SKARA- Robot de curățare manuală pentru piscină Autonom Plus Plus: 17 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

• Timpul este bani, iar munca manuală este scumpă. Odată cu apariția și avansarea în tehnologiile de automatizare, trebuie dezvoltată o soluție fără probleme pentru proprietarii de case, societăți și cluburi pentru a curăța bazinele de resturile și murdăria vieții de zi cu zi, pentru a-și menține igiena personală, precum și pentru a menține un anumit nivel de viață.
• Abordând această dilemă direct, am dezvoltat o mașină de curățat manuală cu suprafață a piscinei. Cu mecanismele sale simple, dar inovatoare, lăsați-l într-o piscină murdară peste noapte și treziți-vă pentru a curăța și a pătrunde în picioare.
• Automatul are două moduri de funcționalitate, unul autonom care poate fi pornit cu o apăsare de buton pe telefon și lăsat nesupravegheat pentru a-și face treaba și un alt mod manual pentru a obține acele bucăți specifice de crenguțe și frunze atunci când timpul este esențial.. În modul manual, puteți utiliza accelerometrul de pe telefon pentru a controla mișcarea robotului, similar cu jocul de curse pe telefon. Aplicația personalizată a fost realizată utilizând aplicația Blynk, iar citirile accelerometrului sunt trimise la serverul principal și înapoi la mobil, apoi prin comutare hotspot datele sunt trimise la NodeMCU.
• Chiar și astăzi, roboții de curățare casnici sunt văzuți ca aparate exotice sau jucării de lux, așa că, pentru a schimba această mentalitate, am dezvoltat-o singură. Prin urmare, în proiect, obiectivul principal a fost proiectarea și fabricarea unui produs de curățare autonom pentru suprafața piscinei, cu utilizarea tehnologiilor disponibile și ieftine, pentru a menține întregul prototip eficient din punct de vedere al costurilor și, prin urmare, majoritatea oamenilor îl pot construi în casa lor la fel ca mine.

Pasul 1: Mecanism de lucru

Mișcare și colecție:

• Mecanismul de bază al prototipului nostru constă dintr-o bandă rulantă rotitoare constantă în față pentru a colecta resturile și murdăria.
• Două motoare care acționează roțile de apă necesare locomoției.

Navigare:

• Mod manual: Folosind datele accelerometrului Mobile se poate controla direcția Skara. Prin urmare, persoana trebuie doar să-și încline telefonul.
• Mod autonom: Am implementat o mișcare randomizată care completează algoritmul de evitare a obstacolelor pentru a ajuta automatul atunci când simte apropierea de un perete. Pentru detectarea obstacolelor sunt folosiți doi senzori cu ultrasunete.

Pasul 2: Model CAD

• Modelul CAD a fost realizat pe SolidWorks
• Puteți găsi fișierul cad inclus în acest instructable

Pasul 3: Componente

Mecanice:

1. Panouri tăiate cu laser -2nos
2. Foaie acrilică de 4 mm grosime
3. Foaie de termocol sau polistiren
4. Tije tăiate de strung
5. Foaie de plastic curbată (finisaj din lemn)
6. Piese imprimate 3D
7. Șuruburi și piulițe
8. Stencil (print "Skara")
9. Mseal- Epoxy
10. Țesătură netă

Instrumente:

• Hârtie de șlefuit
• Vopsele
• Polizor unghiular
• Burghiu
• Freze
• Alt instrument electric

Electronică:

• NodeMCU
• Conectori cu șurub: 2 pini și 3 pini
• Buck Converter mini 360
• Comutator
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- Tranzistor
• Rezistor 4.7K
• Sârmă cu un singur nucleu
• L293d- Driver de motor
• Senzor cu ultrasunete - 2nos
• Motor de curent continuu 100 rpm - 3nos
• Baterie 12v plumb acid
• Încărcător de baterii
• Placă de lipit
• Sârmă de lipit
• Tija de lipit

Pasul 4: Imprimare 3D

• Imprimarea 3D a fost făcută de o imprimantă asamblată la domiciliu de către unul dintre prietenii mei
• Puteți găsi 4 fișiere care trebuie să fie tipărite 3D

• Părțile au fost tipărite 3D prin conversia fișierului CAD 3D în format STL.

