Prototipazione di robot per la raccolta dei rifiuti: 10 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Come studenti universitari che vivono in alloggi residenziali, abbiamo scoperto che i nostri dormitori ospitano spesso studenti disordinati che vivono da soli per la prima volta. Questi studenti sono generalmente troppo pigri o irresponsabili per raccogliere o pulire i propri pasticci. Questo problema di sporcizia generale era particolarmente diffuso nei bagni dei nostri dormitori. Con questo in mente abbiamo proposto una soluzione a questo problema sotto forma di un pratico robot per la pulizia dei rifiuti in grado di scansionare una stanza alla ricerca di rifiuti vari e smaltire tali rifiuti. Gli obiettivi principali che ci siamo prefissati per il nostro progetto includevano la creazione di un robot automatizzato che raccogliesse i rifiuti, consentendo agli utenti di impostare parametri specifici per questo robot, oltre a renderlo economico e semplice da costruire.

Passaggio 1: alcuni obiettivi specifici del nostro progetto:

• Crea un robot automatizzato ricaricabile in grado di spazzare in modo efficiente un'area prestabilita di una stanza e raccogliere qualsiasi spazzatura di quel pavimento.
• Rendi lo smaltimento dei rifiuti dall'interno del robot accessibile e facile da usare
• Crea il robot utilizzando materiali a basso costo
• Rendi il robot abbastanza piccolo da non creare un grande disturbo nel suo spazio

Passaggio 2: un video del nostro progetto in azione

Si prega di scaricare per vedere un breve video del nostro progetto.

Passaggio 3: acquista i materiali per la costruzione

Per replicare la nostra build abbiamo incluso una distinta base. Se desideri conoscere le nostre idee sul miglioramento del nostro processo e alcune parti della nostra costruzione che modificheremmo in retrospettiva, fai riferimento all'ultima sezione Alcune idee per il miglioramento dove troverai alcune possibili modifiche alla distinta base.

Passaggio 4: tagliare il telaio del robot

Prima di assemblare i componenti per il robot, è necessario un telaio. Per stampare il nostro telaio abbiamo usato ¼" acrilico e abbiamo disegnato due rettangoli "10 per 5" in Adobe Illustrator. Questi rettangoli avranno bisogno di diversi ritagli per i componenti elettrici, le ruote e i motori. Guarda le immagini sopra per vedere come abbiamo modellato il telaio

I disegni dell'illustratore vengono quindi tagliati al laser su acrilico e le due piastre del telaio sono collegate utilizzando 4 viti da 2,5 mm da 1 pollice e 12 bulloni da 2,5 mm. Le due piastre del telaio sono collegate con viti e bulloni a ciascuno dei quattro angoli delle piastre del telaio

Passaggio 5: assemblaggio del robot

Una volta ottenuto il telaio del robot, puoi iniziare ad aggiungere componenti. Attacca i 2 motori all'estremità posteriore del telaio. I fori nel telaio del telaio e diverse viti e dadi di dimensioni dall'alto vengono utilizzati per fissare i motori

Il nodemcu (microcontrollore) è quindi collegato al driver del motore. Questo componente è fissato al centro del telaio. Accanto a questo è collegato il pacco batteria. La tensione e la messa a terra vengono quindi collegate tra il driver e la fonte di alimentazione con i ponticelli m/m

Per collegare il driver del motore ai due motori, saldare due fili m/m a ciascun motore, far passare i fili attraverso il telaio inferiore e collegare ciascun filo a un pin di uscita sul nodemcu

Quindi fai semplicemente scorrere le due ruote su ciascun motore a corrente continua e fissa la terza ruota girevole più piccola verso la parte anteriore del telaio inferiore, utilizzando quattro viti da 2,5 M e fissandole attraverso i quattro fori

L'assemblaggio del robot dovrebbe ora essere completo, per testare la funzionalità carica un semplice comando forward(crimsonbot.forward(100)) sul tuo nodemcu

Passaggio 6: modifica del sistema del vuoto

Smontare l'aspirapolvere portatile acquistato e rimuovere la ventola e il componente del motore

Esaminare l'involucro del guscio del vuoto, vedrai che un vuoto funziona essenzialmente utilizzando i componenti, una ventola e un motore e l'involucro del guscio che consente all'aria di essere scaricata e fornisce l'aspirazione del vuoto

