SKARA- روبوت تنظيف حمام السباحة اليدوي المستقل الإضافي: 17 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

• الوقت هو المال والعمل اليدوي مكلف. مع ظهور تقنيات الأتمتة والتقدم فيها ، يجب تطوير حل خالٍ من المتاعب لأصحاب المنازل والمجتمعات والنوادي لتنظيف حمامات السباحة من حطام وأوساخ الحياة اليومية ، للحفاظ على نظافتهم الشخصية وكذلك الحفاظ على مستوى معيشي معين.
• لمعالجة هذه المعضلة بشكل مباشر ، قمت بتطوير آلة تنظيف سطح حمام السباحة يدويًا. بفضل آلياته البسيطة والمبتكرة ، اتركه في بركة قذرة طوال الليل واستيقظ لتنظيفه وتنظيفه.
• يحتوي الجهاز الآلي على وضعين للوظائف ، أحدهما مستقل يمكن تشغيله بضغطة زر على الهاتف وتركه دون مراقبة للقيام بعمله ووضع يدوي آخر للحصول على تلك القطع المحددة من الأغصان والأوراق عندما يكون الوقت جوهريًا. في الوضع اليدوي ، يمكنك استخدام مقياس التسارع على هاتفك للتحكم في حركة الروبوت على غرار لعب لعبة السباق على الهاتف. تم إنشاء التطبيق المخصص باستخدام تطبيق Blynk ويتم إرسال قراءات مقياس التسارع إلى الخادم الرئيسي والعودة إلى الهاتف المحمول ، ثم يتم إرسال بيانات تبديل نقطة الاتصال إلى NodeMCU.
• حتى اليوم ، يُنظر إلى روبوتات التنظيف المنزلية على أنها أجهزة غريبة أو ألعاب فاخرة ، لذا لتغيير هذه العقلية قمت بتطويرها بنفسي. ومن ثم في المشروع ، كان الهدف الرئيسي هو تصميم وتصنيع منظف أسطح حمام السباحة المستقل باستخدام التقنيات المتاحة والرخيصة للحفاظ على تكلفة النموذج الأولي بالكامل ، وبالتالي يمكن لغالبية الناس بناؤه في منازلهم مثلي تمامًا.

الخطوة 1: آلية العمل

الحركة والتحصيل:

• تتكون الآلية الأساسية لنموذجنا الأولي من حزام ناقل يدور باستمرار في المقدمة لجمع الحطام والأوساخ.
• محركان يدفعان النواعير اللازمة للحركة.

التنقل:

• الوضع اليدوي: باستخدام بيانات مقياس التسارع للجوال ، يمكن للمرء التحكم في اتجاه Skara. ومن ثم يحتاج الشخص فقط إلى إمالة هاتفه.
• الوضع المستقل: لقد قمت بتنفيذ حركة عشوائية تكمل خوارزمية تجنب العوائق لمساعدة الأوتوماتيكية عندما تستشعر القرب من الجدار. يتم استخدام جهازي استشعار بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق.

الخطوة 2: نموذج CAD

• تم عمل نموذج CAD على SolidWorks
• يمكنك العثور على ملف cad مرفق في هذه التعليمات

الخطوة 3: المكونات

ميكانيكي:

1. الواح قص ليزر -2 عدد
2. ورقة الاكريليك 4 مم
3. ورقة Thermocol أو البوليسترين
4. قضبان قطع المخرطة
5. صفائح بلاستيكية منحنية (تشطيب خشبي)
6. أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد
7. براغي وصواميل
8. استنسل (طباعة "سكارا")
9. مسيل - ايبوكسي
10. نسيج شبكي

أدوات:

• ورق زجاج
• الدهانات
• زاوية طاحونة
• تدريبات
• القواطع
• أداة كهربائية أخرى

الإلكترونيات:

• NodeMCU
• موصلات المسمار: 2pin و 3pin
• محول باك ميني 360
• مفتاح الفصل الكهربائي
• IRF540n- موسفيت
• BC547b- الترانزستور
• 4.7 كيلو المقاوم
• سلك أحادي النواة
• L293d- سائق موتور
• جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية - عدد 2
• محرك تيار مستمر 100 دورة في الدقيقة - 3 نوز
• بطارية حمض الرصاص 12 فولت
• شاحن بطارية
• لوحة لحام
• سلك لحام
• قضيب لحام

الخطوة 4: الطباعة ثلاثية الأبعاد

• تم إجراء الطباعة ثلاثية الأبعاد بواسطة طابعة تم تجميعها في المنزل بواسطة أحد أصدقائي
• يمكنك العثور على 4 ملفات يجب طباعتها ثلاثية الأبعاد

• تمت طباعة الأجزاء ثلاثية الأبعاد عن طريق تحويل ملف CAD ثلاثي الأبعاد إلى تنسيق stl.

