Wipy: ตัวทำความสะอาดไวท์บอร์ดที่มีแรงจูงใจมากเกินไป: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

บทนำ

คุณเคยเบื่อกับการทำความสะอาดกระดานไวท์บอร์ดหรือไม่? คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าชีวิตของคุณจะดีขึ้นแค่ไหนถ้าหุ่นยนต์ทำสิ่งนี้ให้คุณได้? ตอนนี้คุณมีโอกาสที่จะทำให้สิ่งนี้เป็นจริงด้วย Wipy: เครื่องมือทำความสะอาดไวท์บอร์ดที่มีแรงจูงใจมากเกินไป Wipy จะทำความสะอาดภาพวาดที่แย่จนน่าอายของคุณอย่างถูกต้อง และมันจะทำมันด้วยรอยยิ้มที่น่ารัก คุณไม่จำเป็นต้องเปิดใช้งานด้วยซ้ำ! มันจะทำความสะอาดกระดานเมื่อคุณคาดหวังน้อยที่สุด… เอ่อ…*ไอไอ*…เราหมายถึง: เมื่อคุณต้องการมากที่สุด!

คุณสมบัติ:

- เพื่อนในอนาคตของเราสามารถยึดติดกับกระดานโดยใช้แม่เหล็กและสามารถเคลื่อนที่ผ่านอวกาศได้โดยใช้ล้อเลื่อน - จะสามารถตามเส้นและลบออกโดยใช้เซ็นเซอร์ติดตามบรรทัดและฟองน้ำ- Wipy มี ความสามารถในการวัดระยะทางถึงมือของคุณโดยใช้เซ็นเซอร์เวลาบิน- เราจะมอบบุคลิกที่น่ารักให้กับ Wipy โดยใช้หน้าจอ OLED ขนาดเล็ก

โครงการนี้ดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของการสัมมนา Computational Designand Digital Fabrication ในหลักสูตรปริญญาโทของ ITECH

ลภัส ศิริวารเนา, ไซม่อน ลัท & ทิม สตาร์ค

ขั้นตอนที่ 1: ตรรกะของ Wipy

Wipy ทำงานโดยอิงจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซ็นเซอร์เส้นและเซ็นเซอร์เวลาบิน ขึ้นอยู่กับประเภทของสายที่ตรวจพบและมือของคุณอยู่ใกล้แค่ไหน Wipy ตอบสนองได้หลายวิธีตามที่เห็นในแผนภาพ

ขั้นตอนที่ 2: องค์ประกอบและทฤษฎี

ในการสร้างเทคโนโลยีการเช็ดขั้นสูงที่น่าทึ่งขึ้นมาใหม่ คุณจะต้องมีสิ่งต่อไปนี้:

ส่วนประกอบ

ในการสร้างแชสซีของหุ่นยนต์ คุณจะต้องใช้เครื่องตัดเลเซอร์ สำหรับกรณีนี้ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ

องค์ประกอบแผ่นฐานทั้งหมดถูกตัดจากแผ่นเพล็กซิกลาสขนาด 500 x 250 x 4 มม.

เราขอแนะนำให้คุณซื้อ Arduino Kit ซึ่งจะรวมส่วนประกอบพื้นฐานมากมายสำหรับโครงการนี้ (Amazon)

ฐานและเคส

1 x 3D พิมพ์ Case

1 x แผ่นฐานด้านบน (Lasercut)

1 x แผ่นฐานกลาง (Lasercut)

1 x แผ่นฐานด้านล่าง (Lasercut)

ถั่ว 36 x M3

5 x M3 สลักเกลียว 15 มม.

4 x M3 สลักเกลียว 30 มม.

2 x แม่เหล็ก (เรามีที่นี่)

เครื่องใช้ไฟฟ้าหลัก

1 x Arduino Uno R3 หรือเทียบเท่าทั่วไป - (Amazon)

1 x Arduino Expansion Shield (รวมอยู่ในชุดเริ่มต้น)

1 x Mini Breadboard (รวมอยู่ในชุดเริ่มต้น)

19 x สายจัมเปอร์ (รวมอยู่ในชุดสตาร์ท)

11 x[OPTIONAL EXTRA] สายจัมเปอร์ไร้บัดกรี - (Amazon)

1 x Power bank พร้อมช่องเสียบ USB ขั้นต่ำ 2 ช่อง - (Amazon) หลีกเลี่ยงพาวเวอร์แบงค์ราคาถูกเพราะว่าแหล่งพลังงานนั้นไม่น่าเชื่อถือ

1 Spool x CCA twin wire สำหรับเชื่อมต่อพาวเวอร์แบงค์กับ Arduino & Motors - (Amazon)

1 x เทอร์มินัลบล็อกสกรู - (Amazon)

