BotTender: 6 passos (amb imatges)

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

BotTender, un assistent de cambrer que aboca la foto perfecta.

BotTender és un robot autònom dissenyat amb l'objectiu d'automatitzar barres. Es col·loca a la part superior de la barra i detecta les ulleres de foc que hi ha al davant. Un cop detectades les ulleres, s’acosta al vidre i demana als clients que posin les ulleres al robot. Llavors, el tret perfecte està esperant per ser presa! Quan s’acaba l’abocament, BotTender continua navegant per la barra fins que detecta el següent client amb un got.

El projecte realitzat en el marc del seminari de disseny computacional i fabricació digital del programa de màsters ITECH.

Pas 1: Llista de parts

COMPONENTS ELÈCTRICS

1. Navegació:

• (2) Motors d'engranatges
• Sensor de distància per ultrasons

2. Mesurament del pes:

• (5 KG) Cèl·lula de càrrega micro de tipus recte (es pot trobar en una bàscula de cuina)
• Amplificador de cèl·lules de càrrega HX711

3. Mostrant:

• Pantalla LCD (4x20)
• Interfície I2C LCD2004

4. Abocament:

• Mini bomba submergible d'aigua (motor de corrent continu 3-6V)
• Transistor 2n2222 (EBC)
• Resistència 1K
• 1N4007 Rectificador de díodes

5. Altres:

• Placa de control Arduino UNO R3

• Mini tauler de pa
• Paquet de bateries
• Cable de pont (M / M, F / F, F / M)
• Soldador

DISSENY

6. Disponible a la venda:

• (2) Rodes + Roda Universal
• Pot de vidre (8cm de diàmetre)
• Vidre de tret (3,5 cm de diàmetre)
• Tub d’aigua de 9 mm
• (30) cargols M3x16
• (15) femelles M3x16
• (4) cargols M3x50
• (5) cargols M3x5
• (2) cargols M5x16

7. Peces personalitzades:

• Tallat amb làser en plexiglàs de 3,0 mm (25 cm x 50 cm): plataformes superiors i inferiors del xassís robot, plataforma Arduino i taulers de pa, suport LDC, suport per a ultrasons, plataformes superior i inferior d’escala, tap de pot.
• Peces impreses en 3D: porta banc de potència

I …

MOLT ALCOL !

Pas 2: lògica i configuració

1. Navegació:

La navegació per BotTender està controlada per les dades extretes del sensor d’ultrasons que es col·loca davant del robot. Tan bon punt el robot es connecta a la font d’energia, el robot comença a llegir la distància al vidre i comença a apropar-se cap a ell. Quan arriba a una certa distància, s’atura i espera que el client posi el got a la placa de la cel·la de càrrega.

La comunicació entre els motors de corrent continu i l’Arduino s’aconsegueix mitjançant l’ús del circuit controlador de motor L293D. Aquest mòdul ens ajuda a controlar la velocitat i la direcció de rotació de dos motors de corrent continu. Tot i que la velocitat es pot controlar mitjançant la tècnica PWM (Pulse Width Modulation), la direcció es controla mitjançant un pont H.

Si augmenta la freqüència dels polsos, també augmenta la tensió aplicada als motors, cosa que fa que els motors girin més ràpidament les rodes.

Podeu trobar informació més detallada sobre l’ús del pont H per controlar motors de corrent continu aquí.

2. Mesurament del pes:

Lògica i circuit: utilitzeu una cel·la de càrrega tipus barra recta i una placa convertidora HX711ADC per amplificar el senyal rebut del sensor de pes. Connecteu-los a l'Arduino i a la taula de proves tal com s'indica al diagrama del circuit.

El HX711 està connectat a:

• GND: Tauler de pa (-)
• DADES: pin 6 RELLOTGE: pin 2
• VCC: tauler de pa (+)
• E +: connectat a VERMELL de la cel·la de càrrega
• E-: connectat a BLAU
• A-: connectat a BLANC
• A +: connectat a BLACK
• B-: no hi ha connexions
• B +: no hi ha connexions

L’amplificador permet a Arduino detectar els canvis de resistència de la cel·la de càrrega. Quan s’aplica pressió, la resistència elèctrica canviarà en resposta a la pressió aplicada.

Configuració: en el nostre cas, fem servir una cèl·lula de micro càrrega (5 KG). La cel·la de càrrega té 2 forats a la part superior i inferior i una fletxa que indica la direcció de la desviació. Amb la fletxa apuntant cap avall, fixeu la part inferior de la bàscula a la plataforma superior del robot. Connecteu el forat oposat de la part superior de la cel·la de càrrega a la part superior de la bàscula.

Un cop connectat a l’Arduino, descarregueu la biblioteca de l’amplificador HX711 a la part inferior d’aquesta pàgina i calibreu la cel·la de càrrega mitjançant l’esbós de calibració que es proporciona a continuació.

Descarregueu la biblioteca HX711:

Esbós de calibratge:

3. Mostrant:

Lògica i circuit: connecteu la pantalla LCD (4x20) a la interfície I2C. Si es separa, cal fer soldadura. La interfase I2C consta de dos senyals: SCL i SDA. SCL és el senyal de rellotge i SDA és el senyal de dades. L'I2C està connectat a:

• GND: Tauler de pa (-)
• VCC: tauler de pa (+)
• SDA: pin A4
• SCL: pin A5

Descarregueu la biblioteca IC2:

4. Abocament:

Necessitareu un transistor, una resistència de 1 K i un díode per connectar la bomba d’aigua a l’Arduino. (Consulteu el diagrama de circuits següent). La bomba d’aigua s’activa quan la cel·la de càrrega llegeix el pes d’un got buit. Un cop ple el got, la cel·la de càrrega llegeix el pes i apaga la bomba d’aigua.

Pas 3: diagrama del circuit

Pas 4: Codi

Pas 5: disseny

Intenció de disseny

La intenció principal del disseny era utilitzar un material transparent i millorar la presència d’electrònica. Això no només ens ajuda a determinar els problemes del circuit més ràpidament, sinó que també facilita el desmuntatge en cas que calgui una reparació. Com que estem treballant amb alcohol, era fonamental per al nostre disseny mantenir l’electrònica i l’alcohol el més separats possible d’una manera compacta. Per aconseguir-ho, hem integrat els productes de prestatge al nostre disseny personalitzat. Com a resultat, vam arribar a un sistema de múltiples capes que manté l’electrònica a la capa inferior i eleva l’àrea de servei del tret a la capa superior.

Peces personalitzades: tall per làser

1. Cos

BotTender consta de dues capes principals apilades entre si amb la distància suficient per permetre que els cables es connectin a l’arduino i al taulell de suport. Tot i que la capa inferior s’utilitza principalment per fixar els motors, la roda posterior, la plataforma electrònica i el suport de la bateria al cos, a més de servir de base per a l’ampolla, la capa superior allotja un forat per estabilitzar l’ampolla i tenir suficient espai per a la cèl·lula de càrrega i les seves plaques.

2. Carregueu plaques cel·lulars

Les plaques de cèl·lules de càrrega estan dissenyades tenint en compte el principi de funcionament d’una bàscula de cuina. La cel·la de càrrega s’uneix a una capa superior i inferior des dels forats dels cargols. A sobre de la capa superior, es col·loca una altra capa per tal d’indicar la ranura precisa per col·locar el got i mantenir-lo al seu lloc.

3. Suport per a sensors LCD i ultrasons

El suport LCD està dissenyat per mantenir la pantalla girada a 45 graus des del pla de terra, mentre que el suport del sensor per ultrasons manté el sensor perpendicular i el més a prop possible del terra per detectar fàcilment el vidre.

4. Tapa de l'ampolla

Hem dissenyat un tap d’ampolla que permetria mantenir la beguda en un entorn tancat, però que permetés que sortissin els cables del tub i de la bomba d’aigua de l’ampolla. La tapa té 2 capes: la capa superior per mantenir el tub al seu lloc i la capa inferior per bloquejar la tapa a l’ampolla i proporcionar als cables de la bomba d’aigua l’accés a l’arduino. A continuació, aquestes dues capes s’uneixen entre si mitjançant els forats corresponents als laterals per inserir cargols.

Parts personalitzades: impreses en 3D

5. Power Bank Holder Per al nostre BotTender, vam decidir utilitzar una font d’energia externa: un banc d’energia. Per tant, necessitàvem un suport de bateria personalitzat per a les dimensions del banc de potència que vam triar. Després de dissenyar la peça en rinoceront, la vam imprimir en 3D amb PLA negre. Després es van obrir els forats dels cargols mitjançant un trepant.