• تتميز العجلة المائية بتصميم حدسي مع زعانف على شكل جنيح لتحل محل الماء بشكل أكثر كفاءة من التصميمات التقليدية. يساعد هذا في سحب حمولة أقل من المحرك بالإضافة إلى زيادة سرعة حركة الأوتوماتيكي بشكل ملحوظ.

الخطوة 5: ألواح القطع بالليزر وقضبان المخرطة

الألواح الجانبية:

• لجعل CAD حقيقة واقعة ، يجب النظر بعناية في المواد التي سيتم اختيارها لبناء النموذج الأولي ، مع الأخذ في الاعتبار أن الهيكل بأكمله سيكون مطلوبًا للحصول على صافي طفو إيجابي.
• يمكن رؤية الهيكل الرئيسي في الشكل. كان الاختيار الأولي للإطار هو استخدام سلسلة الألومنيوم 7 نظرًا لوزنها الخفيف ومقاومة أفضل للتآكل وصلابة هيكلية أفضل. ومع ذلك ، نظرًا لعدم توفر المادة في السوق المحلي ، كان علي أن أصنعها باستخدام Mild Steel.
• تم تحويل Side Frame Cad إلى تنسيق. DXF وتم إعطاؤه للبائع. يمكنك العثور على الملف المرفق في هذا الدليل.
• تم قطع الليزر على LCG3015
• يمكنك أيضًا إجراء القطع بالليزر في هذا الموقع (https://www.ponoko.com/laser-cutting/metal)

قضبان المخرطة:

• تم تصنيع القضبان التي تربط لوحين وتدعم الصندوق عن طريق تصنيع المخرطة من متجر التصنيع المحلي.
• مطلوب مجموع 4 قضبان

الخطوة 6: بناء الصندوق

• يتم تصنيع الصندوق باستخدام صفائح الأكريليك التي تم قطعها باستخدام أدوات كهربائية ذات أبعاد مستوحاة من رسم CAD.
• يتم تجميع الأجزاء المقطوعة الفردية للصندوق وتثبيتها معًا باستخدام راتنجات الايبوكسي المقاومة للماء بدرجة الصناعة.
• يتم تجميع الهيكل بالكامل ومكوناته بمساعدة مسامير فولاذية مقاومة للصدأ 4 مم و 3 مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ. المكسرات المستخدمة هي قفل إيجابي ذاتي لتجنب الامتثال لأي طبيعة.
• تم عمل ثقب دائري في وجهين من صفائح الأكريليك لوضع المحركات

• يتم بعد ذلك قطع حاوية البطارية والإلكترونيات من لوح بلاستيكي 1 مم وتعبئتها في الهيكل المعدني. فتحات للأسلاك محكمة الغلق ومعزولة.

الخطوة 7: الطفو

• العنصر الأخير المتعلق بالهيكل البحت هو أجهزة التعويم التي تُستخدم لإعطاء النموذج الأولي بالكامل طفوًا إيجابيًا بالإضافة إلى الحفاظ على مركز جاذبيته إلى المركز الهندسي للنموذج الأولي تقريبًا.
• تم تصنيع أجهزة التعويم من البوليسترين (ثيرموكول). تم استخدام الورق الرملي لتشكيلها بشكل صحيح
• ثم تم إرفاقها بالإطار في المواقع باستخدام mSeal عن طريق حسابها مع مراعاة القيود المذكورة أعلاه.

الخطوة 8: دعم مستشعر الموجات فوق الصوتية

• تم طباعتها ثلاثية الأبعاد وصُنعت الألواح الخلفية باستخدام ألواح القصدير
• تم إرفاقه باستخدام مسيل (نوع من الايبوكسي)

الخطوة 9: الإلكترونيات

• تستخدم بطارية الرصاص الحمضية 12 فولت لتشغيل النظام بأكمله
• تم توصيله بالتوازي مع محول باك وجهاز تحكم المحرك L293d
• محول باك يحول 12 فولت إلى 5 فولت للنظام
• IRF540n mosfet يستخدم كمفتاح رقمي للتحكم في محرك الحزام الناقل
• يستخدم NodeMCU كمتحكم رئيسي ، ويتصل بالجوال باستخدام WiFi (نقطة ساخنة)

