Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 pași (cu imagini)

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

De: Evan Guan, Terence Lo și Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Introducere și motivație

Sweepy, agentul de curățare a studioului a fost conceput ca răspuns la condițiile haotice ale studioului de arhitectură lăsat în urmă de studenții barbari. V-ați săturat de cât de dezordonat este studioul în timpul recenziilor? Ei bine, nu mai spune nimic. Cu Sweepy, tot ce trebuie să faci este să o setezi și să o uiți. Studio va fi lansat de brand nou mai repede decât este nevoie pentru a finaliza acel model de proiect.

Sweepy este conștient de sine și se va deplasa măturând toate gunoiul și resturile după dorința inimii, datorită celor doi senzori cu ultrasunete care îi spun să se întoarcă la apropierea de un perete. Aveți nevoie de Sweepy pentru a lucra mai mult? Nicio problemă, doar țipă la asta. Sweepy își ascultă în permanență mediul înconjurător datorită unui senzor de sunet. Atingerea unui anumit prag de zgomot va face ca Sweepy să intre într-un mod înfuriat, măturând și deplasându-se mai repede pentru o perioadă scurtă.

Un studio fără Sweepy este unul dezordonat.

‏‏‎ ‎

Piese, materiale și instrumente

Cele mai multe părți din această listă pot fi găsite în setul de start pentru proiectul ELEGOO UNO R3. Alte piese pot fi achiziționate de la Creatron Inc. sau alte magazine electronice.

‏‏‎ ‎

Componente

x1 Placa de control ELEGOO UNO R3

x1 Modul de expansiune prototip

Senzor cu ultrasunete x1 (HC-SR04)

Modul senzor de sunet x1 (KY-038)

x2 DC N20 Motoare (ROBOT-011394)

x1 Micro Servo Motor 9G (SG90)

Modul LCD x1 (1602A)

x1 9V Baterie

Roți din cauciuc x2 60x8mm (UWHLL-601421)

x1 Roată cu roți libere (înălțime 64mm)

x1 Perie de măturat (înălțimea mânerului de 12 mm)

x2 tranzistori NPN (PN2222)

Rezistoare x3 (220Ω)

x2 diode (1N4007)

x1 Potentiometru (10K)

x15 Sârme jumper pentru panouri

x26 Firuri Dupont de la femeie la mascul

‏‏‎ ‎

Materiale

x1 Foi de placaj de 3 mm (dimensiunea patului laser 18 "x 32")

Șuruburi M6 x6 (YSCRE-300016)

x4 M3 Nuts (YSNUT-300000)

Șuruburi x6 M2.5 (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Nuts (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Instrumente

Set șurubelniță

Pistol de lipit fierbinte

‏‏‎ ‎

Echipament

Calculator

imprimantă 3d

Cutter cu laser

‏‏‎ ‎

Software

IDE Arduino

Pasul 1: Înțelegerea logicii

Circuit

Placa de control ELEGOO UNO R3 va servi drept „creierul” robotului în care codul va fi încărcat și procesat. Atașați placa de extindere prototip și mini panoul de lucru pe partea de sus a acestuia. Pentru a comunica cu senzorii și dispozitivele de acționare, componentele vor fi conectate prin intermediul panoului și al firelor.

Inclus mai sus este o diagramă a circuitelor necesare pentru a face Sweepy fericit. Acordați o atenție specială intrării și ieșirii firelor. Vă ajută să urmăriți un fir uitându-vă la culoarea acestuia. O conexiune greșită poate face ca Sweepy să funcționeze incorect sau, în caz mai rău, să vă deterioreze aparatele electronice prin scurtcircuit.

‏‏‎ ‎

Programare

Atașat mai jos este codul necesar pentru a rula Sweepy. Deschideți fișierul în Arduino IDE și încărcați-l pe placa de control ELEGOO UNO R3. Pentru a face acest lucru, trebuie să conectați placa controlerului la computerul dvs. prin cablul USB. Asigurați-vă că este selectat portul corect accesând Instrumente și Port din meniul derulant. Asigurați-vă că încărcați codul înainte de a construi Sweepy pentru a evita conectarea cablului USB în carcasa imprimată 3D.

Nu este recomandat să modificați variabilele din cod decât dacă aveți experiență sau nu știți ce faceți.

Pasul 2: Adunarea tuturor pieselor, materialelor și instrumentelor

Pentru a începe proiectul, adunați toate părțile, materialele și instrumentele prezentate în lista de mai sus. Așa cum s-a menționat anterior, majoritatea pieselor din listă pot fi găsite în kitul de pornire ELEGOO UNO R3, precum și în Creatron Inc. sau alte magazine electronice.

Este foarte recomandat să începeți tipărirea 3D cât mai curând posibil, deoarece procesul poate dura câteva ore până la finalizare. Setările recomandate sunt: înălțimea stratului de 0,16 mm, umplutura de 20% și grosimea peretelui de 1,2 mm cu margini și suporturi. Fișierul de imprimare 3D este atașat mai jos.

