Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 passaggi (con immagini)

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

Di: Evan Guan, Terence Lo e Wilson Yang

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Introduzione e motivazione

Sweepy the studio cleaner è stato progettato in risposta alle condizioni caotiche dello studio di architettura lasciate dagli studenti barbari. Stanco di quanto sia disordinato lo studio durante le recensioni? Beh, non dire altro. Con Sweepy, tutto ciò che devi fare è impostarlo e dimenticarlo. Studio sarà nuovo di zecca più velocemente di quanto ti servirà per completare quel modello di progetto.

Sweepy è consapevole di sé e si muoverà spazzando via tutta la spazzatura e gli avanzi secondo il desiderio del tuo cuore grazie a due sensori a ultrasuoni che gli dicono di accendersi quando si avvicina a un muro. Hai bisogno di Sweepy per lavorare di più? Nessun problema, basta urlare. Sweepy ascolta costantemente il suo ambiente grazie a un sensore sonoro. Raggiungere una certa soglia di rumore farà entrare Sweepy in una modalità infuriata, spazzando e muovendosi più velocemente per un breve periodo.

Uno studio senza Sweepy è disordinato.

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Parti, materiali e strumenti

La maggior parte delle parti in questo elenco possono essere trovate nello Starter Kit del progetto ELEGOO UNO R3. Altre parti possono essere acquistate da Creatron Inc. o altri negozi di elettronica.

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Componenti

x1 Scheda controller ELEGOO UNO R3

x1 Modulo di espansione prototipo

x1 Sensore a ultrasuoni (HC-SR04)

x1 Modulo sensore sonoro (KY-038)

x2 motori CC N20 (ROBOT-011394)

x1 Micro Servomotore 9G (SG90)

Modulo LCD x1 (1602A)

x1 batteria da 9 V

x2 ruote in gomma 60x8mm (UWHLL-601421)

x1 ruota libera (altezza 64 mm)

x1 Spazzola per spazzare (altezza impugnatura 12 mm)

x2 transistor NPN (PN2222)

x3 resistori (220Ω)

x2 diodi (1N4007)

x1 Potenziometro (10K)

x15 fili del ponticello del tagliere

x26 cavi Dupont femmina-maschio

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Materiali

x1 foglio di compensato da 3 mm (dimensioni letto laser 18 "x 32")

x6 viti M3 (YSCRE-300016)

x4 dadi M3 (YSNUT-300000)

x6 viti M2.5 (YSCRE-251404)

x6 dadi M2.5 (YSNUT-250004)

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Utensili

Set di cacciaviti

Pistola per colla a caldo

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Attrezzatura

Computer

stampante 3d

Taglierina laser

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Software

Arduino IDE

Passaggio 1: comprendere la logica

Circuito

La Controller Board ELEGOO UNO R3 fungerà da “cervello” del robot in cui il codice verrà caricato ed elaborato. Attacca la scheda di espansione prototipo e la mini breadboard sulla parte superiore. Per comunicare con i sensori e gli attuatori, i componenti saranno collegati tramite breadboard e fili.

Incluso sopra è uno schema dei circuiti necessari per rendere felice Sweepy. Prestare particolare attenzione all'ingresso e all'uscita dei fili. Aiuta a seguire un filo guardando il suo colore. Una connessione errata può causare il malfunzionamento di Sweepy o, nel peggiore dei casi, danneggiare l'elettronica con un cortocircuito.

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Programmazione

Di seguito è allegato il codice necessario per eseguire Sweepy. Apri il file in Arduino IDE e caricalo sulla scheda controller ELEGOO UNO R3. Per fare ciò, è necessario collegare la scheda controller al computer tramite il cavo USB. Assicurati che sia selezionata la porta corretta andando in Strumenti e Porta nel menu a discesa. Assicurati di caricare il codice prima di creare Sweepy per evitare di dover collegare il cavo USB mentre sei nell'alloggiamento stampato in 3D.

Non è consigliabile modificare le variabili nel codice a meno che non si abbia esperienza o si sappia cosa si sta facendo.

Passaggio 2: raccolta di tutte le parti, materiali e strumenti

Per iniziare il progetto, raccogli tutte le parti, i materiali e gli strumenti descritti nell'elenco sopra. Come accennato in precedenza, la maggior parte delle parti nell'elenco può essere trovata nello Starter Kit ELEGOO UNO R3 così come in Creatron Inc. o altri negozi di elettronica.

Si consiglia vivamente di iniziare la stampa 3D il prima possibile poiché il processo potrebbe richiedere diverse ore per essere completato. Le impostazioni consigliate sono: altezza dello strato di 0,16 mm, riempimento del 20% e spessore della parete di 1,2 mm con bordi e supporti. Il file di stampa 3D è allegato di seguito.

Anche il taglio laser può richiedere molto tempo, quindi assicurati di iniziare presto. Il file tagliato al laser contiene anche uno strato per incidere una guida che assicura che il componente giusto sia montato nel posto giusto. Assicurati di ricontrollare cosa viene tagliato e cosa viene inciso, modificando le impostazioni di potenza e velocità in modo appropriato. Di seguito è allegato anche il file del taglio laser.

Mentre abbiamo usato il compensato per il nostro robot, sentiti libero di usare qualsiasi materiale che ti piace come l'acrilico, purché lo spessore sia di circa 3 mm.

Passaggio 3: fissaggio della piastra di base

Applicare la colla attorno al perimetro della piastra di base e fissarla alla parte inferiore dell'alloggiamento stampato in 3D. Allineare le due parti il più accuratamente possibile, assicurandosi anche che la guida di incisione tagliata al laser sia rivolta verso l'alto.

Passaggio 4: montaggio dei componenti della piastra di base

Una volta che la piastra di base è adeguatamente fissata, possiamo iniziare a collegare il primo giro di componenti elettronici. Ciò include i motori DC con ruote, servomotore, schermo LCD e batteria. Una guida per l'incisione tagliata al laser è stata inclusa nella piastra di base per garantire il corretto posizionamento dei componenti per la vostra comodità. Per semplificare i circuiti, i componenti devono essere fissati con i cavi appropriati già collegati.

Le ruote devono scorrere nelle due fessure su entrambi i lati con il motore CC rivolto verso l'interno. Fissarlo con i morsetti bianchi inclusi utilizzando due viti e dadi per ciascuno (M2.5).

Anche il servomotore deve essere fissato utilizzando le stesse viti e dadi (M2.5) assicurandosi che l'ingranaggio bianco che fuoriesce dal fondo sia sul lato anteriore del robot. Questo alimenterà il movimento di spazzamento della spazzola.

Lo schermo LCD deve scorrere nella tasca anteriore dell'alloggiamento con i perni rivolti verso il basso. Fissalo con alcune gocce di colla a caldo su ogni angolo.

Infine, il pacco batteria dovrebbe scorrere nella tasca posteriore dell'alloggiamento con l'interruttore di accensione rivolto verso l'esterno nel foro. Ciò consente di accendere e spegnere il robot.

Passaggio 5: fissaggio della piastra di supporto

Ora è il momento di mettere al sicuro il "cervello" di Sweepy. Utilizzando quattro viti e dadi (M3), montare la scheda controller UNO R3 e il modulo di espansione prototipo sulla parte superiore della piastra di supporto. Questo fungerebbe da secondo piano dell'alloggio. Prima di questo, il codice IDE di Arduino dovrebbe essere già caricato sulla scheda e pronto per l'uso.

Far scorrere la piastra di supporto nell'alloggiamento dall'alto fino a quando non si appoggia su tre ripiani integrati nell'alloggiamento della stampa 3D per garantire la corretta altezza. Fissare questa piastra con due viti (M3) attraverso i fori su entrambe le estremità.

Infilare i fili dei componenti sulla piastra di base verso l'alto e attraverso i fori della piastra di supporto. Lo schermo LCD e i fili del servomotore devono passare attraverso il foro anteriore mentre i fili del motore CC devono passare attraverso i fori laterali. I fili del pacco batteria possono passare attraverso entrambi i fori come desiderato.

Passaggio 6: montaggio dei componenti elettronici finali

Usando la colla a caldo, attaccare i due sensori a ultrasuoni alla parte anteriore dell'alloggiamento con i moduli trigger ed eco che si estendono dai fori o "occhi". I perni di un sensore devono essere rivolti verso l'alto e l'altro rivolto verso il basso come indicato dal foro sulla piastra di supporto. Questo per garantire che i moduli eco e trigger siano simmetrici nell'alloggiamento durante l'invio e la ricezione dei segnali.

Infine, tamponare la colla a caldo sul retro del sensore sonoro e fissarlo alla fessura sul lato interno dell'alloggiamento. La parte superiore del microfono dovrebbe essere a filo con la parte superiore del bordo dell'alloggiamento in modo che il cappuccio di Sweepy possa essere indossato. Il microfono si allineerà con il foro sul cappuccio come vedrai più avanti.

Passaggio 7: fili, fili e altri fili

Il prossimo passo è probabilmente la parte più difficile ma più importante per assicurarsi che Sweepy stia bene e felice: i circuiti. Utilizzando il diagramma di Fritzing nella parte superiore di questo Instructables come linea guida, collegare tutti i cavi dai componenti al modulo di espansione prototipo.

Assicurarsi che l'interruttore sulla batteria sia spento prima di collegare il cavo di alimentazione alla scheda. Poiché il codice dovrebbe essere già caricato sulla scheda, Sweepy non sarebbe in grado di contenere la sua eccitazione per la pulizia e iniziare a lavorare nel momento in cui riceve energia, anche mentre stai ancora lavorando sui fili.

