Wipy: منظف السبورة البيضاء الحافز للغاية: 8 خطوات (بالصور)

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

مقدمة

هل سئمت من تنظيف السبورة؟ هل تساءلت يومًا إلى أي مدى ستتحسن حياتك إذا كان الروبوت قادرًا على القيام بذلك نيابة عنك؟ لديك الآن فرصة لجعل هذا حقيقة واقعة مع Wipy: منظف السبورة البيضاء المفرط الحافز. سيقوم Wipy بتنظيف رسوماتك السيئة بشكل محرج ، وسوف يفعل ذلك بابتسامة لطيفة. لا تحتاج حتى إلى تنشيطه! سوف يقوم بتنظيف السبورة فقط عندما لا تتوقعها على الأقل … آه … * سعال * … نحن ، بالطبع ، نعني: عندما تكون في أمس الحاجة إليه!

سمات:

- سيكون صديقنا المستقبلي قادرًا على الالتصاق باللوحة باستخدام المغناطيس وسيكون قادرًا على التحرك عبر الفضاء باستخدام عجلات متحركة. - سيكون قادرًا على تتبع خط ومحوه باستخدام مستشعر تتبع الخط وإسفنجة. - لدى Wipy القدرة على قياس المسافة إلى يدك باستخدام مستشعر وقت الرحلة. - سنعطي Wipy شخصية لطيفة باستخدام شاشة OLED صغيرة.

تم تنفيذ المشروع كجزء من ندوة التصميم الحسابي والتصنيع الرقمي في برنامج الماجستير في ITECH.

لاساث سيريواردينا وسيمون لوت وتيم ستارك

الخطوة 1: منطق Wipy's

يعمل Wipy على أساس التفاعل بين مستشعر الخط ومستشعر وقت الرحلة. اعتمادًا على نوع الخط الذي يكتشفه ومدى قرب يدك ، يتفاعل Wipy بعدة طرق كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

الخطوة الثانية: المكونات والنظرية

لإعادة إنشاء هذه القطعة الرائعة من تقنية المسح المتقدمة ، ستحتاج إلى العناصر التالية:

عناصر

لإنشاء هيكل الروبوت ، ستحتاج إلى الوصول إلى قاطع ليزر. للحالة ، تم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد.

تم قطع جميع عناصر اللوحة الأساسية من لوح زجاجي بحجم 500 × 250 × 4 مم.

نقترح أيضًا أن تحصل على مجموعة Arduino Kit التي ستتضمن العديد من المكونات الأساسية لهذا المشروع (Amazon)

القاعدة والحالة

1 × جراب مطبوع ثلاثي الأبعاد

1 × لوحة القاعدة العلوية (Lasercut)

1 × لوحة القاعدة الوسطى (Lasercut)

1 × لوحة قاعدة سفلية (Lasercut)

36 × M3 صواميل

5 × مسامير M3 15 ملم

4 × مسامير M3 30 ملم

2 × مغناطيس (حصلنا عليها هنا)

الالكترونيات الرئيسية

1 × Arduino Uno R3 أو ما يعادله عام - (Amazon)

1 × درع توسيع Arduino (مضمن في مجموعة المبتدئين)

1 × لوح توصيل صغير (متضمن في مجموعة المبتدئين)

19 × أسلاك توصيل (مضمنة في مجموعة بدء التشغيل)

11 × [OPTIONAL EXTRA] أسلاك توصيل بدون لحام - (أمازون)

1 × باور بانك مزود بفتحتين USB كحد أدنى - (أمازون). تجنب بنوك الطاقة الرخيصة حيث يمكن أن يكون مصدر الطاقة غير موثوق به.

