The Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Introducere

PongMate CyberCannon Mark III este cea mai nouă și mai avansată tehnologie de pong de bere care a fost vândută vreodată publicului. Cu noul CyberCannon, orice persoană poate deveni cel mai temut jucător de la masa de bere pong. Cum este posibil acest lucru? Ei bine, CyberCannon Mark III combină un sistem de lansare de ultimă generație, un sistem auxiliar de control al zborului și un sistem de calibrare a țintirii pentru a se asigura că fiecare minge de ping pong este împușcată cu cea mai mare precizie posibilă. Iată cum funcționează:

Sistemul de lansare PongMate constă dintr-un mecanism de încărcare și fotografiere care a fost proiectat de ingineri germani și americani de nivel superior și garantează o eficiență maximă pe masă. Încărcați mingea, apăsați butonul și trageți. Servomotorul SG90 de 180 de grade va asigura că mingea este împinsă cu precizie în poziție pentru o lovitură optimă. Pentru a vă asigura că nu rămâneți niciodată fără suc la petrecere și pentru a vă menține dunga, sistemul de lansare al PongMate CyberCannon Mark III funcționează nu pe 2, nu pe 4, dar este exact pe 6 baterii reîncărcabile AA, cu ceas până la 9V și 6600 mA, pentru a alimenta ambele motoare DC.

Sistemul auxiliar de control al zborului folosește tehnologia laser de detectare de ultimă generație și laser pentru a calcula traiectoria optimă pentru mingea de ping pong. Cu ajutorul accelerometrului și a senzorilor de timp, PongMate CyberCannon Mark III poate calcula poziția exactă a utilizatorului în raport cu cupa țintă.

Pentru a ghida vizual utilizatorul la înălțimea și unghiul corect de fotografiere, sistemul de calibrare a țintirii este proiectat cu un nivel de gravitație și o interfață cu 5 LED-uri pentru a se asigura că poziția adecvată a fost atinsă înainte de lansare.

PongMate CyberCannon Mark III nu este doar o piesă tehnică de inginerie. Mii de ore de cercetare au fost investite în designul ergonomic al produsului. Curelele de velcro italiene cusute manual sunt integrate în placa de bază din lemn masiv și se ajustează pentru a se potrivi cu orice dimensiune a brațului. Un mâner de declanșare robust este atașat sub sistemul auxiliar FlightControl pentru a oferi o aderență stabilă, chiar și după câteva halbe din cele mai bune din Stuttgart.

Deci, dacă vrei să fii bun la berbec, dacă vrei să fii în echipa câștigătoare și dacă vrei să impresionezi pe toată lumea la petrecere, atunci ai nevoie de PongMate CyberCannon Mark III și nu vei rata niciodată o lovitură din nou.

Pasul 1: Hardware și electronice

Mai jos, puteți găsi toate componentele hardware, electronice și instrumentele necesare pentru a crea PongMate CyberCannon Mark III. Secțiunea Electronică este împărțită în patru subsecțiuni - Unitate de control, sistem de lansare, sistem auxiliar de control de zbor și sistem de calibrare a țintirii - pentru a arăta ce componente sunt necesare pentru diferitele părți ale CyberCannon. Au fost furnizate linkuri către opțiunile de cumpărare pentru toate componentele electronice; cu toate acestea, nu susținem în mod specific niciunul dintre comercianții cu amănuntul conectați.

Hardware

Tub de scurgere din PVC de 15-20 cm (Ø 50 mm)

4x Cablu

Foi de placaj 600x400mm (4mm)

1x balama ușii

1m dispozitiv de fixare cu velcro

Țeavă din PVC de 12 cm (Ø 20 mm)

Lipici de lemn

Super-lipici

Bandă electrică

8x șuruburi pentru lemn M3

8x șuruburi pentru lemn M2

2x Surub M4 50mm

2x Spălător

Manșon filetat 4x M4 18mm

2x Piuliță șurub M4

Electronică

Unitatea de comandă

Arduino Uno

Mini Breadboard

Sârme jumper

Pachet suport baterie

2x cablu conector baterie

6x baterii reîncărcabile AA (1,5V fiecare)

