Wipy: el netejador de pissarra blanca massa motivat: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Introducció

Us heu cansat mai de netejar la pissarra? Us heu preguntat mai quant milloraria la vostra vida si un robot pogués fer això per vosaltres? Ara teniu l’oportunitat de fer-ho realitat amb Wipy: el netejador de pissarres blanques massa motivat. Wipy netejarà correctament els vostres vergonyos mals dibuixos i fins i tot ho farà amb un bonic somriure. Ni tan sols cal activar-lo. Només netejarà el tauler quan menys ho esperis … Uhhh … * tos tos * … per descomptat, volem dir: quan més ho necessitis!

Característiques:

- El nostre futur amic podrà enganxar-se al tauler mitjançant imants i es pot moure per l’espai amb rodes adherents. - Podrà seguir una línia i esborrar-la mitjançant un sensor de seguiment de línia i una esponja. la possibilitat de mesurar la distància a la mà mitjançant un sensor de temps de vol. Donarem a Wipy una personalitat bonica mitjançant una petita pantalla OLED.

El projecte es va dur a terme com a part del seminari de disseny computacional i fabricació digital del programa de màsters ITECH.

Lasath Siriwardena, Simon Lut i Tim Stark

Pas 1: la lògica de Wipy's

Wipy funciona basat en la interacció entre el sensor de línia i el sensor de temps de vol. Depenent del tipus de línia que detecti i de la proximitat de la mà, Wipy reaccionarà de diverses maneres, tal com es veu al diagrama.

Pas 2: components i teoria

Per tornar a crear aquesta increïble tecnologia de neteja avançada, necessitareu els elements següents:

Components

Per crear el xassís del robot, haureu d’accedir a un tallador làser. Per al cas, es va utilitzar una impressora 3D.

Els elements de la placa base es van tallar tots a partir d’una làmina de plexiglàs de 500 x 250 x 4 mm.

També us suggerim que obtingueu un kit Arduino que inclourà molts dels components fonamentals d’aquest projecte (Amazon)

Base i estoig

1 x estoig imprès en 3D

1 x placa base superior (Lasercut)

1 x placa base mitjana (Lasercut)

1 x placa base inferior (Lasercut)

36 x femelles M3

5 x perns M3 de 15 mm

4 x perns M3 de 30 mm

2 x imants (els tenim aquí)

Electrònica principal

1 x Arduino Uno R3 o equivalent genèric - (Amazon)

1 x Escut d’expansió Arduino (inclòs al kit d’inici)

1 x Mini tauler de pa (inclòs al kit d’inici)

19 cables de pont (inclosos al kit d’inici)

11 x [OPTIONAL EXTRA] cables de soldadura sense soldadura - (Amazon)

1 x Banc d'alimentació amb 2 ranures USB com a mínim (Amazon). Eviteu els bancs d’energia econòmics, ja que la font d’energia no pot ser fiable.

1 bobina x CCA doble cable per connectar el banc d'alimentació a Arduino & Motors - (Amazon)

1 x borns de cargol - (Amazon)

Sensors i motors

1 x Micromotors, kit de rodes i kit de suports - (Pimoroni)

1 x [OPTIONAL SPARE] Motor Brackets 3D Print File - (Thingiverse)

Pantalla OLED de 1 x 0,91 - (Amazon

1 x IC controlador de motor L293D - (Amazon)

Sensor de seguiment de línia IR de 1 x 5 canals - (Amazon)

1 x sensor de temps de vol (VL53L0X) - (Amazon)

Eines

- Tornavís Phillips

Tornavís de cap pla

- Ganivet artesà

- Cinta adhesiva

Teoria

Sensor de seguiment de línia

Al sensor de línia s’utilitza una sèrie de cinc sensors IR. Aquests sensors IR són capaços de seleccionar capaços d’agafar color. El sensor té un emissor i un receptor. L'emissor és capaç de disparar ones d'infrarojos, si una superfície és molt reflectant (com una superfície blanca), mentre que reflecteix més de les ones al receptor IR. Si la superfície absorbeix la radiació, com un color negre, el receptor IR rebrà menys radiació. Per seguir la línia es necessiten almenys dos sensors.

Motors Per controlar els motors de corrent continu, necessitareu un tipus de controlador per controlar-los. IC del controlador de motor I2C L293D El L293D és un controlador de motor que és una manera relativament senzilla i barata de controlar la velocitat i la direcció de gir de dos motors de corrent continu. Per obtenir informació més detallada sobre el L293D, Lastminuteengineers té una fantàstica visió general:

Sensor de temps de vol: aquest sensor és capaç de mesurar la distància mitjançant un principi que ja s’estableix convenientment al títol del sensor: temps de vol. És un sensor molt precís i es pot trobar, per exemple, en drons o sistemes LiDAR. És capaç de disparar un làser en una determinada direcció i mesurar el temps que triga el làser a tornar, a partir d’aquí es pot calcular la distància.

Pas 3: Preparació de la caixa base

El cos de Wipy es divideix en dues parts; una base tallada amb làser i una caixa impresa en 3D.

1. Per a la base, es pot tallar amb làser o tallar a mà segons el material. Trobareu el fitxer adjunt a la secció de components. Us recomanem que utilitzeu materials forts però lleugers com ara fulls acrílics (3 - 4 mm) o contraxapat (2,5 - 3 mm). Durant la nostra fase de prototipatge, hem utilitzat un nucli d’escuma de 10 mm que ha funcionat especialment bé i el disseny actual hauria de funcionar amb ell (caldrà una afinació fina). El nucli d’escuma també és fàcil de tallar a mà per a persones sense accés a talladors làser.

2. La caixa es va imprimir amb PLA amb una alçada de capa de 0,2 mm i una densitat d’ompliment del 25%. També us suggerim un gruix de paret de 0,8 mm.

Pas 4: Muntatge de l'electrònica: controlador de motor i I2C

En muntar l’electrònica, primer començarem amb el controlador de motor L293D.

1. Enganxeu la mini-pissarra a l'escut de l'extensió Arduino.
2. Col·loqueu el L293D a l’extrem de la mini tauleta (on la petita peça de connexió de plàstic sobresurt pel costat curt). Tingueu en compte que el cercle complet situat a la part superior del L293D hauria de ser al final del tauler.
3. Connecteu primer tots els cables de pont sense soldadura
4. Connecteu els cables restants a l'Arduino i, posteriorment, als motors. No importa si confoneu l'ordre dels cables dels vostres motors, ja que ho descobrireu quan el motor giri malament.
5. Carregueu el codi de mostra dels motors a l'Arduino per provar-los; es pot trobar a la part inferior d'aquesta pàgina: (codi de mostra Motors)

Pas 5: Muntatge de la base

Per muntar la base, us suggerim el següent ordre.

1. En primer lloc, connecteu els motors a la base superior mitjançant els suports. Els suports utilitzen cargols i femelles M2. Preneu-vos amb compte cargolant els parabolts, ja que són bastant petits i complicats.
2. Connecteu l'Arduino a la placa superior i assegureu-vos que l'Arduino estigui separat del seu suport. Utilitzeu perns M2 per connectar-lo. Si no disposeu de cargols M2, també podeu utilitzar M3, però cal una mica més de força bruta.
3. A continuació: fixeu els cargols als imants, feu lliscar la placa inferior sobre els cargols i fixeu els cargols a la placa central als llocs indicats. Ara poseu la placa mitjana i inferior.
4. Connecteu el sensor de línia a la placa central mitjançant els cargols indicats. Assegureu-vos de posar també els cargols veïns a la placa central, ja que els forats ja no són accessibles quan el sensor de línia està connectat.
5. Afegiu tots els cargols a la placa central que es connecten a la base superior.
6. Finalment, col·loqueu i estrenyeu la placa base superior a la resta de la base.

Pas 6: Magnet Madness

Ara arriba la part complicada: provar el Wipy en una pissarra vertical. Aquesta part es basa en una mica de proves i errors, ja que hi ha un equilibri precís entre:

- Els imants són massa forts, de manera que les rodes no es poden moure. - Els imants no són prou forts, de manera que Wipy cau del tauler.

Els imants que hem utilitzat són forts, probablement una mica massa forts. Utilitzant espaiadors entre el tauler i els imants, es pot reduir la tracció. Els separadors també asseguren que la part superior del pern no toqui la pissarra. Els espaiadors es poden fixar a l’imant mitjançant cola o, en la fase de prototipatge: molta cinta adhesiva.

Tenim alguns consells per fer funcionar correctament els imants:

- L’imant entre les rodes pretén estirar les rodes al tauler de manera que les rodes tinguin més adherència. Assegureu-vos que aquest imant sigui més alt que el nivell de les rodes. - Assegureu-vos que el robot tingui un lleuger angle cap a l’imant posterior. Com que un conjunt d’imants més petits pot començar a evitar que el robot circuli en cercles.

Ara les rodes haurien de girar en la mateixa direcció. Ara, proveu-ho a la pissarra i ploreu llàgrimes d'alegria si finalment funciona. Ara és hora d’una petita festa de la victòria.

Pas 7: més sensors, més diversió

Ara que els motors i els imants juguen molt bé amb els altres, és hora d'afegir algunes funcions (inútils) a Wipy.

1. Sensor de línia Utilitzant el cable inclòs, connecteu el sensor de línia a la placa de control tal com s’indica. El cable verd del diagrama és per a SCL i el blanc per a SDA.

2. Afegeix pantalla Afegim la bonica cara de Wipy tal com s'indica.

3. Tof sensorFinalment, afegiu el sensor de distància tal com s’indica. Aquest sensor detectarà la proximitat de la mà i s’aturarà en conseqüència. També proporciona a Wipy la funció (molesta) de netejar el tauler en el moment que comenceu a dibuixar al tauler.

4. Càrrega del codi

Ara que tots els sensors estan connectats, podem començar a codificar. Carregueu el fitxer de codi adjunt i vegeu que Wipy cobra vida. Hi ha comentaris al codi per ajudar-vos a entendre-ho. Assegureu-vos de descarregar les biblioteques adequades de Sketch> Inclou biblioteca> Gestiona biblioteca. Es pot trobar la biblioteca del sensor de temps de vol (VL53L0X.h) (aquí)

5. Potència

Per alimentar els motors i l’Arduino mentre Wipy desfila alegrement per la pissarra, es recomana una bateria externa. Podeu, per exemple, col·locar-lo a l'extrem superior del tauler i fer anar cables a Wipy. Wipy necessitarà dues fonts d’alimentació: 1 per a l’Arduino i 1 per als motors tal com s’indica a la foto. Vam decidir utilitzar un powerbank que genera 2x 5V 2A. Connecteu-ne un directament a l'Arduino (ja sigui a Vin, a l'USB o al powerport). Assegureu-vos, si està connectat al Vin, que hi ha prou potència a l’Arduino i a tots els sensors.

6. Posar-ho tot junt

Per unir-ho tot, us recomanem que enganxeu el sensor OLED i el temps de vol a la funda i, a continuació, utilitzeu cinta de doble cara, connecteu la funda a la base.

Pas 8: voleu més emocions esgarrifoses?

Voleu crear la vostra pròpia emoció Wipy, a continuació us expliquem com:

1. Creeu les vostres emocions sorprenents mitjançant qualsevol programari gràfic (Adobe Photoshop, GIMP, etc.) que pugui estalviar imatges de mapa de bits. Assegureu-vos de tenir una resolució igual que la de la pantalla. Per al nostre cas, això és de 128 x 32 px.
2. A continuació, hem de convertir aquests mapes de bits en codi. Per això, podem utilitzar l'eina en línia image2cpp. Pengeu les imatges que voleu convertir
3. Un cop penjat, assegureu-vos que la configuració sigui correcta, com ara la resolució i l'orientació. Quan tot estigui correcte, canvieu el "Format de sortida de codi" a "Codi Arduino" i assegureu-vos d'utilitzar un identificador igual que l'emoció que vulgueu substituir.
4. Un cop fet, feu clic a "Genera codi" i substituïu el codi a l'Arduino Sketch.

Finalista del Concurs Arduino 2019