Wipy: The Overly Motivated Whiteboard Cleaner: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Εισαγωγή

Βαρεθήκατε ποτέ να καθαρίζετε τον πίνακα; Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πόσο θα βελτιωνόταν η ζωή σας αν ένα ρομπότ μπορούσε να το κάνει αυτό για εσάς; Έχετε τώρα την ευκαιρία να το κάνετε πραγματικότητα με το Wipy: το καθαριστικό λευκών πινάκων με υπερβολικά κίνητρα. Το Wipy θα καθαρίσει σωστά τα αμήχανα κακά σχέδιά σας και θα το κάνει ακόμη και με ένα χαριτωμένο χαμόγελο. Δεν χρειάζεται καν να το ενεργοποιήσεις! Απλώς θα καθαρίσει τον πίνακα όταν δεν το περιμένετε… Uhhh…*βήχας βήχα*… φυσικά, εννοούμε: όταν το χρειάζεστε περισσότερο!

Χαρακτηριστικά:

- Ο μελλοντικός μας φίλος θα μπορεί να κολλήσει στον πίνακα χρησιμοποιώντας μαγνήτες και θα μπορεί να κινείται στο διάστημα χρησιμοποιώντας πιασμένους τροχούς. τη δυνατότητα να μετρήσετε την απόσταση από το χέρι σας χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα χρόνου πτήσης.-Θα δώσουμε στον Wipy μια χαριτωμένη προσωπικότητα χρησιμοποιώντας μια μικρή οθόνη OLED.

Το έργο διεξήχθη στο πλαίσιο του σεμιναρίου Computational Designand Digital Fabrication στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα ITECH.

Lasath Siriwardena, Simon Lut & Tim Stark

Βήμα 1: Λογική του Wipy

Το Wipy λειτουργεί με βάση την αλληλεπίδραση μεταξύ του αισθητήρα γραμμής και του αισθητήρα χρόνου πτήσης. Ανάλογα με το είδος της γραμμής που ανιχνεύει και πόσο κοντά είναι το χέρι σας, το Wipy αντιδρά με διάφορους τρόπους όπως φαίνεται στο διάγραμμα.

Βήμα 2: Στοιχεία και Θεωρία

Για να δημιουργήσετε ξανά αυτό το εκπληκτικό κομμάτι προηγμένης τεχνολογίας σκουπίσματος θα χρειαστείτε τα ακόλουθα στοιχεία:

Συστατικά

Για να δημιουργήσετε το πλαίσιο του ρομπότ, θα χρειαστείτε πρόσβαση σε κόφτη λέιζερ. Για την θήκη, χρησιμοποιήθηκε ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής.

Όλα τα στοιχεία της πλάκας βάσης κόπηκαν από φύλλο πλεξιγκλάς 500 x 250 x 4 mm.

Σας προτείνουμε επίσης να αποκτήσετε ένα κιτ Arduino το οποίο θα περιλαμβάνει πολλά από τα βασικά στοιχεία για αυτό το έργο (Amazon)

Βασικό σενάριο

1 x Τρισδιάστατη θήκη

1 x Πάνω πλάκα βάσης (Lasercut)

1 x μεσαία πλάκα βάσης (Lasercut)

1 x Κάτω πλάκα βάσης (Lasercut)

36 x Μ3 Καρύδια

5 x Μ3 μπουλόνια 15 mm

4 x Μ3 μπουλόνια 30 mm

2 x μαγνήτες (τους έχουμε εδώ)

Κύρια Ηλεκτρονικά

1 x Arduino Uno R3 ή γενικό ισοδύναμο - (Amazon)

1 x ασπίδα επέκτασης Arduino (περιλαμβάνεται στο κιτ εκκίνησης)

1 x Mini Breadboard (περιλαμβάνεται στο κιτ εκκίνησης)

19 x καλώδια Jumper (Περιλαμβάνονται στο κιτ εκκίνησης)

11 x [ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΑ ΕΠΙΠΛΕΟΝ] Σύρματα χωρίς συγκολλητικά βραχυκυκλωτήρων - (Amazon)

1 x Power bank με τουλάχιστον 2 υποδοχές USB - (Amazon). Αποφύγετε τις φτηνές τράπεζες ισχύος καθώς η πηγή ενέργειας μπορεί να είναι αναξιόπιστη.

