BotTender: 6 шагов (с изображениями)

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

BotTender, помощник бармена, который наливает идеальный шот!

BotTender - это автономный робот, который разработан с целью автоматизации бара. Он помещается на стойку и обнаруживает рюмки перед ней. Как только очки обнаружены, он подходит к стеклу и просит клиентов надеть очки на робота. Тогда вас ждет идеальный снимок! По окончании розлива BotTender продолжает перемещаться по полосе, пока не обнаружит следующего покупателя со стаканом.

Проект проводится в рамках семинара «Вычислительное проектирование и цифровое производство» магистерской программы ITECH.

Шаг 1: Список деталей

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ

1. Навигация:

• (2) мотор-редукторы
• Ультразвуковой датчик расстояния

2. Измерение веса:

• (5 кг) Прямой микродатчик веса стержневого типа (можно найти в кухонных весах)
• Усилитель тензодатчика HX711

3. Отображение:

• ЖК-экран (4x20)
• LCD2004 интерфейс I2C

4. Заливка:

• Погружной мини-водяной насос (двигатель постоянного тока 3-6 В)
• 2n2222 Транзистор (EBC)
• Резистор 1 кОм
• 1N4007 Диодный выпрямитель

5. Другое:

• Плата контроллера Arduino UNO R3

• Мини макетная плата
• Аккумуляторная батарея
• Провода-перемычки (M / M, F / F, F / M)
• Паяльник

ДИЗАЙН

6. Готовые:

• (2) колеса + универсальное колесо
• Стеклянная банка (диаметр 8 см)
• Рюмка (диаметр 3,5 см)
• Водяная трубка 9 мм
• (30) болты M3x16
• (15) гайки M3x16
• (4) болта M3x50
• (5) болты M3x5
• (2) болта M5x16

7. Пользовательские детали:

• Лазерная резка на плексигласе 3,0 мм (25 см x 50 см): верхняя и нижняя платформы шасси робота, платформа Arduino и макетная плата, держатель LDC, держатель ультразвукового датчика, верхняя и нижняя платформы весов, крышка банки.
• Детали, напечатанные на 3D-принтере: Держатель Power Bank

А ТАКЖЕ…

МНОГО СПИРТА !

Шаг 2: логика и настройка

1. Навигация:

Навигация в BotTender контролируется данными, полученными с ультразвукового датчика, который расположен перед роботом. Как только робот подключается к источнику питания, робот начинает считывать расстояние до рюмки и приближается к ней. Когда он достигает определенного расстояния, он останавливается и ждет, пока покупатель поместит стекло на пластину датчика веса.

Связь между двигателями постоянного тока и Arduino достигается с помощью микросхемы драйвера двигателя L293D. Этот модуль помогает нам контролировать скорость и направление вращения двух двигателей постоянного тока. Хотя скоростью можно управлять с помощью метода ШИМ (широтно-импульсной модуляции), направление регулируется с помощью H-моста.

Если частота импульсов увеличивается, напряжение, подаваемое на двигатели, также увеличивается, в результате чего двигатели быстрее вращают колеса.

Более подробную информацию об использовании H-моста для управления двигателями постоянного тока можно найти здесь.

2. Измерение веса:

Логика и схема: используйте тензодатчик с прямым стержнем и плату преобразователя HX711ADC, чтобы усилить сигнал, полученный от датчика веса. Подключите их к Arduino и макетной плате, как показано на принципиальной схеме.

HX711 подключен к:

• GND: Макетная плата (-)
• ДАННЫЕ: контакт 6 ЧАСЫ: контакт 2
• VCC: Макетная плата (+)
• E +: подключен к КРАСНОМУ Тензодатчику
• E-: подключен к СИНЕМУ
• A-: подключен к БЕЛОМУ
• A +: подключен к ЧЕРНОМУ
• B-: нет соединений
• B +: нет соединений

Усилитель позволяет Arduino обнаруживать изменения сопротивления от тензодатчика. При приложении давления электрическое сопротивление будет изменяться в зависимости от приложенного давления.

Настройка: в нашем случае мы используем тензодатчик (5 кг). Датчик нагрузки имеет 2 отверстия сверху и снизу и стрелку, указывающую направление отклонения. Со стрелкой вниз прикрепите нижнюю часть весов к верхней платформе робота. Присоедините противоположное отверстие в верхней части тензодатчика к верхней части весов.

После подключения к Arduino загрузите библиотеку для усилителя HX711 внизу этой страницы и откалибруйте датчик веса, используя приведенный ниже эскиз калибровки.

Загрузите библиотеку HX711:

Калибровочный эскиз:

3. Отображение:

Логика и схема: подключите ЖК-экран (4x20) к интерфейсу I2C. Если разделены, необходимо произвести пайку. Интерфейс I2C состоит из двух сигналов: SCL и SDA. SCL - это тактовый сигнал, а SDA - это сигнал данных. I2C подключен к:

• GND: Макетная плата (-)
• VCC: Макетная плата (+)
• SDA: контакт A4
• SCL: контакт A5

Загрузите библиотеку IC2:

4. Заливка:

Для подключения водяного насоса к Arduino вам понадобятся транзистор, резистор 1 кОм и диод. (См. Принципиальную схему ниже). Водяной насос включается, когда датчик веса считывает вес пустого стакана. Когда стакан наполняется, датчик веса считывает вес и выключает водяной насос.

Шаг 3: принципиальная схема

Шаг 4: Код

Шаг 5: Дизайн

Замысел дизайна

Основная цель дизайна заключалась в использовании прозрачного материала и улучшении присутствия электроники. Это не только помогает нам быстрее определять проблемы в цепи, но и упрощает разборку в случае необходимости ремонта. Поскольку мы работаем с алкоголем, для нашего дизайна было крайне важно, чтобы электроника и алкоголь были как можно более отдельными и компактными. Для этого мы интегрировали готовые продукты в наш индивидуальный дизайн. В результате мы разработали многослойную систему, которая удерживает электронику на нижнем уровне и поднимает зону подачи выстрела на верхний уровень.

Изготовленные на заказ детали: лазерная резка

1. Тело

BotTender состоит из двух основных слоев, уложенных друг на друга на достаточном расстоянии, чтобы провода можно было подключить к Arduino и макетной плате. В то время как нижний слой в основном используется для крепления двигателей, заднего колеса, платформы для электроники и держателя батареи к корпусу, а также служит основанием для бутылки, в верхнем слое есть отверстие для стабилизации бутылки и достаточно места. для тензодатчика и его пластин.

2. Пластины тензодатчиков

Пластины тензодатчиков разработаны с учетом принципа работы кухонных весов. Датчик нагрузки прикрепляется к верхнему и нижнему слою через отверстия для болтов. Поверх верхнего слоя помещается еще один слой, чтобы указать точную прорезь для установки рюмки и удержания ее на месте.

3. Держатель ЖК-дисплея и ультразвукового датчика.

Подставка для ЖК-дисплея предназначена для поворота экрана на 45 градусов от плоскости заземления, в то время как держатель ультразвукового датчика удерживает датчик перпендикулярно и как можно ближе к земле для легкого обнаружения рюмки.

4. Крышка от бутылки

Мы разработали крышку для бутылки, которая удерживала бы напиток в закрытом помещении, но при этом позволяла трубке и кабелям водяного насоса выходить из бутылки. Колпачок имеет 2 слоя: верхний слой для удержания трубки на месте и нижний слой для фиксации колпачка на бутылке и обеспечения доступа кабелей водяного насоса к Arduino. Затем эти два слоя прикрепляются друг к другу с помощью соответствующих небольших отверстий по бокам для вставки болтов.

Пользовательские детали: 3D-печать

5. Держатель Power Bank Для нашего BotTender мы решили использовать внешний источник питания: power bank. Поэтому нам потребовался индивидуальный держатель батареи, соответствующий размерам выбранного нами блока питания. Создав модель в Rhinoceros, мы напечатали ее на 3D-принтере из черного PLA. Затем отверстия для болтов были открыты с помощью дрели.