หุ่นยนต์นักผจญเพลิง: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

นี่คือหุ่นยนต์นักผจญเพลิงที่ทำขึ้นเพื่อตรวจจับไฟโดยใช้เซ็นเซอร์เปลวไฟ พุ่งเข้าหามันและดับไฟด้วยน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางขณะพุ่งเข้าหากองไฟโดยใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก นอกจากนี้ยังส่งอีเมลถึงคุณเมื่อดับไฟ

กลุ่มโครงการ Bruface Mechatronics 5

สมาชิกในทีม:

อาทิตย์ อิลยาดิ

มาห์ดี ราสซูเลียน

Sarah F. Ambrosecchia

ญิฮาด อัลซามาร์จี

ขั้นตอนที่ 1: รายการช้อปปิ้ง

Arduino Mega 1X

มอเตอร์ DC 9V 2X

ไมโครเซอร์โว 9g 1X

เซอร์โวมอเตอร์ 442hs 1X

ปั๊มน้ำ 1X

อัลตราโซนิกโซนิคเซนเซอร์ 2X

1way เซ็นเซอร์เปลวไฟ 4X

สะพาน H 2X

โมดูล Wi-Fi 1X

สวิตช์เปิด/ปิด 1X

เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก 1X

สายเคเบิล Arduino

แบตเตอรี่ 9V 1X

ปลั๊กแบตเตอรี่ 9V 1X

แบตเตอรี่ LIPO 7.2Volt 1X

ชุดรางยาง 2X

การติดตั้งมอเตอร์2X

สเปเซอร์ (M3 ตัวเมีย-ตัวเมีย 50 มม.) 8X

สกรู (M3)

ถังเก็บน้ำ (300 มล.) 1X

ท่อน้ำ 1X

ขั้นตอนที่ 2: คำแนะนำทางเทคนิคบางประการเกี่ยวกับการเลือกส่วนประกอบ

มอเตอร์กระแสตรงพร้อมตัวเข้ารหัส:

ข้อดีของมอเตอร์ DC ตัวเข้ารหัสเหนือมอเตอร์ DC ธรรมดาคือความสามารถในการชดเชยความเร็วเมื่อมีมอเตอร์มากกว่าหนึ่งตัวและต้องการความเร็วเท่ากันสำหรับมอเตอร์ทั้งหมด โดยทั่วไปแล้ว เมื่อคุณมีมอเตอร์มากกว่าหนึ่งตัวที่มีอินพุตเหมือนกัน (แรงดันและกระแส) และเป้าหมายของคุณคือให้มอเตอร์เหล่านั้นมีความเร็วเท่ากันทุกประการ สิ่งที่อาจเกิดขึ้นก็คือมอเตอร์บางตัวอาจลื่นซึ่งจะทำให้ความเร็วระหว่างกันต่างกันไป เช่น สำหรับกรณีของเรา (มอเตอร์สองตัวเป็นกำลังขับเคลื่อน) อาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนไปด้านใดด้านหนึ่งเมื่อเป้าหมายเคลื่อนไปข้างหน้า สิ่งที่ตัวเข้ารหัสทำคือการนับจำนวนรอบการหมุนของมอเตอร์ทั้งสองตัว และในกรณีที่มีความแตกต่าง ให้ชดเชยมัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเมื่อเราทดสอบหุ่นยนต์ของเราแล้ว ไม่พบความแตกต่างในความเร็วของมอเตอร์ทั้งสอง เราจึงไม่ได้ใช้ตัวเข้ารหัส

เซอร์โวมอเตอร์:

สำหรับกลไกปืนฉีดน้ำ เราจำเป็นต้องมีมอเตอร์ที่สามารถให้การเคลื่อนไหวที่ค่อนข้างแม่นยำในช่วงที่กำหนด สำหรับสิ่งที่เกี่ยวกับ มีสองตัวเลือก: เซอร์โวมอเตอร์ OR สเต็ปเปอร์มอเตอร์

โดยทั่วไปแล้ว สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะมีราคาถูกกว่าเซอร์โวมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีกมากมายที่ควรคำนึงถึง สำหรับโครงการของเรา เราได้พิจารณาปัจจัยดังต่อไปนี้:

1) อัตราส่วนกำลัง/มวลของเซอร์โวมอเตอร์สูงกว่าสเต็ปเปอร์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อมีกำลังเท่ากัน สเต็ปเปอร์จะหนักกว่าเซอร์โวมอเตอร์

2) เซอร์โวมอเตอร์ใช้พลังงานน้อยกว่าสเต็ปเปอร์ เนื่องจากเซอร์โวมอเตอร์ใช้พลังงานในขณะที่หมุนไปยังตำแหน่งที่สั่ง แต่แล้วเซอร์โวมอเตอร์จะหยุดนิ่ง สเต็ปเปอร์มอเตอร์ยังคงใช้พลังงานเพื่อล็อคและคงตำแหน่งที่ได้รับคำสั่งไว้

3) เซอร์โวมอเตอร์สามารถเร่งโหลดได้เร็วกว่าสเต็ป

เหตุผลเหล่านี้จะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานน้อยลงซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในกรณีของเรา เนื่องจากเราใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับมอเตอร์ทั้งหมด

ในกรณีที่คุณสนใจที่จะทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างเซอร์โวและสเต็ปเปอร์ตรวจสอบลิงค์ต่อไปนี้:

www.cncroutersource.com/stepper-vs-servo.ht…

สะพาน H:

สิ่งที่คุณทำคือทำให้คุณสามารถควบคุมทั้งทิศทางและความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงของคุณ ในกรณีของเรา เราแค่ใช้พวกมันเพื่อควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์กระแสตรงทั้งสองตัว (เชื่อมต่อกับล้อขับเคลื่อน)

นอกจากนี้ h-bridge อีกอันหนึ่งยังใช้เป็นสวิตช์เปิด/ปิดอย่างง่ายสำหรับปั๊ม (สามารถทำได้โดยใช้ทรานซิสเตอร์ด้วย)

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก:

ใช้สำหรับหลบหลีกสิ่งกีดขวาง เราใช้เซ็นเซอร์ 2 ตัว อย่างไรก็ตาม คุณสามารถเพิ่มช่วงของพื้นที่ที่สังเกตได้ โดยการเพิ่มจำนวนเซ็นเซอร์ (ช่วงที่มีประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกแต่ละตัว: 15 องศา)

เซ็นเซอร์เปลวไฟ:

ใช้เซ็นเซอร์เปลวไฟทั้งหมด 4 ตัว เซ็นเซอร์ 3 ตัวใต้แชสซีเชื่อมต่อกับพินทั้งแบบอนาล็อกและดิจิตอลของ Arduino การเชื่อมต่อแบบดิจิตอลใช้สำหรับตรวจจับอัคคีภัยเพื่อดำเนินการต่อไป ในขณะที่การเชื่อมต่อแบบอะนาล็อกจะใช้เพื่อให้อ่านค่าระยะการยิงสำหรับผู้ใช้เท่านั้น เซ็นเซอร์อีกตัวด้านบนใช้แบบดิจิทัลและมีหน้าที่ส่งคำสั่งให้หยุดรถในระยะที่เหมาะสมจากไฟไหม้ ดังนั้นในขณะที่เซ็นเซอร์ด้านบนซึ่งมีมุมเฉพาะตรวจจับไฟก็จะ ส่งคำสั่งหยุดรถและสตาร์ทสูบน้ำและยิงปืนฉีดน้ำดับไฟ

Arduino เมกะ:

เหตุผลในการเลือก Arduino mega แทน Arduino UNO มีดังต่อไปนี้:

1) การมีโมดูล Wi-Fi จะเพิ่มจำนวนบรรทัดในโค้ดอย่างมาก และต้องการโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลังมากขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงโอกาสที่โค้ดจะขัดข้องในขณะที่รันโค้ด

2) มีจำนวนพินมากขึ้น เผื่อสนใจจะขยายการออกแบบและเพิ่มคุณสมบัติเพิ่มเติม

รางยาง:

รางยางใช้เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาหรือการลื่นไถลในกรณีที่มีพื้นลื่นหรือวัตถุขนาดเล็กในการเคลื่อนย้าย

ขั้นตอนที่ 3: การผลิตชิ้นส่วน

ต่อไปนี้คือแบบร่างทางเทคนิคของชิ้นส่วนที่ผลิตโดยเครื่องพิมพ์ 3 มิติหรือโดยเครื่องตัดเลเซอร์ รูปลักษณ์ของนักผจญเพลิงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามความสนใจ ดังนั้นคุณสามารถเปลี่ยนรูปร่างและการออกแบบได้ตามต้องการ

ชิ้นส่วนตัดด้วยเลเซอร์หลัก:

แชสซี (ลูกแก้ว 6 มม.) 1X

ส่วนหลังคา (ลูกแก้ว 6mm) 1X

ด้านหลัง (MDF 3mm) 1X

ด้านข้าง (MDF 3mm) 2X

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ:

ที่วางอุลตร้าโซนิค 2X

ตัวยึดเซ็นเซอร์เปลวไฟ 1X

ตัวยึดลูกปืนล้อ 4X

ชุดปืนฉีดน้ำ 1X

ขั้นตอนที่ 4: การตัดด้วยเลเซอร์ (ขนาดทั้งหมดเป็นซม.)

ขั้นตอนที่ 5: ภาพวาดทางเทคนิคสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ: (ขนาดทั้งหมดเป็นซม.)

ขั้นตอนที่ 6: การทดลอง

นี่เป็นวิดีโอสั้นๆ ที่แสดงการทดลองเพื่อตรวจสอบการทำงานของส่วนประกอบต่างๆ

ขั้นตอนที่ 7: เซอร์โวมอเตอร์และการประกอบปืนฉีดน้ำ

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 9: การเดินสายไฟส่วนประกอบไปยัง Arduino

ขั้นตอนที่ 10: พินที่เกี่ยวข้องกับ Arduino

ขั้นตอนที่ 11: โปรแกรมผังงาน

ขั้นตอนที่ 12: การเขียนโปรแกรม

V2 เป็นโปรแกรมหลักและรหัสอื่น ๆ เป็นโปรแกรมย่อย