1 Spool x CCA δίδυμο σύρμα για σύνδεση τράπεζας τροφοδοσίας με Arduino & Motors - (Amazon)

1 x Block Terminal Blocks - (Amazon)

Αισθητήρες & Κινητήρες

1 x Μικροκινητήρες, Σετ Τροχών & Σετ Στήριξης - (Πιμωνόνη)

1 x [ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΟ ΑΝΤΑΛΛΑΚΤΙΚΟ] Υποστήριξη κινητήρα Αρχείο 3D εκτύπωσης - (Thingiverse)

1 x OLED οθόνη 0,91 - (Amazon

1 x IC L293D Motor Driver - (Amazon)

Αισθητήρας παρακολούθησης γραμμής IR 1 x 5 καναλιών - (Amazon)

1 x Αισθητήρας χρόνου πτήσης (VL53L0X) - (Amazon)

Εργαλεία

- Κατσαβίδι κεφαλής Phillips

- Κατσαβίδι επίπεδης κεφαλής

- Μαχαίρι χειροτεχνίας

- Κολλητική ταινία

Θεωρία

Αισθητήρας παρακολούθησης γραμμής

Στον αισθητήρα γραμμής χρησιμοποιείται μια σειρά από πέντε αισθητήρες IR. Αυτοί οι αισθητήρες IR είναι σε θέση να επιλέξουν να πάρουν χρώμα. Ο αισθητήρας έχει έναν πομπό και έναν δέκτη. Ο πομπός είναι σε θέση να πυροβολεί υπέρυθρα κύματα, αν μια επιφάνεια είναι πολύ ανακλαστική (όπως μια λευκή επιφάνεια), ενώ αντανακλά περισσότερα κύματα πίσω στον δέκτη IR. Εάν η επιφάνεια απορροφήσει ακτινοβολία, όπως ένα μαύρο χρώμα, ο δέκτης IR θα λάβει λιγότερη ακτινοβολία. Για να ακολουθήσετε τη γραμμή χρειάζονται τουλάχιστον δύο αισθητήρες.

Για να ελέγξετε τα DC Motor, θα χρειαστείτε έναν τύπο προγράμματος οδήγησης για να τα ελέγξετε. Το I2C L293D Motor Driver IC Το L293D είναι ένα πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα που είναι ένας φθηνός και σχετικά απλός τρόπος ελέγχου τόσο της ταχύτητας όσο και της κατεύθυνσης περιστροφής δύο κινητήρων DC. Για πιο εμπεριστατωμένες πληροφορίες σχετικά με το L293D, οι Lastminuteengineers έχουν μια φανταστική επισκόπηση:

Αισθητήρας χρόνου πτήσης: Αυτός ο αισθητήρας μπορεί να μετρήσει την απόσταση χρησιμοποιώντας μια αρχή που έχει ήδη δηλωθεί βολικά στον τίτλο του αισθητήρα: χρόνος πτήσης. Είναι ένας πολύ ακριβής αισθητήρας και μπορεί να βρεθεί για παράδειγμα σε drones ή συστήματα LiDAR. Είναι σε θέση να πυροβολήσει ένα λέιζερ σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και να μετρήσει το χρόνο που χρειάζεται για να επιστρέψει το λέιζερ, από αυτό, μπορεί να υπολογιστεί η απόσταση.

Βήμα 3: Προετοιμασία θήκης βάσης

Το σώμα του Wipy έρχεται σε δύο μέρη. μια βάση κομμένη με λέιζερ και μια τρισδιάστατη θήκη.

1. Για τη βάση, μπορεί να κοπεί με λέιζερ ή να κοπεί στο χέρι ανάλογα με το υλικό. Βρείτε το αρχείο που επισυνάπτεται στην ενότητα εξαρτημάτων. Προτείνουμε τη χρήση ισχυρών αλλά ελαφρών υλικών όπως ακρυλικά φύλλα (3 - 4 mm) ή κόντρα πλακέ (2,5 - 3 mm). Κατά τη φάση της δημιουργίας πρωτοτύπων, χρησιμοποιήσαμε πυρήνα αφρού 10 mm, ο οποίος λειτούργησε ιδιαίτερα καλά και ο τρέχων σχεδιασμός θα πρέπει να λειτουργεί μαζί του (θα χρειαστεί κάποιος καλός συντονισμός). Ο αφρός-πυρήνας είναι επίσης εύκολο να κοπεί με το χέρι για άτομα χωρίς πρόσβαση σε κόφτες λέιζερ.

2. Η θήκη εκτυπώθηκε με PLA με ύψος στρώματος 0,2 mm και πυκνότητα πλήρωσης 25%. Προτείνουμε επίσης πάχος τοιχώματος 0,8mm.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση του Electronics: Motor Driver & I2C

Κατά τη συναρμολόγηση των ηλεκτρονικών θα ξεκινήσουμε πρώτα με το L293D Motor Driver.

