Wipy: el limpiador de pizarra demasiado motivado: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Introducción

¿Alguna vez te cansaste de limpiar la pizarra? ¿Alguna vez te has preguntado cuánto mejoraría tu vida si un robot pudiera hacer esto por ti? Ahora tiene la oportunidad de hacer esto realidad con Wipy: el limpiador de pizarras demasiado motivado. Wipy limpiará adecuadamente tus dibujos vergonzosamente malos e incluso lo hará con una linda sonrisa. ¡Ni siquiera necesitas activarlo! Limpiará la tabla cuando menos te lo esperes … Uhhh … * tos, tos * … nosotros, por supuesto, queremos decir: ¡cuando más lo necesitas!

Características:

- Nuestro futuro amigo podrá pegarse a la tabla usando imanes y podrá moverse por el espacio usando ruedas de agarre.- Podrá seguir una línea y borrarla usando un sensor de seguimiento de línea y una esponja.- Wipy tiene la capacidad de medir la distancia a tu mano usando un sensor de tiempo de vuelo.- Le daremos a Wipy una linda personalidad usando una pequeña pantalla OLED.

El proyecto se llevó a cabo como parte del seminario de Diseño Computacional y Fabricación Digital en el programa de maestría ITECH.

Lasath Siriwardena, Simon Lut y Tim Stark

Paso 1: la lógica de Wipy

Wipy funciona basándose en la interacción entre el sensor de línea y el sensor de tiempo de vuelo. Dependiendo del tipo de línea que detecte y de lo cerca que esté su mano, Wipy reaccionará de varias formas, como se ve en el diagrama.

Paso 2: Componentes y teoría

Para recrear esta increíble pieza de tecnología de limpieza avanzada, necesitará los siguientes elementos:

Componentes

Para crear el chasis del robot, necesitará acceso a un cortador láser. Para el caso se utilizó una impresora 3d.

Todos los elementos de la placa base se cortaron a partir de una hoja de plexiglás de 500 x 250 x 4 mm.

También le sugerimos que obtenga un kit Arduino que incluirá muchos de los componentes fundamentales para este proyecto (Amazon)

Caso base

1 x estuche impreso en 3D

1 x placa base superior (corte láser)

1 x placa de base media (corte por láser)

1 x placa base inferior (corte láser)

36 x tuercas M3

5 x tornillos M3 de 15 mm

4 x tornillos M3 de 30 mm

2 x imanes (los tenemos aquí)

Electrónica principal

1 x Arduino Uno R3 o equivalente genérico - (Amazon)

1 x Escudo de expansión Arduino (incluido en el kit de inicio)

1 x Mini tablero de pruebas (incluido en el kit de inicio)

19 x cables de puente (incluidos en el kit de inicio)

11 x [OPCIONAL EXTRA] cables de puente sin soldadura - (Amazon)

1 x banco de energía con un mínimo de 2 ranuras USB - (Amazon). Evite los bancos de energía baratos ya que la fuente de energía puede no ser confiable.

1 carrete x CCA cable doble para conectar el banco de energía a Arduino y motores - (Amazon)

1 x bloques de terminales de tornillo - (Amazon)

Sensores y motores

1 x micromotores, kit de ruedas y kit de soporte - (Pimoroni)

1 x [REPUESTO OPCIONAL] Archivo de impresión 3D de soportes de motor - (Thingiverse)

1 x Pantalla OLED de 0.91 - (Amazon

1 x controlador de motor L293D IC - (Amazon)

Sensor de seguimiento de línea IR de 1 x 5 canales - (Amazon)

1 x Sensor de tiempo de vuelo (VL53L0X) - (Amazon)

Instrumentos

- destornillador Phillips

- Destornillador de cabeza plana

- Cutter

- Cinta adhesiva

Teoría

Sensor de seguimiento de línea

En el sensor de línea se utiliza una serie de cinco sensores de infrarrojos. Estos sensores de infrarrojos son capaces de captar colores. El sensor tiene un emisor y un receptor. El emisor puede disparar ondas infrarrojas, si una superficie es muy reflectante (como una superficie blanca), mientras refleja más ondas en el receptor de infrarrojos. Si la superficie absorbe radiación, como un color negro, el receptor de infrarrojos recibirá menos radiación. Para seguir la línea se necesitan al menos dos sensores.

