, որոնք թողել էին բարբարոս ուսանողները: Հոգնե՞լ եք, թե որքան խառնաշփոթ է ստուդիան ակնարկների ժամանակ: Դե մի ասա ավելին: Sweepy- ի հետ մնում է միայն այն սահմանել և մոռանալ: Ստուդիան կդառնա նոր ավելի արագ, քան կպահանջվի, որ դուք ավարտեք այդ մեկ նախագծի մոդելը:

Sweepy- ն ինքնագիտակցված է և կշարժվի ՝ մաքրելով բոլոր աղբը և ձեր սրտի ցանկությունը ՝ երկու ուլտրաձայնային տվիչների շնորհիվ, որոնք հուշում են, որ նա պետք է շրջվի պատին մոտենալիս: Պետք է Sweepy- ն ավելի շատ աշխատելու համար: Խնդիր չկա, պարզապես գոռացեք դրա վրա: Sweepy- ն անընդհատ լսում է իր միջավայրը `ձայնի տվիչի շնորհիվ: Աղմուկի որոշակի շեմին հասնելը կհանգեցնի նրան, որ Sweepy- ն մտնում է կատաղած ռեժիմի `կարճ ժամանակով ավլելով և ավելի արագ շարժվելով:

Առանց Sweepy- ի ստուդիան խառնաշփոթ է:

‏‏‎ ‎

Մասեր, նյութեր և գործիքներ

Այս ցուցակի մասերի մեծ մասը կարելի է գտնել ELEGOO UNO R3 Project Starter Kit- ում: Այլ մասեր կարելի է ձեռք բերել Creatron Inc.- ից կամ էլեկտրոնային այլ խանութներից:

‏‏‎ ‎

Բաղադրիչներ

x1 ELEGOO UNO R3 կառավարման վահանակ

x1 Նախատիպի ընդլայնման մոդուլ

x1 Ուլտրաձայնային տվիչ (HC-SR04)

x1 Ձայնի տվիչի մոդուլ (KY-038)

x2 DC N20 շարժիչներ (ROBOT-011394)

x1 Micro Servo Motor 9G (SG90)

x1 LCD մոդուլ (1602A)

x1 9V մարտկոց

x2 60x8 մմ ռետինե անիվներ (UWHLL-601421)

x1 Անվահեծ անիվ (64 մմ բարձրություն)

x1 Մաքրող խոզանակ (12 մմ բռնակի բարձրություն)

x2 NPN տրանզիստորներ (PN2222)

x3 դիմադրիչներ (220Ω)

x2 դիոդներ (1N4007)

x1 Potentiometer (10K)

x15 Breadboard Jumper լարերը

x26 Իգականից արական Dupont լարեր

‏‏‎ ‎

Նյութեր

x1 3 մմ նրբատախտակի թերթ (լազերային մահճակալի չափ 18 "x 32")

x6 M3 պտուտակներ (YSCRE-300016)

x4 M3 ընկույզ (YSNUT-300000)

x6 M2.5 պտուտակներ (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Ընկույզ (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Գործիքներ

Պտուտակահանների հավաքածու

Տաք սոսինձ ատրճանակ

‏‏‎ ‎

Սարքավորումներ

Համակարգիչ

3D տպիչ

Լազերային Դանակ

‏‏‎ ‎

Ծրագրային ապահովում

Arduino IDE

Քայլ 1: Տրամաբանության իմացություն

Շրջան

ELEGOO UNO R3 կառավարման վահանակը կծառայի որպես ռոբոտի «ուղեղ», որում ծածկագիրը կբեռնվի և կմշակվի: Կցեք նախատիպի ընդլայնման տախտակը և մինի տախտակը դրա վերևում: Սենսորների և գործարկիչների հետ հաղորդակցվելու համար բաղադրիչները միացված կլինեն տախտակի և լարերի միջոցով:

Վերևում ներառված է սխեմայի սխեման, որն անհրաժեշտ է Սվիփիին երջանիկ դարձնելու համար: Հատուկ ուշադրություն դարձրեք լարերի մուտքի և ելքի վրա: Այն օգնում է հետևել մետաղալարով ՝ նայելով դրա գույնին: Սխալ կապը կարող է հանգեցնել Sweepy- ի սխալ գործելուն կամ ավելի վատ դեպքում `վնասել ձեր էլեկտրոնիկան կարճ միացման միջոցով:

‏‏‎ ‎

Ծրագրավորում

Ստորև կցված է Sweepy գործարկելու համար պահանջվող ծածկագիրը: Բացեք ֆայլը Arduino IDE- ում և տեղադրեք այն ELEGOO UNO R3 կառավարման վահանակի վրա: Դա անելու համար դուք պետք է միացնեք վերահսկիչի տախտակը ձեր համակարգչին USB մալուխի միջոցով: Համոզվեք, որ ճիշտ նավահանգիստը ընտրված է ՝ բացվող ընտրացանկում գնալով Գործիքներ և նավահանգիստ: Անպայման ներբեռնեք ծածկագիրը Sweepy- ն կառուցելուց առաջ, որպեսզի խուսափեք USB մալուխը միացնել 3D տպման պատյանում:

Խորհուրդ չի տրվում փոխել փոփոխականները ծածկագրում, եթե դուք փորձ չունեք կամ չգիտեք, թե ինչ եք անում:

Քայլ 2. Բոլոր մասերի, նյութերի և գործիքների հավաքում

Նախագիծը սկսելու համար հավաքեք բոլոր մասերը, նյութերը և գործիքները, որոնք նկարագրված են վերը նշված ցանկում: Ինչպես արդեն նշվեց, ցանկի մասերի մեծ մասը կարելի է գտնել ELEGOO UNO R3 Starter Kit- ում, ինչպես նաև Creatron Inc.- ում կամ էլեկտրոնային այլ խանութներում:

Խիստ խորհուրդ է տրվում սկսել 3D տպագրությունը հնարավորինս շուտ, քանի որ գործընթացը կարող է տևել մի քանի ժամ: Առաջարկվող պարամետրերն են ՝ 0.16 մմ շերտի բարձրություն, 20% լցնում և 1.2 մմ պատի հաստություն եզրերով և հենարաններով: 3D տպման ֆայլը կցված է ստորև:

Լազերային կտրումը կարող է նաև բավականին երկար ժամանակ տևել, այնպես որ համոզվեք, որ շուտ սկսեք: Լազերային կտրված ֆայլը պարունակում է նաև ուղեցույցի փորագրման շերտ, որն ապահովում է ճիշտ բաղադրիչի տեղադրումը ճիշտ տեղում: Համոզվեք, որ կրկնակի ստուգեք, թե ինչ է կտրվում և ինչ է փորագրվում ՝ համապատասխանաբար փոխելով հոսանքի և արագության կարգավորումները: Ստորև կցված է նաև լազերային կտրող ֆայլը:

Մինչ մենք օգտագործում էինք նրբատախտակ մեր ռոբոտի համար, ազատ զգացեք օգտագործել ցանկացած նյութ, որը ձեզ դուր է գալիս, օրինակ `ակրիլը, եթե հաստությունը մոտ 3 մմ է:

Քայլ 3: Ապահովել բազայի ափսեը

Կիրառեք սոսինձ բազայի ափսեի պարագծի շուրջ և ամրացրեք այն 3D տպված պատյանների ներքևի մասում: Երկու մասերը հավասարեցրեք որքան հնարավոր է ուշադիր, միևնույն ժամանակ ապահովելով, որ լազերային կտրված փորագրման ուղեցույցը ուղղված լինի դեպի վեր:

Քայլ 4. Հիմքի ափսեի բաղադրիչների ամրացում

Հիմնական ափսեի համարժեք ամրացումից հետո մենք կարող ենք սկսել էլեկտրոնային բաղադրիչների առաջին փուլի միացումը: Սա ներառում է անիվներով DC շարժիչներ, servo շարժիչ, LCD էկրան և մարտկոցի փաթեթ: Հիմնական ափսեի մեջ ներառված է լազերային կտրված փորագրման ուղեցույց ՝ ապահովելու համար բաղադրիչների հարմարավետությունը ձեր հարմարության համար: Միացումն ավելի դյուրին դարձնելու համար բաղադրիչները պետք է ամրացվեն իրենց համապատասխան լարերով, որոնք արդեն միացված են:

Անիվները պետք է սահեն երկու կողմերի երկու անցքերի մեջ, իսկ DC շարժիչը ՝ դեպի ներս: Ապահովեք դա ներառված սպիտակ սեղմակներով ՝ յուրաքանչյուրի համար օգտագործելով երկու պտուտակ և ընկույզ (M2.5):

Սերվո շարժիչը նույնպես պետք է ամրացված լինի նույն պտուտակներով և ընկույզներով (M2.5) ՝ միաժամանակ ապահովելով, որ ներքևից դուրս եկող սպիտակ հանդերձանքը գտնվում է ռոբոտի առջևի մասում: Սա կուժեղացնի խոզանակը ավլելու շարժումը:

LCD էկրանը պետք է սահի դեպի պատյան առջևի գրպանը, իսկ կապումներն ուղղված են դեպի ներքև: Ապահովեք դա յուրաքանչյուր անկյունում տաք սոսինձով մի քանի կտորով:

Ի վերջո, մարտկոցի տուփը պետք է սահի դեպի պատյան հետևի գրպանը, իսկ անջատիչ անջատիչը դեպի դուրս նայվի դեպի անցքի անցքը: Սա հնարավորություն է տալիս ռոբոտին միացնել և անջատել:

Քայլ 5. Աջակցության ափսեի ապահովում

Հաջորդը, ժամանակն է ապահովել Sweepy- ի «ուղեղը»: Չորս պտուտակով և ընկույզով (M3) միացրեք UNO R3 կառավարման վահանակը և նախատիպի ընդլայնման մոդուլը աջակցության ափսեի վերևում: Սա հանդես կգա որպես բնակարանի երկրորդ հարկ: Մինչ այդ, Arduino IDE կոդը արդեն պետք է վերբեռնվի տախտակի վրա և պատրաստ լինի գործի:

Սահեցրեք աջակցության ափսեը վերևից դեպի պատյան, մինչև այն չհենվի 3D տպման պատյանում ինտեգրված երեք եզրերի վրա `ճիշտ բարձրությունը ապահովելու համար: Ամրացրեք այս ափսեն երկու պտուտակով (M3) երկու ծայրերի անցքերի միջով:

Հիմնական ափսեի բաղադրիչներից լարերն ամրացրեք վերև և աջակցության ափսեի անցքերի միջով: LCD էկրանը և servo շարժիչի լարերը պետք է անցնեն առջևի անցքով, մինչդեռ DC շարժիչի լարերը պետք է անցնեն կողային անցքերով: Մարտկոցի տուփի լարերը, ըստ ցանկության, կարող են անցնել ցանկացած անցքով:

Քայլ 6: Վերջնական էլեկտրոնային բաղադրիչների տեղադրում

Տաք սոսինձ օգտագործելով, երկու ուլտրաձայնային տվիչները ամրացրեք պատյան առջև ՝ ձգանով և արձագանքի մոդուլներով, որոնք տարածվում են անցքերից կամ «աչքերից» դուրս: Մի սենսորի քորոցները պետք է ուղղված լինեն դեպի վեր, իսկ մյուսը ՝ դեպի ներքև, ինչպես ցույց է տրված աջակցության ափսեի անցքով: Սա անհրաժեշտ է, որպեսզի ազդանշաններն ուղարկելիս և ստանալիս արձագանքը և ձգան մոդուլները սիմետրիկ լինեն բնակարանում:

Վերջապես, տաք սոսինձ կպցրեք ձայնային տվիչի հետևի մասում և ամրացրեք այն պատյանի ներքին կողմի անցքին: Խոսափողի վերևը պետք է համընկնի բնակարանի եզրին, որպեսզի Sweepy- ի գլխարկը դրվի դրա վրա: Խոսափողը կհավասարվի գլխարկի անցքի հետ, ինչպես կտեսնեք ավելի ուշ:

Քայլ 7: Լարեր, լարեր և ավելի շատ լարեր

Հաջորդ քայլը, անշուշտ, ամենադժվար, բայց ամենակարևոր մասն է `համոզվելու, որ Սվիփին լավ և երջանիկ է. Օգտագործելով սույն Հրահանգների վերևում գտնվող Fritzing դիագրամը ՝ որպես ուղեցույց, բաղադրիչներից միացրեք բոլոր լարերը Նախատիպի ընդլայնման մոդուլին:

Նախքան հոսանքի մալուխը տախտակին միացնելը, համոզվեք, որ մարտկոցի անջատիչը անջատված է: Քանի որ ծածկագիրն արդեն պետք է վերբեռնվի տախտակի վրա, Sweepy- ն չի կարողանա զսպել մաքրման իր հուզմունքը և սկսել աշխատել այն պահին, երբ էներգիա կստանա, նույնիսկ եթե դուք դեռ աշխատում եք լարերի վրա:

Հատուկ ուշադրություն դարձրեք յուրաքանչյուր լարի մուտքերին և ելքերին: Այն օգնում է օգտագործել մետաղալարերի գույնը ՝ այն իր ճանապարհին հետևելու համար:

Քայլ 8: Շարժվող մասերի ավելացում

Այժմ ժամանակն է Սվիփիի հետևի անիվի և ավլելու վրձնի ժամանակը:

Հետևի անիվը պետք է լինի կաստորի անիվ, որը կարող է ազատ պտտվել շուրջը: Այն պետք է լինի մոտավորապես 6,4 սմ բարձրություն ՝ վերևից ներքև, բայց հանդուրժողականությունը կարող է առատաձեռն լինել ՝ կախված նրանից, թե որքան ներքևում եք ցանկանում, որ խոզանակը գործադրի: Կցեք սա աջակցության ափսեի տակ `հիմքի ափսեի անցքի միջով:

Մաքրող խոզանակը նաև առատաձեռն է հանդուրժողականությամբ, բայց բռնակը պետք է ընկած լինի գետնից մոտ 1,2 սմ հեռավորության վրա: Բռնակը նույնպես պետք է ունենա մոտավորապես 10 սմ երկարություն, որպեսզի այն չընկնի բնակարանին, մինչ այն հետ է սահում և չորրորդը: Սոսինձով ամրացրեք այն սերվորի շարժիչի հետ ներառված սպիտակ լծակի կցորդով:

Քայլ 9: Ամեն ինչ փակեք

Ձեր սեփական Sweepy- ն ավարտելու համար դուք պետք է պատրաստեք դրա կափարիչը: Կափարիչի եզրը կպցրեք ափսեի տակ, որի վրա անցք կա: Համոզվեք, որ անցքը հավասարեցված է ձայնի տվիչի խոսափողին: Վերջապես, կպցրեք գլխարկը Sweepy- ի գագաթին ՝ առջևի եզրերը հավասարեցնելով պատյան առջևի հետ:

Միացրեք էլեկտրաէներգիան հետևից և դիտեք, թե ինչպես է Sweepy- ն հետապնդում իր ստուդիան ՝ դարձնելու ստուդիան բոլորի համար մաքուր վայր:

Քայլ 10: Արդյունքներ և արտացոլում

Չնայած դիզայնի լայն պլանավորմանը, սխալներ լինում են, բայց դա նորմալ է. Այս ամենը ուսուցման գործընթացի մի մասն է: Իսկ մեզ համար ամեն ինչ տարբեր չէր:

Մեր ամենամեծ մարտահրավերներից մեկը Սվիփիի բնակարանների նախագծումն էր, որը պետք է պարունակի բոլոր անհրաժեշտ բաղադրիչները: Սա նշանակում էր մանրակրկիտ չափել բոլոր բաղադրիչների չափերը, պլանավորել մետաղալարերի ուղիներ, ապահովել կառուցվածքային ամբողջականությունը և այլն: Մենք ավարտեցինք 3D տպագրությամբ և լազերային կտրելով Sweepy- ի բնակարանների երկու կրկնությունները, երկրորդը `վերջնական տարբերակը` առաջինից սովորածի հիման վրա: կրկնություն