الخطوة 10: الحزام الناقل

• تم تصنيعه باستخدام قماش شبكي تم شراؤه من المتجر المحلي
• تم قطع القماش وإرفاقه بطريقة دائرية لجعله مستمرًا

الخطوة 11: الرسم

تم رسم سكارا باستخدام الدهانات الاصطناعية

الخطوة 12: قص ليزر سيمبول سكارا

• تم قص الاستنسل باستخدام ليزر محلي الصنع من صنع صديقي.
• المادة التي تم قطع الليزر عليها هي ورقة لاصقة

الخطوة 13: البرمجة

مواد التشفير المسبق:

• بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمت Arduino IDE لبرمجة NodeMCU الخاص بي. إنها الطريقة الأسهل إذا كنت قد استخدمت بالفعل Arduino من قبل ، ولن تحتاج إلى تعلم لغة برمجة جديدة ، مثل Python أو Lua على سبيل المثال.

• إذا لم تقم بذلك من قبل ، فسيتعين عليك أولاً إضافة دعم لوحة ESP8266 إلى برنامج Arduino.
• يمكنك العثور على أحدث إصدار لنظام التشغيل Windows أو Linux أو MAC OSX على موقع Arduino على الويب: https://www.arduino.cc/en/main/software قم بتنزيله مجانًا وتثبيته على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وتشغيله.
• يأتي Arduino IDE بالفعل مع دعم للعديد من اللوحات المختلفة: Arduino Nano و Mine و Uno و Mega و Yún وما إلى ذلك. لذلك من أجل تحميل الرموز الخاصة بك إلى لوحة أساسية ESP8266 ، يجب عليك إضافة خصائصها إلى برنامج Arduino أولاً. انتقل إلى ملف> تفضيلات (Ctrl + ، في نظام التشغيل Windows OS) ؛ أضف عنوان URL التالي إلى مربع نص Boards Manager الإضافي (الموجود أسفل نافذة التفضيلات): https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266 …
• إذا لم يكن مربع النص فارغًا ، فهذا يعني أنه سبق أن أضفت لوحات أخرى من قبل على Arduino IDE من قبل. أضف فاصلة في نهاية عنوان URL السابق والعنوان أعلاه.
• اضغط على زر "موافق" وأغلق نافذة التفضيلات.
• انتقل إلى Tools> Board> Boards Manager لإضافة لوحة ESP8266 الخاصة بك.
• اكتب "ESP8266" في مربع نص البحث ، وحدد "esp8266 by ESP8266 Community" وقم بتثبيته.
• الآن سيكون Arduino IDE جاهزًا للعمل مع الكثير من لوحات التطوير القائمة على ESP8266 ، مثل ESP8266 العام ، NodeMcu (الذي استخدمته في هذا البرنامج التعليمي) ، Adafruit Huzzah ، Sparkfun Thing ، WeMos ، إلخ.
• في هذا المشروع ، استخدمت مكتبة Blynk. يجب تثبيت مكتبة Blynk يدويًا. قم بتنزيل مكتبة Blynk على https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases… قم بفك ضغط الملف وانسخ المجلدات إلى مكتبات / مجلدات أدوات Arduino IDE.

الترميز الرئيسي:

• سيتعين عليك تحديث مفتاح مصادقة Blynk وبيانات اعتماد WiFi (SSID وكلمة المرور) قبل تحميل الرمز.
• قم بتنزيل الكود والمكتبات المقدمة أدناه.
• افتح الكود المقدم ("الكود النهائي") في Arduino IDE وقم بتحميله على NodeMCU.

• يمكن أيضًا استخدام بعض مستشعرات الهاتف الذكي مع Blynk. هذه المرة أردت استخدام مقياس التسارع للتحكم في الروبوت الخاص بي. قم بإمالة الهاتف وسيتحول الروبوت إلى اليسار / اليمين أو يتحرك للأمام / للخلف.

الخطوة 14: شرح الكود

• في هذا المشروع كان علي فقط استخدام مكتبات ESP8266 و Blynk. تمت إضافتهم في بداية الكود.
• سيتعين عليك تكوين مفتاح تفويض Blynk الخاص بك وبيانات اعتماد Wi-Fi. بهذه الطريقة ، سيتمكن ESP8266 الخاص بك من الوصول إلى موجه Wi-Fi وانتظار أوامر من خادم Blynk. استبدل "اكتب رمز التفويض الخاص بك" و XXXX و YYYY بمفتاح المصادقة الخاص بك (ستستلمه على بريدك الإلكتروني) و SSID وكلمة المرور لشبكة Wi-Fi الخاصة بك.
• حدد دبابيس NodeMCU المتصلة بجسر h. يمكنك استخدام القيمة الحرفية (D1 ، D2 ، إلخ) لرقم GPIO لكل دبوس.

