Лучшая машина для пивного понга - PongMate CyberCannon Mark III: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Вступление

PongMate CyberCannon Mark III - это новейшая и самая передовая технология пивного понга, которая когда-либо продавалась населению. С новой CyberCannon любой человек может стать самым опасным игроком за столом для пивного понга. Как это возможно? Что ж, CyberCannon Mark III сочетает в себе современную систему запуска, вспомогательную систему управления полетом и систему калибровки прицеливания, чтобы гарантировать, что каждый мяч для пинг-понга стреляет с максимально возможной точностью. Вот как это работает:

Система запуска PongMate состоит из механизма загрузки и выстрела, который был разработан высококлассными немецкими и американскими инженерами и гарантирует максимальную эффективность на столе. Загрузите мяч, нажмите кнопку и стреляйте. Сервопривод SG90 на 180 градусов гарантирует, что мяч будет точно поставлен на место для оптимального удара. Чтобы гарантировать, что у вас никогда не кончится заряд на вечеринке и вы продолжите свою серию, система запуска PongMate CyberCannon Mark III работает не на 2, не на 4, а именно на 6 перезаряжаемых батареях AA с тактовой частотой до 9 В и 6600 мА для питания обоих двигателей постоянного тока.

Вспомогательная система управления полетом использует самые современные сенсорные и лазерные технологии для расчета оптимальной траектории полета мяча для пинг-понга. С помощью акселерометра и датчиков времени полета PongMate CyberCannon Mark III может рассчитать точное положение пользователя относительно целевой чашки.

Чтобы визуально направить пользователя к правильной высоте и углу съемки, система калибровки прицеливания разработана с уровнем силы тяжести и интерфейсом с 5 светодиодами, чтобы гарантировать, что соответствующее положение было достигнуто перед запуском.

PongMate CyberCannon Mark III - это не чисто техническая разработка. Тысячи часов исследований были вложены в эргономичный дизайн продукта. Сшитые вручную итальянские ремни-липучки встроены в основание из массивной древесины и регулируются для любого размера руки. Надежная рукоятка спускового крючка прикреплена под вспомогательной системой управления полетом для обеспечения стабильного захвата даже после нескольких пинт лучших штутгартских напитков.

Итак, если вы хотите хорошо играть в пивной понг, если вы хотите быть в команде победителей, и если вы хотите произвести впечатление на всех на вечеринке, тогда вам понадобится PongMate CyberCannon Mark III, и вы никогда не пропустите ни одного кадра. опять таки.

Шаг 1. Аппаратное обеспечение и электроника

Ниже вы можете найти все оборудование, электронные компоненты и инструменты, необходимые для создания PongMate CyberCannon Mark III. Раздел «Электроника» разделен на четыре подраздела - «Блок управления», «Система запуска», «Вспомогательная система управления полетом» и «Система калибровки прицеливания» - чтобы показать, какие компоненты требуются для различных частей CyberCannon. Были предоставлены ссылки на варианты приобретения всех электронных компонентов; тем не менее, мы не одобряем каких-либо розничных продавцов, на которые есть ссылки.

Аппаратное обеспечение

Дренажная труба из ПВХ 15-20 см (Ø 50 мм)

4x кабельная стяжка

Лист фанеры 600x400 мм (4 мм)

1x дверная петля

Застежка-липучка 1 м

Труба из ПВХ диаметром 12 см (Ø 20 мм)

Клей для дерева

Супер клей

Электрическая лента

8x M3 шурупов по дереву

8x M2 шурупы для дерева

2x болта M4 50 мм

2x шайба

4x M4 18-миллиметровая резьбовая втулка

2x болт-гайка M4

Электроника

Устройство управления

Ардуино Уно

Мини макетная плата

Провода перемычки

Комплект держателя батареи

2x соединительный кабель аккумулятора

6 аккумуляторных батарей AA (1,5 В каждая)

Батарея блока 9v

Кнопочный переключатель

Система запуска

2x двигателя постоянного тока 6-12 В

ИС драйвера двигателя L293D

Серводвигатель

Кнопка запуска

2 колеса из вспененной резины (45 мм)

2 переходных патрубка (Ø 2 мм)

Вспомогательная система управления полетом

Акселерометр MPU-6050

VL53L1X Датчик времени полета (ToF)

Модуль лазерного датчика ANGEEK 5V KY-008 650 нм

Система калибровки прицеливания

2D гравитационный уровень

5x 8-битных светодиодов WS2812 RGB

Европлатин (пайка) или макетная плата

Инструменты

Канцелярский нож

Пила

Отвертка

Игла и нить

Паяльник и припой *

* Макетная плата - альтернатива пайке.

