Sweepy: Set It & Forget It Cleaner тазартқышы: 10 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Авторы: Эван Гуан, Теренс Ло және Уилсон Янг

‏‏‎ ‎

Кіріспе және мотивация

Sweepy студия тазартқышы, варварлық студенттер қалдырған сәулет студиясының ретсіз жағдайына жауап ретінде жасалған. Шолу кезінде студияның қаншалықты лас екенінен шаршадыңыз ба? Жақсы енді айтпа. Sweepy көмегімен сіз оны орнатып, ұмытып кетуіңіз керек. Студия бір жобаның моделін аяқтағаннан гөрі тезірек жаңа болады.

Свипи өзін-өзі біледі және қабырғаға жақындағанда бұрылуға шақыратын екі ультрадыбыстық сенсордың арқасында барлық қоқыстар мен қоқыстарды жүрегіңіздің қалауы бойынша алып тастайды. Қатты жұмыс істеу үшін Sweepy қажет пе? Мәселе жоқ, тек айқайлаңыз. Sweepy дыбыс сенсорының арқасында қоршаған ортаны үнемі тыңдайды. Белгілі бір шу шегіне жету Sweepy -дің ашулы режимге өтуіне әкеледі, қысқа уақыт ішінде сыпырып, жылдамырақ қозғалады.

Sweepy жоқ студия - бұл тәртіпсіз.

‏‏‎ ‎

Бөлшектер, материалдар мен құралдар

Бұл тізімдегі көптеген бөліктерді ELEGOO UNO R3 жобасының бастапқы жинағында табуға болады. Басқа бөлшектерді Creatron Inc. немесе басқа электронды дүкендерден сатып алуға болады.

‏‏‎ ‎

Компоненттер

x1 ELEGOO UNO R3 контроллер тақтасы

x1 прототипін кеңейту модулі

x1 ультрадыбыстық сенсор (HC-SR04)

x1 дыбыстық сенсор модулі (KY-038)

x2 DC N20 қозғалтқыштары (ROBOT-011394)

x1 Micro Servo Motor 9G (SG90)

x1 СКД модулі (1602A)

x1 9V батарея

x2 60x8мм резеңке дөңгелектер (UWHLL-601421)

x1 бос кастор дөңгелегі (биіктігі 64 мм)

x1 тазартқыш щетка (тұтқаның биіктігі 12 мм)

x2 NPN транзисторлары (PN2222)

x3 резисторлар (220Ω)

x2 диодтар (1N4007)

x1 потенциометр (10K)

x15 Тақтаға арналған өтпелі сымдар

x26 Әйел-еркекке арналған дюпондық сымдар

‏‏‎ ‎

Материалдар

x1 3мм фанера парағы (төсек өлшемі 18 «x 32»)

x6 M3 бұрандалар (YSCRE-300016)

x4 M3 жаңғақтар (YSNUT-300000)

x6 M2.5 бұрандалары (YSCRE-251404)

x6 M2.5 жаңғақтар (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Құралдар

Бұрауыш жиынтығы

Ыстық желім қаруы

‏‏‎ ‎

Жабдық

Компьютер

3D принтері

Лазерлік кескіш

‏‏‎ ‎

Бағдарламалық қамтамасыз ету

Arduino IDE

1 -қадам: Логиканы түсіну

Схема

ELEGOO UNO R3 басқару тақтасы роботтың «миы» қызметін атқарады, онда код жүктеледі және өңделеді. Прототипті кеңейту тақтасын және шағын тақтаны оның жоғарғы жағына бекітіңіз. Датчиктер мен жетектермен байланысу үшін компоненттер тақта мен сымдар арқылы қосылады.

Жоғарыда Sweepy -ді бақытты ету үшін қажетті схеманың схемасы берілген. Сымдардың кіруі мен шығуына ерекше назар аударыңыз. Бұл оның түсіне қарап сым бойымен жүруге көмектеседі. Қате байланыс Sweepy -дің дұрыс жұмыс істемеуіне немесе нашар жағдайда қысқа тұйықталу арқылы электрониканы зақымдауы мүмкін.

‏‏‎ ‎

Бағдарламалау

Төменде Sweepy іске қосу үшін қажет код берілген. Файлды Arduino IDE -де ашып, оны ELEGOO UNO R3 контроллер тақтасына жүктеңіз. Ол үшін контроллер тақтасын компьютерге USB кабелі арқылы қосу керек. Ашылмалы мәзірдегі Құралдар мен Портқа кіру арқылы дұрыс порттың таңдалғанына көз жеткізіңіз. 3D басып шығарылған корпуста USB кабелін қоспау үшін Sweepy құрудан бұрын кодты жүктеуді ұмытпаңыз.

Тәжірибеңіз болмаса не істеп жатқаныңызды білмейінше, кодтағы айнымалыларды өзгерту ұсынылмайды.

2 -қадам: барлық бөлшектерді, материалдарды және құралдарды жинау

Жобаны бастау үшін жоғарыда көрсетілген тізімде көрсетілген барлық бөлшектерді, материалдар мен құралдарды жинаңыз. Бұрын айтылғандай, тізімдегі көптеген бөліктерді ELEGOO UNO R3 стартерлік жинағында, сондай -ақ Creatron Inc. немесе басқа электронды дүкендерде табуға болады.

3D басып шығаруды мүмкіндігінше ертерек бастау ұсынылады, себебі процесс бірнеше сағатқа созылады. Ұсынылатын параметрлер: 0,16 мм қабаттың биіктігі, 20% толтыру және қабырғаның қалыңдығы жиектер мен тіректермен 1,2 мм. 3D басып шығару файлы төменде берілген.

Лазермен кесу де көп уақытты алуы мүмкін, сондықтан оны ерте бастағаныңызға сенімді болыңыз. Лазерлік кесу файлында сонымен қатар дұрыс компоненттің дұрыс жерге орнатылуын қамтамасыз ететін бағыттаушыға арналған қабат бар. Қуат пен жылдамдық параметрлерін тиісті түрде өзгерте отырып, ненің кесіліп жатқанын және нені ойып жатқанын екі рет тексеріңіз. Лазерлік кесу файлы да төменде бекітілген.

Біз роботқа фанера қолданған кезде, қалыңдығы шамамен 3 мм болатын акрил сияқты кез келген материалды қолдануға болады.

3 -қадам: Негізгі тақтаны бекіту

Негізгі пластинаның периметрі бойынша желім жағыңыз және оны 3D басып шығарылған корпустың түбіне бекітіңіз. Екі бөлікті мүмкіндігінше мұқият туралаңыз, сонымен қатар лазермен кесу бойынша бағыттағыш жоғары қарайтынына көз жеткізіңіз.

4 -қадам: Плитаның негізгі компоненттерін орнату

Негізгі тақта жеткілікті түрде бекітілгеннен кейін, біз электронды компоненттердің бірінші турын қосуды бастай аламыз. Бұған доңғалақты тұрақты ток қозғалтқыштары, серво қозғалтқышы, СКД экраны және аккумуляторлар жиынтығы кіреді. Ыңғайлы болу үшін компоненттерді дұрыс орналастыруды қамтамасыз ету үшін негізгі тақтаға лазермен кесу бойынша нұсқаулық енгізілген. Электр тізбегін жеңілдету үшін компоненттер тиісті сымдармен қосылған болуы керек.

Дөңгелектер тұрақты ток қозғалтқышы ішке қаратып, екі жағындағы екі ұяға сырғып түсуі керек. Мұны ақ бұрандалармен бекітіңіз, олардың әрқайсысына екі бұранда мен гайканы қолданыңыз (M2.5).

Серво қозғалтқышы ақ бұрандалар мен гайкалар (M2.5) көмегімен бекітілуі керек, ал ақ редуктор роботтың алдыңғы жағында болады. Бұл щетканы тазалау қозғалысын күшейтеді.

СКД экраны түйреуіштері төмен қаратып корпустың алдыңғы қалтасына сырғып түсуі керек. Мұны әр бұрышқа ыстық желіммен бекітіңіз.

Ақырында, аккумуляторлық қорап корпустың артқы қалтасына сөндірулі қосқышты сыртқа қаратып, саңылауға түсуі керек. Бұл роботты қосуға және өшіруге мүмкіндік береді.

