SKARA- Autonoomne pluss basseini puhastusrobot: 17 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

• Aeg on raha ja füüsiline töö on kallis. Automatiseerimistehnoloogiate tuleku ja arenguga tuleb majaomanikel, seltsidel ja klubidel välja töötada probleemivaba lahendus basseinide puhastamiseks igapäevaelu prahist ja mustusest, isikliku hügieeni säilitamiseks ja teatud elatustaseme säilitamiseks.
• Selle dilemmaga silmitsi seistes töötasin välja käsitsi autonoomse basseinipinna puhastusmasina. Lihtsate, kuid uuenduslike mehhanismide abil jätke see ööseks määrdunud basseini ja ärgake puhtaks ja täpideta.
• Automaatil on kaks funktsionaalsusrežiimi, üks autonoomne, mida saab telefoni nupuvajutusega sisse lülitada ja oma töö tegemiseks järelevalveta jätta, ja teine käsitsi režiim, et saada need konkreetsed oksatükid ja lehed, kui aeg on ülioluline. Käsirežiimis saate oma telefonis kiirendusmõõturit kasutada, et juhtida roboti liikumist sarnaselt telefonis võidusõidumänguga. Eritellimusel valmistatud rakendus valmistati Blynk rakenduse abil ja kiirendusmõõturi näidud saadetakse peaserverisse ja tagasi mobiilile, seejärel saadetakse leviala kaudu lülitusandmed NodeMCU -le.
• Isegi tänapäeval peetakse kodumajapidamises kasutatavaid puhastusroboteid eksootilisteks seadmeteks või luksusmänguasjadeks, nii et selle mõtteviisi muutmiseks töötasin selle ise välja. Seega oli projekti peamine eesmärk kavandada ja toota autonoomne basseinipinna puhastusvahend, kasutades olemasolevaid ja odavaid tehnoloogiaid, et kogu prototüüp oleks kulutõhus ja seega saaks enamik inimesi seda oma kodus ehitada nagu mina.

Samm: töömehhanism

Liikumine ja kogumine:

• Meie prototüübi põhimehhanism koosneb pidevalt pöörlevast konveierilindist, mis kogub prahti ja mustust.
• Kaks mootorit, mis juhivad liikumiseks vajalikke veerattaid.

Navigeerimine:

• Käsitsi režiim: kasutades Mobile kiirendusmõõturi andmeid, saate kontrollida Skara suunda. Seetõttu peab inimene lihtsalt telefoni kallutama.
• Autonoomne režiim: olen rakendanud juhusliku liikumise, mis täiendab takistuste vältimise algoritmi, et aidata automaati, kui see tuvastab seina. Takistuste tuvastamiseks kasutatakse kahte ultraheliandurit.

2. samm: CAD -mudel

• CAD mudel tehti SolidWorksis
• Cad -faili leiate käesolevast juhendist

3. samm: komponendid

Mehaaniline:

1. Laserlõigatud paneelid -2nos
2. 4 mm paksune akrüülleht
3. Termokooli või polüstüreeni leht
4. Treipingi lõigatud vardad
5. Kaarjas plastleht (puidust viimistlus)
6. 3D trükitud osad
7. Kruvid ja mutrid
8. Šabloon ("Skara" trükk)
9. Mseal- epoksü
10. Netikangas

Tööriistad:

• Liivapaber
• Värvid
• Nurklihvija
• Puurida
• Lõikurid
• Muu elektriline tööriist

Elektroonika:

• NodeMCU
• Kruvipistikud: 2- ja 3 -pin
• Buck Converter mini 360
• Lüliti
• IRF540n- Mosfet
• BC547b- transistor
• 4.7K takisti
• Ühetuumaline traat
• L293d- mootorijuht
• Ultraheli andur- 2NOS
• 100 p / min alalisvoolumootor - 3nos
• 12v pliiaku
• Akulaadija
• Jootmislaud
• Jootetraat
• Jootmisvarras

Samm: 3D -printimine

• 3D -printimist tegi kodus kokku pandud printer, mille tegi üks mu sõber
• Leiate 4 faili, mis tuleb printida 3D -vormingus

• Osad trükiti 3D -vormingus, teisendades 3D CAD -faili stl -vormingusse.

• Vesirattal on intuitiivne konstruktsioon koos õhurullide kujuga uimedega, mis tõrjuvad vett välja tõhusamalt kui traditsioonilised mudelid. See aitab tõmmata mootorilt vähem koormust ja suurendab märgatavalt automaadi liikumiskiirust.

