การสร้างต้นแบบหุ่นยนต์เก็บขยะ: 10 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ในฐานะนักศึกษามหาวิทยาลัยที่อาศัยอยู่ในที่อยู่อาศัย เราพบว่าหอพักของเรามักเป็นบ้านของนักเรียนที่ยุ่งเหยิงซึ่งอาศัยอยู่ตามลำพังเป็นครั้งแรก นักเรียนเหล่านี้มักขี้เกียจหรือขาดความรับผิดชอบที่จะหยิบหรือทำความสะอาดระเบียบของตนเอง ปัญหาความไม่สะอาดทั่วไปนี้พบได้บ่อยในห้องน้ำในหอพักของเรา ด้วยเหตุนี้ เราจึงเสนอวิธีแก้ปัญหานี้ในรูปแบบของหุ่นยนต์ช่วยทำความสะอาดถังขยะที่สามารถสแกนห้องเพื่อหาขยะเบ็ดเตล็ดและกำจัดของเสียดังกล่าว วัตถุประสงค์หลักที่เรากำหนดสำหรับโครงการของเรารวมถึงการสร้างหุ่นยนต์อัตโนมัติที่จะเก็บขยะ อนุญาตให้ผู้ใช้ตั้งค่าพารามิเตอร์เฉพาะสำหรับหุ่นยนต์นี้ รวมทั้งทำให้ทั้งประหยัดต้นทุนและง่ายต่อการสร้าง

ขั้นตอนที่ 1: เป้าหมายเฉพาะบางประการของโครงการของเรา:

• สร้างหุ่นยนต์ชาร์จอัตโนมัติที่สามารถกวาดพื้นที่ที่กำหนดของห้องและเก็บขยะในชั้นนั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ทำให้การทิ้งขยะจากภายในหุ่นยนต์เข้าถึงได้และเป็นมิตรกับผู้ใช้
• สร้างหุ่นยนต์โดยใช้วัสดุต้นทุนต่ำ
• ทำให้หุ่นยนต์มีขนาดเล็กพอที่จะไม่รบกวนภายในพื้นที่มาก

ขั้นตอนที่ 2: วิดีโอเกี่ยวกับโครงการของเราที่กำลังดำเนินการอยู่

โปรดดาวน์โหลดเพื่อดูวิดีโอสั้นๆ เกี่ยวกับโครงการของเรา

ขั้นตอนที่ 3: ซื้อวัสดุสำหรับบิลด์

เพื่อที่จะทำซ้ำงานสร้างของเรา เราได้รวมรายการวัสดุ หากคุณต้องการทราบแนวคิดของเราเกี่ยวกับการปรับปรุงกระบวนการและบางส่วนของงานสร้างของเรา เราจะทำการเปลี่ยนแปลงย้อนหลัง โปรดดูส่วนสุดท้าย แนวคิดบางประการสำหรับการปรับปรุง ซึ่งคุณจะพบการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้สำหรับรายการวัสดุ

ขั้นตอนที่ 4: การตัดโครงหุ่นยนต์

ก่อนประกอบส่วนประกอบสำหรับหุ่นยนต์ จำเป็นต้องมีแชสซี ในการพิมพ์แชสซีของเรา เราใช้อะคริลิก ¼” และวาดสี่เหลี่ยมขนาด “10 x 5” สองรูปใน Adobe Illustrator สี่เหลี่ยมเหล่านี้จะต้องมีการตัดหลายจุดสำหรับส่วนประกอบไฟฟ้า ล้อและมอเตอร์ของคุณ ดูภาพด้านบนเพื่อดูว่าเราสร้างโมเดลเป็นแชสซีอย่างไร

จากนั้น ภาพวาดของนักวาดภาพประกอบจะถูกตัดด้วยเลเซอร์บนอะคริลิก และแผ่นโครงเครื่องทั้งสองเชื่อมต่อกันโดยใช้สกรูขนาด 2.5 มม. ขนาด 1 นิ้ว 4 ตัว และสลักเกลียว 2.5 มม. 12 ตัว แผ่นโครงสองแผ่นของโครงเครื่องเชื่อมต่อกับสกรูและสลักเกลียวที่มุมทั้งสี่ของแผ่นโครงเครื่อง