Il nostro obiettivo con l'assemblaggio del vuoto alterato era ridurre le dimensioni e il peso del nostro componente di aspirazione, piuttosto che utilizzare l'intero grande guscio del vuoto portatile

Inizia a modellare il guscio del vuoto con un software di modellazione 3D. Per il nostro modello abbiamo utilizzato Fusion 360

Il modello 3D del nostro guscio sottovuoto consisteva in un semplice cilindro aperto in due parti, un lato che avrebbe scaricato l'aria e l'altro che era solido. Assicurati di lasciare un foro sul fondo del cilindro per adattarlo al motore e alla ventola. Trovare le giuste misure per la tua carcassa può essere difficile e se possiedi un paio di calibri ti consigliamo di usarli

Vuoi mantenere il raccordo del guscio stretto attorno al motore e alla ventola per ottenere una migliore aspirazione

Passaggio 7: assemblaggio del sistema del vuoto

Il montaggio del tuo sistema di aspirazione è abbastanza semplice. Tutto ciò che è necessario è collegare i due lati del componente del vuoto stampato attorno alla ventola e al motore rimossi dall'aspirapolvere portatile. Per il montaggio abbiamo usato la colla a caldo, tuttavia un adesivo più forte come la resina epossidica può fornire più aspirazione

Quindi dovresti aggiungere un componente di filtraggio sulla parte anteriore del tuo componente, questo proteggerà la ventola da grandi pezzi di spazzatura pur avendo potenza di aspirazione. Attacca questo sacchetto (abbiamo usato il sacchetto filtro dell'aspirapolvere portatile) sulla parte anteriore del componente del vuoto con lo stesso tipo di adesivo utilizzato nel passaggio precedente

Per il contenitore che contiene la spazzatura raccolta abbiamo utilizzato il braccio dell'aspirapolvere portatile. Questo si adatta bene al filtro e ai pezzi che abbiamo stampato in 3D. Questo pezzo non è incollato o collegato con alcun mezzo diverso dall'attrito. Ciò consente di rimuovere l'ugello e di gettare via la spazzatura

Passaggio 8: aggiunta del sistema di aspirazione al robot

Per aggiungere il componente del vuoto al robot, è necessario rimuovere prima il livello superiore del telaio. Successivamente, il componente del vuoto viene fissato alla parte superiore del livello inferiore del telaio. È importante assicurarsi che l'estremità della bocchetta di aspirazione sia a livello del pavimento (questo è dovuto principalmente alla bassa potenza dell'aspirapolvere). Il componente del vuoto viene fissato nuovamente al livello inferiore del telaio mediante colla a caldo e l'angolo con cui poggia consente alla bocchetta di toccare il suolo

Passaggio 9: eseguire il robot con il suo codice

Ora è il momento di testare il robot per lo smaltimento dei rifiuti. Trova una stanza con le dimensioni che conosci o misura le dimensioni di una stanza che non conosci. Quindi, modifica il codice Python con le distanze corrette per la tua stanza. Carica il codice sul tuo nodemcu e guarda il tuo dispositivo in esecuzione. Poiché il vuoto si estende oltre il telaio, i movimenti non sono sempre esatti e potrebbero essere necessarie alcune modifiche per far funzionare il robot in modo coerente

Fornito in questo passaggio è il codice che abbiamo usato per il nostro nodemcu e robot. Tutta la codifica è stata creata utilizzando Python tramite VisialStudioCode

Fase 10: Riflessione sul nostro progetto - Qualche idea per il miglioramento:

Cosa abbiamo imparato dalla nostra build:

Come gruppo abbiamo eseguito la maggior parte dei nostri test con il nostro codice su un robot e un telaio di dimensioni diverse, tuttavia quando siamo passati al nostro telaio effettivo con il componente del vuoto abbiamo scoperto che il raggio di sterzata e il modo in cui si muoveva il robot erano molto diversi e il codice necessario per essere alterato

Il motore e la ventola che abbiamo recuperato dall'aspirapolvere portatile erano di potenza relativamente bassa. Questo ci ha portato a montare la bocchetta del vuoto molto vicino al suolo. Sarebbe stato più efficace trovare un potente metodo di aspirazione

A volte, durante l'assemblaggio del nostro robot, le misurazioni o le connessioni tra i componenti non erano esatte. Ciò ha portato ad alcuni problemi durante il test del nostro codice