Bevægelig bro: 10 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Vi er META_XIII, der kommer fra University of Michigan-Shanghai Jiao Tong University Joint Institute (JI). Denne demonstrationsmanual er lavet til vores VG100 -banedesign, en bevægelig bro styret af Arduino.

JI blev i fællesskab etableret i 2006 af to førende universiteter, UM og SJTU. JI leder internationalt uddannelsessamarbejde i Kina med både amerikanske og kinesiske uddannelsesstile. Det er placeret på Minhang -campus i SJTU, sydvest i Shanghai, hvor teknologivirksomheder klynger.

Der er to kursusprojekter i VG100, som begge kræver analyse, planlægning og samarbejde. Dette kursus forbereder eleverne til at være ingeniører med 4 kvalifikationer, som JI værdsætter, internationalisering, tværfaglig, innovation og kvalitet. I Project1 -konkurrencen skal hver gruppe bygge "en bevægelig bro" med specificerede materialer, og udførelsen af bridge på spilledagen gør en stor forskel for banens karakter.

På spilledagen skulle alle 19 grupper komme til laboratoriet i JI -bygningen og gennemføre flere dele af tests. Den første del er funktionstesten, hvor broer skal kunne stoppe bilerne og derefter åbne for at lade et skib passere. Vi gennemførte hele processen med succes og fik det fulde karakter. Den anden del af testene er størrelses- og belastningstests. Flere scoringer opnås, hvis broen er lettere og bedre til at bære. Vi kunne bære 1 kg inden for formvariabler på 2,83 mm. Vi rangerede 9. i form af æstetik og rangerede 8. i vægt test.

Endelig fik vores bro karakteren 76,7, som blev nummer 4.

Der er en kort version af reglerne vist nedenfor:

A. Funktionstestproces

en. En bil A kan passere broen.

b. Når A stadig er på broen, nærmer et stort skib C sig broen nedenunder.

c. Broen kan registrere C og løfte sig selv efter bilen A forlader broen for at lade C passere nedenunder.

d. Efter at C er passeret, kan broen vende tilbage til normal om 15'erne.

B. Indlæsningstest

Nogle små vægte vil blive sat på broen 100g mere hver gang. Vægte lægges op til 1 kg eller indtil afbøjningen når 4 mm og registrerer derefter dataene.

C. Størrelsestest

Broens samlede masse (inklusive kredsløbsdelen undtagen batterier) registreres og sammenlignes med andre grupper.

Videolinks: Klik her for at nyde vores gameday bridge -video!

Vi håber, at introduktionen kan give et generelt indtryk på dig om vores bro.

Trin 1: Konceptdiagram

Trin 2: Analyse

Her er nogle forklaringer på vores beregning om broens formvariabler, så vi kunne designe en ekstremt let struktur, der kan bære mere vægt i teorien.

Denne del involverer viden om kraftanalyse og integreret. Vi håber, at dette kan hjælpe dig med at forstå princippet og anvende det i lignende situationer, når du bygger din bro.

Trin 3: Materialeliste:

** Prisen på trælim, bomuldstråde, vokspapir og andre værktøjer er ikke inkluderet.

Her er nogle hyperlink til de varer, du kan købe hos Taobao.

Arduino Uno (21,90）)

Brødbræt (6.24)

Tilslutningskabler (27.61)

Motor Drivbræt L298N (10.43)

Infrarøde sensorer 2-30cm 3.3V-5V (31.00）)

Micro Servo (8,81)

Gearmotor （30,00）

Balsa træplade (402,5)

Balsatræ lægte (232,06)

Kniv (38,40）)

Hængsel (12.76)

Trin 4: Kredsløbsdiagram

Ovenstående er et kort kredsløbsdiagram. Ledninger med forskellige farver skal tilsluttes de tilsvarende logiske munde. Alle de røde ledninger betyder 9V strømforsyning. Alle de sorte ledninger betyder jorden. Den grønne ledning betyder den grønne LED som den lyserøde ledning betyder den røde LED.

To gearmotorer, der har 100 omdrejninger i sekundet, tilbyder hovedkraften til at løfte broen. De drives af en billig motordriver, L298N kerneløs motordriver.

Micro Servo er designet til at dreje en pind, der forhindrer en bil i at passere broen, når broen er løftet. Den kan rotere 90 grader og vende tilbage til det oprindelige sted.

Fire infrarøde sensorer er afgørende, når du registrerer bilen og skibet. De kan være nyttige til at beslutte, hvornår broen skal løftes og lægges ned.

Hele processen, der opfylder funktionstestens krav, skal udføres som følger:

· Sensor 1 registrerer tilgangen til en bil A. Sensor 2 registrerer tilgangen til et skib C. De sender signalerne til Arduino, så den røde LED giver lys og Micro Servo drejer pinden for at stoppe en bil B.

· Sensor 3 registrerer afgang af bil A. Derefter begynder gearmotoren at køre og løfter broen til en passende højde for skibets passering.

· Sensor 4 registrerer skibets afgang. De sender signalerne til Arduino. Efter et interval på 15 sekunder begynder gearmotorerne at bakke og lægge broen fra.

· Micro Servo vender tilbage til sin oprindelige tilstand, og den grønne LED giver lys for at vise tilladelse fra en bil B's forbi.

** Vær opmærksom på, at infrarøde sensorer, vi bruger til at bygge vores bro, ikke er helt ens med diagrammet vist ovenfor. Vi vælger en slags billigere, der kan være lige så nyttig. Billedet af denne art er vist i materialelisten.

Trin 5: Fremstil dæk

en. Skær fire 1 m*120 mm*3 mm brædder i 50 cm lange.

b. Tegn flere tætte højre trekanter med en størrelse på 4 cm lang og 3 cm bred. Reserver et mellemrum på 2 cm bredt på hver side og 0,5 cm bredt mellem trekanterne. Skær disse trekanter ud med knive. ** Pas på ikke at bryde siden.

c. Stick hver to brædder sammen med trælim. Læg et stykke vokshåndværkspapir på og klæb det på begge sider af dækkene.

Trin 6: Fremstil rammer

en. Skær 3 mm trælægter i 15 cm 、 35 cm og 38 cm lange. Juster enderne lidt til de rigtige former, så de passer ind i rammen uden mellemrum. Lim dem sammen. Lav derefter 3 flere identiske trekanter.

b. Skær flere 3 mm trælægte af passende størrelse. Stick dem med (a) træ trekanter for at danne flere ensbenede rigtige trekant i forskellige størrelser. (Dette trin er at øge dens lodrette stabilitet og skønhed.)

c. Klip og lim flere 2 mm træflis til forbindelsesdelene for at forstærke dem.

d. Skær flere 5 mm træ lægter i 23 cm. Sæt to (c) træ trekanter fra hinanden med en afstand på 23 cm. Stick seks lægter mellem trekanter. Sørg for, at de er lige langt fra hinanden. Lav derefter en anden identisk.

e. Fortsæt med at bruge 5 mm trælægte af passende størrelse til at fylde rummet mellem (d) seks lægter med lignende trigonale former. Hold dem sammen. (d, e trin er at øge dens laterale stabilitet, som formodes at blive testet, men annulleret på grund af nogle årsager. Så denne struktur er unødvendig for kravene.)

Trin 7: Montering

en. Stick dækket med rammen. Den ene rammes spids skal overstige kanten af brættet, mens den anden trækkes tilbage.

b. Skær et af (a) brættet i 35 cm langt

Trin 8: Perfektion

en. Bor fire små huller i den ene ende af det 35 cm lange bræt. Bor to tilsvarende huller på et 24 cm langt bræt. Tilslut dem med et hængsel og skruer.

b. Skær fire 8 mm træ lægter i 15 cm lange. Bor et hul på hver lægte i en højde af 12 cm. Stick to lægter til hvert bræt parallelt med en afstand på 18 cm. Skær derefter fire pinde på 6 cm for at forstærke “tårnene”.

c. Stik en bjælke hen over de to lægter.

d. Bor to huller i den ene ende af de to brædder. Træk bomuldstrådene gennem hullerne på brobrædderne og lodrette lægter.

e. Bor seks huller for enden af begge dæk for at sikre, at de kan fastgøres på anlægene med skruer.

Trin 9: Kredsløbssamling

en. Skær to 2 cm træterninger og lim dem til kanten af det hængslede dæk i det sidste trin. Lim derefter en gearmotor til hver af terningerne. Lim enden af tråden til spindlen med 502.

b. Lim to infrarøde sensorer nedad til de to krydsstråler (a). Lim yderligere to infrarøde sensorer til begge sider af rammen, juster dem for at være passende til at detektere skibet.

c. Lim en mikroservo til en af lægterne på den bevægelige del af broen. Lim derefter en træpind til den som en barriereport.

d. Skær en lille del af brødbrættet og fastgør det til den anden lægte på den bevægelige del af broen. Sæt en rød LED og en grøn LED på det lille brødbræt.

e. Tilslut alle ledninger og test gentagne gange for at sikre gennemførligheden af Arduino -kode.

Trin 10: Endelig systemvisning

Tak fordi du henviste til vores manual!

Vi håber, det kan give dig nogle inspirationskilder, når du designer din bevægelige bro.