Motores Para controlar los motores de CC, necesitará un tipo de controlador para controlarlos. El controlador de motor IC I2C L293D El L293D es un controlador de motor que es una forma barata y relativamente simple de controlar tanto la velocidad como la dirección de giro de dos motores de CC. Para obtener información más detallada sobre el L293D, Lastminuteengineers tiene una descripción general fantástica:

Sensor de tiempo de vuelo: este sensor es capaz de medir la distancia utilizando un principio que ya está convenientemente establecido en el título del sensor: tiempo de vuelo. Es un sensor muy preciso y se puede encontrar, por ejemplo, en drones o sistemas LiDAR. Es capaz de disparar un láser en una determinada dirección y medir el tiempo que tarda el láser en regresar, a partir de ahí, se puede calcular la distancia.

Paso 3: preparación de la carcasa base

El cuerpo de Wipy se divide en dos partes; una base cortada con láser y una carcasa impresa en 3D.

1. Para la base, se puede cortar con láser o cortar a mano según el material. Encuentre el archivo adjunto en la sección de componentes. Sugerimos utilizar materiales resistentes pero ligeros, como láminas acrílicas (3 - 4 mm) o madera contrachapada (2,5 - 3 mm). Durante nuestra fase de creación de prototipos, utilizamos un núcleo de espuma de 10 mm que funcionó particularmente bien y el diseño actual debería funcionar con él (será necesario realizar algunos ajustes). El núcleo de espuma también es fácil de cortar a mano para personas sin acceso a cortadores láser.

2. La caja se imprimió con PLA con una altura de capa de 0,2 mm y una densidad de relleno del 25%. También sugerimos un espesor de pared de 0,8 mm.

Paso 4: Montaje de la electrónica: controlador de motor e I2C

Al ensamblar la electrónica, primero comenzaremos con el controlador de motor L293D.

1. Pegue la mini placa de pruebas al protector de extensión Arduino.
2. Coloque el L293D en el extremo de la mini placa de pruebas (donde la pequeña pieza de conexión de plástico sobresale del lado corto). Tenga en cuenta que el círculo completo en la parte superior del L293D debe estar al final del tablero.
3. Primero conecte todos los cables de puente sin soldadura
4. Conecte los cables restantes al Arduino y posteriormente a los motores. No importa si confunde el orden de los cables de sus motores, como lo descubrirá una vez que su motor esté girando en sentido contrario.
5. Cargue el código de muestra de los motores en el Arduino para probarlos; se puede encontrar en la parte inferior de esta página: (código de muestra Motors)

Paso 5: Montaje de la base

Para montar la base, sugerimos el siguiente orden.

1. Primero, conecte los motores a la base superior usando los soportes. Los soportes utilizan tornillos y tuercas M2. Tómese su tiempo con cuidado para atornillar los pernos, ya que son bastante pequeños y complicados.
2. Conecte el Arduino a la placa superior, asegúrese de que el Arduino esté separado de su soporte. Utilice pernos M2 para conectarlo. Si no tienes pernos M2, también puedes usar M3, pero se necesita un poco más de fuerza bruta.
3. A continuación: coloque los pernos en los imanes, deslice la placa inferior sobre los pernos y fije los pernos a la placa del medio en las ubicaciones indicadas. Ahora coloque la placa central e inferior.
4. Fije el sensor de línea a la placa central usando los pernos indicados. Asegúrese de colocar también los pernos vecinos en la placa del medio, ya que los orificios ya no son accesibles cuando el sensor de línea está conectado.
5. Agregue todos los pernos en la placa del medio que se conectan a la base superior.
6. Finalmente, coloque y apriete la placa base superior al resto de la base.

Paso 6: Locura de los imanes

Ahora viene la parte complicada, probar tu Wipy en una pizarra vertical. Esta parte se basa en un poco de prueba y error, ya que existe un delicado equilibrio entre:

- Los imanes son demasiado fuertes, por lo que las ruedas no se pueden mover - Los imanes no son lo suficientemente fuertes, por lo que Wipy se cae de la tabla.

