Wipy: ang Overly Motivated Whiteboard Cleaner: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Panimula

Nakapagod ka na ba sa paglilinis ng whiteboard? Naisip mo ba kung magkano ang mapapabuti ng iyong buhay kung magagawa ito ng isang robot para sa iyo? Mayroon kang pagkakataon na gawin itong isang katotohanan sa Wipy: ang labis na nag-uudyok ng whiteboard cleaner. Wipy ay malilinis nang maayos ang iyong nakakahiyang hindi magagandang mga guhit, at gagawin din ito sa isang nakatutuwa na ngiti. Hindi mo rin kailangang buhayin ito! Lilinisin lamang nito ang board kapag hindi mo inaasahan ito … Uhhh … * ubo ng ubo * … kami, syempre, nangangahulugang: kung kailan mo kailangan ito!

Mga Tampok:

- Ang aming hinaharap na kaibigan ay maaaring manatili sa board gamit ang mga magnet at magagawang lumipat sa espasyo gamit ang grippy gulong. - Masusundan ito sa isang linya at burahin ito gamit ang isang sumusunod na linya na sensor at isang espongha. - Si Wipy ay mayroong ang kakayahang sukatin ang distansya sa iyong kamay gamit ang isang time-of-flight sensor.- bibigyan namin si Wipy ng isang cute na pagkatao gamit ang isang maliit na OLED screen.

Ang proyekto ay isinasagawa bilang bahagi ng Computational Designand Digital Fabrication seminar sa ITECH masters program.

Lasath Siriwardena, Simon Lut at Tim Stark

Hakbang 1: Logic ni Wipy

Gumagana si Wipy batay sa interplay sa pagitan ng line sensor at ng Time of flight sensor. Nakasalalay sa kung anong uri ng linya ang nakita nito at kung gaano kalapit ang iyong kamay, reaksyon ni Wipy sa maraming paraan tulad ng nakikita sa diagram.

Hakbang 2: Mga Bahagi at Teorya

Upang muling likhain ang kamangha-manghang piraso ng advanced na teknolohiya ng pagpunas kakailanganin mo ang mga sumusunod na item:

Mga Bahagi

Upang likhain ang chassis ng robot, kakailanganin mong mag-access sa isang laser cutter. Para sa kaso, ginamit ang isang 3d printer.

Ang mga elemento ng base plate ay lahat na pinutol mula sa isang 500 x 250 x 4 mm sheet ng Plexiglas.

Iminumungkahi din namin na kumuha ka ng isang Arduino Kit na kung saan ay isasama ang marami sa mga pangunahing bahagi para sa proyektong ito (Amazon)

Batayan at Kaso

1 x 3D Naka-print na Kaso

1 x Nangungunang base plate (Lasercut)

1 x Gitnang base plate (Lasercut)

1 x Bottom base plate (Lasercut)

36 x M3 Nuts

5 x M3 Bolts 15 mm

4 x M3 Bolts 30 mm

2 x Magnets (nakuha namin ang mga ito dito)

Pangunahing Elektronika

1 x Arduino Uno R3 o generic na katumbas - (Amazon)

1 x Arduino Expansion Shield (Kasama sa starter kit)

1 x Mini Breadboard (Kasama sa starter kit)

19 x Jumper wires (Kasama sa starter kit)

11 x [OPTIONAL EXTRA] Solderless Jumper wires - (Amazon)

1 x Power bank na may minimum 2 slot ng USB - (Amazon). Iwasan ang mga murang power bank dahil ang mapagkukunan ng kuryente ay hindi maaasahan.

