Ең жақсы сыра понгы машинасы - PongMate CyberCannon Mark III: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Кіріспе

PongMate CyberCannon Mark III - бұл көпшілікке сатылатын сыра понгының жаңа технологиясы. Жаңа CyberCannon көмегімен кез келген адам сыра столының ең қорқынышты ойыншысы бола алады. Бұл қалай мүмкін? Сонымен, CyberCannon Mark III пинг-понгтың әр допының максималды дәлдікпен түсірілуін қамтамасыз ету үшін заманауи ұшыру жүйесін, ұшуды басқарудың қосалқы жүйесін және мақсатты калибрлеу жүйесін біріктіреді. Міне, ол қалай жұмыс істейді:

PongMate-ді іске қосу жүйесі жоғары деңгейдегі неміс және американдық инженерлермен жасалған және үстелде тиімділікті қамтамасыз ететін жүктеу мен түсіру механизмінен тұрады. Допты жүктеңіз, түймені басыңыз және атыңыз. SG90 180 градус серво оңтайлы соққы үшін доптың позицияға дәл итерілуін қамтамасыз етеді. Кеште шырынның таусылмайтындығына және серияңыздың жалғасуына көз жеткізу үшін PongMate CyberCannon Mark III іске қосу жүйесі 2 емес, 4 -те жұмыс істейді, бірақ бұл 6 зарядталатын АА батареясында, 9V және 6600 мА, DC-Motors екеуін де қуаттандыру үшін.

Көмекші FlightControl жүйесі пинг-понг допының оңтайлы траекториясын есептеу үшін заманауи сенсорлық және лазерлік технологияны қолданады. Акселерометр мен ұшу датчиктерінің көмегімен PongMate CyberCannon Mark III мақсатты шыныаяққа қатысты пайдаланушының нақты орнын есептей алады.

Қолданушыны дұрыс түсіру биіктігі мен бұрышына көрнекі түрде бағыттау үшін, мақсатты калибрлеу жүйесі ауырлық деңгейімен және 5 жарықдиодты интерфейсімен іске қосылғанға дейін тиісті позицияға қол жеткізілгеніне көз жеткізу үшін жасалған.

PongMate CyberCannon Mark III тек техникалық инженерлік бөлік емес. Өнімнің эргономикалық дизайнына мыңдаған сағаттық зерттеулер жұмсалды. Қолмен тігілген итальяндық Velcro белдіктері берік ағаш тақтайшасына кіріктірілген және кез келген қол өлшеміне сәйкес реттеледі. Тұрақты ұстауды қамтамасыз ету үшін FlightControl көмекші жүйесінің астына мықты триггер тұтқасы бекітілген, тіпті Штутгарттың ең жақсыларынан кейін.

Сонымен, егер сіз сыра спорты бойынша жақсы болғыңыз келсе, жеңімпаз командада болғыңыз келсе және кеште барлығына әсер қалдырғыңыз келсе, сізге PongMate CyberCannon Mark III қажет, және сіз ешқашан соққыны жіберіп алмайсыз. қайтадан

1 -қадам: Аппараттық құралдар мен электроника

Төменде сіз PongMate CyberCannon Mark III құруға қажетті барлық аппараттық құралдарды, электронды компоненттер мен құралдарды таба аласыз. Электроника бөлімі CyberCannon әр түрлі бөліктері үшін қандай компоненттер қажет екенін көрсету үшін төрт бөлімге бөлінеді-басқару блогы, іске қосу жүйесі, қосалқы ұшуды басқару жүйесі және мақсатты калибрлеу жүйесі. Барлық электронды компоненттерді сатып алу опцияларына сілтемелер берілген; алайда, біз байланысқан бөлшек саудагерлердің ешқайсысын нақты қолдамаймыз.

Аппараттық құрал

15-20 см ПВХ төгу құбыры (Ø 50 мм)

4x кабель байланысы

600x400 мм фанера парағы (4 мм)

1x есік топсасы

1 м люкпен бекіткіш

12 см ПВХ құбыры (Ø 20 мм)

Ағаш желімі

Супер желім

Электр таспасы

8x M3 ағаш бұрандалары

8x M2 ағаш бұрандалар

2x M4 50мм болт

2x жуғыш

4х M4 18мм бұрандалы жең

2x M4 болтты гайка

Электроника

Басқару блогы

Ардуино Уно

Шағын тақта

Jumper Wires

Батарея ұстағыштар жиынтығы

2x Батарея қосқыш кабелі

6 рет зарядталатын АА батареялары (әрқайсысы 1,5 В)

