Создание прототипа робота-сборщика мусора: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Как студенты университетов, живущие в жилых домах, мы обнаружили, что наши общежития часто становятся домом для грязных студентов, которые впервые живут самостоятельно. Эти студенты, как правило, слишком ленивы или безответственны, чтобы подбирать или убирать свои собственные беспорядки. Эта проблема общей нечистоты особенно распространена в ванных комнатах наших общежитий. Имея это в виду, мы предложили решение этой проблемы в виде удобного робота-помощника для уборки мусора, способного сканировать комнату на предмет разного мусора и утилизировать упомянутые отходы. Основные цели, которые мы поставили перед нашим проектом, включали создание автоматизированного робота, который будет собирать мусор, позволяя пользователям устанавливать определенные параметры для этого робота, а также сделать его экономичным и простым в сборке.

Шаг 1: Некоторые конкретные цели нашего проекта:

• Создайте автоматизированного перезаряжаемого робота, который может эффективно подметать заданную область комнаты и собирать мусор с этого этажа.
• Сделайте удаление мусора внутри робота доступным и удобным для пользователя
• Создайте робота из недорогих материалов
• Сделайте робота достаточно маленьким, чтобы он не создавал больших помех в его пространстве.

Шаг 2: Видео нашего проекта в действии

Пожалуйста, скачайте, чтобы увидеть короткое видео о нашем проекте.

Шаг 3: приобретите материалы для сборки

Чтобы воспроизвести нашу сборку, мы включили спецификацию материалов. Если вы хотите узнать наши идеи по улучшению нашего процесса и некоторых частей нашей сборки, которые мы бы ретроспективно изменили, обратитесь к последнему разделу «Некоторые идеи по улучшению», где вы найдете некоторые возможные изменения в спецификации материалов.

Шаг 4: разрезание корпуса робота

Перед сборкой компонентов для робота необходимо шасси. Чтобы напечатать наше шасси, мы использовали акрил ¼ дюйма и нарисовали два прямоугольника 10 на 5 в Adobe Illustrator. В этих прямоугольниках потребуется несколько вырезов для электрических компонентов, колес и двигателей. См. Изображения выше, чтобы увидеть, как мы смоделировали шасси

Затем иллюстративные рисунки вырезаются лазером на акриле, и две пластины шасси соединяются с помощью 4 винтов диаметром 1 дюйм 2,5 мм и 12 болтов 2,5 мм. Две пластины шасси соединены винтами и болтами с каждым из четырех углов пластин шасси

Шаг 5: Сборка робота

Когда у вас будет рама робота, вы можете приступить к добавлению компонентов. Присоедините 2 мотора к задней части вашего шасси. Отверстия в раме шасси и несколько типоразмерных винтов и гаек сверху используются для крепления двигателей

Затем подключается nodemcu (микроконтроллер) к вашему драйверу двигателя. Этот компонент прикреплен в середине вашего шасси. Рядом с ним прикреплен аккумулятор. Затем между вашим драйвером и источником питания с помощью перемычек m / m подключаются напряжение и земля

Чтобы прикрепить драйвер двигателя к двум двигателям, припаяйте два м / м провода к каждому двигателю, пропустите провода через нижнее шасси и прикрепите каждый провод к выходному контакту на nodemcu

Затем просто наденьте два колеса на каждый двигатель постоянного тока и прикрепите третье, меньшее поворотное колесо к передней части нижнего шасси, используя четыре винта 2,5M, и прикрепите их через четыре отверстия

Сборка робота теперь должна быть завершена, чтобы проверить работоспособность, загрузите простую команду вперед (crimsonbot.forward (100)) на ваш nodemcu

Шаг 6: изменение вакуумной системы

Разберите приобретенный портативный пылесос и снимите вентилятор и компонент двигателя

Изучите кожух вакуумной оболочки, вы увидите, что вакуум, по сути, работает, используя компоненты, вентилятор и двигатель, а также кожух, который позволяет воздуху выходить и создает вакуумное всасывание

Наша цель с измененной вакуумной сборкой состояла в том, чтобы уменьшить размер и вес нашего вакуумного компонента, а не использовать всю большую портативную вакуумную оболочку

Начните моделировать вакуумную оболочку с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования. Для нашей модели мы использовали Fusion 360

Трехмерная модель нашей вакуумной оболочки состояла из простого цилиндра с открытым верхом, состоящего из двух частей: одна сторона обеспечивала выпуск воздуха, а другая - сплошная. Обязательно оставьте отверстие в нижней части цилиндра, чтобы оно подходило к двигателю и вентилятору. Подобрать правильные размеры для вашей обсадной колонны может быть сложно, и если у вас есть пара штангенциркулей, мы рекомендуем их использовать

Вы хотите, чтобы кожух плотно прилегал к двигателю и вентилятору, чтобы обеспечить лучшее всасывание

Шаг 7: Сборка вакуумной системы

Сборка вашей вакуумной системы довольно проста. Все, что необходимо, - это прикрепить две стороны вашего напечатанного вакуумного компонента к вентилятору и двигателю, которые вы сняли с портативного пылесоса. Для сборки мы использовали горячий клей, однако более сильный клей, такой как эпоксидная смола, может обеспечить большее всасывание

Затем вы должны добавить фильтрующий компонент в переднюю часть вашего компонента, это защитит вентилятор от больших кусков мусора, сохраняя при этом мощность всасывания. Прикрепите этот мешок (мы использовали фильтровальный мешок из портативного пылесоса) к передней части вашего вакуумного компонента с помощью того же типа клея, который использовался на предыдущем шаге

Для контейнера, в котором хранится собранный мусор, мы использовали кронштейн переносного пылесоса. Это хорошо сочетается с фильтром и деталями, которые мы напечатали на 3D-принтере. Эта деталь не склеивается и не соединяется никаким другим способом, кроме трения. Это позволяет снять насадку и выбросить мусор

Шаг 8: Добавление вакуумной системы к роботу

Чтобы добавить вакуумный компонент к роботу, сначала необходимо снять верхний уровень шасси. После этого вакуумный компонент прикрепляется к верхней части нижнего уровня шасси. Важно убедиться, что конец вакуумного сопла находится на уровне пола (в основном это связано с низкой мощностью вакуума). Вакуумный компонент снова прикреплен к нижнему уровню шасси с помощью горячего клея, а угол, под которым он опирается, позволяет соплу касаться земли

Шаг 9: Запуск робота с его кодом

Пришло время протестировать робота-мусорщика. Найдите комнату с известными размерами или измерьте размеры комнаты, которую вы не знаете. Затем отредактируйте код Python, указав правильные расстояния для вашей комнаты. Загрузите код в свой nodemcu и посмотрите, как работает ваше устройство. Поскольку вакуум распространяется за пределы шасси, движения не всегда точны, и может потребоваться внести некоторые изменения, чтобы робот работал стабильно

На этом этапе предоставляется код, который мы использовали для нашего nodemcu и робота. Все кодирование было создано с использованием Python через VisialStudioCode

Шаг 10: Размышление о нашем проекте - некоторые идеи для улучшения:

Что мы узнали из нашей сборки:

Как группа, мы провели большую часть нашего тестирования с нашим кодом на роботе и шасси другого размера, однако, когда мы переключились на наше фактическое шасси с вакуумным компонентом, мы обнаружили, что радиус поворота и способ движения робота сильно различаются, и код, необходимый для быть измененным

Двигатель и вентилятор, которые мы извлекли из портативного пылесоса, были относительно маломощными. Это привело к тому, что мы установили вакуумную форсунку очень близко к земле. Возможно, было бы эффективнее найти мощный метод вакуумирования

Иногда во время сборки нашего робота измерения или соединения между компонентами были неточными. Это привело к некоторым проблемам при тестировании нашего кода