1 بكرة × سلك مزدوج CCA لتوصيل بنك الطاقة بـ Arduino & Motors - (Amazon)

1 × كتل طرفية لولبية - (أمازون)

أجهزة الاستشعار والمحركات

1 × محركات صغيرة ومجموعة عجلات ومجموعة كتيفة - (بيموروني)

1 × [قطع غيار اختياري] Motor Brackets 3D Print File - (Thingiverse)

1 × 0.91 بوصة شاشة OLED - (Amazon

1 × L293D Motor Driver IC- (الأمازون)

1 × 5 قنوات مستشعر تتبع خط الأشعة تحت الحمراء - (أمازون)

1 × جهاز استشعار وقت الطيران (VL53L0X) - (أمازون)

أدوات

- فيليبس رئيس مفك

- مفك مسطح الرأس

- سكينة حرفية

- شريط لاصق

نظرية

مستشعر تتبع الخط

يتم استخدام مجموعة من خمسة مستشعرات الأشعة تحت الحمراء في مستشعر الخطوط. هذه المستشعرات بالأشعة تحت الحمراء قادرة على اختيار اللون. يحتوي المستشعر على باعث وجهاز استقبال. الباعث قادر على إطلاق موجات الأشعة تحت الحمراء ، إذا كان السطح شديد الانعكاس (مثل السطح الأبيض) ، فإنه يعكس المزيد من الموجات مرة أخرى في مستقبل الأشعة تحت الحمراء. إذا كان السطح يمتص الإشعاع ، مثل اللون الأسود ، فسوف يتلقى مستقبل الأشعة تحت الحمراء إشعاعًا أقل. لمتابعة الخط ، هناك حاجة إلى جهازي استشعار على الأقل.

المحركات للتحكم في محرك DC ، ستحتاج إلى نوع من السائقين للتحكم فيها. محرك I2C L293D IC المحرك L293D هو محرك محرك وهو وسيلة رخيصة وبسيطة نسبيًا للتحكم في كل من سرعة واتجاه دوران محركي DC. لمزيد من المعلومات المتعمقة حول L293D ، لدى Lastminuteengineers نظرة عامة رائعة:

مستشعر وقت الرحلة: هذا المستشعر قادر على قياس المسافة باستخدام مبدأ مذكور بالفعل بشكل ملائم في عنوان المستشعر: وقت الرحلة. إنه مستشعر دقيق للغاية ويمكن العثور عليه على سبيل المثال في الطائرات بدون طيار أو أنظمة LiDAR. إنه قادر على إطلاق الليزر في اتجاه معين وقياس الوقت الذي يستغرقه الليزر للعودة ، ومن ذلك يمكن حساب المسافة.

الخطوة 3: تجهيز الحالة الأساسية

يتكون جسد Wipy من جزأين ؛ قاعدة مقطوعة بالليزر وعلبة مطبوعة ثلاثية الأبعاد.

1. بالنسبة للقاعدة ، يمكن قطعها بالليزر أو قطعها يدويًا حسب المادة. يرجى العثور على الملف المرفق في قسم المكونات. نقترح استخدام مواد قوية وخفيفة الوزن مثل صفائح الأكريليك (3-4 مم) أو الخشب الرقائقي (2.5 - 3 مم). خلال مرحلة النماذج الأولية الخاصة بنا ، استخدمنا نواة رغوية 10 مم والتي عملت بشكل جيد ويجب أن يعمل التصميم الحالي معها (ستكون هناك حاجة إلى بعض الضبط الدقيق). من السهل أيضًا قطع قلب الرغوة يدويًا للأشخاص الذين لا يمكنهم الوصول إلى قواطع الليزر.

2. تم طباعة العلبة باستخدام PLA بارتفاع طبقة يبلغ 0.2 مم وكثافة حشو تبلغ 25٪. نقترح أيضًا أن يكون سمك الجدار 0.8 مم.

الخطوة 4: تجميع الإلكترونيات: Motor Driver & I2C

عند تجميع الإلكترونيات ، سنبدأ أولاً مع L293D Motor Driver.