1. Κολλήστε το mini-breadboard στην ασπίδα επέκτασης Arduino.
2. Τοποθετήστε το L293D στο άκρο της μίνι σανίδας (όπου το μικρό πλαστικό κομμάτι σύνδεσης βγαίνει στη μικρή πλευρά). Σημείωση, ο πλήρης κύκλος πάνω από το L293D πρέπει να βρίσκεται στο τέλος του πίνακα.
3. Συνδέστε πρώτα όλα τα καλώδια βραχυκυκλωτήρων χωρίς κόλληση
4. Συνδέστε τα υπόλοιπα καλώδια στο Arduino και στη συνέχεια στους κινητήρες. Δεν έχει σημασία αν συγχέετε τη σειρά των καλωδίων για τους κινητήρες σας, καθώς θα διαπιστώσετε ότι ο κινητήρας σας στρίβει στραβά.
5. Φορτώστε τον δείγμα κώδικα των κινητήρων στο Arduino για να τα δοκιμάσετε - μπορείτε να το βρείτε στο κάτω μέρος αυτής της σελίδας: (δείγμα κώδικα Motors)

Βήμα 5: Συναρμολόγηση της βάσης

Για να συναρμολογήσετε τη βάση, προτείνουμε την ακόλουθη σειρά.

1. Αρχικά, συνδέστε τους κινητήρες στην επάνω βάση χρησιμοποιώντας τα στηρίγματα. Οι αγκύλες χρησιμοποιούν παξιμάδια και μπουλόνια Μ2. Πάρτε το χρόνο σας βιδώνοντας τα μπουλόνια, καθώς είναι αρκετά μικρά και άκαμπτα.
2. Συνδέστε το Arduino στην επάνω πλάκα, βεβαιωθείτε ότι το Arduino έχει αποκολληθεί από τη βάση του. Χρησιμοποιήστε μπουλόνια M2 για να το συνδέσετε. Εάν τα μπουλόνια M2 δεν είναι στην κατοχή σας, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το M3, αλλά χρειάζεται λίγο περισσότερη ωμή δύναμη.
3. Επόμενο: στερεώστε μπουλόνια στους μαγνήτες, σύρετε την κάτω πλάκα πάνω από τα μπουλόνια και συνδέστε τα μπουλόνια στη μεσαία πλάκα στις υποδεικνυόμενες θέσεις. Τώρα συνδέστε τη μεσαία και κάτω πλάκα.
4. Συνδέστε τον αισθητήρα γραμμής στη μεσαία πλάκα χρησιμοποιώντας τα υποδεικνυόμενα μπουλόνια. Βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει και τα γειτονικά μπουλόνια στη μεσαία πλάκα, καθώς οι οπές δεν είναι πλέον προσβάσιμες όταν είναι συνδεδεμένος ο αισθητήρας γραμμής.
5. Προσθέστε όλα τα μπουλόνια στη μεσαία πλάκα που συνδέονται με την επάνω βάση.
6. Τέλος, τοποθετήστε και σφίξτε την επάνω πλάκα βάσης στην υπόλοιπη βάση.

Βήμα 6: Magnet Madness

Τώρα έρχεται το δύσκολο κομμάτι, δοκιμάζοντας το Wipy σας σε έναν κάθετο πίνακα. Αυτό το μέρος βασίζεται σε μια δοκιμή και σφάλμα καθώς υπάρχει μια καλή ισορροπία μεταξύ:

- Οι μαγνήτες είναι πολύ ισχυροί, οπότε οι τροχοί δεν μπορούν να κινούνται.

Οι μαγνήτες που χρησιμοποιήσαμε είναι ισχυροί, πιθανώς λίγο πολύ ισχυροί. Χρησιμοποιώντας αποστάτες μεταξύ της σανίδας και των μαγνητών, το τράβηγμα μπορεί να μειωθεί. Οι αποστάτες διασφαλίζουν επίσης ότι το πάνω μέρος του μπουλονιού δεν αγγίζει τον πίνακα. Τα διαχωριστικά μπορούν να συνδεθούν με το μαγνήτη χρησιμοποιώντας κόλλα ή, στη φάση της πρωτοτυπίας: πολλά παπάκια.

Έχουμε μερικές συμβουλές για τη σωστή λειτουργία των μαγνητών:

- Ο μαγνήτης μεταξύ των τροχών προορίζεται να τραβήξει τους τροχούς στον πίνακα έτσι ώστε οι τροχοί να έχουν μεγαλύτερη πρόσφυση. Βεβαιωθείτε ότι αυτός ο μαγνήτης είναι ακριβώς υψηλότερος από το επίπεδο των τροχών.- Βεβαιωθείτε ότι το ρομπότ βρίσκεται σε μικρή γωνία προς τον πίσω μαγνήτη.- Ξεκινήστε να πειραματίζεστε με περισσότερους (μικρότερους) μαγνήτες στο πίσω μέρος. Μια σειρά από μικρότερους μαγνήτες μπορεί να ξεκινήσει για να εμποδίσει το ρομπότ να κινείται σε κύκλους.

Οι τροχοί πρέπει τώρα να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση. Τώρα, δοκιμάστε το στον πίνακα και κλάψτε δάκρυα χαράς αν τελικά δουλέψει. Isρθε η ώρα για ένα μικρό πάρτι νίκης.

