Sweepy: the Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Deur: Evan Guan, Terence Lo en Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Inleiding en motivering

Sweepy the studio cleaner is ontwerp in reaksie op die chaotiese toestande van argitektuurateljee wat deur barbaarse studente agtergelaat is. Moeg van die deurmekaar ateljee tydens resensies? Sê nie meer nie. Met Sweepy hoef u net dit in te stel en te vergeet. Studio sal vinniger nuut wees as wat u nodig het om die een projekmodel te voltooi.

Sweepy is selfbewus en sal beweeg deur al die vullis weg te vee en dit na hartelus te verwyder, danksy twee ultraklank-sensors wat dit vertel dat dit moet draai wanneer dit teen 'n muur kom. Sweepy nodig om harder te werk? Geen probleem nie, skreeu net daaroor. Sweepy luister voortdurend na sy omgewing danksy 'n klanksensor. As u 'n sekere geraasdrempel bereik, sal Sweepy in 'n woedende modus gaan, vir 'n kort tydjie vinniger vee en vinniger beweeg.

'N Ateljee sonder Sweepy is een wat morsig is.

‏‏‎ ‎

Onderdele, materiaal en gereedskap

Die meeste dele op hierdie lys kan gevind word in die ELEGOO UNO R3 Project Starter Kit. Ander onderdele kan by Creatron Inc. of ander elektroniese winkels gekoop word.

‏‏‎ ‎

Komponente

x1 ELEGOO UNO R3 Beheerraad

x1 Prototipe -uitbreidingsmodule

x1 Ultrasoniese sensor (HC-SR04)

x1 Klanksensormodule (KY-038)

x2 DC N20-motors (ROBOT-011394)

x1 Micro Servo Motor 9G (SG90)

x1 LCD -module (1602A)

x1 9V battery

x2 rubberwiele 60x8mm (UWHLL-601421)

x1 Free Castor Wheel (hoogte 64 mm)

x1 Veegborsel (hoogte van 12 mm handvatsel)

x2 NPN Transistors (PN2222)

x3 Weerstand (220Ω)

x2 Diodes (1N4007)

x1 Potensiometer (10K)

x15 draaddrade met brodebord

x26 Dupont-drade van vrou tot man

‏‏‎ ‎

Materiaal

x1 3 mm laaghoutblad (laserbedgrootte 18 "x 32")

x6 M3-skroewe (YSCRE-300016)

x4 M3 Neute (YSNUT-300000)

x6 M2.5 skroewe (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Neute (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Gereedskap

Skroewedraaier stel

Warm gom geweer

‏‏‎ ‎

Toerusting

Rekenaar

3D -drukker

Lasersnyer

‏‏‎ ‎

Sagteware

Arduino IDE

Stap 1: Verstaan die logika

Kring

Die ELEGOO UNO R3 -beheerraad sal dien as die 'brein' van die robot waarin die kode opgelaai en verwerk sal word. Bevestig die prototipe uitbreidingsbord en mini -broodbord bo -op. Om met die sensors en aktuators te kommunikeer, word die komponente via die broodbord en drade verbind.

Hierbo is 'n diagram van die stroombane wat nodig is om Sweepy gelukkig te maak, ingesluit. Gee spesiale aandag aan die invoer en afvoer van die drade. Dit help om 'n draad te volg deur na die kleur daarvan te kyk. 'N Verkeerde verbinding kan veroorsaak dat Sweepy verkeerd funksioneer of in die erger geval u elektronika beskadig deur kortsluiting.

‏‏‎ ‎

Programmering

Hieronder is die kode wat nodig is om Sweepy uit te voer, aangeheg. Maak die lêer in Arduino IDE oop en laai dit op na die ELEGOO UNO R3 -beheerraad. Om dit te kan doen, moet u die beheerbord met u rekenaar verbind via die USB -kabel. Maak seker dat die korrekte poort gekies is deur in die keuselys in Tools en Port te gaan. Laai die kode eers op voordat u Sweepy bou, om te voorkom dat u die USB -kabel in die 3D -gedrukte behuizing moet aansluit.

Dit word nie aanbeveel om die veranderlikes in die kode te verander nie, tensy u ervaring het of weet wat u doen.

Stap 2: Versamel alle onderdele, materiale en gereedskap

Om die projek te begin, versamel alle dele, materiaal en gereedskap wat in die bostaande lys uiteengesit is. Soos voorheen genoem, kan die meeste dele in die lys gevind word in die ELEGOO UNO R3 Starter Kit sowel as in Creatron Inc. of ander elektroniese winkels.

Dit word sterk aanbeveel om so vroeg as moontlik met 3D -drukwerk te begin, aangesien die proses 'n paar uur kan neem om af te handel. Die aanbevole instellings is: 0,16 mm laaghoogte, 20% opvulling en 1,2 mm wanddikte met rand en stutte. Die 3D -druklêer is hieronder aangeheg.

Laser sny kan ook baie tyd in beslag neem, dus begin vroegtydig. Die lasersnitlêer bevat ook 'n laag vir die ets van 'n gids wat verseker dat die regte komponent op die regte plek gemonteer is. Maak seker dat u twee keer nagaan wat gesny word en wat geëts word, en die krag- en snelheidsinstellings op die regte manier verander. Die lasersny -lêer is ook hieronder aangeheg.

Terwyl ons laaghout vir ons robot gebruik het, kan u enige materiaal gebruik, soos akriel, solank die dikte ongeveer 3 mm is.

Stap 3: Bevestig die basisplaat

Dien gom aan die omtrek van die basisplaat toe en plak dit aan die onderkant van die 3D -gedrukte behuizing vas. Rig die twee dele so versigtig as moontlik uit, terwyl u ook verseker dat die lassny -etsgids na bo wys.

Stap 4: Monteer basisplaatkomponente

Sodra die basisplaat voldoende vasgemaak is, kan ons die eerste ronde elektroniese komponente begin verbind. Dit sluit die DC -motors met wiele, servomotor, LCD -skerm en battery in. 'N Lasergesnyde etsgids is by die basisplaat ingesluit om die korrekte plasing van komponente vir u gemak te verseker. Om die stroombane makliker te maak, moet die komponente vasgemaak word met die toepaslike drade wat reeds ingeprop is.

Die wiele moet in die twee gleuwe aan beide kante gly met die GS -motor na binne gerig. Bevestig dit met die meegeleverde wit klampe met twee skroewe en moere vir elkeen (M2.5).

Die servomotor moet ook met dieselfde skroewe en moere (M2.5) vasgemaak word, terwyl die wit rat wat onder uitkom, aan die voorkant van die robot is. Dit sal die beweging van die kwas dryf.

Die LCD -skerm moet met die penne na onder in die voorste sak van die huis gly. Maak dit vas met 'n bietjie warm gom op elke hoek.

Laastens moet die battery in die agterste sak van die behuizing gly terwyl die aan-af-skakelaar na buite in die gatuitsparing wys. Dit stel die robot in staat om aan en af te skakel.

Stap 5: Beveiliging van die ondersteuningsplaat

Daarna is dit tyd om die 'brein' van Sweepy te beveilig. Monteer die UNO R3 -beheerbord en prototipe -uitbreidingsmodule aan die bokant van die steunplaat met vier skroewe en moere (M3). Dit sou dien as die tweede verdieping van die behuising. Vooraf moet die Arduino IDE -kode reeds op die bord gelaai word en gereed wees om te begin.

Skuif die steunplaat van bo af in die behuizing totdat dit rus op drie randjies wat in die 3D -drukbehuizing geïntegreer is om die regte hoogte te verseker. Bevestig hierdie bord met twee skroewe (M3) deur die gate aan weerskante.

Ryg die drade van die komponente op die basisplaat op en deur die gate van die steunplaat. Die LCD -skerm en servomotordrade moet deur die voorste gat kom, terwyl die DC -motordrade deur die sygate moet kom. Die batterykabels kan na gelang van elke gat gaan.

Stap 6: Montering van finale elektroniese komponente

Bevestig die twee ultrasoniese sensors met warm gom aan die voorkant van die behuizing met die sneller- en eggomodules wat uit die gate of "oë" strek. Die penne op die een sensor moet na bo wys en die ander na onder, soos aangedui deur die gat op die steunplaat. Dit is om te verseker dat die eggo- en snellermodules simmetries in die behuizing is wanneer seine gestuur en ontvang word.

Plaas laastens warm gom aan die agterkant van die klanksensor en bevestig dit aan die gleuf aan die binnekant van die behuizing. Die bokant van die mikrofoon moet gelyk wees aan die bokant van die rand van die behuizing sodat die dop van Sweepy opgesit kan word. Die mikrofoon pas by die gat op die dop, soos u later sal sien.

Stap 7: drade, drade en meer drade

Die volgende stap is waarskynlik die moeilikste, maar belangrikste deel om seker te maak dat Sweepy gesond en gelukkig is: die stroombane. Gebruik die Fritzing -diagram bo -aan hierdie instruksies as riglyn, en koppel al die drade van die komponente aan op die prototipe -uitbreidingsmodule.

Maak seker dat die skakelaar op die batterypak af is voordat u die kragkabel in die bord aansluit. Omdat die kode reeds op die bord gelaai moet word, kan Sweepy nie die opwinding van skoonmaak weerhou nie en kan dit begin werk sodra dit krag kry, selfs terwyl u nog aan die drade werk.

Gee spesiale aandag aan die insette en uitsette van elke draad. Dit help om die kleur van die draad te gebruik om dit langs die pad te volg.

Stap 8: Voeg bewegende dele by

Nou is dit tyd vir Sweepy se agterwiel en vee kwas.

