Πρωτότυπο ρομπότ συλλογής απορριμμάτων: 10 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ως φοιτητές που ζουν σε κατοικίες διαπιστώσαμε ότι οι κοιτώνες μας συχνά φιλοξενούν ακατάστατους φοιτητές που ζουν μόνοι τους για πρώτη φορά. Αυτοί οι μαθητές είναι γενικά πολύ τεμπέληδες ή ανεύθυνοι για να μαζέψουν ή να καθαρίσουν τα δικά τους μπέρδεμα. Αυτό το πρόβλημα γενικής ακαθαρσίας ήταν ιδιαίτερα διαδεδομένο στα μπάνια των κοιτώνων μας. Έχοντας αυτό κατά νου, προτείναμε μια λύση σε αυτό το πρόβλημα με τη μορφή ενός εύχρηστου ρομπότ καθαρισμού σκουπιδιών βοηθού ικανό να σαρώσει ένα δωμάτιο για διάφορα σκουπίδια και να απορρίψει τα εν λόγω απόβλητα. Οι κύριοι στόχοι που θέσαμε για το έργο μας περιλάμβαναν τη δημιουργία ενός αυτοματοποιημένου ρομπότ που θα συλλέγει τα σκουπίδια, επιτρέποντας στους χρήστες να ορίσουν συγκεκριμένες παραμέτρους για αυτό το ρομπότ, καθώς και να το κάνουν τόσο οικονομικό όσο και απλό στην κατασκευή.

Βήμα 1: Μερικοί συγκεκριμένοι στόχοι του έργου μας:

• Δημιουργήστε ένα αυτοματοποιημένο επαναφορτιζόμενο ρομπότ που μπορεί να σαρώσει αποτελεσματικά μια καθορισμένη περιοχή ενός δωματίου και να παραλάβει τα σκουπίδια αυτού του ορόφου.
• Κάντε τη διάθεση των απορριμμάτων μέσα από το ρομπότ προσβάσιμη και φιλική προς το χρήστη
• Δημιουργήστε το ρομπότ χρησιμοποιώντας υλικά χαμηλού κόστους
• Κάντε το ρομπότ αρκετά μικρό ώστε να μην είναι μεγάλη αναστάτωση στο χώρο του

Βήμα 2: Ένα βίντεο του έργου μας σε δράση

Κάντε λήψη για να δείτε ένα σύντομο βίντεο του έργου μας.

Βήμα 3: Αγοράστε τα υλικά για την κατασκευή

Για να επαναλάβουμε την κατασκευή μας, έχουμε συμπεριλάβει έναν λογαριασμό υλικών. Αν θέλετε να μάθετε τις ιδέες μας για τη βελτίωση της διαδικασίας μας και ορισμένα τμήματα της κατασκευής μας, θα τα αλλάζαμε εκ των υστέρων, ανατρέξτε στην τελευταία ενότητα Ορισμένες ιδέες για βελτίωση, όπου θα βρείτε κάποιες πιθανές αλλαγές για τον λογαριασμό υλικών.

Βήμα 4: Κοπή του πλαισίου των ρομπότ

Πριν από τη συναρμολόγηση των εξαρτημάτων για το ρομπότ, απαιτείται σασί. Για να εκτυπώσουμε το σασί μας χρησιμοποιήσαμε ακρυλικό ¼”και σχεδιάσαμε δύο ορθογώνια“10 επί 5”στο Adobe Illustrator. Αυτά τα ορθογώνια θα χρειαστούν πολλές εξόδους για τα ηλεκτρικά εξαρτήματα, τους τροχούς και τους κινητήρες σας. Δείτε τις παραπάνω εικόνες για να δείτε πώς διαμορφώνουμε το πλαίσιο

Τα σχέδια εικονογράφησης κόβονται στη συνέχεια με ακρυλικό λέιζερ και οι δύο πλάκες του πλαισίου συνδέονται χρησιμοποιώντας 4 βίδες 2,5 ιντσών 2,5 χιλιοστών και 12 μπουλόνια 2,5 χιλιοστών. Οι δύο πλάκες του πλαισίου συνδέονται με τις βίδες και τα μπουλόνια σε κάθε μία από τις τέσσερις γωνίες των πλακών του πλαισίου

Βήμα 5: Συναρμολόγηση του ρομπότ

Μόλις έχετε το πλαίσιο ρομπότ σας, μπορείτε να αρχίσετε να προσθέτετε στοιχεία. Συνδέστε τους 2 κινητήρες στο πίσω άκρο του σασί σας. Οι οπές στο πλαίσιο του πλαισίου και αρκετές από τις βίδες και τα παξιμάδια μεγέθους από πάνω χρησιμοποιούνται για τη στερέωση των κινητήρων