5 -қадам: тірек тақтасын бекіту

Келесі кезекте Sweepy -дің «миын» қамтамасыз ететін уақыт келді. Төрт бұрандалар мен гайкаларды (M3) қолдана отырып, UNO R3 контроллер тақтасы мен прототипті кеңейту модулін тіреу тақтасының жоғарғы жағына орнатыңыз. Бұл тұрғын үйдің екінші қабаты болады. Бұған дейін Arduino IDE коды тақтаға жүктеліп, жұмысқа дайын болуы керек.

Дұрыс биіктікті қамтамасыз ету үшін тіреу тақтасын жоғарыдан корпусқа 3D басып шығару корпусына біріктірілген үш жиекке тірелгенше сырғытыңыз. Бұл пластинаны екі бұрандамен (M3) екі ұшындағы тесіктерден бекітіңіз.

Негізгі пластинадағы компоненттерден сымдарды тірек тақтайшасының тесіктері арқылы жоғары қарай бұраңыз. СКД экраны мен серво қозғалтқыш сымдары алдыңғы тесіктен өтуі керек, ал тұрақты ток қозғалтқыш сымдары бүйірлік тесіктерден өтуі керек. Батарея жинағының сымдары кез келген тесіктен өтуі мүмкін.

6 -қадам: Соңғы электронды компоненттерді орнату

Ыстық желімнің көмегімен екі ультрадыбыстық сенсорды корпустың алдыңғы жағына триггер мен эхо -модульдер тесіктерден немесе «көздерден» шығарылады. Бір сенсордың түйреуіштері тірек тақтасындағы тесік көрсеткендей жоғары және екіншісі төмен қарауы керек. Бұл сигналдарды жіберу және қабылдау кезінде корпуста эхо мен триггер модульдерінің симметриялы болуын қамтамасыз ету үшін қажет.

Соңында дыбыс датчигінің артқы жағына ыстық желім жағып, оны корпустың ішкі жағындағы ұяға бекітіңіз. Микрофонның жоғарғы жағы корпустың жоғарғы жағымен біркелкі орналасуы керек, сондықтан Sweepy қақпағын киюге болады. Микрофон қақпақтағы тесікке сәйкес келеді, оны кейінірек көресіз.

7 -қадам: Сымдар, сымдар және басқа сымдар

Келесі қадам - бұл Sweepy -дің жақсы және бақытты болуын қамтамасыз етудің ең қиын, бірақ маңызды бөлігі: схема. Нұсқаулық ретінде осы нұсқаулықтың жоғарғы жағындағы Фритзинг диаграммасын қолдана отырып, компоненттерден барлық сымдарды прототипті кеңейту модуліне қосыңыз.

Қуат кабелін тақтаға қоспас бұрын, батарея жинағының қосқышының өшірілгеніне көз жеткізіңіз. Кодты тақтаға жүктеу керек болғандықтан, Sweepy тазалауға деген қызығушылығын сақтай алмайды және сыммен жұмыс істеп жатқанда да, ол қуат алған сәтте жұмысын бастайды.

Әр сымның кірісі мен шығысына ерекше назар аударыңыз. Бұл сымның түсін оның жолында жүруге көмектеседі.

8 -қадам: Жылжымалы бөліктерді қосу

Енді Свепидің артқы дөңгелегі мен щеткасына уақыт келді.

Артқы доңғалақ айналасында еркін айнала алатын дөңгелек болуы керек. Оның биіктігі жоғарыдан төменге қарай шамамен 6,4 см болуы керек, бірақ төзімділік щетканы қаншалықты төмен түсіру керектігіне байланысты жомарт болуы мүмкін. Мұны тіреу табақшасының астына тіреу табағындағы тесік арқылы бекітіңіз.

Сыпырғыш щетка да төзімділікке ие, бірақ тұтқасы жерден шамамен 1,2 см қашықтықта орналасуы керек. Тұтқаның корпусқа тиіп кетпеуі үшін ұзындығы шамамен 10 см болуы керек, ол артқа және төртіншіге қарай сыпырылады. Мұны серво қозғалтқышы бар ақ рычаг қондырмасына желіммен бекітіңіз.

9 -қадам: бәрін жабу

Өзіңіздің Sweepy -ді аяқтау үшін оның қақпағын жасауыңыз керек. Қақпақтың жиегін тесікшенің астына жабыстырыңыз. Тесік дыбыс сенсорының микрофонына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз. Соңында, қақпақты Sweepy жоғарғы жағына жабыстырыңыз, алдыңғы шеттерін корпустың алдыңғы жағымен туралаңыз.

