Pingo: un llançador de boles de ping-pong amb detecció de moviment i alta precisió: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Kevin Nitiema, Esteban Poveda, Anthony Mattacchione, Raphael Kay

Pas 1: motivació

Aquí a Nikee (que no s’ha de confondre amb el nostre competidor, Nike), busquem constantment invertir i desenvolupar tecnologies que permetin als nostres esportistes provar i superar els seus límits. Ens va acostar un equip d'investigació internacional ben consolidat que s'ocupa del desenvolupament de sistemes de detecció de moviment i de llançament d'alta precisió. Aquest equip, que sol treballar en projectes de màxima seguretat altament classificats, va desenvolupar un sistema cinètic que es mou al voltant dels objectius, detecta les seves posicions i llança amb precisió boles de ping pong en les seves direccions. Actualment estem provant com es pot utilitzar aquest sistema per provar la coordinació ocular de la mà, l’enfocament mental i la resistència d’un atleta. Estem segurs que aquest sistema aviat s’establirà com un estàndard de la indústria en qualsevol regiment d’entrenament atlètic. Comproba-ho tu mateix:

Pas 2: Projecte de vídeo

Pas 3: peces, materials i eines

Electrònica:

6 x motors 3V-6V CC

3 controladors de motor L298N (per a motors de 6 CC)

2 x 28BYJ-48 motor pas a pas

2 x controlador de motor Uln2003 (per a 2 motors pas a pas)

1 x servomotor MG996R

1 x sensor d'ultrasons HC-SR04

1 x tauleta de suport (qualsevol mida es farà)

1 x arduino mega 2560

3 piles 18650 de 3,7 V

Porta bateries 3 x 3,7 V 18650

1 x bateria de 9V

40 cables M / M

40 cables M / F

40 x cables F / F

Filferro vermell de calibre 12 peus x 22

Fil negre de calibre 12 peus x 22

Materials:

4 x rodes / engranatges / pneumàtics per a motors de 3V-6V de CC (funcionaran: https://www.amazon.ca/KEYESTUDIO-Motor-Arduino-Uniaxial-Wheels/dp/B07DRGTCTP/ref=sr_1_7?keywords=car+ kit + rodes + arduino & qid = 1583732534 & sr = 8-7)

2 x 6 mm de gruix plaques de cotxe acrílic (per tallar amb làser, vegeu laser.stl)

1 x llançador de boles de ping-pong (per imprimir en 3D, vegeu 3d.stl)

1 x llançador de boles de ping-pong - connector de placa (veure all.stl)

1 x plataforma de sensors (per imprimir en 3D, vegeu all.stl)

Cargol M3 de 4 x 55 mm

Cargol M3 de 8 X 35 mm

Cargol M3 de 6 x 25 mm

Cargol M3 de 32 x 16 mm

Cargol M3 de 22 x 10 mm

Femella de 72 x M3

Eines:

Tornavisos Phillips

Alicates

Decapants de filferro

Cinta elèctrica

Multímetre

Tisores

Super cola

Equipament:

Tallador làser

Impressora 3D

Programari:

Modelatge (Rhino)

Arduino

Fritzing

Pas 4: Circuit

Pas 5: fabricació de màquines

Hem adjuntat tres fitxers de modelatge en 3D. El primer conté la geometria dels components acrílics tallats amb làser (laser.stl; un segon conté la geometria dels components de plàstic impresos en 3D (3d.stl); i un tercer conté tota la geometria de tota la màquina en la seva forma assemblada, inclòs la geometria de tall per làser, la geometria impresa en 3D i la geometria dels components comprats (all.stl)

Primer vam construir la màquina cargolant les rodes i l’electrònica a les plaques acríliques tallades amb làser. A continuació, vam cargolar el llançador, connectant motors i rodes, abans de connectar el llançador a les plaques amb una part tallada làser, una part impresora en 3D. El sensor finalment es va cargolar a la seva fixació i es va cargolar a les plaques del cotxe. El conjunt es mostra detalladament, amb codis de color per tècnica de fabricació (és a dir, tall per làser, imprès en 3D, comprat).

Pas 6: Programació

Vegeu el nostre fitxer arduino adjunt.

Pas 7: Resultats i reflexió

Ens vam proposar construir una màquina que circulés al llarg d’un eix, localitzant i observant la distància d’un objecte dins d’un rang determinat del seu sensor, i disparàvem una bola de ping pong sobre aquest objecte. Ho hem fet! Aquí hi ha algunes lliçons i fracassos en el camí:

1) Ni les impressores 3D ni els talladors làser emeten amb precisió geomètrica. Per ajustar les peces cal fer proves. En diferents dies i en diferents màquines, diferents configuracions de fabricació funcionen de manera diferent. Imprimiu i talleu primer les proves de mostra quan ajunteu peces.

2) Els diferents motors requereixen diferents fonts d'alimentació. Utilitzeu diferents circuits per produir diferents tensions en lloc de cremar motors.

3) No encapsuleu components electrònics ni cables sota de maquinari rígid. Sempre hi ha petits canvis que voldreu fer (o que haureu de fer) al llarg del camí, i descargolar i tornar a cargolar tota una màquina multi-articulació per fer aquests canvis és una tasca cansada. Faríem forats passants molt més grans per als cables i per accedir a la placa superior del cotxe si ho féssim tot de nou.

4) El fet que tingueu els fitxers 3D i el codi de treball no vol dir que no hi hagi problemes. Saber solucionar problemes inevitables és més important que intentar preveure tots els problemes inevitables. El més important és que seguiu el rumb. Finalment funcionarà.

Pas 8: referències i crèdits

Vam prendre la idea de com accelerar les boles de ping-pong des del Backroom Workdesk

Volem agrair al gerent del taller de la Facultat d’Arquitectura de la Universitat de Toronto, Tom, que ens aguantés un mes.

Obra de: Kevin Nitiema, Anthony Mattacchione, Esteban Poveda, Raphael Kay

Treballa per a: assignació de ‘Màquina inútil’, curs d’informàtica física, Facultat d’Arquitectura, Universitat de Toronto