Wipy: il detergente per lavagne eccessivamente motivato: 8 passaggi (con immagini)

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

introduzione

Ti sei mai stancato di pulire la lavagna? Ti sei mai chiesto quanto migliorerebbe la tua vita se un robot potesse farlo per te? Ora hai la possibilità di trasformarlo in realtà con Wipy: il detergente per lavagne eccessivamente motivato. Wipy pulirà adeguatamente i tuoi disegni imbarazzanti e lo farà anche con un sorriso carino. Non è nemmeno necessario attivarlo! Pulirà la lavagna quando meno te lo aspetti… Uhhh…*tosse tosse*…intendiamo, ovviamente: quando ne hai più bisogno!

Caratteristiche:

- Il nostro futuro amico sarà in grado di aderire alla lavagna utilizzando dei magneti ed è in grado di muoversi nello spazio grazie alle ruote antiscivolo.- Sarà in grado di seguire una linea e cancellarla utilizzando un sensore di tracciamento e una spugna.- Wipy ha la possibilità di misurare la distanza dalla tua mano utilizzando un sensore del tempo di volo.- Daremo a Wipy una bella personalità utilizzando un piccolo schermo OLED.

Il progetto è stato condotto come parte del seminario Computational Designand Digital Fabrication nel programma di master ITECH.

Lasath Siriwardena, Simon Lut e Tim Stark

Passaggio 1: la logica di Wipy

Wipy funziona in base all'interazione tra il sensore di linea e il sensore del tempo di volo. A seconda del tipo di linea rilevata e di quanto è vicina la tua mano, Wipy reagisce in diversi modi, come mostrato nel diagramma.

Passaggio 2: componenti e teoria

Per ricreare questo fantastico pezzo di tecnologia avanzata per la pulizia avrai bisogno dei seguenti elementi:

Componenti

Per creare il telaio del robot, avrai bisogno di accedere a un laser cutter. Per il caso è stata utilizzata una stampante 3d.

Gli elementi della piastra di base sono stati tutti tagliati da un foglio di plexiglas di 500 x 250 x 4 mm.

Ti suggeriamo anche di procurarti un Arduino Kit che includerà molti dei componenti fondamentali per questo progetto (Amazon)

Caso base

1 x custodia stampata in 3D

1 x piastra di base superiore (Lasercut)

1 x piastra di base centrale (Lasercut)

1 x piastra di base inferiore (Lasercut)

36 x M3 dadi

5 bulloni M3 15 mm

4 bulloni M3 da 30 mm

2 x magneti (li abbiamo presi qui)

Elettronica principale

1 x Arduino Uno R3 o equivalente generico - (Amazon)

1 x Arduino Expansion Shield (incluso nello starter kit)

1 x Mini tagliere (incluso nello starter kit)

19 x cavi jumper (inclusi nello starter kit)

11 x[OPTIONAL EXTRA] Cavi jumper senza saldatura - (Amazon)

1 x Power bank con minimo 2 slot USB - (Amazon). Evita i power bank economici poiché la fonte di alimentazione può essere inaffidabile.

1 Spool x CCA twin wire per il collegamento di power bank ad Arduino e Motori - (Amazon)

1 x morsettiere a vite - (Amazon)

Sensori e motori

1 x Micromotori, kit ruote e kit staffe - (Pimoroni)

1 x [FACOLTATIVO RICAMBIO] File di stampa 3D per staffe motore - (Thingiverse)

1 schermo OLED da 0,91 - (Amazon

1 x CI driver motore L293D - (Amazon)

1 x sensore di tracciamento della linea IR a 5 canali - (Amazon)

1 x sensore del tempo di volo (VL53L0X) - (Amazon)

Utensili

- Cacciavite a croce

- Cacciavite a testa piatta

- Coltello artigianale

- Nastro adesivo

Teoria

Sensore di tracciamento della linea

Nel sensore di linea viene utilizzata una serie di cinque sensori IR. Questi sensori IR sono in grado di rilevare i colori. Il sensore ha un emettitore e un ricevitore. L'emettitore è in grado di emettere onde infrarosse, se una superficie è molto riflettente (come una superficie bianca), riflette più onde nel ricevitore IR. Se la superficie assorbe radiazioni, come un colore nero, il ricevitore IR riceverà meno radiazioni. Per seguire la linea sono necessari almeno due sensori.

Motori Per controllare i motori DC, avrai bisogno di un tipo di driver per controllarli. Il CI del driver del motore I2C L293D L293D è un driver del motore che è un modo economico e relativamente semplice per controllare sia la velocità che la direzione di rotazione di due motori CC. Per informazioni più approfondite sulla L293D, Lastminuteengineers ha una fantastica panoramica:

Sensore del tempo di volo: questo sensore è in grado di misurare la distanza utilizzando un principio già convenientemente affermato nel titolo del sensore: il tempo di volo. È un sensore molto preciso e può essere trovato ad esempio nei droni o nei sistemi LiDAR. È in grado di sparare un laser in una certa direzione e misurare il tempo necessario per il ritorno del laser, da cui è possibile calcolare la distanza.

Passaggio 3: preparazione della custodia base

Il corpo di Wipy è diviso in due parti; una base tagliata al laser e una custodia stampata in 3d.

1. Per la base, può essere tagliata al laser o tagliata a mano a seconda del materiale. Trovi il file allegato nella sezione componenti. Suggeriamo di utilizzare materiali resistenti ma leggeri come lastre acriliche (3 - 4 mm) o compensato (2,5 - 3 mm). Durante la nostra fase di prototipazione, abbiamo utilizzato un nucleo in schiuma da 10 mm che ha funzionato particolarmente bene e il design attuale dovrebbe funzionare con esso (sarà necessaria una messa a punto). L'anima in schiuma è anche facile da tagliare a mano per le persone che non hanno accesso ai tagliatori laser.

2. La custodia è stata stampata con PLA con un'altezza dello strato di 0,2 mm e una densità di riempimento del 25%. Suggeriamo anche uno spessore della parete di 0,8 mm.

Passaggio 4: assemblaggio dell'elettronica: driver del motore e I2C

Nell'assemblare l'elettronica, inizieremo con il driver del motore L293D.

1. Attacca la mini-breadboard allo shield di estensione Arduino.
2. Posiziona l'L293D all'estremità della mini breadboard (dove il piccolo pezzo di connessione in plastica sporge sul lato corto). Nota, il cerchio completo sopra l'L293D dovrebbe trovarsi alla fine del tabellone.
3. Collegare prima tutti i cavi dei ponticelli senza saldatura
4. Collegare i fili rimanenti all'Arduino e successivamente ai motori. Non importa se confondi l'ordine dei cavi per i tuoi motori, poiché scoprirai una volta che il tuo motore sta girando nella direzione sbagliata.
5. Carica il codice di esempio dei motori su Arduino per testarli - si trova in fondo a questa pagina: (codice di esempio Motors)

Passaggio 5: assemblaggio della base

Per assemblare la base, suggeriamo il seguente ordine.

1. Innanzitutto, collegare i motori alla base superiore utilizzando le staffe. Le staffe utilizzano dadi e bulloni M2. Prenditi il tuo tempo per avvitare i bulloni in quanto sono piuttosto piccoli e poco pratici.
2. Collega l'Arduino alla piastra superiore, assicurati che l'Arduino sia staccato dalla sua staffa. Usa bulloni M2 per collegarlo. Se i bulloni M2 non sono in tuo possesso, puoi anche usare M3, ma ci vuole un po' più di forza bruta.
3. Quindi: attaccare i bulloni ai magneti, far scorrere la piastra inferiore sui bulloni e fissare i bulloni alla piastra centrale nelle posizioni indicate. Ora attacca la piastra centrale e quella inferiore.
4. Fissare il sensore di linea alla piastra centrale utilizzando i bulloni indicati. Assicurati di inserire anche i bulloni vicini nella piastra centrale, poiché i fori non sono più accessibili quando il sensore di linea è collegato.
5. Aggiungi tutti i bulloni nella piastra centrale che si collegano alla base superiore.
6. Infine, posizionare e serrare la piastra di base superiore al resto della base.

Step 6: Magnet Madness

Ora arriva la parte difficile, provare Wipy su una lavagna verticale. Questa parte si basa su un po' di tentativi ed errori poiché c'è un buon equilibrio tra:

- I magneti sono troppo forti, quindi le ruote non possono muoversi.- I magneti non sono abbastanza forti, quindi Wipy cade dal tabellone.