Baterie bloc 9v

Apăsați butonul de comutare

Sistem de lansare

2x Motor DC 6-12V

IC driver driver L293D

Servo motor

Butonul de lansare

2 roți din cauciuc din spumă (45 mm)

2x soclu de reducere (Ø 2 mm)

Sistem auxiliar de control al zborului

Accelerometru MPU-6050

Senzor VL53L1X Timp de zbor (ToF)

ANGEEK 5V KY-008 Modul senzor laser 650nm

Sistem de calibrare a obiectivelor

Nivel de gravitate 2D

5x LED-uri RGB WS2812 de 8 biți

Europlatină (lipire) sau panou de tăiere

Instrumente

Taietor de cutii

A văzut

Șurubelniță

Ac și fir

Fier de lipit și lipit *

* Breadboard-ul este o alternativă la lipire.

In plus

2 bile de ping pong

20x cupe roșii

Bere (sau apă)

Pasul 2: Logică

Logica din spatele PongMate CyberCannon Mark III se referă la simplificarea relației dintre variabilele sistemului și viteza motorului de curent continuu pentru a trage fiecare bilă de ping pong la distanța corectă. Dacă CyberCannon ar fi un lansator staționar cu un unghi fix, atunci calculul pentru viteza motorului DC ar fi o relație destul de simplă între distanța lansatorului până la cupă și puterea furnizată motoarelor. Cu toate acestea, deoarece CyberCannon este o mașină montată pe încheietura mâinii, atunci distanța verticală de la lansator la cupă și unghiul lansatorului ar trebui luate în considerare în plus față de distanța orizontală atunci când se calculează viteza motorului de curent continuu. Găsirea soluției corecte la un sistem de patru variabile cu doar încercări și erori la dispoziția noastră ar fi o sarcină extrem de dificilă și plictisitoare. Presupunând că am reușit să găsim această corelație, totuși, ușoarele inconsecvențe ale lansatorului și ale citirilor senzorilor ar produce în continuare suficientă inexactitate în sistemul nostru, încât nu are sens să adăugăm o precizie atât de mare la calculul vitezei motorului de curent continuu. În cele din urmă, am decis că ar fi cel mai bine să încercăm să eliminăm cât mai multe variabile posibil, astfel încât viteza motorului continuu să poată fi determinată în mod rezonabil prin încercări și erori și să producă rezultate ușor de înțeles pentru utilizator. De exemplu, este mult mai ușor pentru utilizator să înțeleagă că viteza motorului continuu crește pe măsură ce distanța orizontală crește și scade pe măsură ce distanța orizontală scade. Dacă ecuația pentru turația motorului continuu ar avea prea multe variabile, atunci nu ar fi intuitiv modul în care se calculează turația motorului continuu.

Din nou, principalele variabile din cadrul sistemului nostru sunt distanța orizontală, distanța verticală, unghiul de lansare și viteza motorului de curent continuu. Pentru a produce cele mai consistente rezultate, am decis să eliminăm distanța verticală și unghiul de lansare din calculul vitezei motorului continuu, fixând aceste variabile. Prin îndrumarea utilizatorului către înălțimea și unghiul corect cu sistemul de calibrare a țintirii, am reușit să fixăm distanța verticală și unghiul de lansare. În mod specific, distanța verticală corectă este indicată atunci când cele trei LED-uri din mijloc ale celor cinci interfețe LED devin verzi, iar unghiul corect al lansatorului este indicat atunci când bulele de pe nivelul de gravitație pe două axe sunt centrate între liniile negre. În acest moment, singurele variabile rămase sunt distanța orizontală și viteza motorului continuu. Acestea fiind spuse, distanța orizontală trebuie calculată din datele senzorului, deoarece distanța orizontală nu poate fi măsurată direct. În schimb, distanța directă de la lansator la cupă și unghiul de la planul orizontal pot fi măsurate și utilizate pentru a calcula distanța orizontală. Am folosit senzorul ToF VL53L1X pentru a măsura distanța de la lansator la cupă și accelerometrul MPU-6050 pentru a măsura unghiul din plan orizontal. Matematica din spatele acestui calcul este foarte simplă și poate fi văzută în imaginea atașată la această secțiune. Practic, singura formulă necesară pentru a calcula distanța orizontală față de aceste două citiri ale senzorilor este Legea sinelor.

