Prototypowanie robota zbierającego śmieci: 10 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Jako studenci mieszkający w budynkach mieszkalnych odkryliśmy, że nasze akademiki są często domem dla bałaganiarskich studentów, którzy po raz pierwszy mieszkają samotnie. Uczniowie ci są na ogół zbyt leniwi lub nieodpowiedzialni, by samemu sprzątać lub sprzątać swój bałagan. Ten problem ogólnej nieczystości był szczególnie powszechny w łazienkach naszych akademików. Mając to na uwadze, zaproponowaliśmy rozwiązanie tego problemu w postaci poręcznego robota pomocniczego do sprzątania śmieci, który potrafi przeskanować pomieszczenie w poszukiwaniu różnych śmieci i wyrzucić te odpady. Głównymi celami, jakie postawiliśmy przed naszym projektem było stworzenie zautomatyzowanego robota zbierającego śmieci, umożliwiającego użytkownikom ustawienie określonych parametrów dla tego robota, a także ekonomicznego i prostego w budowie.

Krok 1: Niektóre konkretne cele naszego projektu:

• Stwórz zautomatyzowanego robota z możliwością ładowania, który może skutecznie zamiatać określony obszar pokoju i zbierać wszelkie śmieci z tego piętra.
• Spraw, aby usuwanie śmieci z poziomu robota było dostępne i przyjazne dla użytkownika
• Stwórz robota przy użyciu tanich materiałów
• Spraw, aby robot był wystarczająco mały, aby nie stanowił dużego zakłócenia w jego przestrzeni

Krok 2: Film przedstawiający nasz projekt w akcji

Proszę pobrać, aby zobaczyć krótki film z naszego projektu.

Krok 3: Kup materiały do budowy

W celu odtworzenia naszej konstrukcji dołączyliśmy zestawienie materiałów. Jeśli chcesz poznać nasze pomysły na ulepszenie naszego procesu i niektóre części naszego buildu, dokonalibyśmy retrospektywnie zmian, zapoznaj się z ostatnią sekcją Niektóre pomysły na ulepszenia, gdzie znajdziesz możliwe zmiany w zestawieniu materiałów.

Krok 4: Cięcie obudowy robota

Przed montażem elementów robota potrzebne jest podwozie. Do wydrukowania naszej obudowy użyliśmy akrylu ¼” i narysowaliśmy dwa prostokąty „10 na 5” w programie Adobe Illustrator. Te prostokąty będą wymagały kilku wycięć na komponenty elektryczne, koła i silniki. Zobacz powyższe zdjęcia, aby zobaczyć, jak modelowaliśmy podwozie

Rysunki ilustratora są następnie wycinane laserowo na akrylu, a dwie płyty podwozia są łączone za pomocą 4 śrub 1 cala 2,5 mm i 12 śrub 2,5 mm. Dwie płyty podwozia są połączone śrubami i śrubami z każdym z czterech rogów płyt podwozia

Krok 5: Montaż robota

Gdy już masz ramę robota, możesz rozpocząć dodawanie komponentów. Przymocuj 2 silniki do tylnej części podwozia. Otwory w ramie podwozia oraz kilka śrub i nakrętek rozmiaru od góry służą do mocowania silników

Nodemcu (mikrokontroler) jest następnie podłączony do sterownika silnika. Ten element jest przymocowany na środku podwozia. Obok tego jest dołączony akumulator. Napięcie i uziemienie są następnie podłączane między przetwornikiem a źródłem zasilania za pomocą przewodów połączeniowych m/m

Aby podłączyć sterownik silnika do dwóch silników, przylutuj dwa przewody m/m do każdego silnika, przeprowadź przewody przez dolną obudowę i podłącz każdy przewód do pinu wyjściowego na nodemcu

Następnie po prostu wsuń dwa koła na każdy silnik prądu stałego i przymocuj trzecie, mniejsze koło obrotowe z przodu dolnej części podwozia za pomocą czterech śrub 2,5 M i przymocuj je przez cztery otwory

Zespół robota powinien być teraz kompletny, aby przetestować funkcjonalność, prześlij proste polecenie forward (crimsonbot.forward(100)) do swojego nodemcu

Krok 6: Zmiana systemu próżniowego

Zdemontuj zakupiony odkurzacz przenośny i wyjmij wentylator oraz element silnika

Zbadaj obudowę powłoki próżniowej, zobaczysz, że próżnia zasadniczo działa przy użyciu komponentów, wentylatora i silnika oraz obudowy, która umożliwia odpowietrzenie i zapewnia ssanie próżni

