جسر متحرك: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

نحن META_XIII ، قادمون من المعهد المشترك لجامعة ميشيغان وشنغهاي جياو تونغ (JI). تم إعداد هذا الدليل التوضيحي لتصميم الدورة التدريبية VG100 ، وهو جسر متحرك يتم التحكم فيه بواسطة Arduino.

تأسست JI بشكل مشترك في عام 2006 من قبل جامعتين رئيسيتين ، UM و SJTU. تقود JI التعاون الدولي في مجال التعليم في الصين ، والذي يتميز بالأنماط التعليمية الأمريكية والصينية. يقع في حرم Minhang الجامعي في SJTU ، جنوب غرب شنغهاي ، حيث تتجمع شركات التكنولوجيا.

هناك نوعان من مشروعات الدورة التدريبية في VG100 ، وكلاهما يتطلب التحليل والجدولة والتعاون. تُعد هذه الدورة الطلاب ليكونوا مهندسين مع 4 مؤهلات تقدرها JI ، التدويل ، متعدد التخصصات ، الابتكار ، والجودة. في مسابقة المشروع 1 ، يجب على كل مجموعة بناء "جسر متحرك" بمواد محددة ، ويحدث أداء الجسر في يوم اللعبة فرقًا كبيرًا في درجة الدورة التدريبية.

في يوم اللعبة ، يجب أن تحضر جميع المجموعات الـ 19 إلى المختبر في مبنى JI وإكمال عدة أجزاء من الاختبارات. الجزء الأول هو اختبار الوظيفة ، حيث يجب أن تكون الجسور قادرة على إيقاف السيارات ثم فتحها للسماح للسفينة بالمرور. أكملنا العملية برمتها بنجاح وحصلنا على العلامة الكاملة. الجزء الثاني من الاختبارات هو اختبارات الحجم والحمل. سيتم تحقيق المزيد من النتائج إذا كان الجسر أخف وزنًا وأفضل في الحمل. يمكن أن نتحمل 1 كجم ضمن متغيرات الشكل 2.83 مم. احتلنا المرتبة التاسعة من حيث الجماليات والمرتبة الثامنة في اختبار الوزن.

أخيرًا حصل جسرنا على درجة 76.7 ، في المرتبة الرابعة.

هناك نسخة مختصرة من القواعد موضحة أدناه:

عملية اختبار الوظيفة

أ. يمكن لسيارة أ أن تعبر الجسر.

ب. عندما لا يزال A على الجسر ، تقترب سفينة كبيرة C من الجسر من أسفل.

ج. يمكن للجسر اكتشاف C ، ورفع نفسه بعد مغادرة السيارة A للجسر للسماح لـ C بالمرور تحته.

د. بعد مرور C ، يمكن للجسر العودة إلى طبيعته في 15 ثانية.

B. اختبار الحمل

سيتم وضع بعض الأوزان الصغيرة على الجسر 100 جرام أكثر في كل مرة. يتم إضافة الأوزان حتى 1 كجم أو حتى يصل الانحراف إلى 4 مم ثم يتم تسجيل البيانات.

C. اختبار الحجم

سيتم تسجيل الكتلة الإجمالية للجسر (بما في ذلك جزء الدائرة باستثناء البطاريات) ومقارنتها مع المجموعات الأخرى.

روابط الفيديو: انقر هنا للاستمتاع بفيديو جسر الألعاب الخاص بنا!

نأمل أن تترك المقدمة انطباعًا عامًا عليك عن جسرنا.

الخطوة 1: مخطط المفهوم

الخطوة الثانية: التحليل

فيما يلي بعض التفسيرات لحسابنا حول متغيرات شكل الجسر حتى نتمكن من تصميم هيكل خفيف للغاية يمكنه تحمل وزن أكبر من الناحية النظرية.

يتضمن هذا الجزء معرفة تحليل القوة والتكامل. نأمل أن يساعدك هذا في فهم المبدأ وتطبيقه على مواقف مماثلة عند بناء الجسر الخاص بك.

الخطوة 3: قائمة المواد ：

** لا يتم تضمين سعر غراء الخشب والأسلاك القطنية وورق صناعة الشمع والأدوات الأخرى.

إليك بعض الروابط التشعبية للعناصر التي يمكنك شراؤها من Taobao.

اردوينو اونو 21.90）

اللوح （6.24）

أسلاك التوصيل （27.61）

لوحة قيادة السيارات L298N （10.43）

مجسات الأشعة تحت الحمراء 2-30 سم 3.3V-5V （31.00）

مايكرو سيرفو 8.81）

محرك الجير 30.00）

لوح خشب البلسا （402.5）

سمن خشب البلسا （232.06）

سكين （38.40）

المفصلة （12.76）

الخطوة 4: مخطط الدائرة

يظهر أعلاه رسم تخطيطي مختصر للدائرة. يجب توصيل الأسلاك ذات الألوان المختلفة بأفواه المنطقية المقابلة. جميع الأسلاك الحمراء تعني مصدر طاقة 9 فولت. كل الأسلاك السوداء تعني الأرض. السلك الأخضر يعني مؤشر LED الأخضر حيث أن السلك الوردي يعني مؤشر LED الأحمر.

محركان من الجير ، اللذان لديهما 100 دورة في الثانية ، يوفران القوة الرئيسية لرفع الجسر. يقودها سائق محرك رخيص ، L298N محرك بدون قلب.

تم تصميم Micro Servo لقلب عصا تمنع السيارة من عبور الجسر عند رفع الجسر. يمكن أن تدور 90 درجة وتعود إلى المكان الأصلي.

أربعة أجهزة استشعار تعمل بالأشعة تحت الحمراء ضرورية عند اكتشاف السيارة والسفينة. يمكن أن تكون مفيدة في تحديد متى يجب رفع الجسر وإخماده.

يجب إجراء العملية الكاملة التي تفي بمتطلبات الاختبارات الوظيفية على النحو التالي:

· يكتشف المستشعر 1 اقتراب السيارة أ. يكتشف المستشعر 2 اقتراب السفينة ج. يرسل الإشارات إلى Arduino بحيث يعطي مؤشر LED الأحمر الضوء ويدير Micro Servo العصا لإيقاف السيارة B.

· يكتشف المستشعر 3 مغادرة السيارة أ. ثم تبدأ محركات الجير في الجري ورفع الجسر إلى ارتفاع مناسب لمرور السفينة ج.

· يكتشف المستشعر 4 مغادرة السفينة C. ويرسلون الإشارات إلى Arduino. بعد فترة 15 ثانية ، تبدأ Gear Motors في الرجوع للخلف وإخماد الجسر.

· يعود Micro Servo إلى حالته الأصلية ويعطي المصباح الأخضر الضوء لإظهار إذن مرور السيارة B.

** انتبه إلى أن مستشعرات الأشعة تحت الحمراء التي نستخدمها لبناء جسرنا ليست متطابقة تمامًا مع الرسم التخطيطي الموضح أعلاه. نختار نوعًا أرخص يمكن أن يكون مفيدًا بنفس القدر. تظهر الصورة من هذا النوع في قائمة المواد.

الخطوة 5: تصنيع السطح

أ. قطع أربعة ألواح بطول 1 م * 120 مم * 3 مم إلى طول 50 سم.

ب. ارسم عدة مثلثات متقاربة الحجم بطول 4 سم وعرض 3 سم. احتفظ بمساحة بعرض 2 سم لكل جانب وعرض 0.5 سم بين المثلثات. اقطع هذه المثلثات بالسكاكين. ** احرص على عدم كسر الجانب.

ج. الصق كل لوحين معًا بغراء الخشب. ضع قطعة من ورق الكرافت الشمعي وألصقها على جانبي الطوابق.

الخطوة السادسة: تصنيع الإطارات

أ. قطع عوارض خشبية 3 مم إلى 15 سم × 35 سم وطول 38 سم. اضبط نهاياتها قليلاً على الأشكال المناسبة لتلائم الإطار دون فواصل. قم بلصقها معًا. ثم اصنع 3 مثلثات متطابقة.

ب. قطع عدة عوارض خشبية 3 مم بالحجم المناسب. قم بلصقها بالمثلثات الخشبية (أ) لتشكيل عدة مثلث قائم الزاوية متساوي الساقين بأحجام مختلفة. (هذه الخطوة هي زيادة ثباتها الرأسي وجمالها).

ج. قم بقص ولصق عدة رقائق خشبية 2 مم بالأجزاء المتصلة لتقويتها.

د. قطع عدة عوارض خشبية 5 مم إلى 23 سم. افصل بين مثلثين من الخشب (ج) بمسافة 23 سم. عصا ست عوارض بين المثلثات. تأكد من أنها متساوية البعد. ثم اصنع واحدة أخرى متطابقة.

ه. استمر في استخدام عوارض خشبية بحجم 5 مم ذات حجم مناسب لملء الفراغ بين (د) ست عوارض بأشكال مثلثية متشابهة. ألصقهم معًا. (د ، هـ الخطوة هي زيادة ثباتها الجانبي ، والذي من المفترض أن يتم اختباره ولكن يتم إلغاؤه بسبب بعض الأسباب. لذا فإن هذا الهيكل غير ضروري للمتطلبات.)

الخطوة 7: التجميع

أ. الصق السطح بالإطار. يجب أن يتجاوز حد إطار واحد حافة اللوحة بينما يتراجع الآخر.

ب. اقطع أحد الألواح (أ) بطول 35 سم

الخطوة 8: الكمال

أ. اصنع أربعة ثقوب صغيرة في أحد طرفي اللوح الذي يبلغ طوله 35 سم. اصنع فتحتين متقابلتين على لوح بطول 24 سم. قم بتوصيلهم بمفصلة ومسامير.

ب. قطع أربعة عوارض خشبية 8 مم إلى 15 سم. احفر حفرة في كل لوح بارتفاع 12 سم. قم بإلصاق شريحتين لكل لوح متوازي بمسافة 18 سم. ثم قطع أربعة أصابع 6 سم لتقوية "الأبراج".

ج. ألصق شعاعًا عبر العارضتين.

د. حفر فتحتين في أحد طرفي اللوحتين. قم بربط الأسلاك القطنية من خلال الفتحات الموجودة على ألواح الجسر والعوارض الرأسية.

ه. قم بعمل ستة ثقوب في نهاية كلا السطحين للتأكد من إمكانية تثبيتها على الدعامات باستخدام البراغي.

الخطوة 9: تجميع الدائرة

أ. قم بقص مكعبين من الخشب بحجم 2 سم وألصقهما على حافة السطح المفصلي في الخطوة الأخيرة. ثم قم بلصق محرك تروس لكل مكعب على التوالي. ألصق نهاية الخيط بالمغزل باستخدام 502.

ب. ألصق جهازي استشعار يعمل بالأشعة تحت الحمراء لأسفل باتجاه الشعاعين المتقاطعين (أ). ألصق جهازي استشعار آخرين بالأشعة تحت الحمراء على جانبي الإطار ، واضبطهما ليكونا مناسبين لاكتشاف السفينة.

ج. ألصق مؤازرًا صغيرًا بإحدى الضربات الموجودة على الجزء المتحرك من الجسر. ثم قم بلصق عصا خشبية عليها كبوابة حاجز.

د. اقطع جزءًا صغيرًا من اللوح وأرفقه باللوح الآخر على الجزء المتحرك من الجسر. ضع مؤشر LED أحمر ومؤشر LED أخضر على اللوح الصغير.

ه. قم بتوصيل جميع الأسلاك واختبارها بشكل متكرر للتأكد من جدوى كود Arduino.

الخطوة 10: عرض النظام النهائي

شكرا لك على الرجوع إلى دليلنا!

نأمل أن يمنحك بعض الإلهام عند تصميم الجسر المتحرك الخاص بك.