Samm: laserlõigatud paneelid ja treipingid

Külgpaneelid:

• CAD -i renderdamise reaalsuseks muutmiseks tuli prototüübi konstruktsiooni jaoks valitud materjale hoolikalt kaaluda, pidades silmas, et kogu konstruktsioonil peab olema positiivne ujuvus.
• Põhistruktuuri saab näha jooniselt. Raami esialgne valik oli kasutada Aluminium 7 seeriat selle kergema kaalu, parema korrosioonikindluse ja parema konstruktsiooni jäikuse tõttu. Kuna aga kohalikul turul polnud materjali saadaval, pidin selle valmistama Mild Steeliga.
• Side Frame Cad teisendati. DXF -vormingusse ja anti müüjale. Selle juhendi lisatud faili leiate.
• Laserlõige tehti LCG3015 abil
• Sellel veebisaidil saate teha ka laserlõikust (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

Treipingi vardad:

• Vardad, mis ühendavad kahte paneeli ja toetavad prügikasti, valmistati kohalikus tootmispoes treipingi abil.
• Kokku oli vaja 4 varrast

6. samm: prügikasti ehitamine

• Prügikasti valmistamisel kasutatakse akrüüllehti, mis lõigati elektritööriistadega ja mille mõõtmed vastavad CAD -joonisele.
• Prügikasti üksikud lõigatud osad on kokku pandud ja kokku kleebitud, kasutades tööstuskvaliteediga veekindlat epoksüvaiku.
• Kogu šassii ja selle komponendid on kokku pandud 4 mm roostevabast terasest poltide ja 3 roostevabast terasest naastude abil. Kasutatavad pähklid lukustuvad isepositiivselt, et vältida nõuetele vastavust.
• Mootorite paigaldamiseks tehti ümmargune auk akrüüllehtede kahest küljest

• Seejärel lõigatakse aku ja elektroonika korpus 1 mm plastikust lehest ja pakitakse šassii. Juhtmete avad on korralikult suletud ja isoleeritud.

7. samm: hõljumine

• Viimane puhtalt struktuuriga seotud komponent on ujukiseadmed, mida kasutatakse kogu prototüübi positiivse ujuvuse tagamiseks ning selle raskuskeskme säilitamiseks ligikaudu kogu prototüübi geomeetrilise keskpunkti suhtes.
• Ujuvvahendid valmistati polüstüreenist (termokool). Nende õigeks vormimiseks kasutati liivapaberit
• Seejärel kinnitati need raamile asukohtades, kasutades mSeali, arvutades ülaltoodud piiranguid.

8. samm: ultraheli anduri tugi

• See oli 3D -trükitud ja tagaplaadid valmistati tinaplaatide abil
• See kinnitati mseali (teatud tüüpi epoksü) abil

9. samm: elektroonika

• Kogu süsteemi toiteks kasutatakse 12 V pliiaku
• See ühendati paralleelselt buck -muunduri ja L293d mootorikontrolleriga
• Buck -muundur muudab süsteemi jaoks 12v kuni 5v
• IRF540n mosfet kasutatakse digitaalse lülitina konveierilindi mootori juhtimiseks
• NodeMCU -d kasutatakse peamise mikrokontrollerina, see ühendub mobiiliga WiFi kaudu (leviala)

Samm: konveierilint

• See valmistati kohalikust poest ostetud võrkkangast
• Kangas lõigati kinnitatud ringikujuliselt, et see oleks pidev

11. samm: maalimine

Skara värviti sünteetiliste värvidega

12. samm: Skara sümboli laserlõikamine

• Šabloon lõigati mu sõbra tehtud omatehtud laseriga.
• Materjal, millele laserlõikus tehti, on kleebisleht

Samm 13: kodeerimine

Eelkodeerimise asjad:

• Selle projekti jaoks kasutasin oma NodeMCU programmeerimiseks Arduino IDE -d. See on lihtsam viis, kui olete juba varem Arduinot kasutanud ja te ei pea õppima uut programmeerimiskeelt, näiteks Python või Lua.

• Kui te pole seda kunagi varem teinud, peate esmalt lisama Arduino tarkvarale ESP8266 tahvli toe.
• Windowsi, Linuxi või MAC OSX -i uusima versiooni leiate Arduino veebisaidilt: https://www.arduino.cc/en/main/softwareLaadige see tasuta alla, installige see arvutisse ja käivitage see.
• Arduino IDE toetab juba paljusid erinevaid tahvleid: Arduino Nano, Mine, Uno, Mega, Yún jne. Kahjuks pole ESP8266 nende toetatud arendusplaatide hulgas vaikimisi. Nii et koodide üleslaadimiseks ESP8266 põhiplaadile peate esmalt lisama selle atribuudid Arduino tarkvarasse. Liikuge menüüsse Fail> Eelistused (Ctrl +, Windows OS); Lisage täiendavate tahvlite halduri tekstikasti järgmine URL (see, mis asub akna Eelistused allosas):
• Kui tekstikast ei olnud tühi, tähendab see, et Arduino IDE -s oli varem teisi tahvleid juba lisatud. Lisage eelmise ja ülaltoodud URL -i lõppu koma.
• Vajutage nuppu "OK" ja sulgege eelistuste aken.
• ESP8266 tahvli lisamiseks navigeerige Tööriistad> Tahvel> Tahvlite haldur.
• Sisestage otsingukasti "ESP8266", valige "esp8266 by ESP8266 Community" ja installige see.
• Nüüd on teie Arduino IDE valmis töötama paljude ESP8266 -põhiste arendusplaatidega, nagu üldised ESP8266, NodeMcu (mida ma selles õpetuses kasutasin), Adafruit Huzzah, Sparkfun Thing, WeMos jne.
• Selles projektis kasutasin Blynki raamatukogu. Blynk raamatukogu tuleks installida käsitsi. Laadige Blynki teek alla aadressilt https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… Pakkige fail lahti ja kopeerige kaustad Arduino IDE raamatukogude/tööriistade kaustadesse.

Peamine kodeerimine:

• Enne koodi üleslaadimist peate värskendama Blynk'i autentimisvõtit ja WiFi -mandaati (ssid ja parool).
• Laadige alla kood ja teegid.
• Avage pakutud kood ("lõplik kood") Arduino IDE -s ja laadige see NodeMCU -sse.

• Mõnda nutitelefoni andurit saab kasutada ka koos Blynkiga. Seekord tahtsin oma kiirendusmõõturit kasutada oma roboti juhtimiseks. Kallutage telefoni ja robot pöörab vasakule/paremale või liigub edasi/tagasi.

14. samm: koodi selgitamine

• Selles projektis pidin kasutama ainult ESP8266 ja Blynk raamatukogusid. Need lisatakse koodi algusesse.
• Peate konfigureerima oma Blynk autoriseerimisvõtme ja WiFi-mandaadi. Nii pääseb teie ESP8266 teie WiFi-ruuterisse ja ootab Blynk-serveri käske. Asendage "sisestage oma autoriseerimiskood", XXXX ja YYYY oma autentimisvõtmega (saate selle oma e-posti aadressile), oma WiFi-võrgu SSID ja parooli.
• Määratlege h-sillaga ühendatud NodeMCU tihvtid. Võite kasutada iga tihvti GPIO numbri sõnasõnalist väärtust (D1, D2 jne).

Samm: seadistage Blynk

• Blynk on teenus, mis on mõeldud riistvara kaugjuhtimiseks Interneti -ühenduse kaudu. See võimaldab teil hõlpsasti asjade Interneti vidinaid luua ja toetab mitut riistvara, nagu Arduinos, ESP8266, Raspberry Pi jne.
• Saate seda kasutada andmete saatmiseks Androidi või iOS -i nutitelefonist (või tahvelarvutist) kaugseadmesse. Samuti saate lugeda, salvestada ja kuvada näiteks oma harware andurite saadud andmeid.
• Rakendust Blynk kasutatakse kasutajaliidese loomiseks. Sellel on palju vidinaid: nupud, liugurid, juhtnupp, kuvarid jne. Kasutajad lohistavad vidina armatuurlauale ja loovad kohandatud graafilise liidese paljude projektide jaoks.
• Sellel on energia mõiste. Kasutajad alustavad 2000 tasuta energiapunktiga. Iga vidin (mis tahes projektis) tarbib teatud energiat, piirates seega projektides kasutatavate vidinate maksimaalset arvu. Näiteks nupp kulutab 200 energiapunkti. Nii saab luua näiteks kuni 10 nupuga liidese. Kasutajad saavad osta täiendavaid energiapunkte ning luua keerulisemaid liideseid ja/või mitut erinevat projekti.
• Rakenduse Blynk käsud laaditakse Interneti kaudu üles Blynk Serverisse. Teine riistvara (näiteks NodeMCU) kasutab Blynk Libraries'i, et neid käske serverist lugeda ja toiminguid teha. Riistvara saab serverisse ka mõningaid andmeid, mida võidakse rakenduses kuvada.
• Laadige Blynk rakendus Androidile või iOS -ile alla järgmistelt linkidelt:
• Installige rakendus ja looge uus konto. Pärast seda olete valmis oma esimese projekti looma. Samuti peate installima Blynk raamatukogud ja hankima autentimiskoodi. Raamatukogu installimise protseduuri kirjeldati eelmises etapis.
• · Kiirendusmõõturi väärtuste lugemiseks kasutati funktsiooni BLYNK_WRITE (V0). Y-telje kiirendust kasutati selleks, et kontrollida, kas robot peaks paremale/vasakule pöörama, ja z-telje kiirendust kasutatakse selleks, et näha, kas robot peaks liikuma edasi/tagasi. Kui läviväärtusi ei ületata, peatuvad mootorid.

• Laadige blynk -rakendus mobiilselt lohistage vidiniboksist kiirendusmõõturi objekt ja kukutage see armatuurlauale. Määrake nupu seadete all väljundiks virtuaalne nööpnõel. Kasutasin virtuaalset tihvti V0. Peaksite hankima rakenduse Blynk Auth Tokeni.

• Avage projekti sätted (mutriikoon). Käsitsi/autonoomse nupu jaoks olen rakenduses V1 kasutanud Konveierilindi jaoks väljundina V2.
• Piltidel näete lõpliku rakenduse ekraanipilti.

16. etapp: lõplik kokkupanek

Kinnitasin kõik osad

Seega on projekt lõpetatud

17. samm: krediidid

Tahaksin tänada oma sõpru:

1. Zeeshan Mallick: Aitab mind CAD -mudeli valimisel, šassii valmistamisel

2. Ambarish Pradeep: Sisu kirjutamine

3. Patrick: 3D printimine ja laserlõikamine

IoT Challenge teine auhind