Sweepy: the Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

نویسنده: ایوان گوان ، ترنس لو و ویلسون یانگ

‏‏‎ ‎

مقدمه و انگیزه

تمیز کننده استودیو Sweepy در پاسخ به شرایط آشفته استودیوی معماری که توسط دانشجویان وحشی پشت سر گذاشته بود ، طراحی شد. از این که استودیو در طول بررسی ها چقدر آشفته است خسته شده اید؟ خوب دیگه نگو با Sweepy ، تنها کاری که باید انجام دهید این است که آن را تنظیم کرده و فراموش کنید. استودیو سریعتر از آنچه برای تکمیل آن یک مدل پروژه لازم است سریعاً جدید می شود.

Sweepy به خود آگاهی دارد و به لطف دو سنسور اولتراسونیک که به آن می گوید با نزدیک شدن به دیوار بچرخد ، همه سطل زباله را بر می دارد و مطابق میل شما برمی دارد. آیا برای کار بیشتر به Sweepy نیاز دارید؟ مشکلی نیست فقط فریاد بزنید Sweepy به لطف سنسور صدا دائماً به محیط خود گوش می دهد. رسیدن به یک آستانه نویز خاص باعث می شود که Sweepy وارد حالت عصبانی شده و برای مدت کوتاهی سریعتر جارو کرده و حرکت کند.

استودیویی بدون Sweepy یک استودیوی آشفته است.

‏‏‎ ‎

قطعات ، مواد و ابزار

اکثر قطعات موجود در این لیست را می توان در کیت راه اندازی پروژه ELEGOO UNO R3 یافت. سایر قطعات را می توانید از Creatron Inc. یا سایر فروشگاه های الکترونیکی خریداری کنید.

‏‏‎ ‎

اجزاء

x1 برد کنترل کننده ELEGOO UNO R3

x1 نمونه توسعه ماژول

سنسور التراسونیک x1 (HC-SR04)

ماژول سنسور صدا x1 (KY-038)

x2 DC N20 Motors (ROBOT-011394)

x1 میکرو سروو موتور 9G (SG90)

ماژول LCD x1 (1602A)

باتری x1 9V

چرخ لاستیکی x2 60x8mm (UWHLL-601421)

x1 Free Castor Wheel (ارتفاع 64 میلی متر)

برس جارو x1 (ارتفاع دسته 12 میلی متر)

x2 ترانزیستورهای NPN (PN2222)

مقاومت x3 (220Ω)

دیودهای x2 (1N4007)

x1 پتانسیومتر (10K)

x15 Breadboard Jumper Wires

x26 سیم دوپونت زن به مرد

‏‏‎ ‎

مواد

ورق تخته سه لا x1 3 میلی متر (اندازه تخت لیزری 18 اینچ * 32 اینچ)

x6 پیچ M3 (YSCRE-300016)

x4 M3 مهره (YSNUT-300000)

x6 M2.5 پیچ (YSCRE-251404)

x6 M2.5 مهره (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

ابزارها

ست پیچ گوشتی

چسب حرارتی تفنگی

‏‏‎ ‎

تجهیزات

کامپیوتر

پرینتر سه بعدی

دستگاه برش لیزری

‏‏‎ ‎

نرم افزار

آردوینو IDE

مرحله 1: درک منطق

جریان

برد کنترل ELEGOO UNO R3 به عنوان "مغز" ربات عمل می کند که در آن کد بارگذاری و پردازش می شود. Prototype Expansion Board و mini breadboard را در بالای آن وصل کنید. برای برقراری ارتباط با حسگرها و محرک ها ، قطعات از طریق تخته نرده و سیم ها به هم متصل می شوند.

در بالا ، نمودار مدار مورد نیاز برای خوشحال کردن Sweepy آمده است. توجه ویژه ای به ورودی و خروجی سیم ها داشته باشید. با نگاه کردن به رنگ سیم ، می توانید آن را دنبال کنید. اتصال اشتباه ممکن است باعث عملکرد نادرست Sweepy شود یا در بدترین حالت ، با اتصال کوتاه به وسایل الکترونیکی شما آسیب برساند.

‏‏‎ ‎

برنامه نويسي

کد زیر برای اجرای Sweepy ضمیمه شده است. فایل را در Arduino IDE باز کرده و روی برد کنترل کننده ELEGOO UNO R3 بارگذاری کنید. برای انجام این کار ، باید برد کنترل کننده را از طریق کابل USB به رایانه خود وصل کنید. با رفتن به قسمت Tools and Port در منوی کشویی ، از انتخاب پورت صحیح اطمینان حاصل کنید. حتماً قبل از ساخت Sweepy کد را بارگذاری کنید تا از اتصال کابل USB در محفظه چاپ سه بعدی جلوگیری کنید.

