BotTender: 6 passaggi (con immagini)

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

BotTender, un assistente barista che riversa lo scatto perfetto!

BotTender è un robot autonomo progettato con l'obiettivo di automatizzare le barre. È posizionato sopra la barra e rileva i bicchierini davanti ad essa. Una volta rilevati gli occhiali, si avvicina al bicchiere e chiede ai clienti di posizionare gli occhiali sul robot. Allora lo scatto perfetto sta aspettando di essere preso! Al termine del versamento, BotTender continua a navigare lungo la barra finché non rileva il prossimo cliente con un bicchiere.

Il progetto è stato condotto nell'ambito del seminario Computational Design and Digital Fabrication nel programma di master ITECH.

Passaggio 1: elenco delle parti

COMPONENTI ELETTRICI

1. Navigazione:

• (2) Motoriduttori
• Sensore di distanza ad ultrasuoni

2. Misurazione del peso:

• (5KG) Micro cella di carico a barra diritta (può essere trovata in una bilancia da cucina)
• Amplificatore per celle di carico HX711

3. Visualizzazione:

• Schermo LCD (4x20)
• Interfaccia LCD2004 I2C

4. Versare:

• Mini pompa dell'acqua sommergibile (motore DC 3-6V)
• Transistor 2n2222 (EBC)
• Resistenza 1K
• Raddrizzatore a diodi 1N4007

5. Altro:

• Scheda controller Arduino UNO R3

• Mini tagliere
• Pacco batteria
• Ponticelli (M/M, F/F, F/M)
• Saldatore

DESIGN

6. Pronto per l'uso:

• (2) Ruote + Ruota Universale
• Barattolo di vetro (8 cm di diametro)
• Bicchierino da shot (diametro 3,5 cm)
• Tubo dell'acqua da 9 mm
• (30) Bulloni M3x16
• (15) dadi M3x16
• (4) bulloni M3x50
• (5) bulloni M3x5
• (2) bulloni M5x16

7. Parti personalizzate:

• Taglio laser su Plexiglass 3.0mm (25cm x 50cm): piattaforme superiore e inferiore chassis robot, piattaforma Arduino e breadboard, supporto LDC, supporto sensore ultrasonico, piattaforme superiore e inferiore della bilancia, tappo Jar.
• Parti stampate in 3D: supporto per power bank

E…

TANTO ALCOOL!

Passaggio 2: logica e configurazione

1. Navigazione:

La navigazione del BotTender è controllata dai dati prelevati dal sensore ad ultrasuoni che si trova davanti al robot. Non appena il robot è collegato alla fonte di alimentazione, il robot inizia a leggere la distanza dal bicchierino e inizia ad avvicinarsi ad esso. Quando raggiunge una certa distanza, si ferma e aspetta che il cliente metta il vetro sul piatto della cella di carico.

La comunicazione tra i motori DC e Arduino si ottiene utilizzando L293D Motor Driver IC. Questo modulo ci aiuta a controllare la velocità e il senso di rotazione di due motori DC. Mentre la velocità può essere controllata utilizzando la tecnica PWM (Pulse Width Modulation), la direzione è controllata utilizzando un H-Bridge.

Se la frequenza degli impulsi aumenta, aumenta anche la tensione applicata ai motori, risultando con i motori che fanno ruotare le ruote più velocemente.

Informazioni più dettagliate sull'uso di H Bridge per controllare i motori CC sono disponibili qui.

2. Misurazione del peso:

Logica e circuito: utilizzare una cella di carico a barra diritta e una scheda convertitore HX711ADC per amplificare il segnale ricevuto dal sensore di peso. Collegali ad Arduino e alla breadboard come indicato nello schema elettrico.

L'HX711 è collegato a:

• GND: tagliere (-)
• DATI: pin 6 OROLOGIO: pin 2
• VCC: tagliere (+)
• E+: Collegato al ROSSO della cella di carico
• E-: Collegato a BLU
• A-: Collegato a WHITE
• A+: Collegato a NERO
• B-: nessuna connessione
• B+: nessuna connessione

L'amplificatore consente ad Arduino di rilevare le variazioni di resistenza dalla cella di carico. Quando viene applicata la pressione, la resistenza elettrica cambierà in risposta alla pressione applicata.