เซนเซอร์และมอเตอร์

1 x ไมโครมอเตอร์, ล้อ ชุด และขายึด ชุด - (Pimoroni)

1 x[อะไหล่เสริม] เครื่องยนต์ วงเล็บ 3D ไฟล์พิมพ์ - (Thingiverse)

หน้าจอ OLED ขนาด 1 x 0.91 - (Amazon

1 x L293D เครื่องยนต์ ไดร์เวอร์ IC - (Amazon)

1 x 5 ช่อง IR Line Tracking เซนเซอร์ - (Amazon)

1 x เวลาของเที่ยวบิน เซนเซอร์ (VL53L0X) - (Amazon)

เครื่องมือ

- ไขควงปากแฉก

- ไขควงปากแบน

- มีดหัตถกรรม

- เทปพันท่อ

ทฤษฎี

เซ็นเซอร์ติดตามสาย

อาร์เรย์ของเซ็นเซอร์ IR ห้าตัวถูกใช้ในไลน์เซนเซอร์ IR-sensor เหล่านี้สามารถหยิบจับสีได้ เซ็นเซอร์มีตัวส่งและตัวรับ อิมิตเตอร์สามารถยิงคลื่นอินฟราเรดได้ หากพื้นผิวสะท้อนแสงมาก (เช่น พื้นผิวสีขาว) ในขณะที่สะท้อนคลื่นกลับเข้าไปในตัวรับสัญญาณ IR มากขึ้น หากพื้นผิวดูดซับรังสี เช่น สีดำ ตัวรับ IR จะได้รับรังสีน้อยลง ในการปฏิบัติตามบรรทัดนั้นจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์อย่างน้อยสองตัว

มอเตอร์ในการควบคุม DC Motor คุณจะต้องมีไดรเวอร์ประเภทหนึ่งเพื่อควบคุม I2C L293D Motor Driver IC L293D เป็นไดรเวอร์มอเตอร์ที่มีราคาถูกและค่อนข้างง่ายในการควบคุมทั้งความเร็วและทิศทางการหมุนของมอเตอร์กระแสตรงสองตัว สำหรับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับ L293D Lastminuteengineers มีภาพรวมที่ยอดเยี่ยม:

เซ็นเซอร์เวลาบิน:เซ็นเซอร์นี้สามารถวัดระยะทางโดยใช้หลักการที่ระบุไว้อย่างสะดวกในชื่อเซ็นเซอร์: เวลาบิน เป็นเซ็นเซอร์ที่แม่นยำมากและสามารถพบได้ในโดรนหรือระบบ LiDAR มันสามารถยิงเลเซอร์ไปในทิศทางที่แน่นอนและวัดเวลาที่ใช้ในการส่งเลเซอร์กลับ จากนั้นจะสามารถคำนวณระยะทางได้

ขั้นตอนที่ 3: การเตรียม Base Case

ร่างกายของ Wipy มีสองส่วน; ฐานตัดด้วยเลเซอร์และเคสพิมพ์ 3 มิติ

1. สำหรับฐานสามารถตัดด้วยเลเซอร์หรือตัดด้วยมือขึ้นอยู่กับวัสดุ โปรดดูไฟล์ที่แนบมาในส่วนส่วนประกอบ เราแนะนำให้ใช้วัสดุที่แข็งแรงแต่น้ำหนักเบา เช่น แผ่นอะคริลิก (3 - 4 มม.) หรือไม้อัด (2.5 - 3 มม.) ในระหว่างขั้นตอนการสร้างต้นแบบ เราใช้แกนโฟมขนาด 10 มม. ซึ่งทำงานได้ดีเป็นพิเศษ และการออกแบบในปัจจุบันควรใช้งานได้ (จำเป็นต้องมีการปรับแต่งบางส่วน) แกนโฟมยังง่ายต่อการตัดด้วยมือสำหรับผู้ที่ไม่มีเครื่องตัดเลเซอร์

2. ตัวเรือนพิมพ์ด้วย PLA ที่มีความสูงของชั้น 0.2 มม. และความหนาแน่นของ infill 25% นอกจากนี้เรายังแนะนำความหนาของผนัง 0.8 มม.

