Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 sammu (piltidega)

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

Autor: Evan Guan, Terence Lo ja Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Sissejuhatus ja motivatsioon

Sweepy stuudiopuhastusvahend loodi vastuseks arhitektuuristuudio kaootilistele tingimustele, mille jätsid maha barbaarsed õpilased. Kas olete väsinud sellest, kui räpane stuudio arvustuste ajal on? No ära rohkem ütle. Sweepy abil peate selle seadistama ja unustama. Stuudio saab brändi uueks kiiremini kui ühe projekti mudeli valmimine.

Sweepy on eneseteadlik ja liigub ringi, pühkides kõik prügi ja jäägid teie südamesoovile tänu kahele ultrahelisensorile, mis käsib seinale lähenemisel sisse lülitada. Vajad Sweepyt, et rohkem tööd teha? Pole probleemi, lihtsalt karju selle peale. Sweepy kuulab pidevalt oma keskkonda tänu heliandurile. Teatud müra läve saavutamine viib Sweepy vihasesse režiimi, pühib ja liigub lühikese aja jooksul kiiremini.

Stuudio ilma Sweepy'ta on räpane.

‏‏‎ ‎

Osad, materjalid ja tööriistad

Enamiku selle loendi osadest leiate ELEGOO UNO R3 projekti stardikomplektist. Muid osi saab osta Creatron Inc. -st või teistest elektroonikapoodidest.

‏‏‎ ‎

Komponendid

x1 ELEGOO UNO R3 Juhtpaneel

x1 Prototüübi laiendusmoodul

x1 ultraheliandur (HC-SR04)

x1 helianduri moodul (KY-038)

x2 DC N20 mootorid (ROBOT-011394)

x1 Micro Servo Mootor 9G (SG90)

x1 LCD -moodul (1602A)

x1 9V aku

x2 60x8mm kummist rattad (UWHLL-601421)

x1 vaba ratas (64mm kõrgus)

x1 pühkimishari (käepideme kõrgus 12 mm)

x2 NPN transistorid (PN2222)

x3 takistid (220Ω)

x2 dioodid (1N4007)

x1 Potentsiomeeter (10K)

x15 Leivaplaadi hüppajajuhtmed

x26 Naine-mees Dupont Traadid

‏‏‎ ‎

Materjalid

x1 3 mm vineerileht (laservoodi suurus 18 "x 32")

x6 M3 kruvi (YSCRE-300016)

x4 M3 mutrit (YSNUT-300000)

x6 M2.5 kruvi (YSCRE-251404)

x6 M2.5 mutrid (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Tööriistad

Kruvikeeraja komplekt

Kuum liimipüstol

‏‏‎ ‎

Varustus

Arvuti

3D printer

Laserlõikur

‏‏‎ ‎

Tarkvara

Arduino IDE

Samm: loogika mõistmine

Vooluring

ELEGOO UNO R3 kontrollerplaat on roboti "aju", milles kood laaditakse üles ja töödeldakse. Kinnitage selle ülaosale prototüübi laiendusplaat ja väike leivaplaat. Andurite ja ajamitega suhtlemiseks ühendatakse komponendid leivaplaadi ja juhtmete kaudu.

Eespool on skeem Sweepy õnnelikuks tegemiseks vajalikust vooluringist. Pöörake erilist tähelepanu juhtmete sisendile ja väljundile. See aitab jälgida traati, vaadates selle värvi. Vale ühendus võib põhjustada Sweepy valesti toimimise või halvemal juhul kahjustada teie elektroonikat lühise tõttu.

‏‏‎ ‎

Programmeerimine

Allpool on Sweepy käivitamiseks vajalik kood. Avage fail Arduino IDE -s ja laadige see üles ELEGOO UNO R3 juhtpaneelile. Selleks peate ühendama kontrolleriplaadi arvutiga USB -kaabli kaudu. Veenduge, et valitud on õige port, minnes rippmenüüst Tööriistad ja port. Enne Sweepy ehitamist laadige kood kindlasti üles, et vältida 3D -prinditud korpuses viibimist USB -kaabli ühendamisega.

Koodi muutujaid pole soovitatav muuta, kui teil pole kogemusi või teate, mida teete.

Samm: kõigi osade, materjalide ja tööriistade kogumine

Projekti alustamiseks koguge kõik ülaltoodud loendis kirjeldatud osad, materjalid ja tööriistad. Nagu varem mainitud, on enamik loendi osi saadaval nii ELEGOO UNO R3 stardikomplektis kui ka Creatron Inc. -s või muudes elektroonikapoodides.

On väga soovitatav alustada 3D -printimist võimalikult varakult, kuna protsess võib lõpule viia mitu tundi. Soovitatavad seaded on: 0,16 mm kihi kõrgus, 20% täidis ja 1,2 mm seinapaksus koos servade ja tugedega. 3D -prindifail on lisatud allpool.

