Pingo: un lanciatore di palline da ping pong con rilevamento del movimento e alta precisione: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Kevin Nitiema, Esteban Poveda, Anthony Mattacchione, Raphael Kay

Passaggio 1: motivazione

Qui a Nikee (da non confondere con il nostro concorrente, Nike), cerchiamo costantemente di investire e sviluppare tecnologie che consentano ai nostri atleti di testare e superare i propri limiti. Siamo stati contattati da un consolidato team di ricerca internazionale che si occupa dello sviluppo di sistemi di rilevamento del movimento e di lancio ad alta precisione. Questa squadra, che di solito lavora su progetti di massima sicurezza altamente classificati, ha sviluppato un sistema cinetico che si muove attorno ai bersagli, rileva le loro posizioni e lancia con precisione palline da ping pong nella loro direzione. Stiamo attualmente testando come questo sistema può essere utilizzato per testare la coordinazione occhio-mano di un atleta, la concentrazione mentale e la resistenza. Siamo fiduciosi che questo sistema sarà presto affermato come uno standard industriale in qualsiasi reggimento di preparazione atletica. Guarda tu stesso:

Passaggio 2: video del progetto

Passaggio 3: parti, materiali e strumenti

Elettronica:

6 motori DC 3V-6V

3 x driver motore L298N (per 6 motori DC)

2 x 28BYJ-48 motore passo-passo

2 x driver motore Uln2003 (per 2 motori passo-passo)

1 x servomotore MG996R

1 x sensore a ultrasuoni HC-SR04

1 x breadboard (qualsiasi dimensione va bene)

1 x arduino mega 2560

3 batterie da 3,7 V 18650

Portabatterie 3 x 3,7 V 18650

1 batteria da 9V

40 x M/M fili

40 x cavi M/F

40 x cavi F/F

Cavo rosso da 12 piedi x 22 gauge

Cavo nero 12 piedi x 22 gauge

Materiali:

4 x ruota/ingranaggio/pneumatico per motori 3V-6V DC (funzionano: https://www.amazon.ca/KEYESTUDIO-Motor-Arduino-Uniaxial-Wheels/dp/B07DRGTCTP/ref=sr_1_7?keywords=car+ kit+ruote+arduino&qid=1583732534&sr=8-7)

2 targhe per auto in acrilico trasparente di spessore 6 mm (da tagliare al laser, vedere laser.stl)

1 x lanciatore di palline da ping-pong (da stampare in 3D, vedere 3d.stl)

1 x lancia palline da ping-pong - connettore piastra (vedi all.stl)

1 x piattaforma sensore (da stampare in 3D, vedi all.stl)

Vite M3 4 x 55 mm

Vite M3 8 X 35 mm

Vite M3 6 x 25 mm

Vite M3 32 x 16 mm

Vite M3 22 x 10 mm

72 x dado M3

Utensili:

Cacciaviti a croce

Pinze

Spelafili

Nastro elettrico

Multimetro

Forbici

super colla

Attrezzatura:

Taglio laser

stampante 3d

Software:

Modellazione (Rhino)

Arduino

fritzing

Passaggio 4: circuito

Passaggio 5: fabbricazione della macchina

Abbiamo allegato tre file di modellazione 3D. Il primo contiene la geometria per i componenti acrilici tagliati al laser (laser.stl; un secondo contiene la geometria per i componenti in plastica stampati in 3d (3d.stl); e un terzo contiene tutta la geometria per l'intera macchina nella sua forma assemblata, incluso la geometria tagliata al laser, la geometria stampata in 3D e la geometria dei componenti acquistati (all.stl)

Per prima cosa abbiamo costruito la macchina avvitando le ruote e l'elettronica alle lastre acriliche tagliate al laser. Successivamente, abbiamo avvitato insieme il lanciatore, collegando sia i motori che le ruote, prima di collegare il lanciatore alle piastre con un connettore in parte tagliato al laser, in parte stampato in 3D. Il sensore è stato infine avvitato nel suo supporto, a sua volta avvitato sulle targhe dell'auto. L'assemblaggio è mostrato in dettaglio, codificato a colori dalla tecnica di fabbricazione (ad es. taglio laser, stampa 3d, acquisto).

Passaggio 6: programmazione

Guarda il nostro file arduino allegato!

Passaggio 7: risultati e riflessione

Abbiamo deciso di costruire una macchina che guidasse lungo un asse, localizzasse e annotasse la distanza di un oggetto entro un determinato raggio del suo sensore e sparasse una pallina da ping pong su quell'oggetto. Abbiamo fatto questo! Ecco alcune lezioni e fallimenti lungo la strada:

1) Né le stampanti 3D né i laser cutter producono con precisione geometrica. Fare in modo che i pezzi si adattino richiede test. In giorni diversi e su macchine diverse impostazioni di fabbricazione diverse funzionano in modo diverso! Stampa e taglia prima i test campione quando si montano i pezzi.

2) Motori diversi richiedono alimentazioni diverse. Usa circuiti diversi per produrre tensioni diverse piuttosto che bruciare i motori.

3) Non incapsulare componenti elettronici o cavi sotto hardware rigido! Ci sono sempre piccoli cambiamenti che vorrai fare (o dovrai fare) lungo la strada - e svitare e riavvitare un'intera macchina multi-snodo per apportare queste modifiche è un compito faticoso. Se dovessimo rifare tutto, faremmo dei fori passanti molto più grandi per i cavi e per l'accesso sulla piastra superiore dell'auto.

4) Solo perché hai i file 3D e il codice funzionante non significa che non ci saranno problemi. Sapere come risolvere i problemi inevitabili è più importante che tentare di prevedere tutti i problemi inevitabili. Soprattutto, mantieni la rotta! Alla fine funzionerà.

Passaggio 8: referenze e crediti

Abbiamo preso l'idea di come accelerare le palline da ping-pong dal Backroom Workdesk

Vorremmo ringraziare il responsabile del workshop della Facoltà di Architettura dell'Università di Toronto, Tom, per averci sopportato per un mese.

Opera di: Kevin Nitiema, Anthony Mattacchione, Esteban Poveda, Raphael Kay

Lavoro per: Assegnazione "Macchina Inutile", Corso di Physical Computing, Facoltà di Architettura, Università di Toronto