The Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Introduktion

PongMate CyberCannon Mark III är den senaste och mest avancerade delen av ölpongteknologi som någonsin har sålts till allmänheten. Med nya CyberCannon kan vilken person som helst bli den mest fruktade spelaren vid ölpongbordet. Hur är detta möjligt? CyberCannon Mark III kombinerar ett toppmodern lanseringssystem, hjälpflygkontrollsystem och syftande kalibreringssystem för att säkerställa att varje pingisboll skjuts med högsta möjliga noggrannhet. Så här fungerar det:

PongMates lanseringssystem består av en lastnings- och skjutmekanism som designades av tyska och amerikanska ingenjörer på högsta nivå och garanterar maximal effektivitet på bordet. Ladda upp bollen, tryck på knappen och skjut. SG90 180 graders servo kommer att säkerställa att bollen trycks exakt i läge för ett optimalt skott. För att försäkra dig om att du aldrig tar slut på saften på festen och håller din serie igång, startar systemet för PongMate CyberCannon Mark III på inte 2, inte 4, men det är rätt på 6 laddningsbara AA -batterier, som klockar upp till 9V och 6600 mA, för att driva båda DC-motorerna.

Auxiliary FlightControl System använder toppmodern sensing- och laserteknik för att beräkna den optimala banan för pingisboll. Med hjälp av accelerometern och tid för flygsensorer kan PongMate CyberCannon Mark III beräkna användarens exakta position med avseende på målkoppen.

För att visuellt vägleda användaren till rätt skjuthöjd och vinkel, är Aiming Calibration System utformat med en tyngdkraftsnivå och 5 LED -gränssnitt för att säkerställa att rätt position har uppnåtts före lansering.

PongMate CyberCannon Mark III är inte enbart teknisk teknik. Tusentals timmar av forskning investerades i produktens ergonomiska design. Handsydda italienska kardborreband är integrerade i den massiva träplattan och justeras för att passa alla armstorlekar. Ett robust avtryckarhandtag är fäst under Auxiliary FlightControl -systemet för att ge ett stabilt grepp, även efter några pints av Stuttgarts finaste.

Så, om du vill vara bra på beer pong, om du vill vara med i det vinnande laget och om du vill imponera på alla på festen, behöver du PongMate CyberCannon Mark III, och du kommer aldrig att missa ett skott på nytt.

Steg 1: Hårdvara och elektronik

Nedan hittar du all hårdvara, elektroniska komponenter och verktyg som behövs för att skapa PongMate CyberCannon Mark III. Elektronikdelen är uppdelad i fyra undersektioner-Kontrollenhet, Launching System, Auxiliary FlightControl System och Aiming Calibration System-för att visa vilka komponenter som krävs för de olika delarna av CyberCannon. Länkar till inköpsalternativ för alla elektroniska komponenter har tillhandahållits; men vi stöder inte specifikt någon av de återförsäljare som är länkade.

Hårdvara

15-20cm PVC-avloppsrör (Ø 50 mm)

4x kabelband

600x400mm plywoodark (4mm)

1x dörrgångjärn

1 m kardborrefäste

12 cm PVC -rör (Ø 20 mm)

Trälim

Superlim

Eltejp

8x M3 träskruvar

8x M2 träskruvar

2x M4 50 mm bult

2x bricka

4x M4 18 mm gängad ärm

2x M4 bultmutter

Elektronik

Styrenhet

Arduino Uno

Mini brödbräda

Jumper Wires

Batterihållare Pack

2x batterikontaktkabel

6x laddningsbara AA -batterier (1,5V vardera)

9v blockbatteri

Tryckknappsbrytare

Lanseringssystem

2x DC-motor 6-12V

L293D motorförare IC

Servomotor

Launcher -knapp

2x skumgummihjul (45mm)

2x reduceringsuttag (Ø 2 mm)

Extra FlightControl System

MPU-6050 Accelerometer

VL53L1X Time of Flight (ToF) -sensor

ANGEEK 5V KY-008 650nm lasersensormodul

Siktande kalibreringssystem

2D Gravity-Level

5x 8 -bitars WS2812 RGB -lysdioder

Europlatine (lödning) eller brödbräda

Verktyg

Kartongkniv

Fick syn på

Skruvmejsel

Nål och tråd

Lödkolv och lödning*

*Brödbräda är ett alternativ till lödning.

Tillbehör

2x pingisbollar

20x röda koppar

Öl (eller vatten)

Steg 2: Logik

Logiken bakom PongMate CyberCannon Mark III handlar om att förenkla förhållandet mellan systemets variabler och likströmsmotorhastigheten för att skjuta varje pingisboll på rätt avstånd. Om CyberCannon var en stationär bärraket med en fast vinkel, skulle beräkningen för DC -motorvarvtalet vara ett ganska enkelt förhållande mellan avskjutningsavståndet till koppen och kraften som tillförs motorerna. Eftersom CyberCannon är en handledsmonterad maskin måste dock det vertikala avståndet från startaren till koppen och startvinkeln beaktas utöver det horisontella avståndet när man beräknar DC -motorhastigheten. Att hitta rätt lösning på ett system med fyra variabler med endast försök och fel till vårt förfogande skulle vara extremt svår och tråkig uppgift. Om vi antar att vi kunde hitta denna korrelation, skulle dock de små inkonsekvenserna i startprogrammet och sensoravläsningarna fortfarande ge tillräckligt med felaktigheter i vårt system så att det inte är vettigt att lägga till så mycket precision till beräkningen av DC -motorhastigheten. I slutändan bestämde vi oss för att det är bäst att försöka eliminera så många variabler som möjligt så att DC -motorhastigheten rimligen kan bestämmas genom försök och fel och ge förståeligt resultat för användaren. Till exempel är det mycket lättare för användaren att förstå att likströmsmotorhastigheten ökar när horisontellt avstånd ökar och minskar när horisontellt avstånd minskar. Om ekvationen för DC -motorhastighet hade för många variabler, skulle det inte vara intuitivt hur DC -motorhastigheten beräknas.

Återigen är huvudvariablerna i vårt system det horisontella avståndet, det vertikala avståndet, startvinkeln och DC -motorhastigheten. För att få de mest konsekventa resultaten bestämde vi oss för att eliminera det vertikala avståndet och startvinkeln från DC -motorhastighetsberäkningen genom att fixa dessa variabler. Genom att vägleda användaren till rätt höjd och vinkel med Aiming Calibration System kunde vi fixa det vertikala avståndet och startvinkeln. Specifikt indikeras det korrekta vertikala avståndet när de tre mellersta lysdioderna i de fem LED-gränssnitten blir gröna, och den korrekta startvinkeln indikeras när bubblorna på tvåaxlig gravitation är centrerade mellan de svarta linjerna. Vid denna tidpunkt är de enda kvarvarande variablerna det horisontella avståndet och likströmsmotorhastigheten. Med detta sagt måste det horisontella avståndet beräknas från sensordata eftersom det horisontella avståndet inte kan mätas direkt. Istället kan det direkta avståndet från bärraket till koppen och vinkeln från horisontalplanet mätas och användas för att beräkna det horisontella avståndet. Vi använde VL53L1X ToF-sensorn för att mäta avståndet från bärraket till koppen och MPU-6050 Accelerometer för att mäta vinkeln från horisontalplanet. Matematiken bakom denna beräkning är mycket enkel och kan ses i den bifogade bilden till detta avsnitt. I grund och botten är den enda formeln som behövs för att beräkna det horisontella avståndet från dessa två sensoravläsningar Sines Law.

När det horisontella avståndet har beräknats är det enda som återstår att hitta korrelationen mellan detta avstånd och DC -motorhastigheten, vilket vi löste med försök och fel. En översikt över dessa värden kan ses i den bifogade bilden. Vi förväntade oss att förhållandet mellan horisontellt avstånd och likströmsmotorhastighet skulle vara linjärt, men vi blev förvånade över att ta reda på att det faktiskt följde en kurva som mer liknade en kubrotfunktion. När dessa värden väl fastställts hårdkodades de i Arduino-skriptet. Den slutliga implementeringen av alla dessa delar kan ses i den här videon här, där LED -gränssnittet ändras för att indikera den relativa höjden till målet och DC -motorvarvtalet kan höras förändras med de olika ingångsvärdena från sensorerna.

Steg 3: Hårdvarukonstruktion

Det som är trevligt med hårdvarukonstruktionen av PongMate CyberCannon Mark III är att du antingen kan vara snabb och grov med det hemma eller vara stabil och exakt med en CNC -maskin eller 3D -skrivare. Vi valde det första alternativet och använde en lådskärare för att skära 4 mm plywoodskivor för vår design; Vi har dock tillhandahållit CNC -delark om du vill fortsätta med det här alternativet. Skikten av plywood konstruerades så att de olika komponenterna i CyberCannon kunde integreras så mycket som möjligt. Exempelvis har startplattan i lanseringssystemet avstängningar för Arduino, batterier, brödbräda och kardborreband, medan bottenplattan på hjälpflygkontrollsystemet har utskärningar som skapar en tunnel för sensortrådarna och döljer bultarna som fäster avtryckarhandtag. När du har klippt ut alla bitar från plywoodskivorna kan du limma ihop dem för att bilda basplattorna på CyberCannon. Vid limning tycker vi att det är viktigt att verkligen kontrollera att allt är korrekt uppställt och föreslår också att du använder klämmor eller några böcker för att applicera tryck medan bitarna torkar. Innan du börjar fästa mer ömtåliga komponenter som startröret och elektronik, föreslår vi att du syr fast kardborrebanden eftersom du kan behöva vända bottenplattan för att sätta i banden och göra det lättare att sy. Startröret ska skäras för att passa de hjul som du kan köpa och låta servomotorn fungera korrekt för att trycka in bollen i hjulen. Vi rekommenderar att hjulen är lite klumpiga så att de kan placeras närmare varandra än pingisbollens diameter, vilket ger ett mer kraftfullt och konsekvent skott. I samma veva är det också viktigt att likströmsmotorerna säkras tätt och inte rör sig när kulan kläms mellan hjulen; annars kommer bollen att tappa kraft och konsistens. Vi föreslår också att du ser till att de skruvar du har köpt alla passar i hålen på dina elektroniska komponenter så att du inte skadar dem och att du dubbelkollar att det inte blir några skruvkonflikter mellan de olika delarna du skruvar fast i basen tallrikar. Oavsett hur exakt du vill vara under hårdvarukonstruktionen av CyberCannon är det bästa sättet att göra framsteg bara att börja bygga och räkna ut de små detaljerna längs vägen.

Steg 4: Elektronikmontering

Elektronikenheten kan verka som ett enkelt steg i början jämfört hårdvarukonstruktionen; denna fas bör dock inte underskattas eftersom den är oerhört viktig. En felplacerad kabel kan förhindra CyberCannon från att fungera korrekt eller till och med förstöra vissa elektriska komponenter. Det bästa sättet att gå om elektronikenheten är att helt enkelt följa kretsschemat i de bifogade bilderna och att dubbelkolla att du aldrig blandar ihop strömförsörjningen och jordledningarna. Det är viktigt att notera att vi körde likströmsmotorerna på sex 1,5V laddningsbara AA -batterier istället för ett 9V -blockbatteri som resten av elektroniken eftersom vi fann att de sex AA -batterierna gav mer jämn effekt för likströmsmotorerna. När du har slutfört elektronikenheten är det bara att ladda upp Arduino -koden så kommer din PongMate CyberCannon Mark III att vara igång.

Steg 5: Arduino -kod

Förutsatt att du har konfigurerat allt korrekt är den bifogade Arduino -koden allt du behöver innan CyberCannon är redo att användas. I början av filen har vi skrivit kommentarer som förklarar alla exempel och bibliotek vi använde för att hjälpa oss att implementera koden för de olika elektroniska komponenterna. Dessa resurser kan vara mycket användbara att undersöka om du vill ha mer information eller en bättre förståelse för hur dessa komponenter fungerar. Efter dessa kommentarer hittar du variabeldefinitionerna för alla komponenter som används i vårt manus. Det är här du kan ändra många hårdkodade värden som DC-motorns varvtal, vilket du måste göra när du kalibrerar dina DC-motorer med det horisontella avståndet. Om du har tidigare erfarenhet av Arduino vet du att de två huvuddelarna i ett Arduino -skript är setup () och loop () -funktionerna. Inställningsfunktionen kan mer eller mindre ignoreras i den här filen med undantag för VL53L1X ToF -sensorkoden, som har en rad där sensorns avståndsläge kan ändras om så önskas. Slingfunktionen är där avstånds- och vinkelvärdena läses från sensorerna för att beräkna det horisontella avståndet och andra variabler. Som vi nämnde tidigare används dessa värden sedan för att bestämma DC -motorvarvtal och LED -värden genom att anropa ytterligare funktioner utanför slingfunktionen. Ett problem vi stötte på var att värdena från sensorerna skulle variera med en betydande marginal på grund av inkonsekvenser inom själva de elektriska komponenterna. Till exempel, utan att röra CyberCannon, skulle både avstånds- och vinkelvärdena variera tillräckligt för att få DC -motorvarvtalet att oscillera slumpmässigt. För att lösa detta problem implementerade vi ett rullande medelvärde som skulle beräkna det aktuella avståndet och vinkeln genom att medelvärde över de 20 senaste sensorvärdena. Detta fixade omedelbart problemen vi hade med sensorinkonsekvenser och slätade ut våra LED- och DC -motorberäkningar. Det bör nämnas att detta manus inte är perfekt och definitivt har några buggar som fortfarande måste utarbetas. Till exempel, när vi testade CyberCannon, skulle koden slumpmässigt frysa ungefär var tredje gång som vi aktiverade den. Vi har tittat igenom koden noggrant men har inte lyckats hitta problemet. så var inte orolig om detta händer dig. Med detta sagt, meddela oss om du lyckas hitta problemet med vår kod!

Steg 6: Förstör tävlingen

Vi hoppas att den här instruktionsboken gav en tydlig handledning för dig att bygga en egen CyberCannon och bara be att du ska ta hand om dina vänner när du spelar dem på nästa fest!

Grant Galloway & Nils Opgenorth