1. الصق اللوح الصغير لدرع تمديد Arduino.
2. ضع L293D في نهاية اللوح الصغير (حيث تلتصق قطعة التوصيل البلاستيكية الصغيرة على الجانب القصير). لاحظ أن الدائرة الكاملة أعلى L293D يجب أن تكون في نهاية اللوحة.
3. قم بتوصيل جميع أسلاك التوصيل الخالية من اللحام أولاً
4. قم بتوصيل الأسلاك المتبقية بـ Arduino ومن ثم بالمحركات. لا يهم إذا كنت تخلط بين ترتيب الأسلاك لمحركاتك ، حيث ستكتشف بمجرد أن يدور محركك في الاتجاه الخطأ.
5. قم بتحميل نموذج التعليمات البرمجية للمحركات إلى Arduino لاختبارها - يمكن العثور عليها في أسفل هذه الصفحة: (نموذج رمز المحركات)

الخطوة 5: تجميع القاعدة

لتجميع القاعدة ، نقترح الترتيب التالي.

1. أولاً ، قم بتوصيل المحركات بالقاعدة العلوية باستخدام الأقواس. تستخدم الأقواس صواميل ومسامير M2. خذ وقتك بحذر في شد البراغي لأنها صغيرة جدًا ومبهجة.
2. قم بتوصيل Arduino باللوحة العلوية ، وتأكد من فصل Arduino عن قوسه. استخدم مسامير M2 لتوصيله. إذا لم تكن مسامير M2 في حوزتك ، فيمكنك أيضًا استخدام M3 ، لكن الأمر يتطلب المزيد من القوة الغاشمة.
3. بعد ذلك: قم بتوصيل البراغي بالمغناطيس ، وحرك اللوحة السفلية فوق البراغي ثم قم بتوصيل البراغي باللوحة الوسطى في الأماكن المحددة. الآن قم بإرفاق اللوحة الوسطى والسفلية.
4. قم بتوصيل مستشعر الخط باللوحة الوسطى باستخدام البراغي المحددة. تأكد أيضًا من وضع المسامير المجاورة في اللوحة الوسطى ، حيث لا يمكن الوصول إلى الثقوب بعد الآن عند توصيل مستشعر الخط.
5. أضف جميع البراغي الموجودة في اللوحة الوسطى التي تتصل بالقاعدة العلوية.
6. أخيرًا ، ضع لوحة القاعدة العلوية وشدها على بقية القاعدة.

الخطوة 6: المغناطيس الجنون

الآن يأتي الجزء الصعب ، تجربة Wipy الخاص بك على السبورة العمودية. يعتمد هذا الجزء على القليل من التجربة والخطأ حيث يوجد توازن دقيق بين:

- المغناطيسات قوية جدًا ، لذا لا يمكن للعجلات التحرك. - المغناطيس ليس قويًا بما فيه الكفاية لذلك يسقط Wipy من على اللوح.

المغناطيسات التي استخدمناها قوية ، وربما تكون قوية جدًا. باستخدام الفواصل بين اللوح والمغناطيس ، يمكن تقليل السحب. تضمن الفواصل أيضًا أن الجزء العلوي من المزلاج لا يلمس السبورة. يمكن ربط الفواصل بالمغناطيس باستخدام الغراء ، أو في مرحلة النماذج الأولية: الكثير من شريط البط.

نصائح لدينا بعض النصائح لجعل المغناطيس يعمل بشكل صحيح:

- يهدف المغناطيس بين العجلات إلى سحب العجلات إلى اللوحة بحيث يكون للعجلات تماسكًا أكبر. تأكد من أن هذا المغناطيس أعلى بقليل من مستوى العجلات. - تأكد من أن الروبوت بزاوية طفيفة تجاه المغناطيس الخلفي. - ابدأ في تجربة المزيد من المغناطيسات (الأصغر) في الخلف. حيث يمكن أن تبدأ مجموعة من المغناطيسات الأصغر في منع الروبوت من القيادة في دوائر.

يجب أن تدور العجلات الآن في نفس الاتجاه. الآن ، جربه على السبورة وابكي دموع الفرح إذا نجحت أخيرًا. حان الوقت الآن لحفل نصر صغير.

الخطوة السابعة: المزيد من أجهزة الاستشعار ، المزيد من المرح

الآن بعد أن لعبت المحركات والمغناطيس بشكل جيد مع الآخر ، فقد حان الوقت لإضافة بعض الميزات (غير المجدية) إلى Wipy.

1. مستشعر الخط باستخدام الكابل المرفق ، قم بتوصيل مستشعر الخط بلوحة التجارب كما هو محدد. الكبل الأخضر في الرسم البياني مخصص لـ SCL والكابل الأبيض لـ SDA.

2. إضافة شاشة ، دعونا نضيف وجه Wipy اللطيف كما هو محدد.

3. مستشعر Tof أخيرًا ، أضف مستشعر المسافة كما هو محدد. سيكتشف هذا المستشعر مدى قربه من اليد ويتوقف وفقًا لذلك. كما أنه يمنح Wipy الميزة (المزعجة) المتمثلة في مسح اللوحة في اللحظة التي تبدأ فيها الرسم على السبورة.

4. Upload Code

الآن بعد أن تم توصيل جميع المستشعرات ، يمكننا البدء في الترميز. قم بتحميل ملف الشفرة المرفق وشاهد Wipy وهو ينبض بالحياة. توجد تعليقات في الكود لمساعدتك على فهمه. تأكد من تنزيل المكتبات المناسبة من Sketch> Include Library> Manage Library. يمكن العثور على مكتبة مستشعر وقت الرحلة (VL53L0X.h) (هنا)

5. القوة

لتشغيل المحركات و Arduino بينما يتجول Wipy بسعادة فوق السبورة البيضاء ، نوصي ببطارية خارجية. يمكنك ، على سبيل المثال ، وضع هذا في الزاوية العلوية من اللوحة وتشغيل الكابلات إلى Wipy. سيحتاج Wipy إلى مزودين للطاقة: 1 لـ Arduino و 1 للمحركات كما هو موضح في الصورة. قررنا استخدام powerbank ينتج 2x 5V 2A. قم بتوصيل واحد مباشرة في Arduino (إما في Vin أو USB أو powerport). تأكد من اتصالك بـ Vin من وجود طاقة كافية لـ Arduino وجميع المستشعرات.

6- وضع كل ذلك معًا

لتجميعها معًا ، نقترح لصق مستشعر OLED و Time of Flight بالحالة ثم استخدام شريط مزدوج الجوانب ، وتوصيل العلبة بالقاعدة.

الخطوة 8: هل تريد المزيد من المشاعر Wipy؟

إذا كنت تريد إنشاء مشاعرك الخاصة بـ Wipy ، فإليك الطريقة:

1. ابتكر مشاعرك المذهلة باستخدام أي برنامج رسومات (Adobe Photoshop ، GIMP ، إلخ) يمكنه حفظ الصور النقطية. تأكد من الحصول على دقة مماثلة لشاشتك. بالنسبة لحالتنا ، فهي 128 × 32 بكسل.
2. بعد ذلك ، نحتاج إلى تحويل هذه الصور النقطية إلى رمز. يمكننا الأداة عبر الإنترنت image2cpp لذلك. قم بتحميل الصور التي تريد تحويلها
3. بمجرد التحميل ، تأكد من صحة الإعدادات مثل الدقة والاتجاه. بمجرد أن يصبح كل شيء صحيحًا ، قم بتغيير "Code Output Format" إلى "Arduino Code" وتأكد من استخدام معرف مثل أي عاطفة تريد استبدالها.
4. بمجرد الانتهاء ، انقر فوق "إنشاء رمز" واستبدل الكود في Arduino Sketch.

الوصيف في مسابقة Arduino 2019