Tăierea cu laser poate dura, de asemenea, o perioadă bună de timp, așa că asigurați-vă că începeți devreme. Fișierul tăiat cu laser conține, de asemenea, un strat pentru gravarea unui ghid care asigură montarea componentei potrivite la locul potrivit. Asigurați-vă că verificați de două ori ce este tăiat și ce este gravat, schimbând în mod corespunzător setările de putere și viteză. Fișierul de tăiere cu laser este, de asemenea, atașat mai jos.

În timp ce am folosit placaj pentru robotul nostru, nu ezitați să folosiți orice material doriți, cum ar fi acrilul, cu condiția ca grosimea să fie de aproximativ 3 mm.

Pasul 3: fixarea plăcii de bază

Aplicați lipici în jurul perimetrului plăcii de bază și atașați-l la partea inferioară a carcasei imprimate 3D. Aliniați cele două părți cât mai atent posibil, asigurându-vă, de asemenea, că ghidul de gravare a tăieturii cu laser este orientat în sus.

Pasul 4: Montarea componentelor plăcii de bază

Odată ce placa de bază este fixată în mod adecvat, putem începe conectarea primei runde de componente electronice. Aceasta include motoarele de curent continuu cu roți, servomotor, ecran LCD și acumulator. Un ghid de gravare cu tăiere cu laser a fost inclus în placa de bază pentru a asigura amplasarea corectă a componentelor pentru confortul dumneavoastră. Pentru a simplifica circuitele, componentele ar trebui să fie fixate cu firele corespunzătoare deja conectate.

Roțile trebuie să alunece în cele două fante de ambele părți, cu motorul continuu orientat spre interior. Fixați acest lucru cu clemele albe incluse, folosind două șuruburi și piulițe pentru fiecare (M2.5).

Servomotorul ar trebui, de asemenea, să fie fixat folosind aceleași șuruburi și piulițe (M2.5), asigurându-se în același timp că angrenajul alb extrudat din partea inferioară se află pe partea frontală a robotului. Acest lucru va alimenta mișcarea de măturare a periei.

Ecranul LCD trebuie să alunece în buzunarul frontal al carcasei, cu știfturile orientate în jos. Asigurați acest lucru cu niște pete de adeziv fierbinte pe fiecare colț.

În cele din urmă, acumulatorul ar trebui să alunece în buzunarul din spate al carcasei, cu comutatorul de pornire-oprire orientat spre exterior în orificiul de decupare. Acest lucru permite pornirea și oprirea robotului.

Pasul 5: securizarea plăcii de asistență

În continuare, este timpul să asigurăm „creierul” lui Sweepy. Folosind patru șuruburi și piulițe (M3), montați placa de control UNO R3 și modulul de expansiune prototip pe partea superioară a plăcii de sprijin. Aceasta ar acționa ca etajul al doilea al locuinței. Înainte de aceasta, codul IDE Arduino ar trebui să fie deja încărcat pe tablă și gata de utilizare.

Glisați placa de susținere în carcasă din partea superioară până când se sprijină pe trei margini integrate în carcasa de imprimare 3D pentru a asigura înălțimea corectă. Fixați această placă cu două șuruburi (M3) prin orificiile de pe ambele capete.

Filetați firele de la componentele de pe placa de bază în sus și prin orificiile plăcii de susținere. Ecranul LCD și firele servomotorului ar trebui să treacă prin orificiul din față, în timp ce firele motorului continuu ar trebui să treacă prin orificiile laterale. Sârmele acumulatorului pot trece prin oricare gaură după cum se dorește.

Pasul 6: Montarea componentelor electronice finale

Folosind adeziv fierbinte, atașați cei doi senzori cu ultrasunete la partea din față a carcasei cu modulele de declanșare și ecou care se extind din găuri sau „ochi”. Știfturile unui senzor trebuie să fie orientate în sus și celălalt în jos, așa cum este indicat de orificiul de pe placa de susținere. Acest lucru este pentru a vă asigura că modulele de ecou și declanșare sunt simetrice în carcasă atunci când trimiteți și primiți semnale.

În cele din urmă, tamponați adezivul fierbinte pe partea din spate a senzorului de sunet și atașați-l la fanta din partea interioară a carcasei. Partea superioară a microfonului trebuie să fie la același nivel cu partea superioară a marginii carcasei, astfel încât să poată fi pusă capacul Sweepy. Microfonul se va alinia cu gaura de pe capac, așa cum veți vedea mai târziu.

Pasul 7: fire, fire și mai multe fire

Următorul pas este, fără îndoială, cea mai dificilă, dar cea mai importantă parte a asigurării faptului că Sweepy este bine și fericit: circuitele. Folosind diagrama Fritzing din partea de sus a acestui Instructables ca un ghid, conectați toate firele de la componente la modulul de expansiune prototip.

Asigurați-vă că întrerupătorul bateriei este oprit înainte de a conecta cablul de alimentare la placă. Deoarece codul ar trebui să fie deja încărcat pe tablă, Sweepy nu ar putea să-și conțină entuziasmul pentru curățare și să înceapă să lucreze a doua oară când primește curent, chiar și în timp ce lucrați încă la fire.