9В блокты батарея

Түймешікті басу

Іске қосу жүйесі

2x тұрақты ток қозғалтқышы 6-12В

L293D мотор драйвері IC

Серво моторы

Іске қосу түймесі

2x көбік резеңке дөңгелектер (45мм)

2x қысқарту розеткасы (Ø 2 мм)

FlightControl қосалқы жүйесі

MPU-6050 акселерометр

VL53L1X ұшу уақыты сенсоры

ANGEEK 5V KY-008 650нм лазерлік сенсор модулі

Мақсатты калибрлеу жүйесі

2D ауырлық дәрежесі

5x 8 биттік WS2812 RGB светодиодтары

Еуропалық платина (дәнекерлеу) немесе нан тақтасы

Құралдар

Қорап кескіш

Көрдім

Бұрауыш

Ине мен жіп

Дәнекерлеуші мен дәнекер*

*Нан тақтасы - дәнекерлеуге балама.

Қосымша

2x пинг -понг шарлары

20 рет қызыл кубок

Сыра (немесе су)

2 -қадам: Логика

PongMate CyberCannon Mark III логикасы әр стол теннисінен допты дұрыс қашықтыққа түсіру үшін жүйенің айнымалылары мен тұрақты ток қозғалтқышының арасындағы байланысты жеңілдетуге негізделген. Егер CyberCannon бекітілген бұрышы бар стационарлық ұшырғыш болса, онда тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығы есептегіштің шыныаяққа дейінгі қашықтығы мен қозғалтқыштарға берілетін қуат арасындағы қарапайым байланыс болады. Алайда, CyberCannon білекке бекітілген машина болғандықтан, тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын есептегенде, көлденең қашықтықтан басқа, ұшырғыштан шыныаяққа дейінгі қашықтық пен ұшыру бұрышын ескеру қажет. Тек сынақ пен қателік бар төрт айнымалы жүйенің дұрыс шешімін табу өте қиын және шаршататын жұмыс болар еді. Егер біз осы корреляцияны таба алдық деп ойласақ, іске қосқыш пен сенсор көрсеткіштерінің шамалы сәйкессіздіктері біздің жүйеде әлі де жеткілікті дәлдік тудырады, сондықтан тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын есептеуге дәлдік қосудың қажеті жоқ. Сайып келгенде, біз тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын сынақ пен қателік арқылы ақылға қонымды түрде анықтау және қолданушыға түсінікті нәтиже беру үшін мүмкіндігінше көп айнымалыларды жою және жоюды жөн деп шештік. Мысалы, көлденең қашықтық ұлғайған сайын тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығы артады, ал көлденең арақашықтық төмендеген сайын азаятынын қолданушыға түсіну әлдеқайда жеңіл. Егер тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығының теңдеуінде тым көп айнымалылар болса, онда тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығы қалай есептелетіні интуитивті болмайды.

Тағы да, біздің жүйеде негізгі айнымалылар - көлденең қашықтық, тік қашықтық, ұшыру бұрышы және тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығы. Ең дәйекті нәтижелер алу үшін біз осы айнымалы мәнді бекіту арқылы тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығынан тік қашықтық пен ұшыру бұрышын жоюды шештік. Калибрлеу жүйесімен пайдаланушыны дұрыс биіктікке және бұрышқа бағыттау арқылы біз тік қашықтық пен ұшыру бұрышын түзете алдық. Нақтырақ айтқанда, бес жарықдиодты интерфейстің ортаңғы үш жарық диоды жасыл түске боялған кезде дұрыс тік қашықтық көрсетіледі, ал қос осьтің гравитациялық деңгейіндегі көпіршіктер қара сызықтар арасында орналасқан кезде дұрыс іске қосу бұрышы көрсетіледі. Бұл кезде тек қалған айнымалылар - көлденең қашықтық пен тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығы. Айтуынша, көлденең қашықтықты сенсор деректерінен есептеу керек, өйткені көлденең қашықтықты тікелей өлшеуге болмайды. Оның орнына, ұшырғыштан шыныаяққа дейінгі тікелей қашықтық пен көлденең жазықтықтағы бұрышты өлшеуге және көлденең қашықтықты есептеу үшін қолдануға болады. Біз VL53L1X ToF сенсорының көмегімен ұшырғыштан шыныаяққа дейінгі қашықтықты және көлденең жазықтықтағы бұрышты өлшеу үшін MPU-6050 акселерометрін қолдандық. Бұл есептеудің математикасы өте қарапайым және оны осы бөлімге бекітілген суреттен көруге болады. Негізінде, сенсордың осы екі көрсеткішінен көлденең қашықтықты есептеу үшін қажет жалғыз формула - Синустар заңы.

