Garbage Collecting Robot Prototyping: 10 Steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Som universitetsstudenter som bor i bostadshus har vi funnit att våra sovsalar ofta är hem för stökiga studenter som bor på egen hand för första gången. Dessa elever är i allmänhet för lata eller ansvarslösa för att plocka upp eller städa sina egna röror. Detta problem med allmän orenlighet var särskilt utbredd i våra sovsalars badrum. Med detta i åtanke föreslog vi en lösning på detta problem i form av en praktisk hjälparvättrobot som kan skanna ett rum för diverse skräp och slänga avfallet. De viktigaste målen vi satte upp för vårt projekt inkluderade att skapa en automatiserad robot som skulle samla skräp, så att användarna kunde ställa in specifika parametrar för denna robot, samt göra den både kostnadseffektiv och enkel att bygga.

Steg 1: Några specifika mål för vårt projekt:

• Skapa en automatiserad uppladdningsbar robot som effektivt kan sopa ett visst område i ett rum och hämta skräp på golvet.
• Gör avfallshanteringen inom roboten tillgänglig och användarvänlig
• Skapa roboten med lågkostnadsmaterial
• Gör roboten tillräckligt liten så att det inte är en stor störning i sitt utrymme

Steg 2: En video av vårt projekt i aktion

Ladda ner för att se en kort video av vårt projekt.

Steg 3: Köp material för byggnaden

För att replikera vår byggnad har vi inkluderat en faktura. Om du vill veta våra idéer om att förbättra vår process och några delar av vår byggnad skulle vi i efterhand ändra, se det sista avsnittet Några idéer för förbättring där du hittar några möjliga ändringar för materialräkningen.

Steg 4: Klippning av robotchassit

Innan du monterar komponenterna för roboten behövs ett chassi. För att skriva ut vårt chassi använde vi ¼”akryl och ritade två två” 10 x 5”rektanglar i Adobe Illustrator. Dessa rektanglar behöver flera utskärningar för dina elektriska komponenter, hjul och motorer. Se bilderna ovan för att se hur vi har modellerat chassit

Illustratorritningarna laserskärs sedan på akryl och de två chassiplattorna ansluts med 4 1 tum 2,5 mm skruvar och 12 2,5 mm bultar. Chassiets två plattor är anslutna med skruvarna och bultarna till vart och ett av chassiplattornas fyra hörn

Steg 5: Montering av roboten

När du väl har din robotram kan du börja lägga till komponenter. Fäst de två motorerna på baksidan av ditt chassi. Hålen i chassiramen och flera av skruvarna och muttrarna ovanifrån används för att säkra motorerna

Nodemcu (mikrokontroller) är ansluten till din motorförare. Denna komponent är ansluten i mitten av ditt chassi. Bredvid detta är ditt batteri anslutet. Spänning och jord kopplas sedan mellan din förare och din strömkälla med m/m -bygeln

För att fästa din motorförare till dina två motorer, löd två m/m -ledningar till varje motor, mata kablarna genom det nedre chassit och fäst varje tråd till en utgångsstift på nodemcu

Skjut sedan bara de två hjulen på varje likströmsmotor och fäst det tredje, mindre svänghjulet mot framsidan av det nedre chassit med fyra 2,5M skruvar och fäst dem genom de fyra hålen

Robotmonteringen ska nu vara klar, för att testa funktionaliteten ladda upp ett enkelt kommando (crimsonbot.forward (100)) till din nodemcu

Steg 6: Ändra vakuumsystemet

Demontera din köpta bärbara dammsugare och ta bort fläkt och motorkomponent

Undersök vakuumhöljet, du kommer att se att ett vakuum i huvudsak fungerar till komponenter, en fläkt och motor och skalhölje som gör att luft kan ventileras ut och ger vakuumsugningen

Vårt mål med förändrad vakuumaggregat var att minska storleken och vikten på vår dammsugningskomponent, snarare än att använda hela det stora bärbara vakuumskalet

Börja modellera vakuumhöljet med en 3D -modelleringsprogramvara. För vår modell använde vi Fusion 360

3D -modellen av vårt vakuumskal bestod av en enkel öppen toppcylinder i två delar, ena sidan som skulle ventilera luft och den andra som var fast. Se till att lämna ett hål på botten av din cylinder för att passa den runt din motor och fläkt. Att hitta rätt mått för ditt hölje kan vara svårt och om du äger ett bromsok rekommenderar vi att du använder dem

Du vill hålla montering av skalet tätt runt motor och fläkt för att uppnå bättre sug

Steg 7: Montering av vakuumsystemet

Monteringen av ditt vakuumsystem är ganska enkel. Allt som behövs är att fästa de två sidorna av din tryckta vakuumkomponent runt fläkten och motorn som du tog bort från det bärbara vakuumet. För montering använde vi varmt lim, men ett starkare lim som epoxi kan ge mer sug

Därefter ska du lägga till en filtreringskomponent på framsidan av din komponent, detta kommer att skydda fläkten från stora sopor medan den fortfarande har dammsugning. Fäst den här påsen (vi använde filterpåsen från det bärbara vakuumet) på din vakuumkomponents framsida med samma typ av lim som användes i föregående steg

För behållaren som innehåller det samlade skräpet använde vi armen på det bärbara vakuumet. Detta passade bra med filtret och bitarna som vi hade 3D -utskrivna. Denna bit är inte limmad eller ansluten på något annat sätt än friktion. Detta gör att munstycket kan tas bort och papperskorgen slängas

Steg 8: Lägga till vakuumsystemet i roboten

För att lägga till vakuumkomponenten i roboten måste den övre nivån på chassit tas bort först. Därefter är vakuumkomponenten fäst på toppen av den nedre chassinivån. Det är viktigt att se till att slutet på vakuummunstycket är i nivå med golvet (detta beror främst på vakuumets låga effekt). Vakuumkomponenten fästs på den nedre chassinivån igen med varmt lim, och vinkeln som den vilar tillåter munstycket att röra marken

Steg 9: Kör roboten med dess kod

Nu är det dags att testa soproboten. Hitta ett rum med dimensioner du känner till eller mät måtten på ett rum du inte gör. Redigera därefter pythonkoden med rätt avstånd för ditt rum. Ladda upp koden till din nodemcu och se hur enheten körs. Eftersom vakuumet sträcker sig förbi chassit är rörelser inte alltid exakta, och vissa ändringar kan behöva göras för att få roboten att fungera konsekvent

I detta steg finns koden som vi använde för vår nodemcu och robot. All kodning skapades med python via VisialStudioCode

Steg 10: Reflektion över vårt projekt - Några idéer för förbättring:

Vad vi lärde oss av vårt bygge:

Som grupp gjorde vi de flesta av våra tester med vår kod på en annan storlek robot och chassi, men när vi bytte till vårt egentliga chassi med vakuumkomponenten fann vi att svängradien och sättet på hur roboten rörde sig var väldigt olika och koden behövde ändras

Motorn och fläkten som vi återhämtade oss från det bärbara vakuumet hade relativt låg effekt. Detta ledde till att vi monterade vakuummunstycket mycket nära marken. Det kunde ha varit mer effektivt att ha hittat en kraftfull dammsugningsmetod

Det fanns ibland under monteringen av vår robot, där mätningar eller anslutningar mellan komponenter inte var exakta. Detta ledde till vissa problem när vi testade vår kod

Några idéer för förbättring: