Wipy: чрезмерно мотивированный очиститель доски: 8 шагов (с изображениями)

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

Вступление

Вы когда-нибудь устали чистить доску? Вы когда-нибудь задумывались, насколько улучшилась бы ваша жизнь, если бы робот мог сделать это за вас? Теперь у вас есть шанс воплотить это в реальность с помощью Wipy: чрезмерно мотивированного средства для чистки досок. Wipy как следует очистит ваши досадно плохие рисунки и даже сделает это с милой улыбкой. Вам даже не нужно его активировать! Он просто очистит доску, когда вы меньше всего этого ожидаете… Ухх… * кашель, кашель *… мы, конечно, имеем в виду: когда вам это нужно больше всего!

Функции:

- Наш будущий друг сможет приклеиваться к доске с помощью магнитов и сможет перемещаться по пространству с помощью захватных колес. - Он сможет следовать за линией и стирать ее, используя датчик следования линии и губку. - У Випи есть возможность измерить расстояние до руки с помощью датчика времени полета. - Мы придадим Випи симпатичный характер с помощью небольшого OLED-экрана.

Проект проводился в рамках семинара по вычислительному проектированию и цифровому производству в магистерской программе ITECH.

Ласат Сиривардена, Саймон Лут и Тим Старк

Шаг 1: логика Wipy

Wipy работает на основе взаимодействия между линейным датчиком и датчиком времени полета. В зависимости от того, какую линию он обнаруживает и насколько близко ваша рука, Wipy реагирует по-разному, как показано на диаграмме.

Шаг 2: компоненты и теория

Чтобы воссоздать этот удивительный образец передовой технологии протирания, вам понадобятся следующие предметы:

Компоненты

Чтобы создать шасси робота, вам понадобится лазерный резак. Для корпуса использовался 3д принтер.

Все элементы опорной плиты были вырезаны из листа оргстекла размером 500 x 250 x 4 мм.

Мы также предлагаем вам приобрести комплект Arduino, который будет включать многие из основных компонентов для этого проекта (Amazon).

Базовый вариант

1 x чехол с 3D-принтом

1 x верхняя опорная пластина (лазерная резка)

1 х средняя опорная пластина (лазерная резка)

1 x нижняя опорная пластина (лазерная резка)

36 гаек M3

5 болтов M3 15 мм

4 болта M3 30 мм

2 магнита (они у нас здесь)

Основная электроника

1 x Arduino Uno R3 или аналогичный - (Amazon)

1 x Arduino Expansion Shield (входит в стартовый комплект)

1 x мини-макет (входит в стартовый комплект)

19 перемычек (входят в стартовый комплект)

11 x [ДОПОЛНИТЕЛЬНО] Беспаечные перемычки - (Amazon)

1 блок питания с минимум 2 слотами USB - (Amazon). Избегайте дешевых аккумуляторов, поскольку источник питания может быть ненадежным.

1 катушка x CCA сдвоенный провод для подключения блока питания к Arduino & Motors - (Amazon)

1 x винтовые клеммные колодки - (Amazon)

Датчики и двигатели

1 х микромоторы, комплект колес и кронштейн - (Pimoroni)

1 x [ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЗАПЧАСТЬ] Файл для 3D-печати кронштейнов двигателя - (Thingiverse)

1 x 0,91-дюймовый OLED-экран - (Amazon

1 x ИС драйвера двигателя L293D - (Amazon)

1 x 5-канальный датчик слежения за ИК-линией - (Amazon)

1 x датчик времени полета (VL53L0X) - (Amazon)

Инструменты

- Отвертка с крестообразным шлицем

- Плоская отвертка

- Ремесленный нож

- Скотч

Теория

Датчик отслеживания линии

В линейном датчике используется матрица из пяти ИК-датчиков. Эти ИК-сенсоры способны улавливать цвет. Датчик имеет излучатель и приемник. Излучатель может излучать инфракрасные волны, если поверхность сильно отражающая (например, белая поверхность), но при этом отражает больше волн обратно в ИК-приемник. Если поверхность поглощает излучение, как черный цвет, ИК-приемник будет получать меньше излучения. Чтобы следовать за линией, необходимо как минимум два датчика.

Двигатели Чтобы управлять двигателями постоянного тока, вам понадобится драйвер для управления ими. ИС драйвера двигателя I2C L293D L293D - это драйвер двигателя, который представляет собой дешевый и относительно простой способ управления скоростью и направлением вращения двух двигателей постоянного тока. Для получения более подробной информации о L293D у Lastminuteengineers есть фантастический обзор:

Датчик времени полета: этот датчик может измерять расстояние, используя принцип, который уже удобно изложен в названии датчика: время полета. Это очень точный датчик, который можно найти, например, в дронах или системах LiDAR. Он может стрелять лазером в определенном направлении и измерять время, необходимое для возврата лазера, исходя из этого, можно рассчитать расстояние.

Шаг 3: Подготовка базового случая

Тело Випи состоит из двух частей; основание, вырезанное лазером, и футляр с 3d принтом.

1. Основание может быть вырезано лазером или вручную в зависимости от материала. Пожалуйста, найдите прикрепленный файл в разделе компонентов. Мы предлагаем использовать прочные, но легкие материалы, такие как акриловые листы (3–4 мм) или фанеру (2,5–3 мм). На этапе создания прототипа мы использовали 10-миллиметровый пенопласт, который работал особенно хорошо, и текущий дизайн должен работать с ним (потребуется некоторая доработка). Пенопласт также легко вырезать вручную для людей, не имеющих доступа к лазерным резакам.

2. Корпус был напечатан PLA с высотой слоя 0,2 мм и плотностью заполнения 25%. Мы также рекомендуем толщину стенки 0,8 мм.

Шаг 4: Сборка электроники: драйвер двигателя и I2C

При сборке электроники мы сначала начнем с драйвера двигателя L293D.

1. Прикрепите мини-макет к плате расширения Arduino.
2. Поместите L293D в самый конец мини-платы (там, где на короткой стороне выступает маленькая пластиковая соединительная деталь). Обратите внимание: полный круг в верхней части L293D должен быть в конце платы.
3. Сначала подключите все беспаечные перемычки.
4. Присоедините оставшиеся провода к Arduino, а затем к двигателям. Не имеет значения, если вы перепутали порядок проводов для двигателей, поскольку вы обнаружите, как только ваш двигатель вращается не в ту сторону.
5. Загрузите образец кода двигателей в Arduino, чтобы протестировать их - его можно найти внизу этой страницы: (образец кода Motors)

Шаг 5: Сборка основания

Для сборки основания предлагаем следующий порядок.

1. Сначала подключите двигатели к верхней базе с помощью кронштейнов. В кронштейнах используются гайки и болты M2. Не торопитесь завинчивать болты, так как они довольно маленькие и неудобные.
2. Подключите Arduino к верхней пластине, убедитесь, что Arduino отсоединен от кронштейна. Для его соединения используйте болты M2. Если у вас нет болтов M2, вы также можете использовать M3, но для этого потребуется немного больше грубой силы.
3. Далее: прикрепите болты к магнитам, наденьте нижнюю пластину на болты и прикрепите болты к средней пластине в указанных местах. Теперь прикрепите среднюю и нижнюю пластину.
4. Прикрепите линейный датчик к средней пластине с помощью указанных болтов. Не забудьте также вставить соседние болты в среднюю пластину, так как отверстия больше не доступны, когда установлен линейный датчик.
5. Добавьте все болты в средней пластине, которые соединяются с верхней базой.
6. Наконец, поместите и затяните верхнюю пластину основания к остальной части основания.

Шаг 6: Магнитное безумие

А теперь самое сложное - опробовать свой Wipy на вертикальной доске. Эта часть основана на методе проб и ошибок, поскольку существует прекрасный баланс между:

- Магниты слишком сильные, поэтому колеса не могут двигаться. - Магниты недостаточно сильны, поэтому Випи падает с доски.