Το nodemcu (μικροελεγκτής) είναι συνδεδεμένο με το πρόγραμμα οδήγησης του κινητήρα σας. Αυτό το εξάρτημα είναι προσαρτημένο στη μέση του σασί σας. Δίπλα σε αυτό είναι προσαρτημένη η μπαταρία σας. Η τάση και η γείωση συνδέονται στη συνέχεια μεταξύ του οδηγού και της πηγής ισχύος με τα καλώδια βραχυκυκλωτή m/m

Για να συνδέσετε το πρόγραμμα οδήγησης του μοτέρ σας στους δύο κινητήρες σας, κολλήστε δύο καλώδια m/m σε κάθε κινητήρα, τροφοδοτήστε τα καλώδια μέσω του κάτω πλαισίου και συνδέστε κάθε σύρμα σε έναν πείρο εξόδου στο nodemcu

Στη συνέχεια, απλώς σύρετε τους δύο τροχούς σε κάθε κινητήρα dc και συνδέστε τον τρίτο, μικρότερο περιστρεφόμενο τροχό προς το μπροστινό μέρος του κάτω πλαισίου, χρησιμοποιώντας τέσσερις βίδες 2,5Μ, και συνδέστε τους μέσα από τις τέσσερις οπές

Το συγκρότημα ρομπότ θα πρέπει τώρα να είναι πλήρες, για να ελέγξετε τη λειτουργικότητα, ανεβάστε μια απλή εντολή προώθησης (crimsonbot.forward (100)) στο nodemcu σας

Βήμα 6: Αλλαγή του συστήματος κενού

Αποσυναρμολογήστε τη φορητή ηλεκτρική σκούπα που αγοράσατε και αφαιρέστε τον ανεμιστήρα και το εξάρτημα του κινητήρα

Εξετάστε το περίβλημα του κελύφους κενού, θα δείτε ότι ένα κενό λειτουργεί ουσιαστικά χρησιμοποιώντας εξαρτήματα, έναν ανεμιστήρα και έναν κινητήρα και ένα περίβλημα κελύφους που επιτρέπει την εξαγωγή αέρα και δίνει αναρρόφηση κενού

Ο στόχος μας με το τροποποιημένο συγκρότημα κενού ήταν να μειώσουμε το μέγεθος και το βάρος του εξαρτήματος σκούπας αντί να χρησιμοποιήσουμε ολόκληρο το μεγάλο φορητό κέλυφος κενού

Ξεκινήστε να μοντελοποιείτε το κέλυφος κενού με ένα λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης. Για το μοντέλο μας χρησιμοποιήσαμε το Fusion 360

Το τρισδιάστατο μοντέλο του κελύφους κενού μας αποτελείτο από έναν απλό ανοικτό κύλινδρο σε δύο μέρη, η μία πλευρά που εξαερούσε τον αέρα και η άλλη ήταν συμπαγής. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αφήσει μια τρύπα στο κάτω μέρος του κυλίνδρου σας για να το τοποθετήσετε γύρω από τον κινητήρα και τον ανεμιστήρα σας. Η εύρεση των σωστών μετρήσεων για το περίβλημά σας μπορεί να είναι δύσκολη και εάν έχετε ένα ζευγάρι δαγκάνες προτείνουμε να τις χρησιμοποιήσετε

Θέλετε να διατηρήσετε τη στερέωση του κελύφους σφιχτά γύρω από τον κινητήρα και τον ανεμιστήρα για να επιτύχετε καλύτερη αναρρόφηση

Βήμα 7: Συναρμολόγηση του συστήματος κενού

Η συναρμολόγηση του συστήματος κενού σας είναι αρκετά απλή. Το μόνο που χρειάζεται είναι να στερεώσετε τις δύο πλευρές του τυπωμένου εξαρτήματος κενού γύρω από τον ανεμιστήρα και τον κινητήρα που αφαιρέσατε από το φορητό κενό. Για τη συναρμολόγηση χρησιμοποιήσαμε θερμή κόλλα, ωστόσο μια ισχυρότερη κόλλα όπως η εποξική μπορεί να παρέχει περισσότερη αναρρόφηση

Στη συνέχεια, θα πρέπει να προσθέσετε ένα στοιχείο φιλτραρίσματος στο μπροστινό μέρος του εξαρτήματός σας, αυτό θα προστατεύσει τον ανεμιστήρα από μεγάλα κομμάτια σκουπιδιών ενώ εξακολουθεί να έχει ηλεκτρική σκούπα. Συνδέστε αυτήν την τσάντα (χρησιμοποιήσαμε τη σακούλα φίλτρου από το φορητό κενό) στο μπροστινό μέρος του εξαρτήματος κενού σας με τον ίδιο τύπο κόλλας που χρησιμοποιήθηκε στο προηγούμενο βήμα

Για το δοχείο που συγκρατεί τα συλλεγμένα σκουπίδια χρησιμοποιήσαμε τον βραχίονα του φορητού κενού. Αυτό ταιριάζει καλά με το φίλτρο και τα κομμάτια που είχαμε τρισδιάστατη εκτύπωση. Αυτό το κομμάτι δεν είναι κολλημένο ή συνδεδεμένο με κανένα άλλο μέσο εκτός από την τριβή. Αυτό επιτρέπει την αφαίρεση του ακροφυσίου και την απόρριψη των σκουπιδιών

Βήμα 8: Προσθήκη του συστήματος κενού στο ρομπότ

Για να προσθέσετε το στοιχείο κενού στο ρομπότ, πρέπει πρώτα να αφαιρεθεί το ανώτερο επίπεδο του πλαισίου. Μετά, το εξάρτημα κενού είναι προσαρτημένο στην κορυφή του κάτω επιπέδου πλαισίου. Είναι σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι το άκρο του ακροφυσίου κενού είναι στο ίδιο επίπεδο με το δάπεδο (αυτό οφείλεται κυρίως στη χαμηλή ισχύ του κενού). Το εξάρτημα κενού συνδέεται ξανά στο κάτω επίπεδο του πλαισίου χρησιμοποιώντας θερμή κόλλα και η γωνία στην οποία στηρίζεται επιτρέπει στο ακροφύσιο να αγγίξει το έδαφος

Βήμα 9: Εκτέλεση του ρομπότ με τον κωδικό του

Τώρα ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε το ρομπότ διάθεσης σκουπιδιών. Βρείτε ένα δωμάτιο με διαστάσεις που γνωρίζετε ή μετρήστε τις διαστάσεις ενός δωματίου που δεν γνωρίζετε. Στη συνέχεια, επεξεργαστείτε τον κώδικα python με τις σωστές αποστάσεις για το δωμάτιό σας. Ανεβάστε τον κώδικα στο nodemcu και παρακολουθήστε τη συσκευή σας να λειτουργεί. Επειδή το κενό εκτείνεται πέρα από το πλαίσιο, οι κινήσεις δεν είναι πάντα ακριβείς και ενδέχεται να χρειαστούν κάποιες αλλαγές για να λειτουργήσει με συνέπεια το ρομπότ

Σε αυτό το βήμα παρέχεται ο κώδικας που χρησιμοποιήσαμε για το nodemcu και το ρομπότ μας. Όλη η κωδικοποίηση δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας python μέσω VisialStudioCode

Βήμα 10: Στοχασμός για το έργο μας - Μερικές ιδέες για βελτίωση:

Τι μάθαμε από την κατασκευή μας:

Ως ομάδα κάναμε το μεγαλύτερο μέρος των δοκιμών μας με τον κωδικό μας σε διαφορετικό μέγεθος ρομπότ και σασί, ωστόσο όταν περάσαμε στο πραγματικό μας πλαίσιο με το εξάρτημα κενού, διαπιστώσαμε ότι η ακτίνα στροφής και ο τρόπος με τον οποίο κινήθηκε το ρομπότ ήταν πολύ διαφορετικοί και ο κώδικας αλλοιωθεί

Ο κινητήρας και ο ανεμιστήρας που ανακτήσαμε από το φορητό κενό ήταν σχετικά χαμηλής ισχύος. Αυτό μας οδήγησε να τοποθετήσουμε το ακροφύσιο κενού πολύ κοντά στο έδαφος. Θα μπορούσε να ήταν πιο αποτελεσματικό να βρεθεί μια ισχυρή μέθοδος ηλεκτρικής σκούπας

Υπήρχαν μερικές φορές κατά τη συναρμολόγηση του ρομπότ μας, όπου οι μετρήσεις ή οι συνδέσεις μεταξύ των εξαρτημάτων δεν ήταν ακριβείς. Αυτό οδήγησε σε ορισμένα προβλήματα κατά τη δοκιμή του κώδικα μας