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ไดรเวอร์มอเตอร์ & I2C

ในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เราจะเริ่มต้นด้วย L293D Motor Driver

1. ติด mini-breadboard เข้ากับส่วนต่อขยาย Arduino
2. วาง L293D ที่ปลายสุดของเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก (โดยที่ชิ้นเชื่อมต่อพลาสติกชิ้นเล็กๆ ยื่นออกมาที่ด้านสั้น) หมายเหตุ วงกลมเต็มด้านบนของ L293D ควรอยู่ที่ส่วนท้ายของกระดาน
3. ต่อสายจัมเปอร์ที่ไม่มีบัดกรีทั้งหมดก่อน
4. ต่อสายไฟที่เหลือเข้ากับ Arduino และต่อกับมอเตอร์ ไม่สำคัญว่าคุณจะสับสนลำดับของสายไฟสำหรับมอเตอร์ของคุณหรือไม่ เพราะคุณจะพบว่าเมื่อมอเตอร์ของคุณเลี้ยวผิดทาง
5. โหลดโค้ดตัวอย่างของมอเตอร์ไปที่ Arduino เพื่อทดสอบ - สามารถพบได้ที่ด้านล่างของหน้านี้: (โค้ดตัวอย่าง Motors)

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบฐาน

ในการประกอบฐาน เราขอแนะนำลำดับต่อไปนี้

1. ขั้นแรก ต่อมอเตอร์เข้ากับฐานด้านบนโดยใช้ขายึด ตัวยึดใช้น็อตและสลักเกลียว M2 ค่อยๆ ขันน็อตให้แน่นเพราะมันค่อนข้างเล็กและเที่ยวยุ่งยิ่ง
2. เชื่อมต่อ Arduino กับเพลทด้านบน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ถอด Arduino ออกจากโครงยึด ใช้สลักเกลียว M2 เพื่อเชื่อมต่อ หากสลักเกลียว M2 ไม่ได้อยู่ในความครอบครองของคุณ คุณสามารถใช้ M3 ได้ แต่ต้องใช้กำลังดุดันขึ้นเล็กน้อย
3. ถัดไป: ติดสลักเกลียวเข้ากับแม่เหล็ก เลื่อนแผ่นด้านล่างเหนือสลักเกลียว และติดสลักเกลียวเข้ากับแผ่นตรงกลางตามตำแหน่งที่ระบุ ตอนนี้แนบแผ่นกลางและด้านล่าง
4. ติดเซ็นเซอร์เส้นเข้ากับเพลตตรงกลางโดยใช้สลักเกลียวที่ระบุ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใส่สลักเกลียวที่อยู่ใกล้เคียงในเพลตตรงกลางด้วย เนื่องจากเมื่อติดตั้งเซ็นเซอร์เส้นแล้วจะไม่สามารถเข้าถึงรูได้อีกต่อไป
5. เพิ่มสลักเกลียวทั้งหมดในแผ่นตรงกลางที่เชื่อมต่อกับฐานด้านบน
6. สุดท้าย วางและขันแผ่นฐานด้านบนให้แน่นกับส่วนที่เหลือของฐาน

ขั้นตอนที่ 6: ความบ้าคลั่งของแม่เหล็ก

มาถึงส่วนที่ยุ่งยากแล้ว ลองใช้ Wipy ของคุณบนไวท์บอร์ดแนวตั้ง ส่วนนี้อิงจากการลองผิดลองถูกเล็กน้อย เนื่องจากมีความสมดุลระหว่าง:

- แม่เหล็กแรงเกินไป ล้อก็ขยับไม่ได้ - แม่เหล็กไม่แรงพอ Wipy เลยตกจากกระดาน

แม่เหล็กที่เราใช้นั้นแข็งแรง อาจจะแรงไปหน่อย ด้วยการใช้ตัวเว้นวรรคระหว่างกระดานกับแม่เหล็ก แรงดึงดูดจะลดลง สเปเซอร์ยังช่วยให้แน่ใจว่าส่วนบนของโบลต์ไม่ได้สัมผัสกับไวท์บอร์ด ตัวเว้นวรรคสามารถติดเข้ากับแม่เหล็กได้โดยใช้กาว หรือในขั้นตอนการสร้างต้นแบบ: ให้ใช้เทปเป็ดจำนวนมาก

เคล็ดลับ เรามีเคล็ดลับบางประการในการทำให้แม่เหล็กทำงานได้อย่างถูกต้อง:

- แม่เหล็กระหว่างล้อมีไว้เพื่อดึงล้อเข้าไปในบอร์ดเพื่อให้ล้อจับได้มากขึ้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแม่เหล็กนี้อยู่สูงกว่าระดับล้อเท่านั้น- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหุ่นยนต์ทำมุมเล็กน้อยไปทางแม่เหล็กด้านหลัง- เริ่มทดลองด้วยแม่เหล็กเพิ่มเติม (เล็กกว่า) ที่ด้านหลัง เนื่องจากชุดแม่เหล็กขนาดเล็กสามารถเริ่มป้องกันไม่ให้หุ่นยนต์ขับรถเป็นวงกลมได้