Naszym celem w przypadku zmienionego zespołu próżniowego było zmniejszenie rozmiaru i wagi naszego komponentu do odkurzania, zamiast używania całej dużej przenośnej obudowy próżniowej

Rozpocznij modelowanie obudowy próżniowej za pomocą oprogramowania do modelowania 3D. Do naszego modelu użyliśmy Fusion 360

Model 3D naszej osłony próżniowej składał się z prostego otwartego cylindra z dwiema częściami, z jednej strony, która odprowadzała powietrze, a drugiej, która była solidna. Upewnij się, że pozostawiłeś otwór na spodzie cylindra, aby dopasować go do silnika i wentylatora. Znalezienie odpowiednich wymiarów dla Twojej obudowy może być trudne, a jeśli posiadasz parę zacisków, zalecamy ich użycie

Chcesz, aby obudowa była ciasno dopasowana do silnika i wentylatora, aby uzyskać lepsze ssanie?

Krok 7: Montaż systemu próżniowego

Montaż systemu próżniowego jest dość prosty. Wszystko, co jest konieczne, to przymocowanie obu stron drukowanego elementu próżniowego wokół wentylatora i silnika wyjętego z przenośnego odkurzacza. Do montażu użyliśmy kleju na gorąco, jednak mocniejszy klej, taki jak żywica epoksydowa, może zapewnić większą siłę ssania

Następnie powinieneś dodać element filtrujący z przodu swojego komponentu, który ochroni wentylator przed dużymi śmieciami, a jednocześnie będzie miał moc odkurzania. Przymocuj ten worek (użyliśmy worka filtrującego z przenośnego odkurzacza) z przodu elementu próżniowego za pomocą tego samego rodzaju kleju, co w poprzednim kroku

Do pojemnika z zebranymi śmieciami wykorzystaliśmy ramię odkurzacza przenośnego. To dobrze pasuje do filtra i kawałków, które wydrukowaliśmy w 3D. Ten kawałek nie jest sklejony ani połączony w żaden inny sposób niż tarcie. Pozwala to na wyjęcie dyszy i wyrzucenie śmieci

Krok 8: Dodawanie systemu próżniowego do robota

Aby dodać element próżniowy do robota, najpierw należy usunąć górny poziom podwozia. Następnie element próżniowy jest przymocowany do górnej części dolnego poziomu podwozia. Ważne jest, aby końcówka ssawki znajdowała się na poziomie podłogi (jest to spowodowane głównie niską mocą ssania). Komponent próżniowy jest ponownie przymocowany do dolnego poziomu podwozia za pomocą gorącego kleju, a kąt, pod którym się opiera, pozwala dyszy dotykać podłoża

Krok 9: Uruchamianie robota z jego kodem

Teraz nadszedł czas na przetestowanie robota wyrzucającego śmieci. Znajdź pokój o wymiarach, które znasz, lub zmierz wymiary pokoju, którego nie znasz. Następnie edytuj kod Pythona z odpowiednimi odległościami dla swojego pokoju. Prześlij kod do swojego nodemcu i obserwuj działanie urządzenia. Ponieważ podciśnienie rozciąga się poza podwozie, ruchy nie zawsze są dokładne, a niektóre zmiany mogą wymagać wprowadzenia, aby robot działał konsekwentnie

W tym kroku udostępniliśmy kod, którego użyliśmy dla naszego nodemcu i robota. Całe kodowanie zostało utworzone przy użyciu Pythona za pośrednictwem VisialStudioCode

Krok 10: Refleksja nad naszym projektem – pomysł na poprawę:

Czego nauczyliśmy się z naszej budowy:

Jako grupa wykonaliśmy większość naszych testów z naszym kodem na robocie i podwoziu innej wielkości, jednak kiedy przeszliśmy na nasze rzeczywiste podwozie z komponentem próżniowym, odkryliśmy, że promień skrętu i sposób poruszania się robota były bardzo różne, a kod potrzebny do być zmienione

Silnik i wentylator, które odzyskaliśmy z przenośnego odkurzacza, miały stosunkowo niską moc. Doprowadziło to do zamontowania dyszy próżniowej bardzo blisko ziemi. Być może skuteczniejsze byłoby znalezienie potężnej metody odkurzania

Zdarzały się czasem podczas montażu naszego robota, gdzie pomiary lub połączenia między komponentami nie były dokładne. Doprowadziło to do pewnych problemów podczas testowania naszego kodu