Дополнительно

2 мяча для пинг-понга

20 красных кубков

Пиво (или вода)

Шаг 2: логика

Логика, лежащая в основе PongMate CyberCannon Mark III, заключается в упрощении взаимосвязи между переменными системы и скоростью двигателя постоянного тока, чтобы стрелять каждым шариком для пинг-понга на правильное расстояние. Если бы CyberCannon была стационарной пусковой установкой с фиксированным углом, то расчет скорости двигателя постоянного тока был бы довольно простым соотношением между расстоянием пусковой установки до чашки и мощностью, подаваемой на двигатели. Однако, поскольку CyberCannon устанавливается на запястье, при расчете скорости двигателя постоянного тока необходимо учитывать вертикальное расстояние от пусковой установки до чашки и угол пусковой установки в дополнение к горизонтальному расстоянию. Найти правильное решение для системы четырех переменных, используя только метод проб и ошибок, было бы чрезвычайно сложной и утомительной задачей. Однако, если предположить, что мы смогли найти эту корреляцию, небольшие несоответствия показаний пусковой установки и датчиков все равно будут давать достаточно неточности в нашей системе, поэтому нет смысла добавлять такую точность в расчет скорости двигателя постоянного тока. В конечном итоге мы решили, что было бы лучше попытаться исключить как можно больше переменных, чтобы скорость двигателя постоянного тока могла быть разумно определена методом проб и ошибок и давала понятные результаты для пользователя. Например, пользователю намного легче понять, что скорость двигателя постоянного тока увеличивается с увеличением горизонтального расстояния и уменьшается с уменьшением горизонтального расстояния. Если бы в уравнении для скорости двигателя постоянного тока было слишком много переменных, то было бы не интуитивно понятно, как рассчитывается скорость двигателя постоянного тока.

Опять же, основными переменными в нашей системе являются горизонтальное расстояние, вертикальное расстояние, угол пусковой установки и скорость двигателя постоянного тока. Чтобы получить наиболее последовательные результаты, мы решили исключить вертикальное расстояние и угол пусковой установки из расчета скорости двигателя постоянного тока, зафиксировав эти переменные. Направляя пользователя на правильную высоту и угол с помощью системы калибровки прицеливания, мы смогли зафиксировать вертикальное расстояние и угол пусковой установки. В частности, правильное вертикальное расстояние отображается, когда три средних светодиода интерфейса из пяти светодиодов загораются зеленым, а правильный угол запуска отображается, когда пузырьки на двухосном уровне силы тяжести центрируются между черными линиями. На данный момент единственными оставшимися переменными являются горизонтальное расстояние и скорость двигателя постоянного тока. При этом расстояние по горизонтали необходимо рассчитывать на основе данных датчика, поскольку расстояние по горизонтали нельзя измерить напрямую. Вместо этого можно измерить прямое расстояние от пусковой установки до чашки и угол от горизонтальной плоскости и использовать для расчета горизонтального расстояния. Мы использовали датчик ToF VL53L1X для измерения расстояния от пусковой установки до чашки и акселерометр MPU-6050 для измерения угла от горизонтальной плоскости. Математика, лежащая в основе этого расчета, очень проста, и ее можно увидеть на прикрепленном изображении к этому разделу. По сути, единственная формула, необходимая для расчета горизонтального расстояния от показаний этих двух датчиков, - это закон синусов.

После расчета горизонтального расстояния остается только найти корреляцию между этим расстоянием и скоростью двигателя постоянного тока, которую мы решили методом проб и ошибок. График этих значений можно увидеть на прикрепленном изображении. Мы ожидали, что зависимость между горизонтальным расстоянием и скоростью двигателя постоянного тока будет линейной, но мы были удивлены, обнаружив, что на самом деле она следовала кривой, более похожей на функцию кубического корня. После определения эти значения были жестко закодированы в скрипт Arduino. Окончательную реализацию всех этих частей можно увидеть в этом видео здесь, где интерфейс светодиодов изменяется, чтобы указать относительную высоту до цели, и можно услышать изменение скорости двигателя постоянного тока с изменяющимися входными значениями от датчиков.