Артқы жағындағы қуатты қосыңыз және Sweepy -дің студияны барлығына таза орынға айналдыруды армандағанын көріңіз.

10 -қадам: Нәтижелер мен рефлексия

Дизайнды кеңінен жоспарлауға қарамастан, қателіктер орын алады, бірақ бәрібір: бұл оқу процесінің бір бөлігі. Ал біз үшін бәрі басқаша болған жоқ.

Біздің ең үлкен қиындықтарымыздың бірі - барлық қажетті компоненттерді қамтитын Sweepy тұрғын үйін жобалау. Бұл барлық компоненттердің өлшемдерін мұқият өлшеуді, сым жолдарын жоспарлауды, құрылымның тұтастығын қамтамасыз етуді және т.б. қажет болды. Біз 3D басып шығаруды және Sweepy корпусының екі қайталануын лазермен кесуді аяқтадық, екіншісі - біріншіден үйренгенімізге негізделген соңғы нұсқа. қайталау

Біз кездестірген үлкен кедергі - ультрадыбыстық сенсордың шектеулі мүмкіндіктері: ол жеткілікті үлкен аумақты қамтымады, ал Sweepy бұрышпен жақындағанда кейде қабырғаға соғылады. Бұл әсер ету аймағын тиімді ұлғайту үшін екінші ультрадыбыстық сенсорды қосу арқылы шешілді.

Біз бастапқыда бұрылысты басқаратын серво қозғалтқышты таңдадық, бірақ бұл біз ойлағандай тиімді және құрылымдық емес. Нәтижесінде біз артқы дөңгелекті бос дөңгелекке ауыстырдық және драйвердің екі дөңгелегіне дифференциалды бұрылу арқылы бұрылу жауапкершілігін өз мойнымызға алдық (бір дөңгелегі екіншісіне қарағанда баяу қозғалады). Бұл кодқа үлкен өзгерістер енгізуді білдірсе де, ол біздің жалпы дизайнды тиімді түрде жеңілдетіп, бір серво қозғалтқышты теңдіктен шығарды.

‏‏‎ ‎

Болашақ қайталанулар

Жақсартуға әрқашан мүмкіндік бар. Болашақта біздің жобаның дизайндағы бір өзгерісі - бұл Sweepy техникалық қызмет көрсетуі мен оның ішкі бөлігінің қолжетімділігі. Бізде көптеген мәселелер болды, соның ішінде қозғалтқыштың істен шығуы мен зарядсызданған аккумуляторлар, бұл өте түсініксіз компоненттерді өшіру үшін Sweepy -ді ажыратуды талап етті. Болашақта біз оның тесіктері бар корпусты жобалайтын боламыз, ол батарея сияқты оның компоненттеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Біз сондай -ақ, ультрадыбыстық сенсордың кейде сенімсіз екенін, әсіресе тік бұрышта жақындаған кезде, Sweepy бетке соғылғанын анықтау үшін алдыңғы жағында қысым датчигін қолдануды қарастырамыз. Механикалық сенсорға ие бола отырып, Sweepy қашан және қашан бұрылмау керектігін шешетін болады.

Sweepy шағын бөлмелерде жақсы жұмыс жасаса да, ол үлкен кеңістікте тиімсіз болуы мүмкін. Бұл Sweepy тек алдында тұрған бетті анықтаған кезде ғана айналуға бағдарламаланған, бірақ әйтпесе жер жойылғанша түзу бойымен жалғасады. Болашақта Sweepy үшін тазалау жолын алдын ала бағдарламалау қажет болуы мүмкін, сондықтан ол мәңгілікке адаспай, шекарада қалады.

‏‏‎ ‎

Әдебиеттер мен несиелер

Бұл жоба UofT -те Даниэльс сәулет, ландшафт және дизайн факультетінің физикалық есептеу курсының (ARC385) бөлігі ретінде құрылды.

‏‏‎ ‎

Топ мүшелері

• Эван Гуан
• Теренс Ло
• Уилсон Янг

‏‏‎ ‎

Шабыттанған

• Roomba роботты шаңсорғыш
• Wipy: Тақтаға тым мотивацияланған тазартқыш
• Студия кеңістігінің қолайсыз жағдайлары