Prestare particolare attenzione agli ingressi e alle uscite di ogni filo. Aiuta usare il colore del filo per seguirlo lungo il suo percorso.

Passaggio 8: aggiunta delle parti mobili

Ora è il momento della ruota posteriore e della spazzola spazzatrice di Sweepy.

La ruota posteriore dovrebbe essere una ruota orientabile che può girare liberamente. Dovrebbe essere di circa 6,4 cm di altezza dall'alto verso il basso, ma la tolleranza può essere generosa a seconda di quanta forza verso il basso si desidera esercitare il pennello. Attaccalo sotto la piastra di supporto attraverso il foro nella piastra di base.

Anche lo spazzolone ha una tolleranza generosa, ma il manico dovrebbe trovarsi a circa 1,2 cm da terra. Anche la maniglia dovrebbe essere lunga circa 10 cm per evitare che colpisca l'alloggiamento mentre si sposta avanti e indietro. Fissalo all'attacco della leva bianco incluso con il servomotore con la colla.

Passaggio 9: chiudere tutto

Per completare il tuo Sweepy personale, devi crearne il berretto. Incolla il bordo del cappuccio sotto la piastra di copertura con il foro su di esso. Assicurarsi che il foro sia allineato con il microfono del sensore del suono. Infine, incolla il cappuccio sulla parte superiore di Sweepy, allineando i bordi anteriori con la parte anteriore dell'alloggiamento.

Accendi la corrente dal retro e guarda Sweepy perseguire i suoi sogni di rendere lo studio un luogo più pulito per tutti.

Passaggio 10: risultati e riflessione

Nonostante un'ampia pianificazione del design, gli errori accadono, ma va bene: fa tutto parte del processo di apprendimento. E per noi le cose non sono andate diversamente.

Una delle nostre maggiori sfide è stata progettare l'alloggiamento di Sweepy per racchiudere tutti i componenti necessari. Ciò significava misurare meticolosamente le dimensioni di tutti i componenti, pianificare i percorsi dei cavi, garantire l'integrità strutturale, ecc. Abbiamo finito per stampare in 3D e tagliare al laser due iterazioni dell'alloggiamento di Sweepy, la seconda è la versione finale basata su ciò che abbiamo imparato dal primo iterazione.

Uno dei principali ostacoli che abbiamo dovuto affrontare sono le capacità limitate del sensore a ultrasuoni: non copriva un'area sufficientemente ampia e Sweepy occasionalmente colpiva un muro quando si avvicinava ad angolo. Questo è stato risolto con l'inclusione di un secondo sensore a ultrasuoni per aumentare efficacemente l'area d'effetto.

Inizialmente abbiamo anche optato per un servomotore per controllare la rotazione, ma non era così efficace e strutturalmente solido come speravamo. Di conseguenza, abbiamo sostituito la ruota posteriore con una ruota orientabile libera e abbiamo affidato la responsabilità di girare alle due ruote motrici attraverso la sterzata differenziale (una ruota si muoverebbe più lentamente dell'altra per simulare la svolta). Sebbene ciò significasse apportare importanti modifiche al codice, ha effettivamente semplificato il nostro design generale, eliminando meno un servomotore dall'equazione.

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Iterazioni future

C'è sempre spazio per il miglioramento. In futuro, un cambiamento di design per il nostro progetto è la considerazione della manutenzione di Sweepy e dell'accessibilità dei suoi interni. Abbiamo riscontrato diversi problemi tra cui guasti al motore e batterie scariche che ci hanno richiesto di smontare Sweepy solo per sostituire i componenti, il che è stato molto poco intuitivo. In futuro, progetteremmo un alloggiamento con aperture azionabili che consentiranno l'accesso ai suoi componenti come la batteria.

Stiamo anche considerando l'uso di un sensore di pressione nella parte anteriore per rilevare quando Sweepy urta una superficie poiché abbiamo riscontrato che il sensore a ultrasuoni a volte è inaffidabile, in particolare quando ci si avvicina ad un angolo ripido. Avendo un sensore meccanico, Sweepy sarebbe più coerente nel decidere quando e quando non girare.

Sebbene Sweepy funzioni bene in stanze piccole, potrebbe essere meno efficace in spazi più grandi. Questo perché Sweepy è programmato per girare solo ogni volta che rileva una superficie di fronte a sé, ma altrimenti continuerà in linea retta fino a quando la terra non viene distrutta. In futuro, potrebbe valere la pena programmare in anticipo un percorso di pulizia prestabilito per Sweepy in modo che rimanga all'interno di un confine invece di vagare per sempre.

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Riferimenti e crediti

Questo progetto è stato creato come parte del corso di Physical Computing (ARC385) presso il programma universitario della Facoltà di Architettura, Paesaggio e Design di Daniels presso l'UofT.

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Membri del team

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

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Ispirato da

• Roomba Robot Aspirapolvere
• Wipy: il detergente per lavagne eccessivamente motivato
• Le condizioni disordinate dello spazio studio