Sweepy: the Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Av: Evan Guan, Terence Lo och Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Introduktion och motivation

Sweepy studio cleaner var utformad som svar på de kaotiska förhållandena i arkitekturstudion som efterlämnats av barbariska studenter. Trött på hur rörig studio är under recensioner? Säg inte mer. Med Sweepy är allt du behöver göra att ställa in det och glömma det. Studio kommer att bli helt nytt snabbare än det tar för dig att slutföra den enda projektmodellen.

Sweepy är självmedveten och kommer att röra sig och svepa bort allt skräp och skrot efter ditt hjärts begär tack vare två ultraljudssensorer som säger att det ska svänga när det närmar sig en vägg. Behöver du Sweepy för att jobba hårdare? Inga problem, bara skrika åt det. Sweepy lyssnar ständigt på sin miljö tack vare en ljudsensor. Att nå en viss brusgräns kommer att göra att Sweepy går in i ett rasande läge, sveper och rör sig snabbare under en kort period.

En studio utan Sweepy är en som är rörig.

‏‏‎ ‎

Delar, material och verktyg

De flesta delar på denna lista finns i ELEGOO UNO R3 Project Starter Kit. Andra delar kan köpas från Creatron Inc. eller andra elektroniska butiker.

‏‏‎ ‎

Komponenter

x1 ELEGOO UNO R3 styrkort

x1 Prototype Expansion Module

x1 Ultrasonic Sensor (HC-SR04)

x1 Ljudsensormodul (KY-038)

x2 DC N20-motorer (ROBOT-011394)

x1 Micro Servomotor 9G (SG90)

x1 LCD -modul (1602A)

x1 9V batteri

x2 60x8mm gummihjul (UWHLL-601421)

x1 Free Castor Wheel (64 mm höjd)

x1 Sopborste (12 mm handtagshöjd)

x2 NPN -transistorer (PN2222)

x3 Motstånd (220Ω)

x2 Dioder (1N4007)

x1 Potentiometer (10K)

x15 Strykbräda för trådbrädor

x26 Duponttrådar från hona till man

‏‏‎ ‎

Material

x1 3 mm plywoodark (lasersängstorlek 18 "x 32")

x6 M3-skruvar (YSCRE-300016)

x4 M3-muttrar (YSNUT-300000)

x6 M2.5 Skruvar (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Muttrar (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Verktyg

Skruvmejselsats

Lim pistol

‏‏‎ ‎

Utrustning

Dator

3d skrivare

Laserskärare

‏‏‎ ‎

programvara

Arduino IDE

Steg 1: Förstå logiken

Krets

ELEGOO UNO R3 -styrkortet kommer att fungera som "hjärnan" för roboten där koden laddas upp och bearbetas. Fäst prototyputvidgningskortet och mini -brödbrädan på toppen av den. För att kommunicera med sensorerna och ställdonen kommer komponenterna att anslutas via brödbrädan och ledningar.

Inkluderat ovan är ett diagram över kretsarna som krävs för att göra Sweepy glad. Var särskilt uppmärksam på trådarnas ingång och utgång. Det hjälper att följa längs en tråd genom att titta på dess färg. En felaktig anslutning kan få Sweepy att fungera felaktigt eller i värre fall skada din elektronik genom kortslutning.

‏‏‎ ‎

Programmering

Bifogad nedan är koden som krävs för att köra Sweepy. Öppna filen i Arduino IDE och ladda upp den till ELEGOO UNO R3 Controller Board. För att göra detta måste du ansluta styrkortet till din dator via USB -kabeln. Se till att rätt port är vald genom att gå till Verktyg och port i rullgardinsmenyn. Var noga med att ladda upp koden innan du bygger Sweepy för att undvika att behöva ansluta USB -kabeln medan du är i 3D -tryckt hus.

Det rekommenderas inte att ändra variablerna i koden om du inte har erfarenhet eller vet vad du gör.

Steg 2: Samla alla delar, material och verktyg

För att påbörja projektet, samla alla delar, material och verktyg som beskrivs i listan ovan. Som tidigare nämnts finns de flesta delar i listan i ELEGOO UNO R3 Starter Kit samt i Creatron Inc. eller andra elektroniska butiker.

Det rekommenderas starkt att börja 3D -utskrift så tidigt som möjligt eftersom processen kan ta flera timmar att slutföra. De rekommenderade inställningarna är: 0,16 mm lagerhöjd, 20% fyllning och 1,2 mm väggtjocklek med brädor och stöd. 3D -utskriftsfilen bifogas nedan.

Laserskärning kan också ta en bra tid, så se till att börja tidigt. Laserskuren fil innehåller också ett lager för etsning av en guide som säkerställer att rätt komponent är monterad på rätt plats. Var noga med att dubbelkolla vad som skärs och vad som etsas, ändra inställningarna för effekt och hastighet på lämpligt sätt. Laserskärningsfilen bifogas också nedan.

Medan vi använde plywood för vår robot, använd gärna vilket material du vill, t.ex. akryl, så länge tjockleken är cirka 3 mm.

Steg 3: Säkra basplattan

Applicera lim runt omkretsen av bottenplattan och fäst det på undersidan av det 3D -tryckta huset. Rikta in de två delarna så noga som möjligt samtidigt som du ser till att etsningsguiden för laserskärning är vänd uppåt.

Steg 4: Montering av basplåtkomponenter

När basplattan är ordentligt säkrad kan vi börja ansluta den första omgången av elektroniska komponenter. Detta inkluderar DC -motorer med hjul, servomotor, LCD -skärm och batteripaket. En laserskuren etsguide har inkluderats i bottenplattan för att säkerställa korrekt placering av komponenter för din bekvämlighet. För att göra kretsen enklare bör komponenterna säkras med lämpliga ledningar som redan är anslutna.

Hjulen ska glida in i de två spåren på vardera sidan med likströmsmotorn vänd inåt. Säkra detta med de medföljande vita klämmorna med två skruvar och muttrar för varje (M2.5).

Servomotorn bör också säkras med samma skruvar och muttrar (M2.5) samtidigt som den vita växeln som sträcker sig ut från botten är på robotens framsida. Detta kommer att driva borstens svepande rörelse.

LCD -skärmen ska glida in i husets framficka med tapparna nedåt. Säkra detta med några klossar av varmt lim på varje hörn.

Slutligen ska batteripaketet glida in i bakfickan på höljet med av / på-omkopplaren vänd utåt i hålavstängningen. Detta gör att roboten kan slås på och av.

Steg 5: Säkra stödplattan

Därefter är det dags att säkra Sweepys "hjärna". Använd fyra skruvar och muttrar (M3) för att montera UNO R3 -styrkortet och prototyputvidgningsmodulen på toppen av stödplattan. Detta skulle fungera som andra våningen i huset. Innan detta bör Arduino IDE -koden redan laddas upp på tavlan och redo att gå.

Skjut in stödplattan i höljet uppifrån tills det vilar på tre avsatser integrerade i 3D -utskriftshuset för att säkerställa rätt höjd. Fäst denna platta med två skruvar (M3) genom hålen i båda ändarna.

Trä trådarna från komponenterna på basplattan upp och genom hålen på stödplattan. LCD -skärmen och servomotortråden ska trä genom det främre hålet medan DC -motortrådarna ska trä genom sidohålen. Batteripackets ledningar kan gå genom vilket hål som helst.

Steg 6: Montering av slutliga elektroniska komponenter

Använd varmt lim och fäst de två ultraljudssensorerna på husets framsida med avtryckaren och ekomodulerna som sträcker sig ut ur hålen eller "ögonen". Stiften på den ena sensorn ska vara uppåt och den andra nedåt som anges av hålet på stödplattan. Detta för att säkerställa att eko- och utlösarmodulerna är symmetriska i huset vid sändning och mottagning av signaler.

Sätt till sist på varmt lim på baksidan av ljudsensorn och fäst det på spåret på insidan av huset. Överst på mikrofonen ska sitta i linje med toppen av husets kant så att locket på Sweepy kan sättas på. Mikrofonen anpassas till hålet på locket som du kommer att se senare.

Steg 7: Wires, Wires & More Wires

Nästa steg är utan tvekan den svåraste men viktigaste delen för att se till att Sweepy mår bra och är lycklig: kretsarna. Använd Fritzing -diagrammet högst upp i denna instruktionsbok som en riktlinje, anslut alla ledningar från komponenterna till prototypens expansionsmodul.

Se till att strömbrytaren på batteriet är avstängd innan du ansluter strömkabeln till kortet. Eftersom koden redan bör laddas upp på tavlan, skulle Sweepy inte kunna täcka sin spänning för rengöring och börja arbeta den andra den får ström, även när du fortfarande arbetar med trådarna.

Var särskilt uppmärksam på ingångar och utgångar för varje tråd. Det hjälper att använda trådens färg för att följa den längs dess väg.

Steg 8: Lägga till rörliga delar

Nu är det dags för Sweepys bakhjul och sopborste.

Bakhjulet ska vara ett hjul som kan vridas fritt runt. Det bör vara ungefär 6,4 cm i höjd från topp till botten men toleransen kan vara generös beroende på hur mycket nedåtriktad kraft du vill att borsten ska utöva. Fäst detta under stödplattan genom hålet i bottenplattan.

Sopborsten är också generös i tolerans men handtaget ska sitta cirka 1,2 cm från marken. Handtaget bör också vara cirka 10 cm långt för att förhindra att det träffar huset medan det sveper bakåt och fjärde. Säkra detta till den vita spaken som medföljer servomotorn med lim.

Steg 9: Capping It All Off

För att slutföra din egen Sweepy måste du göra locket. Lim fästkanten under täckplattan med hål på den. Se till att hålet är i linje med ljudsensormikrofonen. Slutligen limma locket på ovansidan av Sweepy och rikta framkanterna med husets framsida.

Slå på strömmen från baksidan och se Sweepy förfölja sina drömmar om att göra studion till en renare plats för alla.

Steg 10: Resultat och reflektion

Trots omfattande designplanering händer misstag men det är okej: allt är en del av inlärningsprocessen. Och för oss var det inte annorlunda.

En av våra största utmaningar var att designa Sweepys bostäder för att inkludera alla nödvändiga komponenter. Detta innebar att noggrant mäta dimensionerna på alla komponenter, planera för trådbanor, säkerställa strukturell integritet etc. Vi slutade med 3D -utskrift och laserskärning av två iterationer av Sweepys hus, den andra är den slutliga versionen baserat på vad vi har lärt oss från den första iteration.

Ett stort hinder vi mötte är ultraljudssensorns begränsade kapacitet: den täckte inte över tillräckligt stort område och Sweepy skulle ibland träffa en vägg när han närmade sig i en vinkel. Detta löstes genom införandet av en andra ultraljudssensor för att effektivt öka effektområdet.

Vi valde också inledningsvis en servomotor för att styra svarvning men den var inte så effektiv och strukturellt sund som vi hoppades på. Som ett resultat bytte vi ut bakhjulet med ett fritt hjul och drev ansvaret för att vända till de två förarhjulen genom differentialsvarvning (det ena hjulet rör sig långsammare än det andra för att simulera svarvning). Även om detta innebar att göra stora ändringar av koden, förenklade det effektivt vår övergripande design och tog mindre en servomotor ur ekvationen.

‏‏‎ ‎

Framtida iterationer

Det finns alltid utrymme för förbättringar. I framtiden är en designändring för vårt projekt övervägandet om Sweepy -underhåll och tillgänglighet för dess interna delar. Vi hade upplevt flera problem, inklusive motorfel och urladda batterier som krävde att vi tog isär Sweepy bara för att stänga av komponenterna, vilket var mycket ointuitivt. I framtiden skulle vi designa ett hölje med användbara öppningar som gör det möjligt att komma åt dess komponenter, till exempel batteriet.

Vi överväger också att använda en trycksensor på framsidan för att upptäcka när Sweepy stöter på en yta eftersom vi upptäckte att ultraljudssensorn ibland var opålitlig, särskilt när den närmar sig i en brant vinkel. Genom att ha en mekanisk sensor skulle Sweepy vara mer konsekvent i att bestämma när och när den inte ska vända.

Även om Sweepy fungerar bra i små rum, kan det vara mindre effektivt i större utrymmen. Detta beror på att Sweepy bara är programmerad att vända när den detekterar en yta framför den men annars fortsätter i en rak linje tills jorden förstörs. I framtiden kan det vara värt att förprogrammera en fast rengöringsväg för Sweepy så att den håller sig inom en gräns istället för att vandra iväg för alltid.

‏‏‎ ‎

Referenser och krediter

Detta projekt skapades som en del av kursen Physical Computing (ARC385) vid Daniels fakultet för arkitektur, landskap och design vid UofT.

‏‏‎ ‎

Lagmedlemmar

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Inspirerad av

• Roomba robotdammsugare
• Wipy: The Over Motivated Whiteboard Cleaner
• De röriga förhållandena i studioutrymmet