• Roata hidraulică are un design intuitiv cu aripioare în formă de flotor pentru a deplasa apa mai eficient decât modelele tradiționale. Acest lucru ajută la extragerea mai mică a sarcinii de la motor, precum și la creșterea vizibilă a vitezei de locomoție a automatului.

Pasul 5: Panouri tăiate cu laser și tije de strung

Panouri laterale:

• Pentru ca redarea CAD să devină realitate, materialele care trebuie alese pentru construcția prototipului trebuiau luate în considerare cu atenție, având în vedere că întreaga structură ar trebui să aibă o flotabilitate netă pozitivă.
• Structura principală poate fi văzută în figură. Alegerea inițială pentru cadru a fost de a merge cu seria aluminiu 7 datorită greutății sale mai ușoare, rezistenței mai bune la coroziune și rigidității structurale mai bune. Cu toate acestea, din cauza indisponibilității materialului pe piața locală, a trebuit să-l fac cu Mild Steel.
• Side Frame Cad a fost convertit în format. DXF și dat furnizorului. Puteți găsi fișierul inclus în acest instructable.
• Tăierea cu laser a fost făcută pe LCG3015
• De asemenea, puteți oferi tăiere cu laser pe acest site web (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Tije de strung:

• Tijele care leagă două panouri și susțin coșul au fost realizate prin prelucrarea strungului de la magazinul local de fabricație.
• Au fost necesare în total 4 tije

Pasul 6: Construcția coșului

• Coșul este realizat folosind foi acrilice care au fost tăiate folosind scule electrice cu dimensiuni luând referință din desenul CAD.
• Secțiunile individuale tăiate ale coșului sunt asamblate și lipite împreună folosind rășină epoxidică rezistentă la apă de calitate industrială.
• Întregul șasiu și componentele sale sunt asamblate împreună cu ajutorul șuruburilor din oțel inoxidabil de 4 mm și a 3 știfturi din oțel inoxidabil. Piulițele utilizate sunt de blocare auto-pozitivă, astfel încât să se evite conformitatea de orice natură.
• S-au făcut găuri circulare pe 2 laturi ale foilor acrilice pentru a pune motoare

• Carcasa bateriei și a componentelor electronice este apoi tăiată din folie de plastic de 1 mm și ambalată în șasiu. Deschideri pentru fire sigilate și izolate corespunzător.

Pasul 7: plutire

• Ultima componentă legată pur și simplu de structură sunt dispozitivele de flotație care sunt utilizate pentru a conferi întregului prototip o flotabilitate pozitivă, precum și pentru a-și menține centrul de greutate până la aproximativ centrul geometric al întregului prototip.
• Dispozitivele de flotație au fost fabricate din polistiren (termocol). S-a folosit hârtie de nisip pentru a le modela corespunzător
• Acestea au fost apoi atașate la cadru în locații folosind mSeal calculat luând în considerare constrângerile de mai sus.

Pasul 8: Suport pentru senzori cu ultrasunete

• A fost imprimat 3D, iar plăcile din spate au fost realizate folosind plăci de tablă
• A fost atașat folosind mseal (un fel de epoxidic)

Pasul 9: Electronică

• Bateria cu plumb acid de 12V este utilizată pentru alimentarea întregului sistem
• S-a conectat în paralel cu convertorul buck și controlerul motor L293d
• Convertorul Buck convertește 12v în 5v pentru sistem
• IRF540n mosfet este utilizat ca întrerupător digital pentru controlul motorului benzii transportoare
• NodeMCU este utilizat ca microcontroler principal, se conectează la mobil utilizând WiFi (hotspot)