توصیه نمی شود که متغیرهای موجود در کد را تغییر دهید مگر اینکه تجربه داشته باشید یا بدانید در حال انجام چه کاری هستید.

مرحله 2: جمع آوری تمام قطعات ، مواد و ابزارها

برای شروع پروژه ، تمام قسمتها ، مواد و ابزارهایی را که در لیست بالا ذکر شده است ، جمع آوری کنید. همانطور که قبلاً ذکر شد ، اکثر قسمت های لیست را می توان در ELEGOO UNO R3 Starter Kit و همچنین در Creatron Inc. یا سایر فروشگاه های الکترونیکی یافت.

توصیه می شود که چاپ سه بعدی را در اسرع وقت آغاز کنید زیرا ممکن است چند ساعت طول بکشد. تنظیمات توصیه شده عبارتند از: ارتفاع لایه 0.16 میلی متر ، پر شدن 20٪ و ضخامت دیوار 1.2 میلی متر با لبه ها و تکیه گاه. فایل چاپ سه بعدی در زیر ضمیمه شده است.

برش لیزری همچنین ممکن است زمان زیادی را به خود اختصاص دهد ، بنابراین حتماً زود شروع کنید. فایل برش لیزری همچنین دارای لایه ای برای حکاکی راهنما است که از نصب قطعه مناسب در محل مناسب اطمینان حاصل می کند. مطمئن شوید که چه چیزی برش خورده و چه چیزی روی آن حک می شود ، تنظیمات قدرت و سرعت را به طور مناسب تغییر دهید. فایل برش لیزری نیز در زیر ضمیمه شده است.

در حالی که ما برای روبات خود از تخته سه لا استفاده می کردیم ، تا زمانی که ضخامت آن در حدود 3 میلی متر است ، از هرگونه موادی که دوست دارید مانند اکریلیک استفاده کنید.

مرحله 3: ایمن سازی صفحه پایه

چسب را در اطراف محیط صفحه اصلی بمالید و آن را به قسمت محفظه چاپ سه بعدی وصل کنید. تا جایی که می توانید دو قسمت را با هم تراز کنید و در عین حال مطمئن شوید که راهنمای حکاکی برش لیزری رو به بالا است.

مرحله 4: نصب اجزای صفحه پایه

هنگامی که صفحه پایه به اندازه کافی ایمن شده است ، می توانیم اولین دور قطعات الکترونیکی را متصل کنیم. این شامل موتورهای DC با چرخ ، سروو موتور ، صفحه LCD و بسته باتری است. یک راهنمای حکاکی برش لیزری در صفحه اصلی گنجانده شده است تا از قرارگیری مناسب اجزا برای راحتی شما اطمینان حاصل شود. برای سهولت مدار ، قطعات باید با سیمهای مناسب خود که قبلاً وصل شده اند محکم شوند.

چرخ ها باید به دو شکاف در دو طرف بچرخند و موتور DC رو به داخل باشد. این را با گیره های سفید همراه با استفاده از دو پیچ و مهره برای هر کدام (M2.5) محکم کنید.

سرو موتور نیز باید با استفاده از پیچ و مهره های مشابه (M2.5) محکم شود در حالی که اطمینان حاصل می شود چرخ دنده سفید رنگی که از پایین بیرون آمده است در قسمت جلوی روبات قرار دارد. با این کار حرکت رفت و برگشت قلم مو تقویت می شود.

صفحه LCD باید به داخل جیب جلویی محفظه بچرخد و پین ها به سمت پایین باشد. این را با مقداری چسب داغ در هر گوشه محکم کنید.

در نهایت ، بسته باتری باید به جیب پشتی محفظه بچرخد و سوئیچ روشن و خاموش رو به بیرون به سمت برش سوراخ باشد. این باعث می شود ربات روشن و خاموش شود.

مرحله 5: ایمن سازی صفحه پشتیبانی

بعد ، وقت آن است که "مغز" Sweepy را ایمن کنیم. با استفاده از چهار پیچ و مهره (M3) ، برد کنترل UNO R3 و ماژول گسترش نمونه اولیه را در بالای صفحه پشتیبانی نصب کنید. این به عنوان طبقه دوم مسکن عمل می کند. قبل از این ، کد ID آردوینو باید از قبل روی برد بارگذاری شده و آماده کار باشد.

صفحه نگهدارنده را از بالا به داخل محفظه بکشید تا روی سه طاقچه که در محفظه چاپ سه بعدی قرار گرفته اند قرار گیرد تا از ارتفاع مناسب اطمینان حاصل کنید. این صفحه را با دو پیچ (M3) از طریق سوراخ های دو طرف آن محکم کنید.

سیمها را از اجزای روی صفحه پایه به بالا و از طریق سوراخهای صفحه پشتیبانی بچسبانید. صفحه LCD و سیمهای سرو موتور باید از سوراخ جلویی عبور کنند در حالی که سیمهای موتور DC باید از سوراخهای جانبی عبور کنند. سیم های بسته باتری می توانند به صورت دلخواه از هر دو سوراخ عبور کنند.

مرحله 6: نصب قطعات الکترونیکی نهایی

با استفاده از چسب حرارتی ، دو سنسور اولتراسونیک را به قسمت جلویی محفظه وصل کنید و ماژول های ماشه و اکو را از سوراخ ها یا "چشم ها" خارج کنید. پین های یک سنسور باید رو به بالا و دیگری رو به پایین باشد ، همانطور که در سوراخ روی صفحه پشتیبانی نشان داده شده است. این امر برای اطمینان از متقارن بودن ماژول های اکو و ماشه در محفظه هنگام ارسال و دریافت سیگنال است.

در نهایت ، چسب داغ را در پشت سنسور صدا بکشید و آن را به شکاف در قسمت داخلی محفظه وصل کنید. قسمت بالای میکروفون باید با قسمت بالایی محفظه هم سطح باشد تا کلاه Sweepy بر روی آن قرار گیرد. همانطور که بعداً خواهید دید ، میکروفون با سوراخ روی درپوش هم تراز می شود.

مرحله 7: سیم ، سیم و سیمهای بیشتر

گام بعدی سخت ترین اما مهمترین بخش برای اطمینان از خوب و خوشحال بودن Sweepy است: مدار. با استفاده از نمودار Fritzing در بالای این دستورالعمل ، به عنوان یک دستورالعمل ، تمام سیمهای قطعات را به ماژول Prototype Expansion وصل کنید.

قبل از اتصال کابل برق به برد ، مطمئن شوید که سوئیچ بسته باتری خاموش است. از آنجا که کد قبلاً باید روی صفحه بارگذاری شود ، Sweepy نمی تواند هیجان خود را برای تمیز کردن مهار کند و در مرحله دوم که برق دریافت می کند ، حتی در حالی که هنوز روی سیم کار می کنید ، شروع به کار کند.

توجه ویژه ای به ورودی و خروجی هر سیم داشته باشید. استفاده از رنگ سیم برای دنبال کردن آن در طول مسیر کمک می کند.

مرحله 8: افزودن قطعات متحرک

اکنون نوبت چرخ عقب و برس جارو Sweepy است.

چرخ عقب باید یک چرخ کرچک باشد که بتواند آزادانه در اطراف بچرخد. ارتفاع آن باید از بالا به پایین تقریباً 6.4 سانتی متر باشد ، اما بسته به میزان نیروی رو به پایین که می خواهید برس اعمال کند ، تحمل می تواند سخاوتمندانه باشد. این را در زیر صفحه پشتیبانی از طریق سوراخ صفحه اصلی وصل کنید.

برس جارو نیز از نظر تحمل سخاوتمند است ، اما دسته باید تقریباً 1.2 سانتی متر از سطح زمین قرار گیرد. دسته همچنین باید تقریباً 10 سانتی متر طول داشته باشد تا از برخورد آن با محفظه در حالی که به عقب و چهارم جارو می کند جلوگیری کند. این را با چسب روی ضمیمه اهرم سفید همراه سروو موتور ثابت کنید.

مرحله 9: همه را خاموش کنید

برای تکمیل Sweepy خود ، باید کلاه آن را بسازید. لبه کلاه را زیر صفحه درپوش بچسبانید و روی آن سوراخ داشته باشید. اطمینان حاصل کنید که سوراخ با میکروفون سنسور صدا تراز شده است. در نهایت ، کلاهک را به قسمت بالای Sweepy بچسبانید ، لبه های جلویی را با قسمت جلویی بدنه تراز کنید.