الخطوة 15: إعداد Blynk

• Blynk هي خدمة مصممة للتحكم في الأجهزة عن بُعد عبر اتصال بالإنترنت. يتيح لك إنشاء أدوات إنترنت الأشياء بسهولة ، ويدعم العديد من الأجهزة ، مثل Arduinos و ESP8266 و Raspberry Pi وما إلى ذلك.
• يمكنك استخدامه لإرسال البيانات من هاتف ذكي يعمل بنظام Android أو iOS (أو جهاز لوحي) إلى جهاز بعيد. يمكنك أيضًا قراءة وتخزين وعرض البيانات التي حصلت عليها أجهزة استشعار البرامج الضارة ، على سبيل المثال.
• يستخدم تطبيق Blynk لإنشاء واجهة المستخدم. يحتوي على مجموعة متنوعة من الأدوات: الأزرار ، والمنزلقات ، وعصا التحكم ، والشاشات ، وما إلى ذلك. يقوم المستخدمون بسحب وإسقاط عنصر واجهة المستخدم إلى لوحة القيادة وإنشاء واجهة رسومية مخصصة للعديد من المشاريع.
• لديها مفهوم "الطاقة". يبدأ المستخدمون بـ 2000 نقطة طاقة مجانية. كل عنصر واجهة مستخدم (في أي مشروع) يستهلك بعض الطاقة ، وبالتالي يحد من الحد الأقصى لعدد الأدوات المستخدمة في المشاريع. زر ، على سبيل المثال ، يستهلك 200 نقطة طاقة. بهذه الطريقة ، يمكن للمرء إنشاء واجهة بها ما يصل إلى 10 أزرار على سبيل المثال. يمكن للمستخدمين شراء نقاط طاقة إضافية ، وإنشاء واجهات أكثر تعقيدًا و / أو عدة مشاريع مختلفة.
• يتم تحميل الأوامر من تطبيق Blynk إلى Blynk Server عبر الإنترنت. يستخدم جهاز آخر (NodeMCU ، على سبيل المثال) مكتبات Blynk لقراءة هذه الأوامر من الخادم وتنفيذ الإجراءات. يمكن للجهاز أيضًا إرسال بعض البيانات إلى الخادم ، والتي قد يتم عرضها على التطبيق.
• قم بتنزيل تطبيق Blynk لنظام Android أو iOS من الروابط التالية:
• قم بتثبيت التطبيق وإنشاء حساب جديد. بعد ذلك ستكون جاهزًا لإنشاء مشروعك الأول. ستحتاج أيضًا إلى تثبيت مكتبات Blynk والحصول على رمز المصادقة. تم وصف إجراء تثبيت المكتبة في الخطوة السابقة.
• تم استخدام وظيفة BLYNK_WRITE (V0) لقراءة قيم التسارع. تم استخدام التسارع على المحور y للتحكم في ما إذا كان الروبوت يجب أن يتجه يمينًا / يسارًا ، ويتم استخدام تسريع المحور z لمعرفة ما إذا كان من المفترض أن يتحرك الروبوت للأمام / للخلف..

• قم بتنزيل تطبيق blynk على الهاتف المحمول اسحب كائن التسارع من Widget Box وقم بإفلاته على لوحة القيادة. ضمن إعدادات الأزرار ، قم بتعيين دبوس افتراضي كإخراج. لقد استخدمت رقم التعريف الشخصي الظاهري V0. يجب أن تحصل على Auth Token في تطبيق Blynk.

• انتقل إلى إعدادات المشروع (رمز الجوز). بالنسبة للزر اليدوي / المستقل ، فقد استخدمت V1 في التطبيق بالنسبة إلى الحزام الناقل ، فقد استخدمت V2 كإخراج.
• يمكنك مشاهدة لقطة شاشة للتطبيق النهائي على الصور.

الخطوة 16: التجميع النهائي

لقد أرفقت جميع الأجزاء

ومن هنا انتهى المشروع

الخطوة 17: الاعتمادات

أود أن أشكر أصدقائي على:

1. زيشان ماليك: مساعدتي في نموذج CAD وتصنيع الهيكل

2. أمباريش براديب: كتابة المحتوى

3. باتريك: طباعة ثلاثية الأبعاد وقطع بالليزر

الجائزة الثانية في تحدي إنترنت الأشياء