Pasul 10: Banda transportoare

• A fost realizat utilizând material textil cumpărat din magazinul local
• Țesătura a fost tăiată și atașată într-un mod circular pentru a face continuă

Pasul 11: Pictura

Skara a fost pictată folosind vopsele sintetice

Pasul 12: Skara Symbol Laser Cut

• Șablonul a fost tăiat folosind laserul de casă făcut de prietenul meu.
• Materialul pe care s-a făcut tăierea cu laser este foaia de autocolant

Pasul 13: Codificare

Lucruri de precodificare:

• Pentru acest proiect am folosit Arduino IDE pentru programarea NodeMCU. Este modalitatea mai ușoară dacă ați folosit deja un Arduino și nu va trebui să învățați un nou limbaj de programare, cum ar fi Python sau Lua, de exemplu.

• Dacă nu ați făcut acest lucru până acum, mai întâi va trebui să adăugați suport pentru placa ESP8266 la software-ul Arduino.
• Puteți găsi cea mai recentă versiune pentru Windows, Linux sau MAC OSX pe site-ul web Arduino: https://www.arduino.cc/en/main/software Descărcați-l gratuit, instalați-l pe computer și lansați-l.
• Arduino IDE vine deja cu suport pentru o mulțime de plăci diferite: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún, etc. Din păcate, ESP8266 nu este implicit printre aceste plăci de dezvoltare suportate. Deci, pentru a încărca codurile pe o placă de bază ESP8266, va trebui să adăugați mai întâi proprietățile sale la software-ul Arduino. Navigați la Fișier> Preferințe (Ctrl +, pe sistemul de operare Windows); Adăugați următoarea adresă URL în caseta de text Manager plăci suplimentare (cea din partea de jos a ferestrei Preferințe):

• Dacă caseta de text nu a fost necompletată, înseamnă că a adăugat deja alte panouri înainte pe Arduino IDE înainte. Adăugați o virgulă la sfârșitul adresei URL anterioare și a celei de mai sus.

• Apăsați butonul „Ok” și închideți fereastra Preferințe.
• Navigați la Instrumente> Placă> Manager plăci pentru a adăuga placa ESP8266.
• Tastați „ESP8266” în caseta de text de căutare, selectați „esp8266 de către Comunitatea ESP8266” și instalați-l.
• Acum, ID-ul dvs. Arduino va fi gata să funcționeze cu multe plăci de dezvoltare bazate pe ESP8266, cum ar fi ESP8266 generic, NodeMcu (pe care l-am folosit în acest tutorial), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos etc.
• În acest proiect, am folosit biblioteca Blynk. Biblioteca Blynk trebuie instalată manual. Descărcați biblioteca Blynk de la https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases … Dezarhivați fișierul și copiați folderele în folderele Arduino IDE biblioteci / instrumente.

Codificare principală:

• Va trebui să actualizați cheia de autentificare Blynk și acreditările WiFi (ssid și parolă) înainte de a încărca codul.
• Descărcați codul și bibliotecile furnizate mai jos.
• Deschideți codul furnizat („codul final”) în Arduino IDE și încărcați-l în NodeMCU.

• Unii senzori ai smartphone-ului pot fi folosiți și cu Blynk. De data aceasta am vrut să-i folosesc accelerometrul pentru a-mi controla robotul. Înclinați telefonul și robotul se va întoarce la stânga / dreapta sau se va deplasa înainte / înapoi.

Pasul 14: Explicația Codului

• În acest proiect a trebuit să folosesc doar bibliotecile ESP8266 și Blynk. Acestea sunt adăugate la începutul codului.
• Va trebui să vă configurați cheia de autorizare Blynk și acreditările Wi-Fi. În acest fel, ESP8266 va putea să ajungă la routerul Wi-Fi și să aștepte comenzile de pe serverul Blynk. Înlocuiți „introduceți propriul cod de autorizare”, XXXX și AAAA cu cheia de autentificare (o veți primi pe e-mail), SSID și parola rețelei Wi-Fi.
• Definiți pinii NodeMCU conectați la h-bridge. S-ar putea să utilizați valoarea literală (D1, D2 etc.) a numărului GPIO al fiecărui pin.