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบหุ่นยนต์

เมื่อคุณมีโครงหุ่นยนต์แล้ว คุณสามารถเพิ่มส่วนประกอบได้ ต่อมอเตอร์ 2 ตัวเข้ากับส่วนหลังของแชสซี รูในโครงแชสซีและสกรูและน็อตหลายขนาดจากด้านบนใช้เพื่อยึดมอเตอร์

nodemcu (ไมโครคอนโทรลเลอร์) เชื่อมต่อกับไดรเวอร์มอเตอร์ของคุณ ส่วนประกอบนี้ติดอยู่ตรงกลางแชสซีของคุณ ถัดจากนี้แพ็คแบตเตอรี่ของคุณจะถูกแนบ จากนั้นต่อแรงดันและกราวด์ระหว่างไดรเวอร์และแหล่งพลังงานของคุณด้วยสายจัมเปอร์ m/m

ในการติดตั้งไดรเวอร์มอเตอร์ของคุณเข้ากับมอเตอร์สองตัว ให้บัดกรีสาย m/m สองเส้นเข้ากับมอเตอร์แต่ละตัว ป้อนสายไฟผ่านแชสซีด้านล่าง และต่อสายแต่ละเส้นเข้ากับพินเอาต์พุตบน nodemcu

ถัดไป เพียงเลื่อนล้อสองล้อเข้ากับมอเตอร์กระแสตรงแต่ละตัว และติดล้อหมุนตัวที่สามที่เล็กกว่าเข้ากับด้านหน้าของโครงเครื่องด้านล่าง โดยใช้สกรู 2.5M สี่ตัว แล้วติดผ่านรูทั้งสี่

การประกอบหุ่นยนต์ควรเสร็จสมบูรณ์แล้ว เพื่อทดสอบการทำงาน อัปโหลดคำสั่ง forward อย่างง่าย (crimsonbot.forward(100)) ไปยัง nodemcu ของคุณ

ขั้นตอนที่ 6: การเปลี่ยนแปลงระบบสุญญากาศ

ถอดเครื่องดูดฝุ่นแบบพกพาที่ซื้อแล้วถอดพัดลมและส่วนประกอบมอเตอร์

ตรวจสอบปลอกเปลือกสูญญากาศ คุณจะเห็นว่าโดยพื้นฐานแล้วสูญญากาศทำงานโดยใช้ส่วนประกอบ พัดลมและมอเตอร์ และปลอกเปลือกที่ช่วยให้ระบายอากาศออกและให้การดูดสูญญากาศ

เป้าหมายของเราคือการเปลี่ยนชุดประกอบสุญญากาศเพื่อลดขนาดและน้ำหนักของส่วนประกอบการดูดฝุ่นของเรา แทนที่จะใช้เปลือกสูญญากาศแบบพกพาขนาดใหญ่ทั้งหมด

เริ่มสร้างแบบจำลองเปลือกสุญญากาศด้วยซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง 3 มิติ สำหรับโมเดลของเรา เราใช้ Fusion 360

แบบจำลอง 3 มิติของเปลือกสุญญากาศของเราประกอบด้วยกระบอกสูบแบบเปิดด้านบนแบบเรียบง่ายในสองส่วน ด้านหนึ่งสำหรับระบายอากาศและอีกด้านหนึ่งที่เป็นของแข็ง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ทิ้งรูไว้ที่ด้านล่างของกระบอกสูบเพื่อให้พอดีกับมอเตอร์และพัดลมของคุณ การหาขนาดที่ถูกต้องสำหรับเคสของคุณอาจเป็นเรื่องยาก และหากคุณมีคาลิปเปอร์คู่หนึ่ง เราขอแนะนำให้ใช้

คุณต้องการรักษาความกระชับของเปลือกหุ้มรอบๆ มอเตอร์และพัดลมเพื่อให้ได้การดูดที่ดีขึ้น

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบระบบสุญญากาศ

การประกอบระบบสูญญากาศของคุณนั้นค่อนข้างง่าย ทั้งหมดที่จำเป็นคือติดทั้งสองด้านของส่วนประกอบสูญญากาศที่พิมพ์ไว้รอบพัดลมและมอเตอร์ที่คุณถอดออกจากเครื่องดูดฝุ่นแบบพกพา สำหรับการประกอบ เราใช้กาวร้อน อย่างไรก็ตาม กาวที่แข็งแรงกว่า เช่น อีพ็อกซี่ อาจให้แรงดูดมากกว่า