I magneti che abbiamo usato sono forti, forse un po' troppo forti. Utilizzando distanziali tra la scheda e i magneti, è possibile ridurre l'attrazione. I distanziatori assicurano inoltre che la parte superiore del bullone non tocchi la lavagna. I distanziatori possono essere fissati al magnete tramite colla, oppure, in fase di prototipazione: tanto nastro adesivo.

SuggerimentiAbbiamo alcuni suggerimenti per far funzionare correttamente i magneti:

- Il magnete tra le ruote ha lo scopo di tirare le ruote nella tavola in modo che le ruote abbiano più presa. Assicurati che questo magnete sia appena più alto del livello delle ruote.- Assicurati che il robot sia leggermente inclinato rispetto al magnete posteriore.- Inizia a sperimentare con più magneti (più piccoli) sul retro. Poiché una serie di magneti più piccoli può iniziare a impedire al robot di guidare in tondo.

Le ruote dovrebbero ora girare nella stessa direzione. Ora provalo alla lavagna e piangi lacrime di gioia se finalmente funziona. È ora di una piccola festa per la vittoria.

Passaggio 7: più sensori, più divertimento

Ora che i motori e i magneti funzionano bene con gli altri, è tempo di aggiungere alcune funzionalità (inutili) a Wipy.

1. Sensore di linea Utilizzando il cavo in dotazione, collegare il sensore di linea alla breadboard come indicato. Il cavo verde sul diagramma è per SCL e il bianco è per SDA.

2. Aggiungi schermoAggiungiamo il viso carino di Wipy come indicato.

3. Sensore TofInfine, aggiungere il sensore di distanza come indicato. Questo sensore rileverà quanto è vicino alla mano e si fermerà di conseguenza. Dà anche a Wipy la (fastidiosa) caratteristica di pulire la lavagna nel momento in cui inizi a disegnare sulla lavagna.

4. Carica codice

Ora che tutti i sensori sono collegati, possiamo iniziare a codificare. Carica il file di codice allegato e guarda Wipy prendere vita. Ci sono commenti nel codice per aiutarti a capirlo. Assicurati di scaricare le librerie appropriate da Schizzo > Includi libreria > Gestisci libreria. La libreria dei sensori del tempo di volo (VL53L0X.h) può essere trovata (qui)

5. Potere

Per alimentare i motori e l'Arduino mentre Wipy sfila allegramente sulla lavagna consigliamo una batteria esterna. Puoi, ad esempio, posizionarlo nell'angolo superiore della scheda e far passare i cavi a Wipy. Wipy avrà bisogno di due alimentatori: 1 per Arduino e 1 per i motori come indicato in foto. Abbiamo deciso di utilizzare un powerbank che emette 2x 5V 2A. Attaccane uno direttamente in Arduino (in Vin, USB o powerport). Assicurati se connesso al Vin che ci sia alimentazione sufficiente per Arduino e tutti i sensori.

6. Mettere tutto insieme

Per assemblare il tutto, suggeriamo di fissare l'OLED e il sensore Time of Flight alla custodia e quindi, utilizzando del nastro biadesivo, collegare la custodia alla base.

Passaggio 8: vuoi più emozioni Wipy?

Vuoi creare la tua emozione Wipy, ecco come:

1. Crea le tue fantastiche emozioni utilizzando qualsiasi software di grafica (Adobe Photoshop, GIMP, ecc.) in grado di salvare immagini bitmap. Assicurati di avere una risoluzione uguale a quella del tuo schermo. Per il nostro caso è 128 x 32 px.
2. Successivamente, dobbiamo convertire queste bitmap in codice. Possiamo utilizzare lo strumento online image2cpp per questo. Carica le immagini che vuoi convertire
3. Una volta caricato, assicurati che le impostazioni siano corrette come risoluzione e orientamento. Una volta che tutto è corretto, cambia il "Formato di output del codice" in "Codice Arduino" e assicurati di utilizzare un identificatore uguale a qualsiasi emozione che desideri sostituire.
4. Una volta fatto, fai clic su "Genera codice" e sostituisci il codice in Arduino Sketch.

Secondo classificato all'Arduino Contest 2019