Βήμα 7: Περισσότεροι αισθητήρες, περισσότερη διασκέδαση

Τώρα που τα μοτέρ και οι μαγνήτες παίζουν όμορφα με το άλλο, ήρθε η ώρα να προσθέσουμε ορισμένα (άχρηστα) χαρακτηριστικά στο Wipy.

1. Αισθητήρας γραμμήςΧρησιμοποιώντας το καλώδιο που περιλαμβάνεται, συνδέστε τον αισθητήρα γραμμής στο breadboard όπως υποδεικνύεται. Το πράσινο καλώδιο στο διάγραμμα είναι για SCL και το λευκό για SDA.

2. Προσθήκη οθόνης Ας προσθέσουμε το χαριτωμένο πρόσωπο του Wipy όπως υποδεικνύεται.

3. Αισθητήρας Tof Τέλος, προσθέστε τον αισθητήρα απόστασης όπως υποδεικνύεται. Αυτός ο αισθητήρας θα ανιχνεύσει πόσο κοντά είναι στο χέρι και θα σταματήσει ανάλογα. Δίνει επίσης στο Wipy το (ενοχλητικό) χαρακτηριστικό του να σκουπίζετε τον πίνακα τη στιγμή που αρχίζετε να σχεδιάζετε στον πίνακα.

4. Ανεβάστε τον κωδικό

Τώρα που έχουν συνδεθεί όλοι οι αισθητήρες, μπορούμε να ξεκινήσουμε την κωδικοποίηση. Φορτώστε το συνημμένο αρχείο κώδικα και δείτε το Wipy να ζωντανέψει. Υπάρχουν σχόλια στον κώδικα που θα σας βοηθήσουν να τον καταλάβετε. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κατεβάσει τις κατάλληλες βιβλιοθήκες από το Sketch> Include Library> Manage Library. Μπορείτε να βρείτε τη βιβλιοθήκη αισθητήρων του χρόνου πτήσης (VL53L0X.h) (Εδώ)

5. Ισχύς

Για να τροφοδοτήσετε τους κινητήρες και το Arduino ενώ ο Wipy παρελαύνει ευχάριστα πάνω στον πίνακα, προτείνουμε μια εξωτερική μπαταρία. Μπορείτε, για παράδειγμα, να το τοποθετήσετε στην επάνω γωνία του πίνακα και να εκτελέσετε καλώδια στο Wipy. Το Wipy θα χρειαστεί δύο τροφοδοτικά: 1 για το Arduino και 1 για τους κινητήρες όπως υποδεικνύεται στη φωτογραφία. Αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε ένα powerbank που εξάγει 2x 5V 2A. Συνδέστε ένα απευθείας στο Arduino (είτε στο Vin, είτε στο USB είτε στο powerport). Βεβαιωθείτε ότι εάν είστε συνδεδεμένοι στο Vin, υπάρχει επαρκής ισχύς στο Arduino και σε όλους τους αισθητήρες.

6. Τοποθετήστε τα όλα μαζί

Για να τα συνδυάσουμε όλα, προτείνουμε να κολλήσετε τον αισθητήρα OLED και τον χρόνο πτήσης στη θήκη και, στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ταινία διπλής όψης, συνδέστε τη θήκη στη βάση.

Βήμα 8: Θέλετε περισσότερα Wipy Emotions;

Θέλετε να δημιουργήσετε το δικό σας συναίσθημα Wipy, δείτε πώς:

1. Δημιουργήστε τα εκπληκτικά συναισθήματά σας χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε λογισμικό γραφικών (Adobe Photoshop, GIMP, κλπ) που μπορεί να εξοικονομήσει εικόνες bitmap. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ανάλυση ίδια με την οθόνη σας. Για την περίπτωσή μας είναι 128 x 32 px.
2. Στη συνέχεια, πρέπει να μετατρέψουμε αυτά τα bitmap σε κώδικα. Μπορούμε το online εργαλείο image2cpp για αυτό. Ανεβάστε τις εικόνες που θέλετε να μετατρέψετε
3. Μόλις μεταφορτωθεί, βεβαιωθείτε ότι οι ρυθμίσεις είναι σωστές όπως η ανάλυση και ο προσανατολισμός. Μόλις όλα είναι σωστά, αλλάξτε τη "Μορφή εξόδου κώδικα" σε "Κώδικας Arduino" και βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε ένα αναγνωριστικό ίδιο με ό, τι άλλο συναίσθημα θέλετε να αντικαταστήσετε.
4. Μόλις τελειώσετε, κάντε κλικ στο "Δημιουργία κώδικα" και αντικαταστήστε τον κώδικα στο Arduino Sketch.

Επόμενοι στο Διαγωνισμό Arduino 2019