Odată calculată distanța orizontală, singurul lucru rămas de făcut este să găsim corelația dintre această distanță și viteza motorului de curent continuu, pe care am rezolvat-o folosind încercări și erori. O imagine a acestor valori poate fi văzută în imaginea atașată. Ne așteptam ca relația dintre distanța orizontală și viteza motorului de curent continuu să fie liniară, dar am fost surprinși să aflăm că a urmat de fapt o curbă mai asemănătoare cu o funcție de rădăcină cubică. Odată determinate, aceste valori au fost codificate în scriptul Arduino. Implementarea finală a tuturor acestor părți poate fi văzută în acest videoclip aici, unde interfața cu LED-uri se modifică pentru a indica înălțimea relativă față de țintă și viteza motorului de curent continuu poate fi auzită schimbându-se cu valorile variate de intrare de la senzori.

Pasul 3: Construcția hardware

Ce este frumos la construcția hardware a PongMate CyberCannon Mark III este că puteți fi rapid și dur cu el acasă sau fiți constant și precis cu o mașină CNC sau o imprimantă 3D. Am optat pentru prima opțiune și am folosit un tăietor de cutii pentru a tăia foile de placaj de 4 mm pentru proiectarea noastră; cu toate acestea, am furnizat foaie de piese CNC dacă doriți să urmăriți această opțiune. Straturile placajului au fost proiectate astfel încât diferitele componente ale CyberCannon să poată fi integrate cât mai mult posibil. De exemplu, placa de bază a sistemului de lansare are decupaje pentru Arduino, baterii, panou și curele Velcro, în timp ce placa de bază a sistemului auxiliar FlightControl are decupaje care creează un tunel pentru firele senzorului și ascund șuruburile care atașează mânerul declanșatorului. Odată ce ați tăiat toate piesele din foile de placaj, le puteți lipi împreună pentru a forma plăcile de bază ale CyberCannon. Când lipiți, credem că este important să verificați cu adevărat dacă totul este aliniat corect și, de asemenea, vă sugerăm să utilizați cleme sau câteva cărți pentru a aplica presiune în timp ce piesele se usucă. Înainte de a începe să atașați componente mai fragile, cum ar fi țeava de lansare și dispozitivele electronice, vă sugerăm să coaseți curelele cu velcro, deoarece este posibil să trebuiască să răsturnați placa de bază pentru a introduce curelele și a face cusutul mai ușor. Țeava de lansare trebuie tăiată pentru a se potrivi cu roțile pe care le puteți achiziționa și pentru a permite servomotorului să acționeze corect pentru a împinge mingea în roți. Vă recomandăm ca roțile să fie oarecum squishy, astfel încât să poată fi așezate mai aproape între ele decât diametrul mingii de ping pong, ceea ce oferă o lovitură mai puternică și mai consistentă. În aceeași ordine de idei, este de asemenea important ca motoarele de curent continuu să fie fixate strâns și să nu se miște atunci când bila este strânsă între roți; în caz contrar, mingea își va pierde puterea și consistența. De asemenea, vă sugerăm să vă asigurați că șuruburile pe care le-ați achiziționat se încadrează în orificiile componentelor electronice, astfel încât să nu le deteriorați și să verificați de două ori dacă nu vor exista conflicte de șuruburi între diferitele părți pe care le înșurubați în bază. farfurii. Indiferent de cât de precis doriți să fiți în timpul construcției hardware a CyberCannon, cel mai bun mod de a face progrese este doar să începeți construirea și să aflați detaliile minuscule pe parcurs.