Горизонтальды қашықтық есептелгеннен кейін, бұл қашықтық пен тұрақты қозғалтқыштың айналу жылдамдығының арасындағы корреляцияны табу ғана қалады, оны біз сынақ пен қателік арқылы шештік. Берілген суретте осы мәндердің сюжетін көруге болады. Біз көлденең қашықтық пен тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығы арасындағы байланыс сызықтық болады деп күткен едік, бірақ оның кубтық түбір функциясына ұқсас қисықпен жүретінін білгеніміз бізді таң қалдырды. Анықталғаннан кейін бұл мәндер Arduino сценарийіне қатаң кодталған. Барлық осы бөліктердің түпкілікті орындалуын осы бейнеден көруге болады, онда жарық диодты интерфейс нысананың салыстырмалы биіктігін көрсету үшін өзгереді, ал тұрақты ток қозғалтқышының айналу жиілігі датчиктердің әр түрлі мәндерінің өзгеруімен естіледі.

3 -қадам: аппараттық құралдардың құрылысы

PongMate CyberCannon Mark III аппараттық құрылысының жағымды жағы - сіз онымен үйде тез және қатал жұмыс жасай аласыз, немесе CNC машинасымен немесе 3D принтерімен тұрақты және дәл бола аласыз. Біз бірінші нұсқаны таңдап, 4 мм фанера парақтарын кесу үшін қорапты кескішті қолдандық; алайда, егер сіз бұл опцияны ұстанғыңыз келсе, біз CNC бөлшектер парағын ұсындық. Фанер қабаттары CyberCannon -тың әр түрлі компоненттерін мүмкіндігінше біріктіруге болатындай етіп жасалған. Мысалы, Іске қосу жүйесінің негізгі тақтасында Arduino, аккумуляторлар, нан тақтасы мен Velcro белдіктері бар, ал қосалқы ұшуды басқару жүйесінің негізгі тақтасында сенсор сымдары үшін туннель жасайтын және болттарды жасыратын ойықтары бар. триггер тұтқасы. Фанер парақтарынан барлық бөліктерді кесіп алғаннан кейін, оларды бір -біріне желімдеп, CyberCannon негізіндегі тақталарды құруға болады. Желімдеу кезінде біз бәрін дұрыс реттелгенін тексеру керек деп ойлаймыз, сонымен қатар бөлшектер құрғаған кезде қысымды қысу үшін қысқыштарды немесе бірнеше кітаптарды қолдануды ұсынамыз. Іске қосу құбыры мен электроника сияқты нәзік компоненттерді бекітуді бастамас бұрын, біз Velcro белдіктерін тігуді ұсынамыз, себебі белдіктерді салу және тігуді жеңілдету үшін негізгі тақтаны аудару қажет болуы мүмкін. Іске қосу құбыры сіз сатып алатын дөңгелектерге сәйкес келуі үшін кесілуі керек және допты дөңгелектерге итеру үшін серво қозғалтқышты дұрыс іске қосуға мүмкіндік береді. Біз дөңгелектерді пинг -понг допының диаметріне қарағанда бір -біріне жақынырақ орналастыруға болатындай етіп біршама сығымдауды ұсынамыз, бұл күшті және біркелкі соққыны қамтамасыз етеді. Дәл осы венада тұрақты ток қозғалтқыштарының мықтап бекітілгені және дөңгелектер арасында шар қысылған кезде қозғалмауы маңызды; әйтпесе, доп күші мен консистенциясын жоғалтады. Біз сондай -ақ сатып алған бұрандалардың электронды компоненттердің тесіктеріне сай келетініне көз жеткізіңіз, осылайша оларды зақымдамаңыз және негізге бұрап жатқан бөлшектердің арасында бұрандалы қақтығыстар болмайтынын екі рет тексеріңіз. плиталар. CyberCannon -дің аппараттық құрылысы кезінде қаншалықты дәл болғыңыз келетініне қарамастан, прогреске жетудің ең жақсы жолы - құрылысты бастау және ұсақ бөлшектерді анықтау.