Ka laserlõikamine võib võtta palju aega, nii et alustage kindlasti varakult. Laserlõigatud viil sisaldab ka kihti juhendi söövitamiseks, mis tagab õige komponendi paigaldamise õigesse kohta. Kontrollige kindlasti veel kord, mida lõigatakse ja mida söövitatakse, muutes sobivalt võimsuse ja kiiruse seadeid. Allpool on lisatud ka laserlõikamisviil.

Kuigi me kasutasime oma roboti jaoks vineeri, kasutage julgelt mis tahes teile meelepärast materjali, näiteks akrüüli, kui selle paksus on umbes 3 mm.

3. samm: alusplaadi kinnitamine

Kandke alusplaadi ümbermõõdule liimi ja kinnitage see 3D -prinditud korpuse põhja külge. Joondage need kaks osa nii hoolikalt kui võimalik, tagades ühtlasi, et laserlõikega söövitusjuhik on ülespoole suunatud.

4. samm: alusplaadi komponentide paigaldamine

Kui alusplaat on nõuetekohaselt kinnitatud, võime alustada elektroonikakomponentide esimese ringi ühendamist. See hõlmab ratastega alalisvoolumootoreid, servomootorit, LCD -ekraani ja akut. Alusplaadile on lisatud laserlõikega söövitusjuhend, mis tagab komponentide õige paigutuse teie mugavuse huvides. Vooluahela lihtsustamiseks tuleks komponendid kinnitada nende vastavate juhtmetega, mis on juba ühendatud.

Rattad peaksid libisema mõlemasse külje kahte pilusse, alalisvoolumootor sissepoole. Kinnitage see kaasasolevate valgete klambritega, kasutades kummagi jaoks kahte kruvi ja mutrit (M2.5).

Servomootor tuleks samuti kinnitada samade kruvide ja mutritega (M2.5), tagades samal ajal, et alt väljaulatuv valge hammasratas asub roboti esiküljel. See võimendab harja pühkimist.

LCD -ekraan peaks libisema korpuse esitaskusse, tihvtid allapoole. Kinnitage see mõne nurga kuuma liimiga.

Lõpuks peaks akupakett libisema korpuse tagataskusse nii, et sisse- ja väljalüliti on väljapoole aukude väljalülitamisel. See võimaldab robotit sisse ja välja lülitada.

Samm: tugiplaadi kinnitamine

Järgmisena on aeg Sweepy "aju" kindlustada. Paigaldage nelja kruvi ja mutri (M3) abil UNO R3 juhtpaneel ja prototüübi laiendusmoodul tugiplaadi ülaosale. See toimiks korpuse teisel korrusel. Enne seda peaks Arduino IDE -kood juba tahvlile üles laadima ja kasutamiseks valmis olema.

Lükake tugiplaat ülalt korpusesse, kuni see toetub õigele kõrgusele, et see jääks 3D -prindikorpusesse integreeritud kolmele servale. Kinnitage see plaat kahe kruviga (M3) läbi mõlema otsa aukude.

Keerake juhtmed alusplaadil olevatest komponentidest üles ja läbi tugiplaadi aukude. Vedelkristallekraani ja servomootori juhtmed peaksid läbi eesmise augu, alalisvoolumootori juhtmed aga läbi külgmiste avade. Akujuhtmed võivad soovi korral mõlemast august läbi minna.

6. samm: lõplike elektroonikakomponentide paigaldamine

Kuuma liimi abil kinnitage kaks ultraheliandurit korpuse esiküljele, nii et päästik ja kajamoodulid ulatuvad aukudest või "silmadest" välja. Ühe anduri tihvtid peaksid olema ülespoole ja teine allapoole, nagu näitab tugiplaadi auk. Selle eesmärk on tagada, et kaja- ja käivitusmoodulid oleksid korpuses sümmeetrilised signaalide saatmisel ja vastuvõtmisel.

Lõpuks tupsutage kuuma liimi helianduri tagaküljele ja kinnitage see korpuse siseküljel asuva pesa külge. Mikrofoni ülaosa peaks asuma korpuse serva ülaosaga, nii et Sweepy korki saaks peale panna. Mikrofon joonduks korgi avaga, nagu näete hiljem.

Samm: juhtmed, juhtmed ja muud juhtmed

Järgmine samm on vaieldamatult kõige raskem, kuid kõige olulisem osa Sweepy hea ja õnneliku olemuse tagamisel: vooluring. Kasutades juhendina käesoleva juhendi ülaosas olevat Fritzingu diagrammi, ühendage kõik komponentide juhtmed prototüübi laiendusmooduliga.

Enne toitekaabli ühendamist plaadiga veenduge, et aku lüliti on välja lülitatud. Kuna kood peaks juba tahvlile üles laaditud olema, ei suudaks Sweepy koristada oma põnevust puhastamiseks ja hakkaks tööle kohe pärast toite saamist, isegi kui töötate veel juhtmetega.

Pöörake erilist tähelepanu iga juhtme sisenditele ja väljunditele. See aitab kasutada traadi värvi, et seda oma teel jälgida.

Samm: liikuvate osade lisamine

Nüüd on Sweepy tagaratta ja pühkimisharja aeg.

Tagumine ratas peaks olema ratas, mis saab vabalt ringi liikuda. See peaks olema ülalt alla umbes 6,4 cm kõrgune, kuid tolerants võib olla suur sõltuvalt sellest, kui suurt allapoole suunatud jõudu soovite harjale avaldada. Kinnitage see tugiplaadi alla läbi alusplaadi augu.

Pühkimishari on ka suure tolerantsusega, kuid käepide peaks istuma maapinnast umbes 1,2 cm kaugusel. Käepide peaks olema ka umbes 10 cm pikk, et vältida selle tagasilöögi ja neljanda korpuse löömist. Kinnitage see servomootori komplekti kuuluva valge kangi külge liimiga.

9. samm: piirake see kõik välja

Oma Sweepy lõpuleviimiseks peate tegema selle korgi. Liimige korgi äär katteplaadi alla, millel on auk. Veenduge, et auk oleks joondatud helianduri mikrofoniga. Lõpuks liimige kork Sweepy ülaosale, joondades esiservad korpuse esiosaga.

Lülitage toide tagant sisse ja vaadake, kuidas Sweepy täidab oma unistusi muuta stuudio kõigile puhtamaks.

10. samm: Tulemused ja kajastamine

Hoolimata ulatuslikust disainiplaneerimisest juhtub vigu, kuid see on okei: see kõik on osa õppeprotsessist. Ja meie jaoks polnud asjad teisiti.

Üks meie suurimaid väljakutseid oli Sweepy korpuse kujundamine nii, et see hõlmaks kõiki vajalikke komponente. See tähendas kõikide komponentide mõõtmete põhjalikku mõõtmist, traaditeede planeerimist, konstruktsiooni terviklikkuse tagamist jne. Lõpetasime 3D -printimise ja laserlõikega kaks Sweepy korpuse iteratsiooni, millest teine oli lõplik versioon, mis põhineb esimesel õppimisel iteratsioon.

Üks suur takistus, millega silmitsi seisime, on ultrahelisensori piiratud võimalused: see ei katnud piisavalt suurt piirkonda ja Sweepy tabas aeg -ajalt nurga all lähenedes seina. See lahendati teise ultrahelisensori lisamisega, et efektiivset ala tõhusalt suurendada.

Samuti valisime algselt servomootori pööramise juhtimiseks, kuid see ei olnud nii tõhus ja struktuuriliselt hea, kui lootsime. Selle tulemusena asendasime tagaratta vaba rattaga ja surusime vastutuse pöörde eest kahe ratta poole diferentsiaalpöörde kaudu (üks ratas liiguks pööramise simuleerimiseks teisest aeglasemalt). Kuigi see tähendas koodi olulisi muudatusi, lihtsustas see tõhusalt meie üldist disaini, võttes võrrandist välja ühe servomootori.

‏‏‎ ‎

Tulevased kordused

Alati on arenguruumi. Tulevikus on meie projekti üheks disainimuudatuseks Sweepy hoolduse ja selle sisemuste juurdepääsetavuse kaalumine. Olime kogenud mitmeid probleeme, sealhulgas mootoririkkeid ja tühjenenud akusid, mis nõudsid Sweepy lahti võtmist lihtsalt komponentide väljalülitamiseks, mis oli väga intuitiivne. Tulevikus kavandaksime korpuse, millel on avatavad avad, mis võimaldavad juurdepääsu selle komponentidele, näiteks akule.

Samuti kaalume ees oleva rõhuanduri kasutamist, et tuvastada, millal Sweepy pinnale põrkab, kuna leidsime, et ultraheliandur on mõnikord ebausaldusväärne, eriti järsu nurga all lähenedes. Mehaanilise anduri olemasolul oleks Sweepy järjekindlam, kui otsustada, millal ja millal mitte pöörata.

Kuigi Sweepy töötab hästi väikestes ruumides, võib see suuremates ruumides olla vähem tõhus. Selle põhjuseks on asjaolu, et Sweepy on programmeeritud pöörlema ainult siis, kui ta tuvastab enda ees oleva pinna, kuid jätkab muidu sirgjooneliselt kuni maa hävitamiseni. Tulevikus tasub Sweepy jaoks puhastusrada ette programmeerida, et see jääks igaveseks rändamise asemel piiridesse.

‏‏‎ ‎

Viited ja autorid

See projekt loodi osana füüsilise arvutamise kursusest (ARC385) Danielsi arhitektuuri-, maastiku- ja disainiteaduskonnas UofT ülikoolis.

‏‏‎ ‎

Meeskonna liikmed

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Inspireeritud

• Roomba robottolmuimeja
• Wipy: liiga motiveeritud tahvlite puhastusvahend
• Stuudio ruumi segased tingimused