Prototipatge de robots de recollida d'escombraries: 10 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Com a estudiants universitaris que viuen en habitatges residencials, hem descobert que els nostres dormitoris solen acollir estudiants desordenats que viuen sols per primera vegada. Aquests estudiants solen ser massa mandrosos o irresponsables per recollir o netejar els seus propis embolics. Aquest problema d’impuresa general va prevaler específicament als banys dels nostres dormitoris. Amb això en ment, vam proposar una solució a aquest problema en la forma d’un pràctic robot de neteja d’escombraries ajudant capaç d’explorar una habitació per trobar escombraries diverses i eliminar els residus. Els principals objectius que vam establir per al nostre projecte van ser la creació d’un robot automatitzat que recollís les escombraries, que permetés als usuaris establir paràmetres específics per a aquest robot, així com fer-lo tan rendible com senzill de construir.

Pas 1: alguns objectius específics del nostre projecte:

• Creeu un robot recarregable automatitzat que pugui escombrar de manera eficient una àrea determinada d’una habitació i recollir les escombraries d’aquest pis.
• Feu que les escombraries des del robot siguin accessibles i fàcils d’utilitzar
• Creeu el robot amb materials de baix cost
• Feu que el robot sigui prou petit perquè no sigui una gran pertorbació dins del seu espai

Pas 2: un vídeo del nostre projecte en acció

Descarregueu-lo per veure un breu vídeo del nostre projecte.

Pas 3: adquiriu els materials per a la construcció

Per reproduir la nostra versió, hem inclòs una llista de materials. Si voleu conèixer les nostres idees sobre la millora del nostre procés i algunes parts de la nostra versió, canviaríem retrospectivament si us plau, consulteu l'última secció Algunes idees per millorar, on trobareu alguns possibles canvis en la llista de materials.

Pas 4: tall del xassís dels robots

Abans de muntar els components del robot, cal un xassís. Per imprimir el nostre xassís hem utilitzat acrílic ¼”i hem dibuixat dos rectangles“10 per 5”a Adobe Illustrator. Aquests rectangles necessitaran diversos retalls per als components elèctrics, les rodes i els motors. Vegeu les imatges anteriors per veure com modelem els xassís

Els dibuixos de la il·lustració es tallen làser sobre acrílic i les dues plaques del xassís es connecten mitjançant 4 cargols de 1 mm de polzada de 2,5 mm i 12 perns de 2,5 mm. Les dues plaques del xassís estan connectades amb els cargols i els cargols a cadascuna de les quatre cantonades de les plaques del xassís

Pas 5: Muntatge del robot

Un cop tingueu el marc del robot, podeu començar a afegir components. Connecteu els 2 motors a la part posterior del xassís. Els forats del bastidor del xassís i diversos cargols de mida i femelles de dalt s’utilitzen per assegurar els motors

El nodemcu (microcontrolador) està connectat al controlador del motor. Aquest component està connectat al centre del xassís. Al costat, hi ha connectada la bateria. A continuació, es connecten la tensió i la terra entre el controlador i la font d'alimentació amb els cables de pont m / m

Per connectar el controlador del motor als dos motors, soldeu dos cables de m / m a cada motor, introduïu els cables a través del xassís inferior i connecteu cada cable a un passador de sortida del nodemcu

A continuació, simplement feu lliscar les dues rodes a cada motor de corrent continu i fixeu la tercera roda giratòria més petita cap a la part frontal del xassís inferior, mitjançant quatre cargols de 2,5 M, i fixeu-los pels quatre forats

El muntatge del robot ara hauria d’estar complet, per provar la funcionalitat, carregueu una senzilla ordre d’enviament (crimsonbot.forward (100)) al vostre nodemcu

Pas 6: Alteració del sistema de buit

Desmunteu l'aspirador portàtil adquirit i traieu el ventilador i el component del motor

Examineu la carcassa del buit, veureu que el buit funciona essencialment mitjançant components, ventilador i motor i carcassa del buit que permet exhaureir l’aire i donar la succió del buit

El nostre objectiu amb el muntatge de buit alterat era reduir la mida i el pes del nostre component d’aspiració, en lloc d’utilitzar tota la carcassa de buit portàtil gran

Comenceu a modelar el shell de buit amb un programari de modelatge 3D. Per al nostre model hem utilitzat Fusion 360

El model 3D de la nostra carcassa de buit consistia en un senzill cilindre superior obert en dues parts, una cara que respiraria aire i l’altra que era sòlida. Assegureu-vos de deixar un forat a la part inferior del cilindre per ajustar-lo al motor i al ventilador. Trobar les mesures adequades per a la carcassa pot ser difícil i, si teniu un parell de pinces, us recomanem que les feu servir

Voleu mantenir l’ajust de la carcassa ajustat al voltant del motor i del ventilador per aconseguir una millor succió

Pas 7: Muntatge del sistema de buit

El muntatge del vostre sistema d’aspiració és força senzill. Tot el que cal és connectar les dues cares del component de buit imprès al voltant del ventilador i del motor que heu tret del buit portàtil. Per al muntatge hem utilitzat cola calenta, però un adhesiu més fort com l’epoxi pot proporcionar més succió

A continuació, haureu d'afegir un component de filtratge a la part frontal del vostre component, que protegirà el ventilador de trossos grans d'escombraries mentre mantingueu la potència d'aspiració. Col·loqueu aquesta bossa (hem utilitzat la bossa de filtre del buit portàtil) a la part frontal del component de buit amb el mateix tipus d’adhesiu utilitzat al pas anterior

Per al contenidor que conté les escombraries recollides hem utilitzat el braç de l’aspirador portàtil. Això encaixava bé amb el filtre i les peces que teníem impreses en 3D. Aquesta peça no està enganxada ni connectada per cap altre mitjà que no sigui la fricció. Això permet treure el broquet i llençar les escombraries

Pas 8: Afegir el sistema de buit al robot

Per afegir el component de buit al robot, primer s’ha d’eliminar el nivell superior del xassís. Després, el component de buit s’uneix a la part superior del nivell inferior del xassís. És important assegurar-se que l'extrem del broquet de buit estigui al nivell del terra (això es deu principalment a la poca potència del buit). El component de buit es torna a fixar al nivell inferior del xassís mitjançant una cola calenta i l’angle en què descansa permet que el broquet toqui el terra

Pas 9: Execució del robot amb el seu codi

Ara és el moment de provar el robot per eliminar les escombraries. Cerqueu una habitació amb dimensions que conegueu o mesureu les dimensions d’una habitació que no coneixeu. A continuació, editeu el codi python amb les distàncies correctes per a la vostra habitació. Pengeu el codi al vostre nodemcu i observeu el funcionament del vostre dispositiu. Com que el buit s’estén més enllà del xassís, els moviments no sempre són exactes i és possible que calgui fer algunes modificacions per fer funcionar el robot de manera constant

En aquest pas es proporciona el codi que hem utilitzat per al nostre nodemcu i robot. Tota la codificació es va crear mitjançant Python mitjançant VisialStudioCode

Pas 10: Reflexió sobre el nostre projecte: algunes idees per millorar:

El que hem après de la nostra versió:

Com a grup, vam fer la majoria de les proves amb el nostre codi en un xassís i un robot de diferent mida, però quan vam canviar al xassís real amb el component de buit, vam trobar que el radi de gir i la forma en què es movia el robot eren molt diferents i el codi necessari per ser alterat

El motor i el ventilador que vam recuperar del buit portàtil tenien una potència relativament baixa. Això ens va portar a muntar el broquet de buit molt a prop del terra. Podria haver estat més eficaç haver trobat un poderós mètode d’aspiració

De vegades, durant el muntatge del nostre robot, les mesures o les connexions entre components no eren exactes. Això va provocar alguns problemes en provar el nostre codi