Los imanes que usamos son fuertes, probablemente un poco demasiado fuertes. Mediante el uso de espaciadores entre el tablero y los imanes, se puede reducir el tirón. Los espaciadores también garantizan que la parte superior del perno no toque la pizarra. Los espaciadores se pueden unir al imán con pegamento o, en la fase de creación de prototipos: mucha cinta adhesiva.

Consejos Tenemos algunos consejos para que los imanes funcionen correctamente:

- El imán entre las ruedas está destinado a tirar de las ruedas hacia la tabla para que las ruedas tengan más agarre. Asegúrese de que este imán esté un poco más alto que el nivel de las ruedas.- Asegúrese de que el robot esté ligeramente inclinado hacia el imán trasero.- Empiece a experimentar con más imanes (más pequeños) en la parte trasera. Como una serie de imanes más pequeños puede comenzar a evitar que el robot se mueva en círculos.

Las ruedas ahora deberían girar en la misma dirección. Ahora, pruébalo en la pizarra y llora lágrimas de alegría si finalmente funciona. Ha llegado el momento de una pequeña fiesta de la victoria.

Paso 7: más sensores, más diversión

Ahora que los motores y los imanes funcionan bien con el otro, es hora de agregar algunas características (inútiles) a Wipy.

1. Sensor de línea Con el cable incluido, conecte el sensor de línea a la placa de pruebas como se indica. El cable verde en el diagrama es para SCL y el blanco es para SDA.

2. Agregar pantalla Agreguemos la linda cara de Wipy como se indica.

3. Tof sensorFinalmente, agregue el sensor de distancia como se indica. Este sensor detectará qué tan cerca está de la mano y se detendrá en consecuencia. También le da a Wipy la característica (molesta) de limpiar el tablero en el momento en que comienzas a dibujar en el tablero.

4. Código de carga

Ahora que todos los sensores están conectados, podemos empezar a codificar. Cargue el archivo de código adjunto y vea cómo Wipy cobra vida. Hay comentarios en el código para ayudarlo a comprenderlo. Asegúrese de descargar las bibliotecas adecuadas desde Sketch> Incluir biblioteca> Administrar biblioteca. La biblioteca de sensores de tiempo de vuelo (VL53L0X.h) se puede encontrar (aquí)

5. Poder

Para alimentar los motores y el Arduino mientras Wipy desfila alegremente sobre la pizarra, recomendamos una batería externa. Puede, por ejemplo, colocarlo en la esquina superior de la placa y pasar los cables a Wipy. Wipy necesitará dos fuentes de alimentación: 1 para el Arduino y 1 para los motores como se indica en la foto. Decidimos usar un powerbank que produzca 2x 5V 2A. Conecte uno directamente en el Arduino (ya sea en Vin, el USB o el puerto de alimentación). Si está conectado al Vin, asegúrese de que haya suficiente energía para el Arduino y todos los sensores.

6. Ponerlo todo junto

Para unir todo, sugerimos pegar el OLED y el sensor de tiempo de vuelo a la carcasa y luego, con cinta adhesiva de doble cara, conectar la carcasa a la base.

Paso 8: ¿Quieres más emociones Wipy?

Quiere crear su propia emoción Wipy, así es como:

1. Cree sus emociones asombrosas utilizando cualquier software de gráficos (Adobe Photoshop, GIMP, etc.) que pueda guardar imágenes de mapa de bits. Asegúrate de tener una resolución igual a la de tu pantalla. Para nuestro caso eso es 128 x 32 px.
2. A continuación, necesitamos convertir estos mapas de bits en código. Podemos utilizar la herramienta en línea image2cpp para eso. Sube las imágenes que quieras convertir
3. Una vez cargado, asegúrese de que la configuración sea correcta, como la resolución y la orientación. Una vez que todo esté correcto, cambie el "Formato de salida del código" a "Código Arduino" y asegúrese de usar un identificador igual a cualquier emoción que desee reemplazar.
4. Una vez hecho esto, haga clic en "Generar código" y reemplace el código en Arduino Sketch.

Finalista en el Concurso Arduino 2019