Магниты, которые мы использовали, сильные, возможно, слишком сильные. Используя распорки между доской и магнитами, можно уменьшить натяжение. Прокладки также гарантируют, что верхняя часть болта не касается доски. Прокладки могут быть прикреплены к магниту с помощью клея или, на этапе создания прототипа: большого количества утиной ленты.

Советы У нас есть несколько советов по правильной работе магнитов:

- Магнит между колесами предназначен для втягивания колес в доску, чтобы колеса имели большее сцепление. Убедитесь, что этот магнит находится чуть выше уровня колес. - Убедитесь, что робот находится под небольшим углом к заднему магниту. - Начните экспериментировать с большим количеством (меньших) магнитов сзади. Как массив меньших магнитов может начать мешать роботу ездить по кругу.

Теперь колеса должны вращаться в одном направлении. А теперь попробуйте его на доске и поплакайте от радости, если он, наконец, сработает. Пришло время для небольшой победной вечеринки.

Шаг 7: больше датчиков, больше удовольствия

Теперь, когда двигатели и магниты прекрасно взаимодействуют с другими, пришло время добавить в Wipy некоторые (бесполезные) функции.

1. Линейный датчик С помощью прилагаемого кабеля подключите линейный датчик к макетной плате, как показано. Зеленый кабель на схеме предназначен для SCL, а белый - для SDA.

2. Добавить экран Давайте добавим милое лицо Випи, как показано.

3. Датчик расстояния Наконец, добавьте датчик расстояния, как показано. Этот датчик определит, насколько близко он к руке, и соответственно остановится. Это также дает Wipy (раздражающую) возможность протирать доску в тот момент, когда вы начинаете рисовать на ней.

4. Загрузить код

Теперь, когда все датчики подключены, мы можем приступить к кодированию. Загрузите прикрепленный файл кода и увидите, как Wipy оживает. В коде есть комментарии, которые помогут вам понять это. Обязательно загрузите соответствующие библиотеки из Sketch> Включить библиотеку> Управление библиотекой. Библиотеку датчиков времени полета (VL53L0X.h) можно найти (здесь)

5. Мощность

Для питания двигателей и Arduino, пока Wipy радостно расхаживает по доске, мы рекомендуем внешний аккумулятор. Вы можете, например, разместить это в верхнем углу платы и проложить кабели к Wipy. Wipy потребуется два источника питания: 1 для Arduino и 1 для двигателей, как показано на фото. Мы решили использовать павербанк, который выводит 2x 5V 2A. Подключите один прямо к Arduino (либо к Vin, либо к USB, либо к порту питания). При подключении к Vin убедитесь, что на Arduino и все датчики достаточно питания.

6. Собираем все вместе

Чтобы собрать все вместе, мы предлагаем приклеить к корпусу OLED-дисплей и датчик времени полета, а затем, используя двусторонний скотч, прикрепить корпус к основанию.

Шаг 8: Хотите больше бесполезных эмоций?

Хотите создать свою собственную Wipy-эмоцию, вот как:

1. Создавайте удивительные эмоции с помощью любого графического программного обеспечения (Adobe Photoshop, GIMP и т. Д.), Которое может сохранять растровые изображения. Убедитесь, что разрешение экрана такое же, как у вашего экрана. В нашем случае это 128 х 32 пикселей.
2. Затем нам нужно преобразовать эти растровые изображения в код. Для этого мы можем использовать онлайн-инструмент image2cpp. Загрузите изображения, которые хотите преобразовать
3. После загрузки убедитесь, что настройки верны, например, разрешение и ориентация. Как только все будет правильно, измените «Формат вывода кода» на «Код Arduino» и убедитесь, что вы используете такой же идентификатор, что и любая эмоция, которую вы хотите заменить.
4. После этого нажмите «Сгенерировать код» и замените код в Arduino Sketch.

Финалист конкурса Arduino Contest 2019