Pasul 4: Asamblare electronică

Ansamblul electronic poate părea un pas ușor la început în comparație cu construcția hardware; cu toate acestea, această fază nu trebuie subestimată, deoarece este extrem de importantă. Un fir greșit ar putea împiedica CyberCannon să funcționeze corect sau chiar să distrugă unele componente electrice. Cel mai bun mod de a parcurge ansamblul electronic este să urmați pur și simplu schema electrică furnizată în imaginile atașate și să verificați de două ori dacă nu amestecați niciodată sursa de alimentare și firele de masă. Este important să rețineți că foloseam motoarele de curent continuu pe șase baterii AA reîncărcabile de 1,5 V în loc de o baterie de bloc de 9 V ca și restul electronicelor, deoarece am constatat că cele șase baterii AA furnizau o putere mai consistentă pentru motoarele de curent continuu. Odată ce ați finalizat ansamblul electronic, tot ce trebuie să faceți este să încărcați codul Arduino, iar PongMate CyberCannon Mark III va fi funcțional.

Pasul 5: Cod Arduino

Presupunând că ați configurat totul corect, codul Arduino atașat este tot ce trebuie să aveți înainte ca CyberCannon să fie gata de utilizare. La începutul fișierului, am scris comentarii care explică toate exemplele și bibliotecile pe care le-am folosit pentru a ne ajuta să implementăm codul pentru diferitele componente electronice. Aceste resurse pot fi foarte utile pentru cercetare dacă doriți informații suplimentare sau o mai bună înțelegere a modului în care funcționează aceste componente. După aceste comentarii, veți găsi definițiile variabilelor pentru toate componentele utilizate în scriptul nostru. Aici puteți schimba multe valori codificate, cum ar fi valorile turației motorului de curent continuu, pe care va trebui să le faceți atunci când vă calibrați motoarele de curent continuu cu distanța orizontală. Dacă aveți experiență anterioară cu Arduino, veți ști că cele două părți principale ale unui script Arduino sunt funcțiile setup () și loop (). Funcția de configurare poate fi ignorată mai mult sau mai puțin în acest fișier, cu excepția codului senzorului VL53L1X ToF, care are o linie în care modul de distanță al senzorului poate fi schimbat, dacă se dorește. Funcția buclă este unde valorile distanței și unghiului sunt citite de la senzori pentru a calcula distanța orizontală și alte variabile. Așa cum am menționat mai devreme, aceste valori sunt apoi utilizate pentru a determina viteza motorului continuu și valorile LED-urilor apelând funcții suplimentare în afara funcției buclei. O problemă pe care am întâlnit-o a fost că valorile provenite de la senzori ar varia cu o marjă semnificativă din cauza inconsecvențelor din interiorul componentelor electrice. De exemplu, fără a atinge CyberCannon, atât distanța, cât și valorile unghiului ar varia suficient pentru a determina oscilarea aleatorie a vitezei motorului de curent continuu. Pentru a rezolva această problemă, am implementat o medie de rulare care ar calcula distanța și unghiul curent prin media celor mai recente 20 de valori ale senzorului. Acest lucru a rezolvat instantaneu problemele pe care le aveam cu inconsecvențele senzorilor și a netezit calculele motorului nostru cu LED și DC. Trebuie menționat că acest script nu este nicidecum perfect și are cu siguranță câteva bug-uri care trebuie încă rezolvate. De exemplu, când testam CyberCannon, codul ar îngheța în mod aleatoriu aproximativ una din trei ori când l-am pornit. Am analizat extensiv codul, dar nu am reușit să găsim problema; deci, nu vă alarmați dacă vi se întâmplă acest lucru. Acestea fiind spuse, dacă reușiți să găsiți problema cu codul nostru, vă rugăm să ne anunțați!

Pasul 6: Distruge competiția

Sperăm că acest Instructable vă va oferi un tutorial clar pentru a vă construi un CyberCannon propriu și vă rugăm să vă lăsați ușor cu prietenii atunci când îi jucați la următoarea petrecere!

Grant Galloway și Nils Opgenorth