Configurazione: nel nostro caso, stiamo utilizzando una micro cella di carico (5KG). La cella di carico ha 2 fori in alto e in basso e una freccia che indica la direzione di deflessione. Con la freccia rivolta verso il basso, collega la parte inferiore della bilancia alla piattaforma superiore del robot. Fissare il foro opposto della parte superiore della cella di carico al pezzo superiore della bilancia.

Una volta connesso ad Arduino, scaricare la libreria per l'amplificatore HX711 in fondo a questa pagina e calibrare la cella di carico utilizzando lo schizzo di calibrazione fornito di seguito.

Scarica la libreria HX711:

Schema di calibrazione:

3. Visualizzazione:

Logica e circuito: collegare lo schermo LCD (4x20) all'interfaccia I2C. Se separato, è necessario eseguire la saldatura. L'interfase I2C è costituita da due segnali: SCL e SDA. SCL è il segnale di clock e SDA è il segnale di dati. L'I2C è collegato a:

• GND: tagliere (-)
• VCC: tagliere (+)
• SDA: pin A4
• SCL: pin A5

Scarica la libreria IC2:

4. Versare:

Avrai bisogno di un transistor, un resistore da 1K e un diodo per collegare la pompa dell'acqua ad Arduino. (Fare riferimento allo schema elettrico di seguito). La pompa dell'acqua si attiva quando la cella di carico rileva il peso di un bicchiere vuoto. Una volta che il bicchiere è pieno, la cella di carico legge il peso e spegne la pompa dell'acqua.

Passaggio 3: schema elettrico

Passaggio 4: codice

Passaggio 5: progettazione

Intento di progettazione

L'intento progettuale principale era quello di utilizzare un materiale trasparente e valorizzare la presenza dell'elettronica. Questo non solo ci aiuta a determinare più rapidamente i problemi nel circuito, ma facilita anche lo smontaggio in caso di riparazione. Dato che stiamo lavorando con l'alcol, è stato fondamentale per il nostro design mantenere l'elettronica e l'alcol il più separati possibile in modo compatto. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo integrato i prodotti standard nel nostro design personalizzato. Di conseguenza, abbiamo creato un sistema multistrato che mantiene l'elettronica sullo strato inferiore ed eleva l'area di servizio dei colpi allo strato superiore.

Parti personalizzate: taglio laser

1. Corpo

BotTender è costituito da due strati principali impilati l'uno sull'altro con una distanza sufficiente per consentire il collegamento dei cavi all'arduino e alla breadboard. Mentre lo strato inferiore viene utilizzato principalmente per fissare i motori, la ruota posteriore, la piattaforma elettronica e il portabatterie al corpo, oltre a fungere da base per la bottiglia, lo strato superiore ospita un foro per stabilizzare la bottiglia e spazio sufficiente per cella di carico e relative piastre.

2. Piastre delle celle di carico

Le piastre delle celle di carico sono progettate tenendo conto del principio di funzionamento di una bilancia da cucina. La cella di carico è collegata a uno strato superiore e uno inferiore dai fori dei bulloni. Sopra lo strato superiore, viene posto un altro strato per indicare la fessura precisa per mettere il bicchierino e tenerlo in posizione.

3. Supporto per LCD e sensore a ultrasuoni

Il supporto LCD è progettato per mantenere lo schermo ruotato di 45 gradi rispetto al piano del suolo, mentre il supporto del sensore a ultrasuoni mantiene il sensore perpendicolare e il più vicino possibile al suolo per rilevare facilmente il bicchierino.

4. Tappo di bottiglia

Abbiamo progettato un tappo di bottiglia che mantenesse la bevanda in un ambiente chiuso ma permettesse comunque al tubo e ai cavi della pompa dell'acqua di uscire dalla bottiglia. Il tappo ha 2 strati: lo strato superiore per mantenere il tubo in posizione e lo strato inferiore per bloccare il tappo sulla bottiglia e fornire ai cavi della pompa dell'acqua l'accesso ad arduino. Questi due strati vengono poi attaccati l'uno all'altro utilizzando i corrispondenti piccoli fori sui lati per inserire i bulloni.

Parti personalizzate: stampate in 3D

5. Porta Power Bank Per il nostro BotTender abbiamo deciso di utilizzare una fonte di alimentazione esterna: un power bank. Pertanto avevamo bisogno di un portabatterie personalizzato per le dimensioni del power bank che abbiamo scelto. Dopo aver progettato il pezzo in Rhinoceros, lo abbiamo stampato in 3D utilizzando PLA nero. I fori dei bulloni sono stati quindi aperti utilizzando un trapano.