BotTender: 6 βήματα (με εικόνες)

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

BotTender, ένας βοηθός μπάρμαν που ρίχνει το τέλειο πλάνο!

Το BotTender είναι ένα αυτόνομο ρομπότ που έχει σχεδιαστεί με στόχο την αυτοματοποίηση των ράβδων. Τοποθετείται στην κορυφή της μπάρας και ανιχνεύει τα γυαλιά που βρίσκονται μπροστά του. Μόλις εντοπιστούν τα γυαλιά, πλησιάζει στο γυαλί και ζητά από τους πελάτες να τοποθετήσουν τα γυαλιά τους στο ρομπότ. Τότε το τέλειο πλάνο περιμένει να τραβηχτεί! Όταν ολοκληρωθεί η έκχυση, το BotTender συνεχίζει την περιήγηση κατά μήκος της μπάρας μέχρι να εντοπίσει τον επόμενο πελάτη με ένα ποτήρι.

Το έργο που διεξήχθη στο πλαίσιο του σεμιναρίου Computational Design and Digital Fabrication στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα ITECH.

Βήμα 1: Λίστα μερών

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

1. Πλοήγηση:

• (2) Gear Motors
• Αισθητήρας υπερήχων απόστασης

2. Μέτρηση Βάρους:

• (5KG) Ευθυγράμμιση τύπου κυψέλης μικρο φορτίου (μπορεί να βρεθεί σε κλίμακα κουζίνας)
• HX711 Ενισχυτής κυψέλης φορτίου

3. Εμφάνιση:

• Οθόνη LCD (4x20)
• Διεπαφή LCD2004 I2C

4. Ρίχνει:

• Μίνι υποβρύχια αντλία νερού (DC μοτέρ 3-6V)
• 2n2222 τρανζίστορ (EBC)
• Αντίσταση 1Κ
• Διόρθωση διόδου 1N4007

5. Άλλα:

• Arduino UNO R3 Controller Board

• Μίνι Breadboard
• Μπαταρία
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων (M/M, F/F, F/M)
• Συγκολλητικό σίδερο

ΣΧΕΔΙΟ

6. Εκτός ράφι:

• (2) Τροχοί + Καθολικός τροχός
• Γυάλινο βάζο (διάμετρος 8 εκατοστών)
• Γυάλινο γυαλί (διάμετρος 3,5 εκατοστών)
• Σωλήνας νερού 9mm
• (30) μπουλόνια M3x16
• (15) Παξιμάδια M3x16
• (4) μπουλόνια M3x50
• (5) μπουλόνια M3x5
• (2) μπουλόνια M5x16

7. Προσαρμοσμένα μέρη:

• Κοπή λέιζερ σε Plexiglass 3.0mm (25cm x 50cm): πλατφόρμες ρομπότ πάνω και κάτω, πλατφόρμα Arduino και breadboard, θήκη LDC, υποδοχή αισθητήρων υπερήχων, πλατφόρμες επάνω και κάτω κλίμακας, καπάκι βάζου.
• Τρισδιάστατα εκτυπωμένα μέρη: Κάτοχος τράπεζας ισχύος

ΚΑΙ…

ΠΟΛΥ ΑΛΚΟΟΛ !

Βήμα 2: Λογική και ρύθμιση

1. Πλοήγηση:

Η πλοήγηση στο BotTender ελέγχεται από τα δεδομένα που λαμβάνονται από τον αισθητήρα υπερήχων που τοποθετείται μπροστά από το ρομπότ. Μόλις το ρομπότ συνδεθεί στην πηγή τροφοδοσίας, το ρομπότ αρχίζει να διαβάζει την απόσταση από το γυαλί και αρχίζει να πλησιάζει προς αυτό. Όταν φτάσει σε μια ορισμένη απόσταση, σταματά και περιμένει τον πελάτη να βάλει το γυαλί στην πλάκα κυψέλης φορτίου.

Η επικοινωνία μεταξύ των κινητήρων DC και του Arduino επιτυγχάνεται με τη χρήση IC L293D Motor Driver IC. Αυτή η ενότητα μας βοηθά να ελέγξουμε την ταχύτητα και την κατεύθυνση περιστροφής δύο κινητήρων DC. Ενώ η ταχύτητα μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας την τεχνική PWM (Pulse Width Modulation), η κατεύθυνση ελέγχεται χρησιμοποιώντας ένα H-Bridge.

Εάν αυξηθεί η συχνότητα των παλμών, αυξάνεται επίσης η τάση που εφαρμόζεται στους κινητήρες, με αποτέλεσμα οι κινητήρες να περιστρέφουν τους τροχούς γρηγορότερα.

Αναλυτικότερες πληροφορίες σχετικά με τη χρήση της γέφυρας H για τον έλεγχο κινητήρων DC μπορείτε να βρείτε εδώ.

2. Μέτρηση βάρους:

Λογική και κύκλωμα: Χρησιμοποιήστε ένα Straight Bar Type Loell Cell και έναν πίνακα μετατροπέα HX711ADC για να ενισχύσετε το σήμα που λαμβάνεται από τον αισθητήρα βάρους. Συνδέστε τα στο Arduino και στο breadboard όπως υποδεικνύεται στο διάγραμμα κυκλώματος.

Το HX711 συνδέεται με:

• GND: Breadboard (-)
• ΔΕΔΟΜΕΝΑ: καρφίτσα 6 ΡΟΛΟΙ: καρφίτσα 2
• VCC: Breadboard (+)
• E+: Συνδέεται με το RED του Loell Cell
• E-: Συνδέεται με το BLUE
• Α-: Συνδέεται με το ΛΕΥΚΟ
• A+: Συνδέθηκε με το BLACK
• Β-: καμία σύνδεση
• B+: δεν υπάρχουν συνδέσεις

Ο ενισχυτής επιτρέπει στο Arduino να ανιχνεύει τις αλλαγές στην αντίσταση από το στοιχείο φόρτωσης. Όταν ασκείται πίεση, η ηλεκτρική αντίσταση θα αλλάξει ως απόκριση της εφαρμοζόμενης πίεσης.

Ρύθμιση: Στην περίπτωσή μας, χρησιμοποιούμε μια κυψέλη μικροφορτίσεων (5KG). Η κυψέλη φορτίου έχει 2 οπές στο πάνω και κάτω μέρος και ένα βέλος που δείχνει την κατεύθυνση της εκτροπής. Με το βέλος στραμμένο προς τα κάτω, συνδέστε το κάτω μέρος της κλίμακας στην επάνω πλατφόρμα του ρομπότ. Συνδέστε την αντίθετη οπή της κορυφής της κυψέλης φορτίου στο επάνω κομμάτι της ζυγαριάς.

Μόλις συνδεθείτε με το Arduino, κατεβάστε τη βιβλιοθήκη για τον ενισχυτή HX711 στο κάτω μέρος αυτής της σελίδας και βαθμονομήστε το κελί φορτίου χρησιμοποιώντας το σκίτσο βαθμονόμησης που παρέχεται παρακάτω.

Κατεβάστε τη βιβλιοθήκη HX711:

Σκίτσο βαθμονόμησης:

3. Εμφάνιση:

Λογική και κύκλωμα: Συνδέστε την οθόνη LCD (4x20) στη διεπαφή I2C. Εάν διαχωριστεί, πρέπει να γίνει συγκόλληση. Η ενδιάμεση φάση I2C αποτελείται από δύο σήματα: SCL και SDA. Το SCL είναι το σήμα του ρολογιού και το SDA είναι το σήμα δεδομένων. Το I2C συνδέεται με:

• GND: Breadboard (-)
• VCC: Breadboard (+)
• SDA: ακίδα Α4
• SCL: ακίδα Α5

Κατεβάστε τη βιβλιοθήκη IC2:

4. Ρίχνει:

Θα χρειαστείτε ένα τρανζίστορ, μια αντίσταση 1Κ και μια δίοδο για να συνδέσετε την αντλία νερού στο Arduino. (Ανατρέξτε στο παρακάτω διάγραμμα κυκλώματος). Η αντλία νερού ενεργοποιείται όταν η κυψέλη φορτίου διαβάζει το βάρος ενός άδειου ποτηριού. Μόλις γεμίσει το ποτήρι, η κυψέλη φορτίου διαβάζει το βάρος και απενεργοποιεί την αντλία νερού.

Βήμα 3: Διάγραμμα κυκλώματος

Βήμα 4: Κωδικός

Βήμα 5: Σχεδιασμός

Πρόθεση σχεδίασης

Ο κύριος στόχος του σχεδιασμού ήταν η χρήση διαφανούς υλικού και η ενίσχυση της παρουσίας ηλεκτρονικών. Αυτό όχι μόνο μας βοηθά στον πιο γρήγορο προσδιορισμό των προβλημάτων στο κύκλωμα, αλλά και διευκολύνει την αποσυναρμολόγηση σε περίπτωση που χρειαστεί επισκευή. Δεδομένου ότι δουλεύουμε με αλκοόλ, ήταν ζωτικής σημασίας για τον σχεδιασμό μας να διατηρούμε τα ηλεκτρονικά και το αλκοόλ όσο το δυνατόν πιο ξεχωριστά με συμπαγή τρόπο. Για να το πετύχουμε αυτό, ενσωματώσαμε τα προϊόντα από το ράφι στον προσαρμοσμένο σχεδιασμό μας. Ως αποτέλεσμα, καταλήξαμε σε ένα σύστημα πολλαπλών στρωμάτων που διατηρεί τα ηλεκτρονικά στο κάτω στρώμα και ανεβάζει την περιοχή εξυπηρέτησης βολών στο επάνω στρώμα.

Προσαρμοσμένα ανταλλακτικά: Λέιζερ

1. Σώμα

Το BotTender αποτελείται από δύο κύρια στρώματα στοιβαγμένα το ένα πάνω στο άλλο με αρκετή απόσταση, ώστε να επιτρέπεται η σύνδεση καλωδίων στο arduino και στο breadboard. Ενώ το κάτω στρώμα χρησιμοποιείται κυρίως για τη στερέωση των κινητήρων, του πίσω τροχού, της ηλεκτρονικής πλατφόρμας και της θήκης της μπαταρίας στο σώμα, καθώς και ως βάση για το μπουκάλι, το επάνω στρώμα φιλοξενεί μια τρύπα για τη σταθεροποίηση της φιάλης και επαρκή χώρο για την κυψέλη φορτίου και τις πλάκες της.

2. Φορτώστε Πλάκες Κυψέλης

Οι πλάκες κυψέλης φορτίου σχεδιάζονται λαμβάνοντας υπόψη την αρχή λειτουργίας μιας κλίμακας κουζίνας. Το κελί φόρτωσης είναι προσαρτημένο στο πάνω και στο κάτω στρώμα από τις οπές των μπουλονιών του. Πάνω από το επάνω στρώμα, τοποθετείται ένα άλλο στρώμα για να υποδείξει την ακριβή υποδοχή για να τοποθετήσετε το γυαλί και να το κρατήσετε στη θέση του.

3. Κάτοχος LCD και υπερηχητικός αισθητήρας

Η υποστήριξη LCD έχει σχεδιαστεί για να κρατά την οθόνη 45 μοίρες περιστρεφόμενη από το επίπεδο γείωσης, ενώ η υποδοχή αισθητήρα υπερήχων διατηρεί τον αισθητήρα κάθετο και όσο το δυνατόν πιο κοντά στο έδαφος για την εύκολη ανίχνευση του γυαλιού.

4. Καπάκι μπουκαλιού

Σχεδιάσαμε ένα καπάκι μπουκαλιού που θα κρατούσε το ποτό σε κλειστό περιβάλλον, αλλά θα επέτρεπε τα καλώδια του σωλήνα και της αντλίας νερού να βγουν από το μπουκάλι. Το καπάκι έχει 2 στρώσεις: Το επάνω στρώμα για να κρατήσει τον σωλήνα στη θέση του και το κάτω στρώμα για να κλειδώσει το πώμα στη φιάλη και να παρέχει στα καλώδια της αντλίας νερού πρόσβαση στο arduino. Αυτά τα δύο στρώματα στη συνέχεια συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τις αντίστοιχες μικρές οπές στα πλαϊνά για την εισαγωγή μπουλονιών.

Προσαρμοσμένα ανταλλακτικά: 3D εκτύπωση

5. Κάτοχος Power BankΓια το BotTender μας αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε μια εξωτερική πηγή ενέργειας: μια τράπεζα ισχύος. Συνεπώς, χρειαζόμασταν μια προσαρμοσμένη θήκη μπαταρίας για τις διαστάσεις του power bank που επιλέξαμε. Αφού σχεδιάσαμε το κομμάτι σε Rhinoceros, το εκτυπώσαμε 3D χρησιμοποιώντας μαύρο PLA. Οι οπές των μπουλονιών στη συνέχεια ανοίχθηκαν χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι.