Torreta de l'escàner i canó: 10 passos (amb imatges)

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

Estàvem destinats a fer un prototip funcional amb diferents sensors arduino, de manera que la nostra elecció ha estat desenvolupar una torreta amb un canó que dispara una bala a un objecte que l’escàner ha detectat.

El funcionament de la torreta comença amb el moviment constant de l’escàner fent un escombrat de 180 graus, quan detecta alguna cosa, el canó es mou apuntant directament a la direcció a la qual apunta l’escàner i mitjançant dos botons, un per a la càrrega i un altre per disparant, es dispara una bala.

També mostrarà a la pantalla els objectes detectats mitjançant una interfície de radar.

Projecte de Jaume Guardiola i Damià Cusí

Pas 1: materials necessaris

MATERIALS DE CONSTRUCCIÓ:

- 1x full de metacrilat DIN A4 0, 4 mm.

- 1 x full de fusta de 0, 3 mm. Dimensions: 600 mm x 300 mm.

- 1x frontissa.

- Cola calenta.

- Cola bicomponent epoxi.

- Superglue.

- Bloc de fusta.

- Goma elàstica.

- Tub de ploma.

- Corda petita.

MATERIALS ELECTRONNICS:

- Servomotor 3x MMSV001. (https://www.ondaradio.es/Catalogo-Detalle/3034/rob…

- 1x sensor de proximitat ultrasònic HC-SR04. (https://www.amazon.es/ELEGOO-Ultrasonidos-Distanci…

- 1x arduino nano.

- Cable de connexió (vermell, blanc i negre si és possible).

- Estany.

- Soldador.

Pas 2: disseny

Els dibuixos de disseny exterior de la torreta es van fer a Autocad. Aquest fitxer mostra totes les parts necessàries per al conjunt extern que cobrirà el mecanisme del canó i del radar.

Pas 3: xapa de fusta tallada amb làser

Amb el fitxer Autocad podem tallar amb làser les formes per obtenir una millor precisió i un millor aspecte general, però també es poden fer a mà extraient les mesures del fitxer.

Pas 4: Introducció al muntatge

El nostre canó es dividirà en dues estructures principals. Hi haurà una base que subjecta l'interior de tots els servomotors, connexions, així com la placa arduino Nano; després hi ha el canó en moviment a la part superior, que sosté un altre servomotor a l'interior i el mecanisme de tret.

En aquest pas procedim a muntar la base tal com es mostra a la foto, es pot utilitzar cola calenta o cola epoxi. El forat del centre està dissenyat per mantenir el servo que mourà el canó (es pot inserir des de la part superior) i a sota (idealment coaxialment) muntarem el servo que mourà el sensor ultrasònic.

Pas 5: disseny de canons

Per al disseny del canó hem utilitzat alguns trossos de fusta quadrats i un parell de peces tallades amb làser de metacrilat. També podeu trobar el dibuix d’Autocad aquí.

Per muntar-lo hem utilitzat cola calenta i reforços de cinta adhesiva, però es pot enganxar de la manera que vulgueu.

El tub de canó és un tub de ploma normal i la munició serà munició regular d’airsoft. També s’utilitzarà una banda elàstica per mantenir la tensió necessària perquè el mecanisme dispari i una corda per tirar del tirador cap amunt quan s’hagi de tornar a carregar.

Totes les mesures del dibuix són en mil·límetres; la punta del canó s’eleva 3 mm perquè d’aquesta manera la bala sempre quedarà al final i es pot disparar per darrere. També s’ha afegit una mica de cola al final per mantenir la bala a l’interior però, alhora, deixar que el tirador la colpi.

El servo a la part superior del canó és el mecanisme de llançament i recàrrega del tirador, unit al servo hi ha una palanca que, en posició horitzontal, interferirà amb el recorregut del tirador i el mantindrà a mig camí per colpejar la bala i, quan s’aixecarà, afegiu una mica de tensió al mecanisme de tret i deixeu-lo anar a aproximadament 30 graus, deixant-lo seguir el seu camí i disparar (vegeu la imatge superior). Per tornar a carregar, haureu de tornar a treure el mecanisme per sobre del punt de 30 graus mitjançant la corda adjunta i, a continuació, prémer el botó de recàrrega, que tornarà el servo a la posició horitzontal inicial i mantindrà el tirador al seu lloc fins que sigui necessari tornar a ser afusellat.

Nota: muntar i construir el canó sense eines precises és una mena de prova i error, pot trigar una estona a esbrinar com fer que tot interactuï de la manera que necessita, es requereix un procés de posada a punt durant el muntatge. Us aconsellem fortament construir les estructures de canó i radar quan tot estigui connectat i treballi per alinear correctament totes les posicions.

Pas 6: connexions Arduino

Aquest és l’esquema de connexió arduino. Bàsicament, hi ha 3 servos cadascun connectats a terra, 5V i els pins 9, 10 i 11 en conseqüència (9 mou el radar, 10 mou el canó, 11 mou la palanca de recàrrega) i, a continuació, el sensor de proximitat lligat als pins 2 i 3. Activa a sobre hi ha dos botons lligats als passadors 4 i 5; aquests es carregaran i dispararan. Aquesta (imatge superior) és l’esquema de connexió utilitzat.

