BotTender: 6 kroków (ze zdjęciami)

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

BotTender, asystent barmana, który nalewa idealny strzał!

BotTender to autonomiczny robot zaprojektowany z myślą o automatyzacji prętów. Jest umieszczony na górze baru i wykrywa przed sobą kieliszki. Po wykryciu okularów, podchodzi do szkła i prosi klientów o umieszczenie ich na robocie. W takim razie idealne ujęcie czeka na wykonanie! Po zakończeniu nalewania BotTender kontynuuje nawigację wzdłuż paska, aż wykryje następnego klienta ze szklanką.

Projekt realizowany w ramach seminarium Computational Design and Digital Fabrication w programie magisterskim ITECH.

Krok 1: Lista części

KOMPONENTY ELEKTRYCZNE

1. Nawigacja:

• (2) Motoreduktory
• Ultradźwiękowy czujnik odległości

2. Waga pomiarowa:

• (5KG) Mikroczujnik obciążnikowy z prostym prętem (można go znaleźć w wadze kuchennej)
• Wzmacniacz tensometryczny HX711

3. Wyświetlanie:

• Ekran LCD (4x20)
• Interfejs LCD2004 I2C

4. Nalewanie:

• Mini zatapialna pompa wodna (silnik prądu stałego 3-6 V)
• Tranzystor 2n2222 (EBC)
• Rezystor 1K
• Prostownik diodowy 1N4007

5. Inne:

• Płytka kontrolera Arduino UNO R3

• Mini deska do krojenia chleba
• Paczka baterii
• Przewody połączeniowe (M/M, F/F, F/M)
• Lutownica

PROJEKT

6. Gotowe:

• (2) Koła + Koło Uniwersalne
• Słoik szklany (średnica 8cm)
• Kieliszek (średnica 3,5 cm)
• Rura wodna 9 mm
• (30) śruby M3x16
• (15) Nakrętki M3x16
• (4) śruby M3x50
• (5) śruby M3x5
• (2) śruby M5x16

7. Części niestandardowe:

• Wycinane laserowo na pleksi 3,0 mm (25 cm x 50 cm): platformy górne i dolne podwozia robota, platforma Arduino i płytki stykowej, uchwyt LDC, uchwyt czujnika ultradźwiękowego, platformy górne i dolne wagi, nasadka Jar.
• Części drukowane 3D: Uchwyt na power bank

ORAZ…

DUŻO ALKOHOLU!

Krok 2: Logika i konfiguracja

1. Nawigacja:

Nawigacja BotTender jest kontrolowana przez dane pobierane z czujnika ultradźwiękowego umieszczonego przed robotem. Gdy tylko robot zostanie podłączony do źródła zasilania, robot zaczyna odczytywać odległość do kieliszka i zaczyna się do niego zbliżać. Gdy osiągnie określoną odległość, zatrzymuje się i czeka, aż klient położy szklankę na płycie z ogniwami obciążnikowymi.

Komunikacja między silnikami prądu stałego i Arduino odbywa się za pomocą układu scalonego sterownika silnika L293D. Moduł ten pomaga nam kontrolować prędkość i kierunek obrotów dwóch silników prądu stałego. Chociaż prędkość można kontrolować za pomocą techniki PWM (modulacji szerokości impulsu), kierunek jest kontrolowany za pomocą mostka H.

Jeśli częstotliwość impulsów wzrasta, napięcie przyłożone do silników również wzrasta, co powoduje, że silniki obracają się szybciej.

Więcej szczegółowych informacji na temat wykorzystania mostka H do sterowania silnikami prądu stałego można znaleźć tutaj.

2. Masa pomiarowa:

Logika i obwód: Użyj ogniwa obciążnikowego typu prostego pręta i płyty konwertera HX711ADC, aby wzmocnić sygnał odbierany z czujnika ciężaru. Podłącz je do Arduino i płytki stykowej, jak pokazano na schemacie obwodu.

HX711 jest podłączony do:

• GND: deska do krojenia chleba (-)
• DANE: pin 6 ZEGAR: pin 2
• VCC: deska do krojenia chleba (+)
• E+: Połączony z CZERWONYM ogniwa obciążnikowego
• E-: Połączono z NIEBIESKIM
• A-: Połączony z BIAŁYM
• A +: Połączony z CZARNYM
• B-: brak połączeń
• B+: brak połączeń

Wzmacniacz umożliwia Arduino wykrywanie zmian rezystancji z ogniwa obciążnikowego. Po przyłożeniu nacisku opór elektryczny zmieni się w odpowiedzi na przyłożone ciśnienie.

Konfiguracja: W naszym przypadku używamy mikro ogniwa obciążnikowego (5KG). Ogniwo obciążnikowe ma 2 otwory na górze i na dole oraz strzałkę wskazującą kierunek ugięcia. Kierując strzałką w dół, przymocuj dolną część wagi do górnej platformy robota. Przymocuj przeciwległy otwór w górnej części ogniwa obciążnikowego do górnej części wagi.

Po podłączeniu do Arduino pobierz bibliotekę wzmacniacza HX711 na dole tej strony i skalibruj ogniwo obciążnikowe, korzystając ze szkicu kalibracji podanego poniżej.

Pobierz bibliotekę HX711:

Szkic kalibracyjny:

3. Wyświetlanie:

Logika i obwód: Podłącz ekran LCD (4x20) do interfejsu I2C. W przypadku rozdzielenia należy wykonać lutowanie. Interfaza I2C składa się z dwóch sygnałów: SCL i SDA. SCL to sygnał zegarowy, a SDA to sygnał danych. I2C jest podłączony do:

• GND: deska do krojenia chleba (-)
• VCC: deska do krojenia chleba (+)
• SDA: pin A4
• SCL: pin A5

Pobierz bibliotekę IC2:

4. Nalewanie:

Do podłączenia pompy wodnej do Arduino potrzebny będzie tranzystor, rezystor 1K i dioda. (Patrz schemat obwodu poniżej). Pompa wody jest aktywowana, gdy czujnik wagowy odczytuje wagę pustej szklanki. Gdy szklanka jest pełna, czujnik wagowy odczytuje wagę i wyłącza pompę wody.

Krok 3: Schemat obwodu

Krok 4: Kod

Krok 5: Projekt

Zamiar projektowy

Głównym założeniem projektowym było użycie przezroczystego materiału i zwiększenie obecności elektroniki. Pomaga nam to nie tylko w szybszym określeniu problemów w obwodzie, ale także ułatwia demontaż w przypadku konieczności naprawy. Ponieważ pracujemy z alkoholem, dla naszego projektu kluczowe było zachowanie jak największej separacji elektroniki i alkoholu w zwarty sposób. Aby to osiągnąć, zintegrowaliśmy gotowe produkty z naszym indywidualnym projektem. W rezultacie opracowaliśmy wielowarstwowy system, który utrzymuje elektronikę w dolnej warstwie i podnosi obszar serwowania strzałów do górnej warstwy.

Części niestandardowe: cięcie laserowe

1. Ciało

BotTender składa się z dwóch głównych warstw ułożonych jedna na drugiej w takiej odległości, aby umożliwić podłączenie przewodów do arduino i płytki stykowej. Podczas gdy dolna warstwa służy głównie do mocowania silników, tylnego koła, platformy elektroniki i uchwytu baterii do korpusu, a także służy jako podstawa butelki, górna warstwa zawiera otwór do stabilizacji butelki i wystarczającej przestrzeni do ogniwa obciążnikowego i jego płytek.

2. Płyty z ogniwami obciążnikowymi

Płyty z ogniwami obciążnikowymi zostały zaprojektowane z uwzględnieniem zasady działania wagi kuchennej. Ogniwo obciążnikowe jest przymocowane do górnej i dolnej warstwy przez otwory na śruby. Na wierzchnią warstwę nakładana jest kolejna warstwa w celu wskazania dokładnej szczeliny do umieszczenia kieliszka i utrzymania go na miejscu.

3. Uchwyt czujnika LCD i ultradźwiękowego

Wspornik LCD został zaprojektowany tak, aby ekran był obrócony o 45 stopni względem płaszczyzny podłoża, podczas gdy uchwyt czujnika ultradźwiękowego utrzymuje czujnik prostopadle i jak najbliżej podłoża, aby łatwo wykryć kieliszek.

4. Zakrętka do butelki

Zaprojektowaliśmy nakrętkę do butelki, która utrzymywałaby napój w zamkniętym środowisku, ale nadal umożliwiała wyciągnięcie z butelki przewodów rurki i pompy wodnej. Nasadka ma 2 warstwy: górną warstwę, która utrzymuje rurkę na miejscu i dolną warstwę, która blokuje nasadkę na butelce i zapewnia dostęp do arduino przewodów pompy wody. Te dwie warstwy są następnie łączone ze sobą za pomocą odpowiednich małych otworów po bokach do wstawiania śrub.

Części niestandardowe: drukowane 3D

5. Uchwyt na Power Bank Do naszego BotTendera zdecydowaliśmy się zastosować zewnętrzne źródło zasilania: power bank. Dlatego potrzebowaliśmy dostosowanego uchwytu baterii do wymiarów wybranego przez nas banku mocy. Po zaprojektowaniu elementu w Rhinoceros wydrukowaliśmy go w 3D za pomocą czarnego PLA. Otwory na śruby zostały następnie otwarte za pomocą wiertła.