Sweepy: Set It & Unut It Studio Cleaner: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Yazan: Evan Guan, Terence Lo ve Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Giriş ve Motivasyon

Sweepy stüdyo temizleyicisi, barbar öğrenciler tarafından geride bırakılan mimarlık stüdyosunun kaotik koşullarına yanıt olarak tasarlandı. İncelemeler sırasında stüdyonun ne kadar dağınık olduğundan bıktınız mı? Peki daha fazla söyleme. Sweepy ile tek yapmanız gereken onu ayarlamak ve unutmak. Studio, o tek proje modelini tamamlamanız için gerekenden daha hızlı bir şekilde yepyeni olacak.

Sweepy kendinin farkındadır ve duvara yaklaştığında dönmesini söyleyen iki ultrasonik sensör sayesinde tüm çöpleri ve kırıntıları kalbinizin arzusuna göre süpürür. Daha çok çalışmak için Sweepy'e mi ihtiyacınız var? Sorun değil, sadece bağır. Sweepy, ses sensörü sayesinde sürekli çevresini dinliyor. Belirli bir gürültü eşiğine ulaşmak, Sweepy'nin öfkeli bir moda girmesine, kısa bir süre için süpürüp daha hızlı hareket etmesine neden olur.

Sweepy'siz bir stüdyo dağınıktır.

‏‏‎ ‎

Parçalar, Malzemeler ve Araçlar

Bu listedeki çoğu parça ELEGOO UNO R3 Proje Başlangıç Kitinde bulunabilir. Diğer parçalar Creatron Inc.'den veya diğer elektronik mağazalardan satın alınabilir.

‏‏‎ ‎

Bileşenler

x1 ELEGOO UNO R3 Denetleyici Kartı

x1 Prototip Genişletme Modülü

x1 Ultrasonik Sensör (HC-SR04)

x1 Ses Sensörü Modülü (KY-038)

x2 DC N20 Motorlar (ROBOT-011394)

x1 Mikro Servo Motor 9G (SG90)

x1 LCD Modül (1602A)

x1 9V Pil

x2 60x8mm Lastik Tekerlekler (UWHLL-601421)

x1 Serbest Tekerlek (64mm yükseklik)

x1 Süpürme Fırçası (12 mm tutamak yüksekliği)

x2 NPN Transistörler (PN2222)

x3 Dirençler (220Ω)

x2 Diyot (1N4007)

x1 Potansiyometre (10K)

x15 Breadboard Jumper Telleri

x26 Dişi-Erkek Dupont Telleri

‏‏‎ ‎

Malzemeler

x1 3mm Kontrplak Levha (Lazer Yatağı Boyutu 18" x 32")

x6 M3 Vidalar (YSCRE-300016)

x4 M3 Somunlar (YSNUT-300000)

x6 M2.5 Vidalar (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Somun (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Aletler

Tornavida Seti

Sıcak yapıştırıcı tabancası

‏‏‎ ‎

Teçhizat

Bilgisayar

3 boyutlu yazıcı

Lazer Kesici

‏‏‎ ‎

Yazılım

Arduino IDE'si

Adım 1: Mantığı Anlamak

Devre

ELEGOO UNO R3 Kontrol Kartı, kodun yüklenip işleneceği robotun “beyni” olarak görev yapacak. Prototip Genişletme Kartını ve mini devre tahtasını üstüne takın. Sensörler ve aktüatörler ile iletişim kurmak için bileşenler devre tahtası ve kablolar aracılığıyla bağlanacaktır.

Yukarıda, Sweepy'i mutlu etmek için gereken devre şeması verilmiştir. Tellerin giriş ve çıkışına özellikle dikkat edin. Rengine bakarak bir teli takip etmeye yardımcı olur. Yanlış bir bağlantı, Sweepy'nin hatalı çalışmasına veya daha kötü bir durumda kısa devre yaparak elektronik cihazlarınıza zarar vermesine neden olabilir.

