SKARA- Autonomous Plus Manu-manong Robot sa Paglilinis ng Pool para sa Pool: 17 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

• Ang oras ay pera at ang manwal na paggawa ay mahal. Sa pag-usbong at pag-usad ng mga teknolohiya sa pag-aautomat, ang isang walang problema na libreng solusyon ay kailangang paunlarin para sa mga may-ari ng bahay, lipunan at club na linisin ang mga pool mula sa mga labi at dumi ng pang-araw-araw na buhay, upang mapanatili ang kanilang personal na kalinisan pati na rin mapanatili ang isang tiyak na pamantayan ng pamumuhay.
• Ang paghusay sa problemang ito sa ulo, gumawa ako ng isang manu-manong cum autonomous pool ibabaw na paglilinis ng makina. Gamit ang mga simple ngunit makabagong mekanismo, iwanan ito sa isang maruming pool magdamag at gisingin upang malinis at walang maliit na butil.
• Ang automaton ay may dalawang mga mode ng pag-andar, isang autonomous na maaaring i-on gamit ang flip ng isang pindutan sa telepono at maiwan na gawin ang trabaho nito at isa pang manu-manong mode upang makuha ang mga tukoy na piraso ng twigs at dahon kapag ang oras ay kakanyahan. Sa manual mode maaari mong gamitin ang accelerometer sa iyong telepono upang makontrol ang paggalaw ng robot na katulad ng paglalaro ng racing game sa telepono. Ang pasadyang ginawang app ay ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng Blynk app at ang mga pagbabasa ng accelerometer ay ipinapadala sa pangunahing server at pabalik sa mobile pagkatapos sa pamamagitan ng data ng paglipat ng hotspot ay ipinadala sa NodeMCU.
• Kahit ngayon, ang mga robot sa paglilinis ng tahanan ay nakikita bilang mga kakaibang kagamitan o marangyang laruan, kaya upang mabago ang pag-iisip na ito ay binuo ko ito nang mag-isa. Samakatuwid sa proyekto, ang pangunahing layunin ay ang pagdidisenyo at paggawa ng isang nagsasarili na ibabaw ng pool na may malinis na paggamit ng magagamit at murang mga teknolohiya upang mapanatili ang mahusay na gastos ng prototype at, samakatuwid ang karamihan sa mga tao ay maaaring itayo ito sa kanilang bahay na katulad ko.

Hakbang 1: Paggawa ng Mekanismo

Kilusan at Koleksyon:

• Ang pangunahing mekanismo ng aming prototype ay binubuo ng isang patuloy na umiikot na conveyor belt sa harap upang mangolekta ng mga labi at dumi.
• Dalawang motor na nagtutulak ng mga waterwheel na kinakailangan para sa lokomotion.

Pag-navigate:

• Manu-manong mode: Ang paggamit ng data ng accelerometer ng Mobile ay maaaring makontrol ang direksyon ng Skara. Samakatuwid kailangan lamang ikiling ng tao ang kanyang telepono.
• Autonomous mode: Nagpatupad ako ng isang randomized na paggalaw na pantulong sa algorithm ng pag-iwas sa balakid upang tulungan ang automaton kapag nararamdaman nito ang kalapitan sa isang pader. Ginagamit ang dalawang mga ultrasonic sensor upang makita ang mga hadlang.

Hakbang 2: Modelo ng CAD

• Ang Modelo ng CAD ay ginawa sa SolidWorks
• Mahahanap mo ang file ng cad na nakapaloob sa mga itinuturo na ito

Hakbang 3: Mga Bahagi

Mekanikal:

1. Pinutol ng Laser ang Mga Panel -2nos
2. Acrylic sheet na 4mm makapal
3. Thermocol o Polystyrene sheet
4. Pinagputol ng lathe rods
5. Curved Plastic sheet (Tapos na kahoy)
6. 3d na naka-print na mga bahagi
7. Mga tornilyo at Nuts
8. Stencil (print na "Skara")
9. Mseal- Epoxy
10. Net na tela

Mga tool:

• Papel de liha
• Pintura
• Angle Grinder
• Drill
• Mga pamutol
• Iba pang tool sa kuryente

Elektronikong:

• NodeMCU
• Mga konektor ng tornilyo: 2pin at 3pin
• Buck Converter mini 360
• Toggle Switch
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- Transistor
• 4.7K risistor
• Single Core Wire
• L293d- Motor Driver
• Ultrasonic Sensor- 2nos
• 100rpm DC motor - 3nos
• 12v Lead Acid na baterya
• Charger ng baterya
• Lupong Panghinang
• Soldering Wire
• Pamalo ng pamalo

Hakbang 4: Pag-print ng 3d

• Ang 3d na pag-print ay ginawa ng isang printer sa bahay na binuo ng isa sa aking kaibigan
• Maaari kang makahanap ng 4 na mga file na kailangang naka-print na 3d

• Ang mga bahagi ay naka-print sa 3d sa pamamagitan ng pag-convert ng 3d CAD file sa stl format.