Pasul 15: Configurați Blynk

• Blynk este un serviciu conceput pentru controlul hardware-ului de la distanță printr-o conexiune la internet. Acesta vă permite să creați gadgeturi Internet of Things ușor și acceptă mai multe hardwares, cum ar fi Arduinos, ESP8266, Raspberry Pi etc.
• Puteți să-l utilizați pentru a trimite date de pe un smartphone (sau tabletă) Android sau iOS către un dispozitiv la distanță. De asemenea, puteți citi, stoca și afișa date obținute de senzorii dvs. de hardware, de exemplu.
• Aplicația Blynk este utilizată pentru crearea interfeței cu utilizatorul. Are o varietate de widget-uri: butoane, glisoare, joystick, afișaje etc. Utilizatorii pot trage și plasa widgetul pe tabloul de bord și creează o interfață grafică personalizată pentru o multitudine de proiecte.
• Are un concept de „energie”. Utilizatorii încep cu 2000 de puncte de energie gratuite. Fiecare widget utilizat (în orice proiect) consumă ceva energie, limitând astfel numărul maxim de widget-uri utilizate în proiecte. Un buton, de exemplu, consumă 200 de puncte de energie. În acest fel, se poate crea o interfață cu până la 10 butoane, de exemplu. Utilizatorii pot cumpăra puncte de energie suplimentare și pot crea interfețe mai complexe și / sau mai multe proiecte diferite.
• Comenzile din aplicația Blynk sunt încărcate pe serverul Blynk pe internet. Un alt hardware (un NodeMCU, de exemplu) folosește bibliotecile Blynk pentru a citi acele comenzi de pe server și a efectua acțiuni. Hardware-ul poate, de asemenea, unele date către server, care ar putea fi afișate în aplicație.
• Descărcați aplicația Blynk pentru Android sau iOS din următoarele link-uri:
• Instalați aplicația și creați un cont nou. După aceea, veți fi gata să vă creați primul proiect. De asemenea, va trebui să instalați bibliotecile Blynk și să obțineți codul de autentificare. Procedura de instalare a bibliotecii a fost descrisă la pasul anterior.
• · Funcția BLYNK_WRITE (V0) a fost utilizată pentru a citi valorile accelerometrului. Accelerația pe axa Y a fost utilizată pentru a controla dacă robotul ar trebui să vireze la dreapta / stânga, iar accelerația axei Z este utilizată pentru a vedea dacă robotul ar trebui să se deplaseze înainte / înapoi. Dacă valorile pragului nu sunt depășite, motoarele se vor opri..
• Descărcați aplicația blynk pe obiectul accelerometru de glisare mobil din Widget Box și plasați-l pe tabloul de bord. Sub Setări buton atribuiți un pin virtual ca ieșire. Am folosit pinul virtual V0. Ar trebui să obțineți Auth Token în aplicația Blynk.
• Mergeți la Setările proiectului (pictograma piuliță). Pentru butonul Manual / Autonom am folosit V1 în aplicația Pentru bandă rulantă am folosit V2 ca ieșire.
• Puteți vedea o captură de ecran a aplicației finale pe imagini.

Pasul 16: Adunarea finală

Am atașat toate părțile

Prin urmare, proiectul este terminat

Pasul 17: Credite

Aș dori să le mulțumesc prietenilor mei pentru:

1. Zeeshan Mallick: Ajutându-mă cu modelul CAD, fabricarea șasiului

2. Ambarish Pradeep: Scrierea conținutului

3. Patrick: Imprimare 3D și tăiere cu laser

Premiul II la IoT Challenge