Die agterwiel moet 'n wiel wees wat vrylik kan draai. Dit moet ongeveer 6,4 cm hoog wees van bo na onder, maar die verdraagsaamheid kan ruim wees, afhangende van die afwaartse krag wat u wil hê dat die kwas uitoefen. Bevestig dit onder die steunplaat deur die gat in die basisplaat.

Die veegborsel is ook vrygewig, maar die handvatsel moet ongeveer 1,2 cm van die grond af sit. Die handvatsel moet ook ongeveer 10 cm lank wees om te verhoed dat dit die behuising raak terwyl dit terug en vierde wegvee. Bevestig dit met die gom aan die wit hefboom wat by die servomotor ingesluit is.

Stap 9: Alles afskakel

Om u eie Sweepy te voltooi, moet u die pet maak. Plak die doprand onder die afdekplaat met 'n gaatjie daarop. Maak seker dat die gat in lyn is met die mikrofoon van die klanksensor. Plak laastens die dop op die bokant van Sweepy en pas die voorste rande aan die voorkant van die behuizing.

Skakel die agterkant aan en kyk hoe Sweepy sy drome nastreef om die ateljee 'n skoner plek vir almal te maak.

Stap 10: Resultate en besinning

Ondanks uitgebreide ontwerpbeplanning gebeur daar foute, maar dit is goed: dit is alles deel van die leerproses. En vir ons was dinge nie anders nie.

Een van ons grootste uitdagings was die ontwerp van Sweepy se behuising om alle nodige komponente te bevat. Dit het beteken dat ons die afmetings van alle komponente noukeurig moes meet, beplan vir draadpaadjies, strukturele integriteit verseker, ens. Ons het uiteindelik 3D -drukwerk en twee snitte van Sweepy se behuising met laser gesny, die tweede is die finale weergawe op grond van wat ons uit die eerste geleer het. iterasie.

Een van die groot struikelblokke wat ons in die gesig gestaar het, is die beperkte vermoëns van die ultrasoniese sensor: dit dek nie 'n groot genoeg gebied nie en Sweepy sal soms teen 'n muur tref wanneer hy skuins nader. Dit is opgelos deur die insluiting van 'n tweede ultrasoniese sensor om die effekarea effektief te vergroot.

Ons het aanvanklik ook gekies vir 'n servomotor om die draai te beheer, maar dit was nie so effektief en struktureel as wat ons gehoop het nie. As gevolg hiervan het ons die agterwiel vervang met 'n vrye wiel en die verantwoordelikheid gedraai om na die twee bestuurderwiele te draai deur differensiële draai (die een wiel beweeg stadiger as die ander om die draai te simuleer). Alhoewel dit groot veranderinge aan die kode beteken het, het dit ons algehele ontwerp effektief vereenvoudig deur minder een servomotor uit die vergelyking te haal.

‏‏‎ ‎

Toekomstige herhalings

Daar is altyd ruimte vir verbetering. In die toekoms is een ontwerpverandering vir ons projek die oorweging van Sweepy -onderhoud en toeganklikheid van die binnekant. Ons het verskeie probleme ondervind, insluitend motorstortings en ontlaaide batterye, wat daartoe gelei het dat ons Sweepy uitmekaar moes haal net om die komponente uit te skakel, wat baie ongemaklik was. In die toekoms sou ons 'n behuising ontwerp met werkbare openinge wat toegang tot die komponente soos die battery moontlik maak.

Ons oorweeg ook die gebruik van 'n druksensor aan die voorkant om op te spoor wanneer Sweepy teen 'n oppervlak stamp, aangesien ons die ultrasoniese sensor soms onbetroubaar gevind het, veral as ons teen 'n steil hoek nader. Deur 'n meganiese sensor te hê, sou Sweepy meer konsekwent wees om te besluit wanneer en wanneer hy nie wil draai nie.

Hoewel Sweepy goed werk in klein kamers, is dit moontlik minder effektief in groter ruimtes. Dit is omdat Sweepy slegs geprogrammeer is om te draai wanneer dit 'n oppervlak voor hom opspoor, maar andersins in 'n reguit lyn sal voortgaan totdat die aarde vernietig word. In die toekoms kan dit die moeite werd wees om 'n vaste skoonmaakroete vir Sweepy vooraf te programmeer, sodat dit binne 'n grens bly in plaas daarvan om vir ewig af te dwaal.

‏‏‎ ‎

Verwysings en krediete

Hierdie projek is geskep as deel van die kursus Fisiese Rekenaarkunde (ARC385) aan die Daniels Fakulteit Argitektuur, Landskap en Ontwerp voorgraadse programme aan UofT.

‏‏‎ ‎

Spanlede

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Geïnspireer deur

• Roomba robot stofsuier
• Wipy: die te gemotiveerde witbordskoonmaker
• Die deurmekaar toestande van ateljeeruimte