‏‏‎ ‎

Programlama

Sweepy'i çalıştırmak için gereken kod aşağıda ektedir. Dosyayı Arduino IDE'de açın ve ELEGOO UNO R3 Kontrol Kartına yükleyin. Bunu yapmak için, denetleyici kartını bilgisayarınıza USB kablosuyla bağlamanız gerekir. Açılır menüden Araçlar ve Bağlantı Noktası'na giderek doğru bağlantı noktasının seçildiğinden emin olun. 3D baskılı muhafaza içindeyken USB kablosunu takmak zorunda kalmamak için Sweepy'i oluşturmadan önce kodu yüklediğinizden emin olun.

Tecrübeniz yoksa veya ne yaptığınızı bilmiyorsanız koddaki değişkenleri değiştirmeniz önerilmez.

Adım 2: Tüm Parçaların, Malzemelerin ve Araçların Toplanması

Projeye başlamak için yukarıdaki listede belirtilen tüm parçaları, malzemeleri ve araçları toplayın. Daha önce belirtildiği gibi, listedeki çoğu parça ELEGOO UNO R3 Başlangıç Kitinde ve Creatron Inc.'de veya diğer elektronik mağazalarında bulunabilir.

İşlemin tamamlanması birkaç saat sürebileceğinden, 3D baskıya mümkün olduğunca erken başlanması şiddetle tavsiye edilir. Önerilen ayarlar şunlardır: 0,16 mm katman yüksekliği, %20 dolgu ve kenarlar ve desteklerle 1,2 mm duvar kalınlığı. 3D baskı dosyası aşağıda eklenmiştir.

Lazer kesim de uzun zaman alabilir, bu nedenle erken başladığınızdan emin olun. Lazer kesim dosyası ayrıca, doğru bileşenin doğru yere monte edilmesini sağlayan bir kılavuzu aşındırmak için bir katman içerir. Güç ve hız ayarlarını uygun şekilde değiştirerek neyin kesildiğini ve neyin kazındığını iki kez kontrol ettiğinizden emin olun. Lazer kesim dosyası da aşağıda eklenmiştir.

Robotumuz için kontrplak kullanırken, kalınlık yaklaşık 3 mm olduğu sürece akrilik gibi istediğiniz herhangi bir malzemeyi kullanmaktan çekinmeyin.

Adım 3: Taban Plakasını Sabitleme

Taban plakasının çevresine yapıştırıcı sürün ve 3D baskılı muhafazanın altına yapıştırın. Lazer kesim dağlama kılavuzunun yukarıya baktığından emin olarak iki parçayı olabildiğince dikkatli bir şekilde hizalayın.

Adım 4: Taban Plakası Bileşenlerini Monte Etme

Taban plakası yeterince sabitlendiğinde, elektronik bileşenlerin ilk turunu bağlamaya başlayabiliriz. Buna tekerlekli DC motorlar, servo motor, LCD ekran ve pil takımı dahildir. Kolaylık sağlamak için bileşenlerin doğru şekilde yerleştirilmesini sağlamak için taban plakasına bir lazer kesim aşındırma kılavuzu eklenmiştir. Devreyi daha kolay hale getirmek için bileşenler, önceden takılı olan uygun kablolarla sabitlenmelidir.

Tekerlekler, DC motor içe bakacak şekilde her iki taraftaki iki yuvaya kaymalıdır. Bunu, her biri için iki vida ve somun (M2.5) kullanarak birlikte verilen beyaz kelepçelerle sabitleyin.

Servo motor da aynı vida ve somunlar (M2.5) kullanılarak alttan çıkan beyaz dişlinin robotun ön tarafında olduğundan emin olunarak sabitlenmelidir. Bu, fırça süpürme hareketini güçlendirecektir.

LCD ekran, pimler aşağı bakacak şekilde muhafazanın ön cebine girmelidir. Bunu her köşede biraz sıcak tutkalla sabitleyin.

Son olarak, pil takımı, açma-kapama düğmesi dışarı doğru, delik oyuğuna bakacak şekilde muhafazanın arka cebine kaymalıdır. Bu, robotun açılıp kapanmasını sağlar.

Adım 5: Destek Plakasını Sabitleme

Sırada, Sweepy'nin "beynini" güvenceye alma zamanı. Dört vida ve somun (M3) kullanarak UNO R3 Kontrol Kartı ve Prototip Genişletme Modülünü destek plakasının üstüne monte edin. Bu, konutun ikinci katı olarak işlev görecektir. Bundan önce, Arduino IDE kodu tahtaya yüklenmiş ve kullanıma hazır olmalıdır.

Doğru yüksekliği sağlamak için destek plakasını 3D baskı muhafazasına entegre edilmiş üç çıkıntıya dayanana kadar üstten muhafazaya kaydırın. Bu plakayı iki vidayla (M3) her iki uçtaki deliklerden sabitleyin.

Taban plakasındaki bileşenlerden gelen telleri yukarı ve destek plakasının deliklerinden geçirin. LCD ekran ve servo motor kabloları ön delikten, DC motor kabloları yan deliklerden geçmelidir. Pil takımı kabloları istendiği gibi her iki delikten geçebilir.

Adım 6: Son Elektronik Bileşenlerin Montajı

Sıcak tutkal kullanarak, tetik ve yankı modülleri deliklerden veya "gözlerden" dışarı çıkacak şekilde iki ultrasonik sensörü muhafazanın önüne takın. Bir sensördeki pimler, destek plakasındaki delikle gösterildiği gibi yukarıya ve diğeri aşağıya bakmalıdır. Bunun amacı, sinyal gönderirken ve alırken yankı ve tetik modüllerinin muhafazada simetrik olmasını sağlamaktır.

Son olarak, ses sensörünün arkasına sıcak tutkal sürün ve muhafazanın iç tarafındaki yuvaya takın. Sweepy'nin kapağının takılabilmesi için mikrofonun üst kısmı muhafaza kenarının üst kısmı ile aynı hizada olmalıdır. Mikrofon, daha sonra göreceğiniz gibi kapaktaki delikle hizalanacaktır.

Adım 7: Teller, Teller ve Daha Fazla Tel

Bir sonraki adım, Sweepy'nin iyi ve mutlu olduğundan emin olmanın tartışmasız en zor ama en önemli kısmı: devre. Bu Talimatların üst kısmındaki Fritzing şemasını bir kılavuz olarak kullanarak, bileşenlerden gelen tüm kabloları Prototip Genişletme Modülüne bağlayın.

Güç kablosunu karta takmadan önce pil paketindeki anahtarın kapalı olduğundan emin olun. Kodun tahtaya yüklenmesi gerektiğinden, Sweepy temizlik heyecanını zapt edemeyecek ve elektrik geldiğinde çalışmaya başlayamayacaktı, siz hala kablolar üzerinde çalışıyorken bile.

Her telin giriş ve çıkışlarına özellikle dikkat edin. Yolu boyunca onu takip etmek için telin rengini kullanmaya yardımcı olur.

Adım 8: Hareketli Parçaları Ekleme

Şimdi Sweepy'nin arka tekerleği ve süpürme fırçası zamanı.

Arka tekerlek, etrafında serbestçe dönebilen bir tekerlek olmalıdır. Yukarıdan aşağıya yaklaşık 6,4 cm yüksekliğinde olmalıdır, ancak fırçanın ne kadar aşağı doğru kuvvet uygulamasını istediğinize bağlı olarak tolerans cömert olabilir. Bunu taban plakasındaki delikten destek plakasının altına takın.

Süpürme fırçası da tolerans açısından cömerttir ancak sap yerden yaklaşık 1,2 cm yükseklikte olmalıdır. Geriye ve dördüncüye doğru süpürürken muhafazaya çarpmasını önlemek için tutamak da yaklaşık 10 cm uzunluğunda olmalıdır. Bunu servo motorla birlikte verilen beyaz kol eklentisine tutkalla sabitleyin.

9. Adım: Her Şeyi Kapatmak

Kendi Sweepy'inizi tamamlamak için şapkasını yapmanız gerekir. Kapak kenarını, üzerinde delik olacak şekilde kapak plakasının altına yapıştırın. Deliğin ses sensörlü mikrofonla hizalandığından emin olun. Son olarak, ön kenarları muhafazanın önü ile hizalayarak kapağı Sweepy'nin üstüne yapıştırın.

Gücü arkadan açın ve Sweepy'nin stüdyoyu herkes için daha temiz bir yer haline getirme hayallerini sürdürmesini izleyin.

Adım 10: Sonuçlar ve Düşünce

Kapsamlı tasarım planlamasına rağmen hatalar olabilir, ancak sorun değil: hepsi öğrenme sürecinin bir parçası. Ve bizim için işler farklı değildi.

En büyük zorluklarımızdan biri, Sweepy'nin muhafazasını gerekli tüm bileşenleri kapsayacak şekilde tasarlamaktı. Bu, tüm bileşenlerin boyutlarının titizlikle ölçülmesi, kablo yollarının planlanması, yapısal bütünlüğün sağlanması vb. anlamına geliyordu. Sweepy'nin muhafazasının iki yinelemesini 3D baskı ve lazerle kesmeyi bitirdik, ikincisi, ilkinden öğrendiklerimize dayanan son versiyondu. yineleme.

Karşılaştığımız en büyük engellerden biri ultrasonik sensörün sınırlı yetenekleri: yeterince geniş bir alanı kaplamıyor ve Sweepy belli bir açıyla yaklaşırken ara sıra duvara çarpıyordu. Bu, etki alanını etkili bir şekilde artırmak için ikinci bir ultrasonik sensörün dahil edilmesiyle çözüldü.

Ayrıca başlangıçta dönüşü kontrol etmek için bir servo motor seçtik ancak umduğumuz kadar etkili ve yapısal olarak sağlam değildi. Sonuç olarak, arka tekerleği serbest bir tekerlek tekerleği ile değiştirdik ve diferansiyel dönüş yoluyla iki sürücü tekerleğine dönme sorumluluğunu üstlendik (dönmeyi simüle etmek için bir tekerlek diğerinden daha yavaş hareket eder). Bu, kodda büyük değişiklikler yapmak anlamına gelse de, denklemden daha az bir servo motor alarak genel tasarımımızı etkili bir şekilde basitleştirdi.

‏‏‎ ‎

Gelecek Yinelemeler

Her zaman iyileştirme için yer vardır. Gelecekte, projemiz için bir tasarım değişikliği, kapsamlı bakımın ve dahili bileşenlerinin erişilebilirliğinin dikkate alınmasıdır. Sweepy'i sökmemizi gerektiren motor arızaları ve boşalmış piller de dahil olmak üzere çok sayıda sorun yaşadık, bu da çok sezgisel olmayan bileşenleri değiştirmek için. Gelecekte, pil gibi bileşenlerine erişime izin verecek, çalıştırılabilir açıklıkları olan bir mahfaza tasarlayacağız.

Ayrıca, özellikle dik bir açıyla yaklaşırken ultrasonik sensörün zaman zaman güvenilmez olduğunu düşündüğümüzden, Sweepy'nin bir yüzeye çarptığını tespit etmek için ön tarafta bir basınç sensörü kullanmayı düşünüyoruz. Mekanik bir sensöre sahip olan Sweepy, ne zaman ve ne zaman dönmeyeceğine karar vermede daha tutarlı olacaktır.

Sweepy küçük odalarda iyi çalışırken, daha büyük alanlarda daha az etkili olabilir. Bunun nedeni, Sweepy'nin yalnızca önünde bir yüzey algıladığında dönecek şekilde programlanmış olması, aksi takdirde dünya yok olana kadar düz bir çizgide devam etmesidir. Gelecekte, Sweepy için belirlenmiş bir temizleme yolunu önceden programlamaya değer olabilir, böylece sonsuza kadar gezinmek yerine bir sınır içinde kalır.

‏‏‎ ‎

Referanslar ve Krediler

Bu proje, UofT'deki Daniels Mimarlık, Peyzaj ve Tasarım lisans programında Fiziksel Hesaplama kursunun (ARC385) bir parçası olarak oluşturuldu.

‏‏‎ ‎

Takım üyeleri

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

tarafından ilham

• Roomba Robotlu Süpürge
• Wipy: Aşırı Motive Beyaz Tahta Temizleyici
• Stüdyo alanının dağınık koşulları