Մեր առջև ծառացած հիմնական խոչընդոտը ուլտրաձայնային տվիչի սահմանափակ հնարավորություններն են. Այն չէր ընդգրկում բավականաչափ մեծ տարածք, և Sweepy- ն երբեմն անկյան տակ մոտենալիս պատին էր հարվածում: Սա լուծվեց երկրորդ ուլտրաձայնային տվիչի ներառմամբ `ազդեցության տարածքը արդյունավետորեն բարձրացնելու համար:

Մենք նաև սկզբում ընտրեցինք սերվո շարժիչը `շրջադարձը վերահսկելու համար, բայց այն այնքան էլ արդյունավետ և կառուցվածքային առողջ չէր, որքան հույս ունեինք: Արդյունքում, մենք փոխարինեցինք հետևի անիվը անվճար ձուլակտորով և դրդեցինք երկու վարորդի անիվներին շրջվելու պատասխանատվությունը դիֆերենցիալ պտտման միջոցով (մեկ անիվը մյուսից դանդաղ կշարժվեր շրջադարձը մոդելավորելու համար): Թեև դա նշանակում էր հիմնական փոփոխություններ կատարել օրենսգրքում, այն արդյունավետորեն պարզեցրեց մեր ընդհանուր դիզայնը ՝ հավասարումից հանելով ավելի քիչ մեկ սերվո շարժիչ:

‏‏‎ ‎

Ապագա կրկնություններ

Միշտ բարելավման տեղ կա: Ապագայում, մեր նախագծի նախագծային փոփոխություններից մեկը Sweepy- ի սպասարկման և դրա ներքին մասերի հասանելիության ապահովումն է: Մենք ունեցել ենք բազմաթիվ խնդիրներ, ներառյալ շարժիչի խափանումները և լիցքաթափված մարտկոցները, որոնք մեզանից պահանջում էին հեռացնել Sweepy- ն ՝ պարզապես բաղադրիչներն անջատելու համար, ինչը շատ աննկատ էր: Ապագայում մենք նախագծելու ենք աշխատող բացվածքներով բնակարան, որը թույլ կտա մուտք գործել իր բաղադրիչներին, ինչպիսիք են մարտկոցը:

Մենք նաև հաշվի ենք առնում ճնշման տվիչի օգտագործումը առջևում `հայտնաբերելու համար, թե երբ է Sweepy- ն բախվում մակերեսի հետ, քանի որ մենք ուլտրաձայնային տվիչը երբեմն անվստահելի էինք համարում, հատկապես երբ կտրուկ անկյան տակ ենք մոտենում: Ունենալով մեխանիկական տվիչ ՝ Սվիփին ավելի հետևողական կլիներ որոշելու, թե երբ և երբ չշրջվել:

Չնայած Sweepy- ն լավ է աշխատում փոքր սենյակներում, այն կարող է ավելի քիչ արդյունավետ լինել ավելի մեծ տարածքներում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ Sweepy- ն ծրագրված է շրջվել միայն այն ժամանակ, երբ հայտնաբերում է իր առջևի մակերեսը, այլապես կշարունակի ուղիղ գծով, մինչև որ երկիրը կործանվի: Ապագայում, գուցե արժե Sweepy- ի համար նախապես ծրագրել մաքրման որոշակի ուղի, որպեսզի այն հավերժ թափառելու փոխարեն մնա սահմաններում:

‏‏‎ ‎

Հղումներ և վարկեր

Այս նախագիծը ստեղծվել է UofT- ի Դանիելսի ճարտարապետության, լանդշաֆտի և դիզայնի ֆակուլտետի ֆիզիկական հաշվողական դասընթացի (ARC385) շրջանակներում:

‏‏‎ ‎

Թիմի անդամներ

• Էվան Գուան
• Թերենս Լո
• Վիլսոն Յանգ

‏‏‎ ‎

Ոգեշնչված է

• Roomba ռոբոտի փոշեկուլ
• Wipy: Չափից մոտիվացված գրատախտակի մաքրիչը
• Ստուդիայի տարածքի խառնաշփոթ պայմանները