Pas 7: el codi

La major part del codi relacionat amb la interfície de radar, ja sigui en Processament i Arduino, es fa referència i s’extreu de fonts externes, el nostre treball consistia a adaptar el codi per moure totes les parts del canó en conseqüència per apuntar un objecte determinat en un rang dissenyat. Tot el codi està inclòs als fitxers arduino i Processament anteriors, a continuació, es detallen algunes coses a tenir en compte:

Codi Arduino:

- A la funció aimobject () hi ha una línia: if (objectin> 10) {on el valor de 10 defineix el "rang" de detecció. Si es baixa el valor, el canó apuntarà a objectes més petits, però també es veurà fàcilment afectat pel soroll, si el valor és més gran, només detectarà objectes més grans, però l'objectiu serà més precís per als més grans.

- A la funció aimobject () hi ha una altra línia:

if (lastdistance <5) {

….

si (última distància <45) {

això defineix la distància activa apuntant, podeu definir la distància mínima i màxima (en centímetres) en què apuntarà el canó cap a un objecte. Considerem que els objectes de més de 45 cm són gairebé indetectables pel sensor d'ultrasons amb precisió, però depèn de la qualitat de construcció del vostre propi sistema.

Codi de processament:

- No es recomana canviar el codi de resolució de Processament, ja que desordenarà tota la interfície i serà difícil de solucionar.

- A la configuració del processament hi ha un paràmetre que cal substituir. (al voltant de la línia 68).

myPort = new Serial (this, "COM9", 9600);

COM9 s’ha de substituir pel número del port arduino. exemple ("COM13"). Si Arduino no s’executa o el port no és correcte, no s’iniciarà el processament.

- Hem canviat alguns paràmetres de Processament per ajustar-nos a les distàncies i l'abast que necessitàvem, i al voltant de la línia 176:

si (distància300) {

Aquesta és una excepció que elimina una mica de soroll produït pel nostre sensor d'ultrasons, es pot esborrar en funció de la claredat del senyal de la unitat en particular o canviar-la per esborrar un altre rang.

Pas 8: muntar-ho tot

Ara que tenim el codi en funcionament i els "subconjunts" a punt per muntar, procedirem a fixar el canó al servo al centre de la base; un dels accessoris de servo ha d’estar enganxat a la part inferior del canó, idealment al centre de massa per evitar l’excés de forces inercials.

També muntarem el sensor d’ultrasons amb una fina corretja de fusta i un servoaccessori, de manera que el sensor continua escombrant-se una mica per davant de la base (les parts retallades de la part frontal de la base estan dissenyades per permetre que el sensor arrossegi 180 graus). És possible que calgui augmentar una mica el servo, de manera que pugueu aguantar una mica el que tingueu a la vostra disposició.

Pas 9: intentar disparar alguna cosa

Ara és hora de provar de veure si podeu disparar alguna cosa! Si no apunta correctament, probablement hauríeu de treure el canó i intentar alinear-lo amb el sensor de proximitat, es pot fer escrivint un petit programa que els situi a la mateixa posició. A la part superior d’aquest pas s’adjunta el codi arduino per alinear els motors.

(El rang de moviment de la nostra construcció és de 0 a 160 graus i us aconsellem mantenir-lo així, el codi de processament també s'adapta a 160 graus, de manera que es centra en 80º).

Podeu descarregar un vídeo adjunt aquí on es mostra tot el procés de recàrrega, apuntació i disparament.

Pas 10: Reflexions

De Jaume:

M’agradaria afirmar que fer un projecte d’arduino ha estat més divertit del que s’esperava. Arduino va resultar ser una plataforma molt amigable i fàcil de treballar i, a més, molt útil per provar ràpidament idees noves amb poca o cap infraestructura.

Poder experimentar amb diferents sensors i tecnologia amb què estàvem tan desconnectats ha estat una experiència d’obertura de portes per afegir contingut nou i més ric als nostres projectes. Ara, el desenvolupament de productes electrònics serà, com a mínim, una barrera mental.

Des del punt de vista de l’enginyeria de disseny, arduino ha demostrat ser una manera pràctica i factible de fer prototips ràpids d’idees més enllà del punt de vista formal i més en el vessant funcional; també és bastant assequible, de manera que pot estalviar molts diners a les empreses i ho vam veure en la nostra visita a HP.

El treball en equip també ha estat un punt important per a nosaltres sobre aquest projecte, cosa que reforça que dues mentalitats realment diferents poden complementar-se molt bé per fer un projecte més fort i complet en general.

De Damia: Al final d’aquest projecte tinc diverses coses que vull comentar i explicar com a conclusió final. En primer lloc, agraeixo la llibertat total del contingut del projecte que teníem des del principi, això ens va desafiar per activar la nostra creativitat i intentar trobar una bona manera d’implementar moltes coses que van aprendre a classe en un prototip funcional. En segon lloc, expresso agraïment al propòsit d’aquest tipus de projectes, crec que estem en un moment del nostre viu per aprendre tantes coses com sigui possible, perquè en un futur podríem aplicar tots els coneixements. I, com he esmentat anteriorment, vam tenir la llibertat de provar amb diferents tipus de coses tecnològiques per comprendre les funcions bàsiques d’aquest i com podria ser útil per a la implementació de prototips. Finalment, voldria dir que tota la plataforma Arduino em va crear adonar-se de les infinites maneres d’utilitzar-lo i de com de simple (amb coneixements bàsics) pot ser.