ถัดไป คุณควรเพิ่มส่วนประกอบการกรองที่ส่วนหน้าของส่วนประกอบ ซึ่งจะช่วยป้องกันพัดลมจากเศษขยะขนาดใหญ่ในขณะที่ยังมีกำลังดูดฝุ่นอยู่ ติดถุงนี้ (เราใช้ถุงกรองจากเครื่องดูดฝุ่นแบบพกพา) ที่ด้านหน้าของส่วนประกอบสูญญากาศของคุณด้วยกาวชนิดเดียวกับที่ใช้ในขั้นตอนก่อนหน้านี้

สำหรับภาชนะที่เก็บขยะ เราใช้แขนของเครื่องดูดฝุ่นแบบพกพา เข้ากันได้ดีกับฟิลเตอร์และชิ้นงานที่เราพิมพ์ 3 มิติ ชิ้นนี้ไม่ได้ติดกาวหรือเชื่อมต่อด้วยวิธีการอื่นใดนอกจากการเสียดสี ทำให้สามารถถอดหัวฉีดและทิ้งขยะได้

ขั้นตอนที่ 8: การเพิ่มระบบสุญญากาศให้กับหุ่นยนต์

ในการเพิ่มส่วนประกอบสูญญากาศให้กับหุ่นยนต์ ต้องถอดระดับบนของแชสซีออกก่อน หลังจากนั้น ส่วนประกอบสูญญากาศจะติดอยู่ที่ด้านบนของระดับแชสซีด้านล่าง สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าปลายของหัวดูดสูญญากาศอยู่ในระดับเดียวกับพื้น ส่วนประกอบสูญญากาศถูกยึดเข้ากับระดับแชสซีด้านล่างอีกครั้งโดยใช้กาวร้อน และมุมที่วางอยู่ช่วยให้หัวฉีดสัมผัสกับพื้นได้

ขั้นตอนที่ 9: เรียกใช้หุ่นยนต์ด้วยรหัส

ถึงเวลาทดสอบหุ่นยนต์กำจัดขยะแล้ว ค้นหาห้องที่มีขนาดที่คุณทราบหรือวัดขนาดของห้องที่คุณไม่ทราบ ถัดไป แก้ไขรหัสหลามด้วยระยะทางที่ถูกต้องสำหรับห้องของคุณ อัปโหลดรหัสไปยัง nodemcu ของคุณและดูอุปกรณ์ของคุณทำงาน เนื่องจากสูญญากาศขยายเกินแชสซี การเคลื่อนไหวจึงไม่ถูกต้องเสมอไป และอาจต้องมีการแก้ไขบางอย่างเพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานอย่างสม่ำเสมอ

ในขั้นตอนนี้คือรหัสที่เราใช้สำหรับ nodemcu และหุ่นยนต์ของเรา การเข้ารหัสทั้งหมดถูกสร้างขึ้นโดยใช้ python ผ่าน VisialStudioCode

ขั้นตอนที่ 10: การไตร่ตรองโครงการของเรา - แนวคิดบางประการสำหรับการปรับปรุง:

สิ่งที่เราเรียนรู้จากการสร้างของเรา:

ในกลุ่มเราทำการทดสอบส่วนใหญ่โดยใช้โค้ดของเรากับหุ่นยนต์และแชสซีที่มีขนาดต่างกัน แต่เมื่อเราเปลี่ยนมาใช้แชสซีจริงที่มีส่วนประกอบสูญญากาศ เราพบว่ารัศมีวงเลี้ยวและวิธีที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่นั้นแตกต่างกันมาก และโค้ดที่จำเป็นในการ จะมีการเปลี่ยนแปลง

มอเตอร์และพัดลมที่เรานำกลับมาใช้ใหม่จากเครื่องดูดฝุ่นแบบพกพานั้นมีกำลังค่อนข้างต่ำ สิ่งนี้ทำให้เราติดตั้งหัวดูดสุญญากาศใกล้กับพื้นมาก การพบวิธีการดูดฝุ่นที่ทรงพลังอาจมีประสิทธิภาพมากกว่า

บางครั้งมีบางครั้งระหว่างการประกอบหุ่นยนต์ของเรา ซึ่งการวัดหรือการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบไม่แม่นยำ สิ่งนี้นำไปสู่ปัญหาบางอย่างในการทดสอบโค้ดของเรา

แนวคิดบางประการสำหรับการปรับปรุง: