Sweepy: the Set It & Glem It Studio Cleaner: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Af: Evan Guan, Terence Lo og Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Introduktion og motivation

Sweepy studie renere blev designet som reaktion på de kaotiske forhold i arkitektstudiet efterladt af barbariske studerende. Træt af hvor rodet studiet er under anmeldelser? Sig ikke mere. Med Sweepy er alt hvad du skal gøre at indstille det og glemme det. Studio bliver helt nyt hurtigere end det tager for dig at fuldføre den ene projektmodel.

Sweepy er selvbevidst og bevæger sig rundt og fejer alt skrald og skrot væk efter dit hjertes lyst takket være to ultralydssensorer, der fortæller, at det skal tænde, når det nærmer sig en væg. Har du brug for Sweepy for at arbejde hårdere? Intet problem, bare råb af det. Sweepy lytter konstant til sit miljø takket være en lydsensor. At nå en bestemt støjgrænse vil få Sweepy til at gå i en rasende tilstand, feje og bevæge sig hurtigere i en kort periode.

Et studie uden Sweepy er et, der er rodet.

‏‏‎ ‎

Dele, materialer og værktøjer

De fleste dele på denne liste findes i ELEGOO UNO R3 Project Starter Kit. Andre dele kan købes hos Creatron Inc. eller andre elektroniske butikker.

‏‏‎ ‎

Komponenter

x1 ELEGOO UNO R3 Controller Board

x1 Prototype udvidelsesmodul

x1 Ultrasonic Sensor (HC-SR04)

x1 Lydsensormodul (KY-038)

x2 DC N20-motorer (ROBOT-011394)

x1 Micro Servomotor 9G (SG90)

x1 LCD -modul (1602A)

x1 9V batteri

x2 60x8mm gummihjul (UWHLL-601421)

x1 Frihjul (64 mm højde)

x1 Fejebørste (12 mm håndtagshøjde)

x2 NPN -transistorer (PN2222)

x3 Modstande (220Ω)

x2 Dioder (1N4007)

x1 Potentiometer (10K)

x15 Breadboard Jumper Wires

x26 Dupont-ledninger fra kvinde til mand

‏‏‎ ‎

Materialer

x1 3 mm krydsfinerark (laserseng størrelse 18 "x 32")

x6 M3 skruer (YSCRE-300016)

x4 M3 møtrikker (YSNUT-300000)

x6 M2.5 Skruer (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Nødder (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Værktøjer

Skruetrækker sæt

Varm limpistol

‏‏‎ ‎

Udstyr

Computer

3D printer

Laserskærer

‏‏‎ ‎

Software

Arduino IDE

Trin 1: Forstå logikken

Kredsløb

ELEGOO UNO R3 Controller Board fungerer som "hjernen" for robotten, hvor koden vil blive uploadet til og behandlet. Sæt Prototype Expansion Board og mini breadboard på toppen af det. For at kommunikere med sensorerne og aktuatorerne vil komponenterne blive forbundet via brødbrættet og ledninger.

Inkluderet ovenfor er et diagram over kredsløb, der kræves for at gøre Sweepy glad. Vær særlig opmærksom på input og output af ledningerne. Det hjælper at følge en ledning ved at se på dens farve. En forkert forbindelse kan få Sweepy til at fungere forkert eller i værre tilfælde beskadige din elektronik ved kortslutning.

‏‏‎ ‎

Programmering

Vedhæftet nedenfor er den kode, der kræves for at køre Sweepy. Åbn filen i Arduino IDE, og upload den til ELEGOO UNO R3 Controller Board. For at gøre dette skal du forbinde controller -kortet med din computer via USB -kablet. Sørg for, at den korrekte port er valgt ved at gå til Værktøjer og port i rullemenuen. Sørg for at uploade koden, før du bygger Sweepy for at undgå at skulle tilslutte USB -kablet, mens du er i 3D -printet hus.

Det anbefales ikke at ændre variablerne i koden, medmindre du har erfaring eller ved, hvad du laver.

Trin 2: Saml alle dele, materialer og værktøjer

For at starte projektet skal du samle alle dele, materialer og værktøjer, der er beskrevet i listen ovenfor. Som tidligere nævnt findes de fleste dele på listen i ELEGOO UNO R3 Starter Kit samt i Creatron Inc. eller andre elektroniske butikker.

Det anbefales stærkt at begynde 3D -udskrivning så tidligt som muligt, da processen kan tage flere timer at fuldføre. De anbefalede indstillinger er: 0,16 mm laghøjde, 20% fyldning og 1,2 mm vægtykkelse med bræmmer og understøtninger. 3D -printfilen er vedhæftet nedenfor.

Laserskæring kan også tage lang tid, så sørg for at starte tidligt. Laserskåret fil indeholder også et lag til ætsning af en guide, der sikrer, at den rigtige komponent er monteret det rigtige sted. Sørg for at dobbelttjekke, hvad der skæres, og hvad der ætses, og ændre strøm- og hastighedsindstillingerne korrekt. Laserskæringsfilen er også vedhæftet nedenfor.

Mens vi brugte krydsfiner til vores robot, er du velkommen til at bruge ethvert materiale, du kan lide, såsom akryl, så længe tykkelsen er omkring 3 mm.

Trin 3: Fastgør bundpladen

Påfør lim omkring omkredsen af bundpladen og fastgør den til bunden af det 3D -trykte hus. Juster de to dele så omhyggeligt som muligt, og sørg også for at laserskåret ætsestyret vender opad.

Trin 4: Montering af bundpladekomponenter

Når bundpladen er tilstrækkeligt fastgjort, kan vi begynde at forbinde den første runde af elektroniske komponenter. Dette inkluderer DC -motorer med hjul, servomotor, LCD -skærm og batteripakke. En laserskåret ætsningsguide er inkluderet i bundpladen for at sikre korrekt placering af komponenter for din bekvemmelighed. For at gøre kredsløb lettere skal komponenterne sikres med de passende ledninger, der allerede er tilsluttet.

Hjulene skal glide ind i de to slidser på hver side med jævnstrømsmotoren vendt indad. Fastgør dette med de medfølgende hvide klemmer med to skruer og møtrikker til hver (M2.5).

Servomotoren skal også sikres med de samme skruer og møtrikker (M2.5), samtidig med at det hvide gear, der ekstruderes ud fra bunden, er på forsiden af robotten. Dette vil drive børstens fejende bevægelse.

LCD -skærmen skal glide ind i husets forreste lomme med stifterne nedad. Fastgør dette med nogle klatter varm lim på hvert hjørne.

Endelig skal batteripakken glide ind i baglommen på huset med tænd / sluk-knappen vendt udad i hullet. Dette gør det muligt at tænde og slukke robotten.

Trin 5: Fastgør støttepladen

Dernæst er det tid til at sikre Sweepys "hjerne". Brug fire skruer og møtrikker (M3) til at montere UNO R3 -styrekortet og prototypeudvidelsesmodulet på toppen af støttepladen. Dette ville fungere som anden sal i huset. Inden dette skulle Arduino IDE -koden allerede uploades på tavlen og være klar til brug.

Skub støttepladen ind i huset fra toppen, indtil den hviler på tre afsatser integreret i 3D -printhuset for at sikre den korrekte højde. Fastgør denne plade med to skruer (M3) gennem hullerne i hver ende.

Træk ledningerne fra komponenterne på bundpladen op og gennem hullerne på støttepladen. LCD -skærmen og servomotortråde skal trænge gennem det forreste hul, mens DC -motortrådene skal trænge gennem sidehullerne. Batteripakkens ledninger kan gå gennem begge huller som ønsket.

Trin 6: Montering af sidste elektroniske komponenter

Brug varm lim til at fastgøre de to ultralydssensorer på forsiden af huset med trigger- og ekkomodulerne, der strækker sig ud af hullerne eller "øjnene". Tappene på den ene sensor skal vende opad og den anden nedad som angivet af hullet på støttepladen. Dette er for at sikre, at ekko- og udløsermodulerne er symmetriske i huset, når der sendes og modtages signaler.

Dup til sidst varm lim på bagsiden af lydsensoren og fastgør den til åbningen på indersiden af huset. Toppen af mikrofonen skal sidde i plan med toppen af husets kant, så hætten på Sweepy kan sættes på. Mikrofonen flugter med hullet på hætten, som du vil se senere.

Trin 7: Ledninger, ledninger og flere ledninger

Det næste trin er uden tvivl den vanskeligste, men vigtigste del af at sikre, at Sweepy har det godt og lykkeligt: kredsløbet. Brug Fritzing -diagrammet øverst i denne instruks som en retningslinje, og forbind alle ledninger fra komponenterne til prototypeudvidelsesmodulet.

Sørg for, at kontakten på batteriet er slukket, før du sætter strømkablet i kortet. Fordi koden allerede skulle uploades på tavlen, ville Sweepy ikke være i stand til at dæmme op for spændingen ved rengøring og begynde at arbejde, så snart den modtager strøm, selvom du stadig arbejder på ledningerne.