4 -қадам: электрониканы құрастыру

Электрониканы құрастыру аппараттық құрылысты қарағанда бірінші кезекте оңай қадам болып көрінуі мүмкін; алайда бұл кезеңді елеусіз қалдыруға болмайды, себебі бұл өте маңызды. Бір дұрыс емес сым CyberCannon -дің дұрыс жұмыс істеуіне кедергі келтіруі мүмкін немесе кейбір электр компоненттерін бұзуы мүмкін. Электрониканы жинаудың ең жақсы әдісі - берілген суреттерде берілген схеманы орындау және қуат көзі мен жерге қосылатын сымдарды ешқашан араластырмайтындығыңызды екі рет тексеру. Айта кету керек, біз тұрақты ток қозғалтқыштарын басқа электроника сияқты 9 В блокты бір батареяның орнына 1,5 В қайта зарядталатын АА батареясымен жұмыс істедік, себебі біз алты АА батареясы тұрақты ток қозғалтқыштары үшін тұрақты қуат беретінін анықтадық. Электрониканы құрастыруды аяқтағаннан кейін, Arduino кодын жүктеу жеткілікті, ал сіздің PongMate CyberCannon Mark III іске қосылады.

5 -қадам: Arduino коды

Егер сіз бәрін дұрыс орнатқан болсаңыз, онда Arduino коды CyberCannon пайдалануға дайын болғанға дейін қажет. Файлдың басында біз әр түрлі электронды компоненттерге кодты енгізуге көмектесу үшін қолданған барлық мысалдар мен кітапханаларды түсіндіретін түсініктемелер жаздық. Егер сіз қосымша ақпарат алғыңыз келсе немесе бұл компоненттердің қалай жұмыс істейтінін жақсы түсінгіңіз келсе, бұл ресурстар зерттеу үшін өте пайдалы болуы мүмкін. Осы түсініктемелерден кейін сіз біздің сценарийде қолданылатын барлық компоненттердің ауыспалы анықтамаларын таба аласыз. Мұнда сіз тұрақты ток қозғалтқышының көлденең арақашықтығын калибрлеу кезінде қажет болатын тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдық мәндері сияқты көптеген қатаң кодталған мәндерді өзгерте аласыз. Егер сізде Arduino -мен бұрын жұмыс тәжірибесі болса, Arduino сценарийінің екі негізгі бөлігі - бұл setup () және loop () функциялары екенін білесіз. Бұл файлда VL53L1X ToF сенсорлық кодын қоспағанда, сенсордың қашықтық режимін өзгертуге болатын бір жолды қоспағанда, орнату функциясын азды -көпті елемеуге болады. Көлденең қашықтық пен басқа айнымалыларды есептеу үшін сенсорлардан қашықтық пен бұрыш мәндері оқылатын цикл функциясы. Жоғарыда айтылғандай, бұл мәндер цикл функциясының сыртында қосымша функцияларды шақыру арқылы тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын және жарық диодты шамаларын анықтау үшін қолданылады. Біз тап болған бір мәселе - датчиктерден келетін мәндер электрлік компоненттердің сәйкес келмеуіне байланысты елеулі маржамен өзгереді. Мысалы, CyberCannon -ге қол тигізбестен, қашықтықтың да, бұрыштың да мәндері тұрақты қозғалтқыштың айналу жиілігінің кездейсоқ тербелуіне әкелетін жеткілікті түрде өзгереді. Бұл мәселені шешу үшін біз сенсордың ең соңғы 20 мәнінен орташа есеппен ағымдағы қашықтық пен бұрышты есептейтін орташа мәнді енгіздік. Бұл сенсордың сәйкессіздігіндегі мәселелерді бірден шешіп, жарықдиодты және тұрақты ток қозғалтқыштарының есептеулерін тегістеді. Айта кету керек, бұл сценарий мінсіз емес және әлі де өңделуі керек бірнеше қателер бар. Мысалы, біз CyberCannon -ды сынақтан өткізгенде, код біз қосқан үштен бір рет кездейсоқ қатып қалады. Біз кодты кеңінен қарастырдық, бірақ мәселені таба алмадық; сондықтан, егер сізде осындай жағдай болса, үрейленбеңіз. Айтпақшы, егер сіз біздің кодпен байланысты мәселені шеше алсаңыз, бізге хабарлаңыз!

6 -қадам: Бәсекелестікті жойыңыз

Бұл нұсқаулық сізге CyberCanon құруға арналған нақты оқулық берді деп үміттенеміз және сіз оларды келесі кеште ойнағанда достарыңызға жеңіл болуды сұраймыз!

Гэллоуэй мен Нилс Опгенортқа грант беріңіз