1 Spool x CCA kambal wire para sa pagkonekta ng power bank sa Arduino & Motors - (Amazon)

1 x Mga Block ng Terminal ng Screw - (Amazon)

Mga Sensor at Motors

1 x Mga Micro-motor, Wheel Kit at Bracket Kit - (Pimoroni)

1 x [OPTIONAL SPARE] Mga Motor Bracket 3D Print File - (Thingiverse)

1 x 0.91 OLED Screen - (Amazon

1 x L293D Motor Driver IC - (Amazon)

1 x 5 Channel IR Line Tracking Sensor - (Amazon)

1 x Oras ng Flight Sensor (VL53L0X) - (Amazon)

Mga kasangkapan

- Phillips head screwdriver

- Flat na distornilyador ng ulo

- Craft Knife

- Duct Tape

Teorya

Sensor ng Pagsubaybay sa Linya

Ang isang hanay ng limang mga IR sensor ay ginagamit sa linesensor. Ang mga IR-sensor na ito ay maaaring pumili ng makakakuha ng kulay. Ang sensor ay may emitter at isang tatanggap. Ang emitter ay nakapag-shoot ng mga infrared na alon, kung ang isang ibabaw ay napaka nasasalamin (tulad ng isang puting ibabaw), habang ipinapakita ang higit pa sa mga alon pabalik sa IR receiver. Kung ang ibabaw ay sumisipsip ng radiation, tulad ng isang itim na kulay, ang IR receiver ay makakatanggap ng mas kaunting radiation. Upang sundin ang linya hindi bababa sa dalawang mga sensor ang kinakailangan.

Upang makontrol ang DC Motor's, kakailanganin mo ng isang uri ng driver upang makontrol ang mga ito. Ang I2C L293D Motor Driver IC Ang L293D ay isang driver ng motor na isang mura at medyo simpleng paraan upang makontrol ang parehong bilis at direksyon ng pagikot ng dalawang DC motor. Para sa isang karagdagang impormasyon tungkol sa L293D, ang Lastminuteengineers ay may kamangha-manghang pangkalahatang-ideya:

Time-of-flight sensor: Ang sensor na ito ay maaaring sukatin ang distansya gamit ang isang prinsipyo na maginhawang nailahad sa pamagat ng sensor: oras ng paglipad. Ito ay isang napaka-tumpak na sensor at maaaring matagpuan sa halimbawa ng mga drone o LiDAR system. Nagagawa nitong kunan ng larawan ang isang laser sa isang tiyak na direksyon at sukatin ang oras na kinakailangan upang bumalik ang laser, mula doon, maaaring kalkulahin ang distansya.

Hakbang 3: Paghahanda ng Base Case

Ang katawan ni Wipy ay nagmula sa dalawang bahagi; isang base ng laser-cut at isang 3d naka-print na kaso.

1. Para sa base, maaari itong putulin ng laser o hiwa ng kamay depende sa materyal. Mangyaring hanapin ang file na nakalakip sa seksyon ng mga bahagi. Iminumungkahi namin ang paggamit ng malakas ngunit magaan na materyales tulad ng acrylic sheet (3 - 4 mm) o playwud (2.5 - 3 mm). Sa panahon ng aming yugto ng prototyping, ginamit namin ang 10mm foam core na partikular na gumana nang maayos at ang kasalukuyang disenyo ay dapat gumana kasama nito (kakailanganin ang ilang masarap na pag-tune). Ang foam-core ay madali ring i-cut sa pamamagitan ng kamay para sa mga taong walang access sa mga laser cutter.

2. Ang kaso ay naka-print sa PLA na may taas na layer na 0.2 mm at isang density ng infill na 25%. Iminumungkahi din namin ang kapal ng pader na 0.8mm.

Hakbang 4: Pag-iipon ng Elektronika: Motor Driver & I2C

Sa pag-iipon ng electronics una kaming magsisimula sa L293D Motor Driver.

1. Idikit ang mini-breadboard sa Arduino extension Shield.
2. Ilagay ang L293D sa pinakadulo ng mini breadboard (kung saan ang maliit na piraso ng koneksyon ng plastik ay dumidikit sa maikling bahagi). Tandaan, ang buong bilog sa tuktok ng L293D ay dapat na nasa dulo ng pisara.
3. Ikonekta muna ang lahat ng mga wire na jumper na walang solder
4. Ikabit ang natitirang mga wires sa Arduino at kasunod sa mga motor. Hindi mahalaga kung malito mo ang pagkakasunud-sunod ng mga wires para sa iyong mga motor, dahil malalaman mo sa sandaling lumiko ang iyong motor sa maling paraan.
5. I-load ang sample code ng mga motor sa Arduino upang subukan ang mga ito - mahahanap ito sa ilalim ng pahinang ito: (sample code Motors)

Hakbang 5: Pag-iipon ng Base

Upang tipunin ang base, iminumungkahi namin ang sumusunod na pagkakasunud-sunod.

1. Una, ikonekta ang mga motor sa tuktok na base gamit ang mga braket. Gumagamit ang mga braket ng M2 nut at bolts. Maingat na gawin ang iyong oras sa pag-ikot ng mga bolt dahil ang mga ito ay medyo maliit at fiddly.
2. Ikonekta ang Arduino sa tuktok na plato, tiyakin na ang Arduino ay hiwalay mula sa bracket nito. Gumamit ng M2 bolts upang ikonekta ito. Kung ang M2 bolts ay wala sa iyo, maaari mo ring gamitin ang M3, ngunit tumatagal ng medyo mas malupit na puwersa.
3. Susunod: ikabit ang mga bolt sa mga magnet, i-slide ang ilalim na plato sa mga bolt at ilakip ang mga bolts sa gitnang plato sa mga ipinahiwatig na lokasyon. Ngayon ikabit ang gitna at ibabang plato.
4. Ikabit ang sensor ng linya sa gitnang plato gamit ang ipinahiwatig na mga bolt. Siguraduhing ilagay din ang mga kalapit na bolts sa gitnang plato, dahil ang mga butas ay hindi na mapupuntahan kapag nakakabit ang sensor ng linya.
5. Idagdag ang lahat ng bolts sa gitnang plato na kumonekta sa tuktok na base.
6. Panghuli, ilagay at higpitan ang tuktok na base plate sa natitirang base.

Hakbang 6: Kabaliwan ng Magnet

Dumarating ngayon ang nakakalito na bahagi, sinusubukan ang iyong Wipy sa isang patayong whiteboard. Ang bahaging ito ay batay sa kaunting trial-and-error dahil mayroong isang mahusay na balanse sa pagitan ng:

- Ang mga magnet ay napakalakas, kaya't hindi makagalaw ang mga gulong. - Ang mga magnet ay hindi sapat na malakas kaya nahulog si Wipy sa pisara.

Ang mga magnet na ginamit namin ay malakas, marahil ay medyo malakas. Sa pamamagitan ng paggamit ng mga spacer sa pagitan ng board at mga magnet, maaaring mabawasan ang paghila. Tinitiyak din ng mga spacer na ang tuktok ng bolt ay hindi hawakan ang whiteboard. Ang mga spacer ay maaaring nakakabit sa pang-akit sa pamamagitan ng paggamit ng pandikit, o, sa yugto ng prototyping: maraming ducktape.

Mayroon kaming ilang mga tip para sa wastong paggana ng mga magnet:

- Ang magnet sa pagitan ng mga gulong ay sinadya upang hilahin ang mga gulong sa board upang ang mga gulong ay may higit na mahigpit na pagkakahawak. Siguraduhin na ang magnet na ito ay mas mataas lamang kaysa sa antas ng mga gulong. Bilang isang hanay ng mga mas maliit na magnet ay maaaring magsimula upang maiwasan ang robot mula sa pagmamaneho sa mga bilog.

Ang mga gulong ay dapat na umiikot sa parehong direksyon. Ngayon, subukan ito sa pisara at umiyak ng luha ng saya kung sa wakas ay gagana ito. Panahon na ngayon para sa isang maliit na tagumpay sa tagumpay.

Hakbang 7: Mas Maraming Sensors, Mas Masaya

Ngayon na ang mga motor at magnet ay mahusay na naglalaro kasama ng iba pa, oras na upang magdagdag ng ilang (walang silbi) na mga tampok sa Wipy.

1. Line sensor Gamit ang kasamang cable, ikonekta ang sensor ng linya sa breadboard tulad ng ipinahiwatig. Ang berdeng kable sa diagram ay para sa SCL at ang puti ay para sa SDA.

2. Magdagdag ng screenLet idagdag ang cute na mukha ni Wipy tulad ng ipinahiwatig.

3. Tof sensor Sa wakas, idagdag ang distansya sensor tulad ng ipinahiwatig. Madiskubre ng sensor na ito kung gaano ito kalapit sa kamay at hihinto nang naaayon. Nagbibigay din ito kay Wipy ng (nakakainis) na tampok ng pagpahid ng board sa sandaling magsimula kang gumuhit sa board.

4. I-upload ang Code

Ngayon na ang lahat ng mga sensor ay nai-hook up, maaari naming simulan ang pag-coding. I-load ang naka-attach na file ng code at tingnan ang buhay na Wipy. Mayroong mga komento sa code upang matulungan kang maunawaan ito. Tiyaking i-download ang naaangkop na mga aklatan mula sa Sketch> Isama ang Library> Pamahalaan ang Library. Ang oras ng flight (VL53L0X.h) sensor library ay matatagpuan (Dito)

5. Kapangyarihan

Upang mapagana ang mga motor at ang Arduino habang si Wipy ay masayang nagpapaparada sa whiteboard inirerekumenda namin ang isang panlabas na baterya. Maaari mong, halimbawa, ilagay ito sa tuktok na sulok ng board at magpatakbo ng mga cable sa Wipy. Kakailanganin ni Wipy ang dalawang power supply: 1 para sa Arduino at 1 para sa mga motor na ipinahiwatig sa larawan. Nagpasya kaming gumamit ng isang powerbank na naglalabas ng 2x 5V 2A. Direktang ilakip ang isa sa Arduino (alinman sa Vin, ang USB o ang powerport). Tiyaking kung nakakonekta sa Vin na mayroong sapat na lakas sa Arduino at lahat ng mga sensor.

6. Ang paglalagay ng lahat ng ito nang magkasama

Upang pagsamahin ang lahat, iminumungkahi naming i-tape ang OLED at ang sensor ng Oras ng Paglipad sa kaso at pagkatapos ay gumagamit ng dobleng panig na tape, ikonekta ang kaso sa base.

Hakbang 8: Nais mo Nang Higit Pa Mga Emosyong Wipy?

Nais na lumikha ng iyong sariling damdamin sa Wipy, narito kung paano:

1. Lumikha ng iyong kamangha-manghang mga emosyon gamit ang anumang graphics software (Adobe Photoshop, GIMP, atbp) na makakapag-save ng mga imahe ng bitmap. Siguraduhing magkaroon ng isang resolusyon na kapareho ng iyong screen. Para sa aming kaso iyon ay 128 x 32 px.
2. Susunod, kailangan naming i-convert ang mga bitmap na ito sa code. Maaari naming ang online na tool na image2cpp para doon. I-upload ang mga imaheng nais mong i-convert
3. Kapag na-upload, tiyaking tama ang mga setting tulad ng resolusyon at oryentasyon. Kapag tama na ang lahat, baguhin ang "Format ng Output ng Code" sa "Arduino Code" at tiyaking gumamit ng isang identifier na kapareho ng kung anong emosyon na nais mong palitan.
4. Kapag tapos na i-click ang "Bumuo ng Code" at palitan ang code sa Arduino Sketch.

Runner Up sa Arduino Contest 2019