برق را از پشت روشن کنید و تماشا کنید که Sweepy رویاهای خود را برای تبدیل استودیو به مکانی تمیز برای همه دنبال می کند.

مرحله 10: نتایج و بازتاب

با وجود برنامه ریزی گسترده در طراحی ، اشتباهاتی رخ می دهد اما اشکالی ندارد: همه اینها بخشی از فرایند یادگیری است. و برای ما اوضاع تفاوتی نداشت.

یکی از بزرگترین چالش های ما طراحی مسکن Sweepy به منظور در بر گرفتن تمام اجزای لازم بود. این به معنی اندازه گیری دقیق ابعاد همه اجزا ، برنامه ریزی برای مسیرهای سیم ، اطمینان از یکپارچگی سازه و غیره بود. ما به چاپ سه بعدی و برش لیزری دو تکرار از محفظه Sweepy ختم شد ، دومی نسخه نهایی بر اساس آنچه از اول آموخته ایم تکرار.

یکی از موانع اصلی که ما با آن روبرو بودیم ، محدودیت قابلیت های سنسور اولتراسونیک است: این قسمت به اندازه کافی وسیع را پوشش نمی دهد و Sweepy گاهی اوقات هنگام نزدیک شدن به یک زاویه به دیوار برخورد می کند. این امر با گنجاندن سنسور اولتراسونیک دوم برای افزایش موثر منطقه حل شد.

ما همچنین در ابتدا یک موتور سروو برای کنترل چرخش انتخاب کردیم ، اما از نظر ساختاری آنطور که امیدوار بودیم م effectiveثر نبود. در نتیجه ، ما چرخ عقب را با یک چرخ کرچک رایگان جایگزین کردیم و مسئولیت چرخاندن دو چرخ راننده را از طریق چرخش دیفرانسیل (یکی از چرخ ها برای شبیه سازی چرخش کندتر از دیگری حرکت می کرد) قرار دادیم. در حالی که این به معنای ایجاد تغییرات اساسی در کد بود ، اما به طور کلی طراحی کلی ما را ساده کرد و کمتر از یک موتور سروو از معادله خارج کرد.

‏‏‎ ‎

تکرارهای آینده

همیشه جای پیشرفت هست. در آینده ، یک تغییر طراحی برای پروژه ما در نظر گرفتن نگهداری Sweepy و دسترسی به قطعات داخلی آن است. ما چندین مشکل از جمله خرابی موتور و باتری های تخلیه شده را تجربه کرده بودیم که مستلزم این بود که Sweepy را جدا کرده و فقط قطعات را خاموش کنیم که بسیار غیرقابل تصور بود. در آینده ، ما محفظه ای با دهانه های قابل کار طراحی می کنیم که دسترسی به اجزای آن مانند باتری را امکان پذیر می کند.

ما همچنین در حال بررسی استفاده از سنسور فشار در جلو برای تشخیص زمان برخورد Sweepy به سطحی هستیم زیرا سنسور اولتراسونیک را در مواقعی غیر قابل اعتماد می دانیم ، به ویژه هنگامی که با زاویه تند نزدیک می شویم. با داشتن سنسور مکانیکی ، Sweepy در تصمیم گیری در مورد زمان و زمان عدم چرخش سازگارتر است.

در حالی که Sweepy در اتاق های کوچک به خوبی کار می کند ، ممکن است در فضاهای بزرگتر کمتر موثر باشد. این به این دلیل است که Sweepy فقط طوری برنامه ریزی شده است که هر زمان سطحی را در مقابل خود تشخیص داد بچرخد اما در غیر این صورت تا زمانی که زمین نابود نشود در یک خط مستقیم ادامه می یابد. در آینده ، ممکن است ارزش آن را داشته باشد که برای Sweepy یک مسیر تمیز کردن از قبل برنامه ریزی کنید تا به جای سرگردان برای همیشه در یک محدوده باقی بماند.

‏‏‎ ‎

منابع و اعتبارات

این پروژه به عنوان بخشی از دوره محاسبات فیزیکی (ARC385) در دانشکده دانیلز در معماری ، چشم انداز و طراحی در مقطع کارشناسی ارشد در UofT ایجاد شد.

‏‏‎ ‎

اعضای تیم

• ایوان گوان
• ترنس لو
• ویلسون یانگ

‏‏‎ ‎

الهام گرفته از

• جاروبرقی روبات رومبا
• Wipy: تمیز کننده تخته سفید با انگیزه بیش از حد
• شرایط آشفته فضای استودیو