• Ang waterwheel ay may isang intuitive na disenyo na may mga palakang hugis ng airfoil upang mapalitan ang tubig nang mas mahusay kaysa sa tradisyunal na mga disenyo. Nakakatulong ito sa pagguhit ng mas kaunting pagkarga mula sa motor pati na rin ang pagtaas ng bilis ng lokomotion ng automaton na kapansin-pansin.

Hakbang 5: Mga Laser Cut Panel at Lathe Rods

Mga Panel sa gilid:

• Upang gawing isang katotohanan ang pag-render ng CAD, ang mga materyales na pipiliin para sa konstruksyon ng prototype ay dapat isaalang-alang nang maingat, na isinasaalang-alang na ang buong istraktura ay kinakailangan upang magkaroon ng isang net positibong buoyancy.
• Ang pangunahing istraktura ay makikita sa pigura. Ang paunang pagpipilian para sa frame ay upang pumunta sa serye ng Aluminium 7 dahil sa mas magaan na timbang, mas mahusay na paglaban sa kaagnasan at mas mahusay na istruktura na mahigpit. Gayunpaman, dahil sa hindi magagamit na materyal sa lokal na merkado, kinailangan kong gawin ito sa Mild Steel.
• Ang Side Frame Cad ay na-convert sa format na. DXF at ibinigay sa vendor. Maaari mong makita ang file na nakapaloob sa itinuturo na ito.
• Ang paggupit ng laser ay tapos na sa LCG3015
• Maaari ka ring magbigay ng laser cutting sa website na ito (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Lathe Rods:

• Ang mga tungkod na nag-uugnay sa dalawang panel at sinusuportahan ang basurahan ay ginawa ng lathe machining mula sa lokal na tindahan ng katha.
• Kabuuang 4 na baras ang kinakailangan

Hakbang 6: Pagtatayo ng Bin

• Ang bin ay ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga acrylic sheet na pinutol gamit ang mga tool ng kuryente na may sukat na kumukuha ng sanggunian mula sa pagguhit ng CAD.
• Ang mga indibidwal na mga seksyon ng hiwa ng basura ay tipunin at natigil gamit ang industriya na marka ng tubig na lumalaban sa epoxy dagta.
• Ang buong chassis at ang mga bahagi nito ay pinagsama kasama ang tulong ng 4mm stainless steel bolts at 3 stainless steel studs. Ang mga nut na ginamit ay self-positive locking upang maiwasan ang pagsunod sa anumang kalikasan.
• Ang pabilog na butas sa 2 gilid ng mga sheet ng acrylic ay ginawa upang ilagay ang mga motor

• Ang enclosure ng baterya at electronics ay pinuputol mula sa 1mm plastic sheet at nakabalot sa chassis. Ang mga pagbubukas para sa mga wire ay maayos na selyadong at insulated.

Hakbang 7: Pagpapalutang

• Ang huling sangkap na nauugnay sa pulos na istraktura ay ang mga aparato ng flotation na ginagamit upang bigyan ang buong prototype ng isang positibong buoyancy pati na rin mapanatili ang gitna ng grabidad sa humigit-kumulang na geometric center ng buong prototype.
• Ang mga aparato ng flotation ay gawa-gawa sa labas ng polystyrene (thermocol). Ginamit ang papel na buhangin upang maayos na hubugin ang mga ito
• Pagkatapos ay naka-attach ang mga ito sa frame sa mga lokasyon sa pamamagitan ng paggamit ng mSeal sa pamamagitan ng pagkalkula ng pagsasaalang-alang sa mga hadlang sa itaas.

Hakbang 8: Suporta ng Ultrasonic Sensor

• Ito ay naka-print na 3d at ang mga plate sa likuran ay ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga plate na lata
• Nakalakip ito sa pamamagitan ng paggamit ng mseal (isang uri ng epoxy)

Hakbang 9: Elektronika

• Ang 12V lead acid na baterya ay ginagamit upang paandarin ang buong system
• Nakakonekta ito nang kahanay sa buck converter at L293d motor controller
• Ang Buck converter ay nagko-convert ng 12v hanggang 5v para sa system
• Ginamit ang IRF540n mosfet bilang digital switch upang makontrol ang motor ng conveyor belt
• Ginagamit ang NodeMCU bilang pangunahing microcontroller, kumokonekta ito sa mobile sa pamamagitan ng paggamit ng WiFi (hotspot)

Hakbang 10: Conveyor Belt

• Ginawa ito sa pamamagitan ng paggamit ng netong tela na binili mula sa lokal na tindahan
• Ang tela ay pinutol ng isang nakakabit sa isang pabilog na paraan upang gawin ay tuluy-tuloy

Hakbang 11: Pagpipinta

Ang Skara ay ipininta sa pamamagitan ng paggamit ng mga sintetikong pintura

Hakbang 12: Skara Symbol Laser Cut

• Ang Stencil ay pinutol ng paggamit ng homemade laser na gawa ng aking kaibigan.
• Ang materyal kung saan nagawa ang paggupit ng laser ay sheet sheet

Hakbang 13: Pag-coding

Mga Bagay na Paunang Pag-coding:

• Para sa proyektong ito ginamit ko ang Arduino IDE para sa pag-program ng aking NodeMCU. Ito ang mas madaling paraan kung gumamit ka na ng Arduino dati, at hindi mo kakailanganin upang matuto ng isang bagong wika sa pagprograma, tulad ng halimbawa ng Python o Lua.

• Kung hindi mo pa nagagawa ito bago, kailangan mo munang magdagdag ng suporta sa board ng ESP8266 sa Arduino software.
• Mahahanap mo ang pinakabagong bersyon para sa Windows, Linux o MAC OSX sa website ng Arduino: https://www.arduino.cc/en/main/softwareI-download ito nang libre, i-install ito sa iyong computer at ilunsad ito.
• Ang Arduino IDE ay mayroon nang suporta sa maraming iba't ibang mga board: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún, atbp. Kaya upang mai-upload ang iyong mga code sa isang base board ng ESP8266, kailangan mong idagdag muna ang mga pag-aari nito sa software ng Arduino. Mag-navigate sa File> Mga Kagustuhan (Ctrl +, sa Windows OS); Idagdag ang sumusunod na URL sa Karagdagang Mga Boards Manager textbox (ang isa sa ilalim ng window ng Mga Kagustuhan):

• Kung ang blangko ng teksto ay hindi blangko, nangangahulugan ito na nagdagdag ng iba pang mga board dati sa Arduino IDE dati. Magdagdag ng isang kuwit sa dulo ng nakaraang URL at ang isa sa itaas.

• Pindutin ang pindutan na "Ok" at isara ang Window ng Mga Kagustuhan.
• Mag-navigate para sa Mga Tool> Lupon> Mga Board Manager para sa pagdaragdag ng iyong board na ESP8266.
• I-type ang "ESP8266" sa kahon ng teksto ng paghahanap, piliin ang "esp8266 sa pamamagitan ng Komunidad ng ESP8266" at i-install ito.
• Ngayon ang iyong Arduino IDE ay magiging handa na upang gumana sa maraming mga board ng pag-unlad na nakabatay sa ESP8266, tulad ng pangkaraniwang ESP8266, NodeMcu (na ginamit ko sa tutorial na ito), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos, atbp.
• Sa proyektong ito, ginamit ko ang Blynk library. Ang library ng Blynk ay dapat na manu-manong nai-install. I-download ang Blynk library sa https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… I-zip ang file, at kopyahin ang mga folder sa mga folder ng aklatan / tool ng Arduino IDE.

Pangunahing Coding:

• Kailangan mong i-update ang Blynk auth key at ang iyong mga kredensyal sa WiFi (ssid at password) bago i-upload ang code.

• I-download ang code at mga aklatan na ibinigay sa ibaba.
• Buksan ang ibinigay na code ("pangwakas na code") sa Arduino IDE at i-upload ito sa NodeMCU.
• Ang ilang mga sensor ng smartphone ay maaari ding magamit sa Blynk. Sa oras na ito nais kong gamitin ang accelerometer nito upang makontrol ang aking robot. Ikiling ang telepono at ang robot ay liliko pakaliwa / pakanan o sumulong / paatras.

Hakbang 14: Paliwanag ng Code

• Sa proyektong ito kailangan ko lamang gamitin ang mga aklatan ng ESP8266 at Blynk. Ang mga ito ay idinagdag sa simula ng code.
• Kakailanganin mong i-configure ang iyong key ng pahintulot sa Blynk at mga kredensyal ng Wi-Fi. Sa ganitong paraan maaabot ng iyong ESP8266 ang iyong Wi-Fi router at maghintay para sa mga utos mula sa Blynk server. Palitan ang "i-type ang iyong sariling code ng pagpapahintulot", XXXX at YYYY ng iyong auth key (matatanggap mo ito sa iyong e-mail), SSID at password ng iyong Wi-Fi network.
• Tukuyin ang mga pin ng NodeMCU na konektado sa h-tulay. Maaari mong gamitin ang literal na halaga (D1, D2, atbp.) Ng numero ng GPIO ng bawat pin.

Hakbang 15: I-setup ang Blynk

• Ang Blynk ay isang serbisyo na idinisenyo para sa pagkontrol ng hardware nang malayuan sa isang koneksyon sa internet. Pinapayagan ka nitong gawing madali ang mga gadget ng Internet of Things, at sumusuporta sa maraming mga hardwares, tulad ng Arduinos, ESP8266, Raspberry Pi, atbp.
• Maaari mo itong gamitin upang magpadala ng data mula sa isang Android o iOS smartphone (o tablet) sa malayuang aparato. Maaari mo ring basahin, iimbak, at ipakita ang data na nakuha ng iyong mga harware sensor, halimbawa.
• Ang Blynk App ay ginagamit para sa paglikha ng interface ng gumagamit. Mayroon itong iba't ibang mga widget: mga pindutan, slider, joystick, ipinapakita, atbp. Ang mga gumagamit ay nag-drag at i-drop ang widget sa dashboard at lumikha ng isang pasadyang graphic interface para sa maraming mga proyekto.
• Mayroon itong konsepto na 'enerhiya'. Nagsisimula ang mga gumagamit sa 2000 libreng mga puntos ng enerhiya. Ang bawat ginamit na widget (sa anumang proyekto) ay gumagamit ng ilang enerhiya, sa gayon ay nililimitahan ang maximum na bilang ng mga widget na ginamit sa mga proyekto. Ang isang pindutan, halimbawa, ay kumonsumo ng 200 puntos ng enerhiya. Sa ganitong paraan, ang isa ay maaaring lumikha ng isang interface na may hanggang sa 10 mga pindutan halimbawa. Ang mga gumagamit ay maaaring bumili ng labis na mga puntos ng enerhiya, at lumikha ng mas kumplikadong mga interface at / o maraming iba't ibang mga proyekto.
• Ang mga utos mula sa Blynk App ay na-upload sa Blynk Server sa internet. Ang isa pang hardware (isang NodeMCU, halimbawa) ay gumagamit ng Blynk Library upang basahin ang mga utos mula sa server at magsagawa ng mga pagkilos. Ang hardware ay maaari ding ilang data sa server, na maaaring ipakita sa App.
• Mag-download ng Blynk app para sa Android o iOS mula sa mga sumusunod na link: https://play.google.com/store/apps/details?id=cc….
• I-install ang app at Lumikha ng isang bagong account. Pagkatapos nito ay handa ka nang lumikha ng iyong unang proyekto. Kakailanganin mo ring i-install ang mga aklatan ng Blynk at upang makuha ang auth code. Ang pamamaraan upang mai-install ang library ay inilarawan sa nakaraang hakbang.
• · Ginagamit ang pagpapaandar ng BLYNK_WRITE (V0) upang mabasa ang mga halaga ng accelerometer. Ang pagpabilis sa y-axis ay ginamit upang makontrol kung ang robot ay dapat na lumiko sa kanan / kaliwa, at ang acceleration ng z-axis ay ginamit upang makita kung ang robot ay dapat na sumulong / paatras. Kung ang mga halaga ng threshold ay hindi lumampas, ang mga motor ay titigil.
• Mag-download ng blynk app sa mobile I-drag ang object ng accelerometer mula sa Widget Box at i-drop ito sa dashboard. Sa ilalim ng Mga Setting ng Button magtalaga ng isang virtual pin bilang output. Gumamit ako ng virtual pin V0. Dapat kang makakuha ng Auth Token sa Blynk App.
• Pumunta sa Mga Setting ng Proyekto (icon ng nut). Para sa Manu-manong / Autonomous na butones na ginamit ko ang V1 sa app Para sa Conveyor belt ginamit ko ang V2 bilang output.
• Maaari kang makakita ng isang screenshot ng pangwakas na app sa mga larawan.

Hakbang 16: Pangwakas na Assembly

Ikinabit ko lahat ng mga bahagi

Samakatuwid ang proyekto ay tapos na

Hakbang 17: Mga Kredito

Nais kong pasalamatan ang aking mga kaibigan para sa:

1. Zeeshan Mallick: Pagtulong sa akin sa modelo ng CAD, manufacturing ng chassis

2. Ambarish Pradeep: Sumulat ng Nilalaman

3. Patrick: 3d Pagpi-print at Laser Cutting

Pangalawang Gantimpala sa IoT Hamon