Acordați o atenție specială intrărilor și ieșirilor fiecărui fir. Vă ajută să utilizați culoarea firului pentru a-l urma de-a lungul drumului.

Pasul 8: Adăugarea pieselor mobile

Acum este timpul pentru roata din spate și peria de măturat a lui Sweepy.

Roata din spate ar trebui să fie o roată care să se poată roti liber în jur. Ar trebui să aibă o înălțime de aproximativ 6,4 cm de sus în jos, dar toleranța poate fi generoasă în funcție de câtă forță în jos doriți să exercite pensula. Atașați acest lucru sub placa de sprijin prin orificiul din placa de bază.

Peria de măturat are, de asemenea, o toleranță generoasă, dar mânerul trebuie să stea la aproximativ 1,2 cm de sol. Mânerul ar trebui să aibă, de asemenea, aproximativ 10 cm lungime pentru a preveni lovirea carcasei în timp ce se deplasează în spate și în al patrulea rând. Fixați acest lucru pe dispozitivul de manetă alb inclus cu servomotorul cu adeziv.

Pasul 9: terminați totul

Pentru a-ți completa propriul Sweepy, trebuie să-i faci capacul. Lipiți marginea capacului sub placa de acoperire cu gaura pe ea. Asigurați-vă că orificiul este aliniat cu microfonul senzorului de sunet. În cele din urmă, lipiți capacul pe partea superioară a Sweepy, alinierea marginilor frontale cu partea din față a carcasei.

Porniți alimentarea din spate și urmăriți cum Sweepy își urmărește visele de a face din studio un loc mai curat pentru toată lumea.

Pasul 10: Rezultate și reflecție

În ciuda unei planificări extinse de proiectare, greșelile se întâmplă, dar este în regulă: totul face parte din procesul de învățare. Iar pentru noi lucrurile nu au stat altfel.

Una dintre cele mai mari provocări ale noastre a fost proiectarea locuințelor Sweepy pentru a include toate componentele necesare. Aceasta a însemnat măsurarea meticuloasă a dimensiunilor tuturor componentelor, planificarea traseelor de sârmă, asigurarea integrității structurale etc. Am ajuns la imprimarea 3D și tăierea cu laser a două iterații ale carcasei lui Sweepy's, a doua fiind versiunea finală bazată pe ceea ce am învățat din prima repetare.

Un obstacol major cu care ne-am confruntat este capacitățile limitate ale senzorului cu ultrasunete: acesta nu acoperea o suprafață suficient de mare și Sweepy lovea ocazional un perete atunci când se apropia într-un unghi. Acest lucru a fost rezolvat prin includerea unui al doilea senzor cu ultrasunete pentru a crește eficient zona de efect.

De asemenea, am optat inițial pentru un servomotor pentru a controla rotirea, dar nu a fost la fel de eficient și solid din punct de vedere structural așa cum am sperat. Drept urmare, am înlocuit roata din spate cu o roată cu roți libere și am împins responsabilitatea de a roti către cele două roți ale șoferului prin rotirea diferențială (o roată s-ar mișca mai lent decât cealaltă pentru a simula rotirea). Deși acest lucru însemna modificări majore ale codului, acesta ne-a simplificat în mod eficient designul general, scoțând din ecuație mai puțin un servomotor.

‏‏‎ ‎

Iterări viitoare

Există întotdeauna loc de îmbunătățire. În viitor, o schimbare de proiectare pentru proiectul nostru este luarea în considerare a întreținerii Sweepy și accesibilitatea internelor sale. Am întâmpinat multiple probleme, inclusiv defecțiuni ale motorului și baterii descărcate, ceea ce ne impunea să scoatem Sweepy doar pentru a scoate componentele, ceea ce era foarte neintuitiv. În viitor, am proiecta o carcasă cu deschideri operabile care să permită accesul la componentele sale, cum ar fi bateria.

De asemenea, luăm în considerare utilizarea unui senzor de presiune în față pentru a detecta când Sweepy lovește o suprafață, deoarece am găsit că senzorul cu ultrasunete nu este de încredere uneori, în special atunci când ne apropiem într-un unghi abrupt. Având un senzor mecanic, Sweepy ar fi mai consecvent în a decide când și când să nu se întoarcă.

În timp ce Sweepy funcționează bine în camere mici, poate fi mai puțin eficient în spații mai mari. Acest lucru se datorează faptului că Sweepy este programat să se întoarcă doar ori de câte ori detectează o suprafață în fața ei, dar altfel va continua în linie dreaptă până când pământul va fi distrus. În viitor, ar putea fi util să pre-programați o cale de curățare stabilită pentru Sweepy, astfel încât să rămână într-o graniță în loc să rătăcească pentru totdeauna.

‏‏‎ ‎

Referințe și credite

Acest proiect a fost creat ca parte a cursului de calcul fizic (ARC385) la programul de licență al Facultății de Arhitectură, Peisaj și Design Daniels de la UofT.

‏‏‎ ‎

Membrii echipei

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Inspirat de

• Robot aspirator Roomba
• Wipy: Curățătorul pentru tablă albă extrem de motivat
• Condițiile dezordonate ale spațiului de studio