Шаг 3: Строительство оборудования

Что хорошо в аппаратной конструкции PongMate CyberCannon Mark III, так это то, что вы можете быстро и грубо обращаться с ней дома или быть устойчивым и точным с помощью станка с ЧПУ или 3D-принтера. Мы выбрали первый вариант и использовали нож для резки коробок, чтобы вырезать 4-миллиметровые фанерные листы для нашей конструкции; однако мы предоставили лист деталей с ЧПУ, если вы хотите воспользоваться этой возможностью. Слои фанеры были спроектированы таким образом, чтобы различные компоненты CyberCannon могли быть максимально интегрированы. Например, на опорной плите пусковой системы есть вырезы для Arduino, батарей, макетной платы и ремней на липучке, в то время как на опорной пластине вспомогательной системы управления полетом есть вырезы, которые создают туннель для проводов датчиков и скрывают болты, прикрепляющие спусковая ручка. Вырезав из листов фанеры все части, вы можете склеить их вместе, чтобы сформировать базовые пластины CyberCannon. При склеивании мы думаем, что важно действительно проверить, что все выровнено правильно, а также предлагаем вам использовать зажимы или несколько книг, чтобы приложить давление, пока детали высыхают. Прежде чем вы начнете прикреплять более хрупкие компоненты, такие как труба пусковой установки и электроника, мы рекомендуем пришить ремни-липучки, поскольку вам может потребоваться перевернуть опорную пластину, чтобы вставить ремни и облегчить шитье. Труба пусковой установки должна быть обрезана, чтобы соответствовать колесам, которые вы можете приобрести, и позволить сервомотору правильно привести в действие, чтобы протолкнуть шар в колеса. Мы рекомендуем сделать колеса несколько мягкими, чтобы их можно было разместить ближе друг к другу, чем диаметр мяча для пинг-понга, что обеспечивает более мощный и последовательный удар. В том же духе также важно, чтобы двигатели постоянного тока были надежно закреплены и не двигались, когда мяч зажат между колесами; в противном случае мяч потеряет силу и стабильность. Мы также рекомендуем вам убедиться, что все приобретенные вами винты входят в отверстия ваших электронных компонентов, чтобы вы не повредили их, и дважды проверьте, что не будет конфликтов между винтами между различными частями, которые вы ввинчиваете в основание. тарелки. Независимо от того, насколько точными вы хотите быть при создании оборудования CyberCannon, лучший способ добиться прогресса - это просто начать сборку и по ходу выяснять мельчайшие детали.

Шаг 4: Сборка электроники

Сборка электроники на первый взгляд может показаться простым шагом по сравнению с конструкцией оборудования; однако этот этап не следует недооценивать, поскольку он чрезвычайно важен. Один неправильно уложенный провод может помешать нормальной работе CyberCannon или даже повредить некоторые электрические компоненты. Лучший способ собрать электронику - просто следовать схеме, представленной на прилагаемых изображениях, и дважды проверить, что вы никогда не перепутаете провода источника питания и заземления. Важно отметить, что мы использовали двигатели постоянного тока на шести перезаряжаемых батареях AA на 1,5 В вместо одной блочной батареи на 9 В, как и остальная электроника, потому что мы обнаружили, что шесть батареек AA обеспечивают более стабильное питание для двигателей постоянного тока. После того, как вы завершили сборку электроники, все, что вам нужно сделать, это загрузить код Arduino, и ваш PongMate CyberCannon Mark III будет готов к работе.

Шаг 5: Код Arduino

Предполагая, что вы все настроили правильно, приложенный код Arduino - это все, что вам нужно, прежде чем CyberCannon будет готов к использованию. В начале файла мы написали комментарии, которые объясняют все примеры и библиотеки, которые мы использовали, чтобы помочь нам реализовать код для различных электронных компонентов. Эти ресурсы могут быть очень полезны для исследования, если вам нужна дополнительная информация или лучшее понимание того, как работают эти компоненты. После этих комментариев вы найдете определения переменных для всех компонентов, используемых в нашем скрипте. Здесь вы можете изменить многие жестко запрограммированные значения, такие как значения скорости двигателя постоянного тока, что вам нужно будет сделать при калибровке двигателей постоянного тока с горизонтальным расстоянием. Если у вас есть предыдущий опыт работы с Arduino, вы знаете, что двумя основными частями сценария Arduino являются функции setup () и loop (). Функцию настройки можно более или менее игнорировать в этом файле, за исключением кода датчика ToF VL53L1X, который имеет одну строку, в которой при желании можно изменить режим измерения расстояния датчика. Функция цикла - это когда значения расстояния и угла считываются с датчиков для расчета горизонтального расстояния и других переменных. Как мы упоминали ранее, эти значения затем используются для определения скорости двигателя постоянного тока и значений светодиодов путем вызова дополнительных функций вне функции контура. Одна из проблем, с которыми мы столкнулись, заключалась в том, что значения, поступающие от датчиков, могут значительно отличаться из-за несоответствий в самих электрических компонентах. Например, если не прикасаться к CyberCannon, значения расстояния и угла будут достаточно различаться, чтобы скорость двигателя постоянного тока колебалась в случайном порядке. Чтобы решить эту проблему, мы внедрили скользящее среднее, которое будет вычислять текущее расстояние и угол путем усреднения по 20 последним значениям датчиков. Это мгновенно устранило проблемы, которые у нас были с несоответствиями датчиков, и сгладило наши расчеты светодиодов и двигателей постоянного тока. Следует отметить, что этот сценарий ни в коем случае не идеален и определенно содержит несколько ошибок, которые еще предстоит исправить. Например, когда мы тестировали CyberCannon, код случайным образом зависал примерно один из трех раз, когда мы его включали. Мы тщательно просмотрели код, но не смогли найти проблему; Так что не пугайтесь, если это с вами случится. При этом, если вам удастся найти проблему с нашим кодом, сообщите нам об этом!

Шаг 6: уничтожьте соревнование

Мы надеемся, что это руководство предоставило вам четкое руководство по созданию собственной CyberCannon, и просим вас только легонько относиться к своим друзьям, когда вы играете с ними на следующей вечеринке!

Грант Галлоуэй и Нильс Опдженорт