ตอนนี้ล้อควรหมุนไปในทิศทางเดียวกัน ตอนนี้ ลองใช้มันบนกระดานและร้องไห้ด้วยความปิติยินดีถ้ามันได้ผลในที่สุด ถึงเวลาแล้วสำหรับปาร์ตี้แห่งชัยชนะเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 7: เซ็นเซอร์มากขึ้น สนุกยิ่งขึ้น

เมื่อมอเตอร์และแม่เหล็กเข้ากันได้ดีกับตัวอื่นแล้ว ก็ถึงเวลาเพิ่มคุณสมบัติ (ไร้ประโยชน์) ให้กับ Wipy

1. Line sensor ใช้สายเคเบิลที่ให้มา เชื่อมต่อเซ็นเซอร์สายกับเขียงหั่นขนมตามที่ระบุ สายเคเบิลสีเขียวบนไดอะแกรมใช้สำหรับ SCL และสีขาวสำหรับ SDA

2. เพิ่มหน้าจอ มาเพิ่มหน้าน่ารักของ Wipy กันเถอะ

3. เซ็นเซอร์ Tof สุดท้ายเพิ่มเซ็นเซอร์ระยะทางตามที่ระบุ เซ็นเซอร์นี้จะตรวจจับระยะใกล้มือและหยุดตามนั้น นอกจากนี้ยังให้คุณสมบัติ Wipy (น่ารำคาญ) ในการเช็ดกระดานเมื่อคุณเริ่มวาดภาพบนกระดาน

4.อัปโหลดรหัส

เมื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ทั้งหมดแล้ว เราก็เริ่มเขียนโค้ดได้เลย โหลดไฟล์โค้ดที่แนบมาและดู Wipy มีชีวิตขึ้นมา มีความคิดเห็นในรหัสเพื่อช่วยให้คุณเข้าใจ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ดาวน์โหลดไลบรารีที่เหมาะสมจาก Sketch > รวมไลบรารี > จัดการไลบรารี ห้องสมุดเซ็นเซอร์เวลาบิน (VL53L0X.h) สามารถพบได้ (ที่นี่)

5. พลัง

ในการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์และ Arduino ในขณะที่ Wipy กำลังเดินขบวนบนไวท์บอร์ดอย่างมีความสุข เราขอแนะนำแบตเตอรี่ภายนอก ตัวอย่างเช่น คุณสามารถวางไว้ที่มุมด้านบนของบอร์ดและต่อสายเคเบิลไปที่ Wipy Wipy จะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสองตัว: 1 สำหรับ Arduino และ 1 สำหรับมอเตอร์ตามที่ระบุในรูปภาพ เราตัดสินใจใช้พาวเวอร์แบงค์ที่มีเอาต์พุต 2x 5V 2A ต่อเข้ากับ Arduino โดยตรง (ไม่ว่าจะใน Vin, USB หรือ powerport) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเชื่อมต่อกับ Vin ว่ามีพลังงานเพียงพอสำหรับ Arduino และเซ็นเซอร์ทั้งหมด

6.นำทุกอย่างมารวมกัน

ในการรวมทุกอย่างเข้าด้วยกัน เราแนะนำให้ติดเทป OLED และเซ็นเซอร์ Time of Flight เข้ากับเคส จากนั้นใช้เทปสองหน้าเชื่อมต่อเคสกับฐาน

ขั้นตอนที่ 8: ต้องการอารมณ์ Wipy เพิ่มเติมหรือไม่

ต้องการสร้างอารมณ์ Wipy ของคุณเองโดยทำดังนี้:

1. สร้างอารมณ์ที่น่าอัศจรรย์ของคุณโดยใช้ซอฟต์แวร์กราฟิก (Adobe Photoshop, GIMP ฯลฯ) ที่สามารถบันทึกภาพบิตแมปได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความละเอียดเท่ากับหน้าจอของคุณ สำหรับกรณีของเราคือ 128 x 32 พิกเซล
2. ต่อไป เราต้องแปลงบิตแมปเหล่านี้เป็นโค้ด เราสามารถใช้เครื่องมือออนไลน์ image2cpp สำหรับสิ่งนั้น อัปโหลดภาพที่คุณต้องการแปลง
3. เมื่ออัปโหลดแล้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการตั้งค่าถูกต้อง เช่น ความละเอียดและการวางแนว เมื่อทุกอย่างถูกต้องแล้ว ให้เปลี่ยน "Code Output Format" เป็น "Arduino Code" และตรวจดูให้แน่ใจว่าใช้ตัวระบุเหมือนกับอารมณ์ที่คุณต้องการแทนที่
4. เมื่อเสร็จแล้วให้คลิก "สร้างโค้ด" และแทนที่โค้ดใน Arduino Sketch

รองชนะเลิศการแข่งขัน Arduino 2019