Vær særlig opmærksom på input og output fra hver ledning. Det hjælper at bruge farven på ledningen til at følge den langs dens vej.

Trin 8: Tilføjelse af de bevægelige dele

Nu er det tid til Sweepys baghjul og fejende børste.

Baghjulet skal være et hjul, der kan dreje frit rundt. Det skal være cirka 6,4 cm i højden fra top til bund, men tolerancen kan være generøs afhængigt af, hvor meget nedadgående kraft du vil have børsten til at udøve. Fastgør dette under støttepladen gennem hullet i bundpladen.

Den fejende børste er også generøs i tolerance, men håndtaget skal sidde cirka 1,2 cm fra jorden. Håndtaget skal også være cirka 10 cm langt for at forhindre, at det rammer huset, mens det fejer tilbage og fjerde. Fastgør dette til den hvide greb, der følger med servomotoren med lim.

Trin 9: Capping It All Off

For at fuldføre din helt egen Sweepy skal du lave dens hætte. Lim dækslet under dækpladen med hul på. Sørg for, at hullet flugter med lydsensormikrofonen. Lim til sidst hætten på toppen af Sweepy, så frontkanterne flugter med husets forside.

Tænd for strømmen bagfra, og se Sweepy forfølge sine drømme om at gøre studiet til et renere sted for alle.

Trin 10: Resultater og refleksion

På trods af omfattende designplanlægning sker der fejl, men det er okay: det er alt sammen en del af læringsprocessen. Og for os var tingene ikke anderledes.

En af vores største udfordringer var at designe Sweepys boliger til at omslutte alle nødvendige komponenter. Dette betød omhyggelig måling af alle komponenters dimensioner, planlægning af trådbaner, sikring af strukturel integritet osv. Vi endte med at 3D -print og laserskære to iterationer af Sweepys hus, den anden var den sidste version baseret på, hvad vi har lært af den første iteration.

En stor hindring, vi stod over for, er ultralydssensorens begrænsede muligheder: den dækkede ikke et stort nok område, og Sweepy ville lejlighedsvis ramme en væg, når den nærmede sig i en vinkel. Dette blev løst ved at inkludere en anden ultralydssensor for effektivt at øge effektområdet.

Vi valgte også oprindeligt en servomotor til at styre drejning, men den var ikke så effektiv og strukturelt forsvarlig, som vi håbede på. Som et resultat erstattede vi baghjulet med et frit hjul og skubbede ansvaret for at dreje til de to førerhjul gennem differentialdrejning (det ene hjul ville bevæge sig langsommere end det andet for at simulere drejning). Selvom dette betød at foretage store ændringer af koden, forenklede det effektivt vores overordnede design og tog mindre en servomotor ud af ligningen.

‏‏‎ ‎

Fremtidige itationer

Der er altid plads til forbedringer. I fremtiden er en designændring for vores projekt hensynet til Sweepy vedligeholdelse og tilgængelighed for dets interne dele. Vi havde oplevet flere problemer, herunder motorfejl og afladede batterier, som krævede, at vi skilt Sweepy fra hinanden bare for at slukke komponenterne, hvilket var meget utilsigtet. I fremtiden vil vi designe et hus med betjeningsåbninger, der giver adgang til dets komponenter, f.eks. Batteriet.

Vi overvejer også brugen af en tryksensor foran for at registrere, når Sweepy støder ind i en overflade, da vi fandt ultralydssensoren til tider upålidelig, især når den nærmer sig i en stejl vinkel. Ved at have en mekanisk sensor ville Sweepy være mere konsekvent i at beslutte, hvornår og hvornår den ikke skal vendes.

Selvom Sweepy fungerer godt i små rum, kan det være mindre effektivt i større rum. Dette skyldes, at Sweepy kun er programmeret til at dreje, når den registrerer en overflade foran den, men ellers vil den fortsætte i en lige linje, indtil jorden er ødelagt. I fremtiden kan det være værd at forudprogrammere en fastlagt rengøringsvej for Sweepy, så den forbliver inden for en grænse i stedet for at vandre for evigt.

‏‏‎ ‎

Referencer og kreditter

Dette projekt blev oprettet som en del af kurset Fysisk Computing (ARC385) ved Daniels Fakultet for Arkitektur, Landskab og Design på UofT.

‏‏‎ ‎

Holdkammerater

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Inspireret af

• Roomba robotstøvsuger
• Wipy: Den overdrevent motiverede whiteboardrens
• De rodede forhold i studieplads