Prototyping von Müllsammelrobotern - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Als Studenten, die in Wohnheimen leben, haben wir festgestellt, dass unsere Wohnheime oft das Zuhause von unordentlichen Studenten sind, die zum ersten Mal alleine leben. Diese Schüler sind im Allgemeinen zu faul oder unverantwortlich, um ihren eigenen Schmutz aufzusammeln oder zu reinigen. Dieses Problem der allgemeinen Unsauberkeit war besonders in den Badezimmern unserer Schlafsäle weit verbreitet. Vor diesem Hintergrund haben wir eine Lösung für dieses Problem in Form eines praktischen Müllreinigungsroboters vorgeschlagen, der in der Lage ist, einen Raum nach verschiedenen Abfällen zu scannen und diese Abfälle zu entsorgen. Zu den Hauptzielen, die wir uns für unser Projekt gesetzt haben, gehörte die Entwicklung eines automatisierten Roboters, der Müll sammelt, der es den Benutzern ermöglicht, spezifische Parameter für diesen Roboter einzustellen und ihn sowohl kostengünstig als auch einfach zu bauen zu machen.

Schritt 1: Einige spezifische Ziele unseres Projekts:

• Erstellen Sie einen automatisierten, wiederaufladbaren Roboter, der einen bestimmten Bereich eines Raums effizient fegen und jeglichen Müll auf diesem Boden aufsammeln kann.
• Machen Sie die Entsorgung des Mülls aus dem Inneren des Roboters zugänglich und benutzerfreundlich
• Erstellen Sie den Roboter mit kostengünstigen Materialien
• Machen Sie den Roboter klein genug, damit er keine große Störung in seinem Raum darstellt

Schritt 2: Ein Video unseres Projekts in Aktion

Bitte laden Sie herunter, um ein kurzes Video unseres Projekts zu sehen.

Schritt 3: Kaufen Sie die Materialien für den Build

Um unseren Build zu replizieren, haben wir eine Stückliste beigefügt. Wenn Sie unsere Ideen zur Verbesserung unseres Prozesses und einiger Teile unseres Builds, die wir im Nachhinein ändern würden, kennenlernen möchten, lesen Sie bitte den letzten Abschnitt Einige Verbesserungsvorschläge, in dem Sie einige mögliche Änderungen an der Stückliste finden.

Schritt 4: Schneiden des Robotergehäuses

Vor dem Zusammenbau der Komponenten für den Roboter wird ein Chassis benötigt. Um unser Chassis zu drucken, haben wir ¼" Acryl verwendet und zwei "10 x 5" Rechtecke in Adobe Illustrator gezeichnet. Diese Rechtecke benötigen mehrere Ausschnitte für Ihre elektrischen Komponenten, Räder und Motoren. Sehen Sie sich die Bilder oben an, um zu sehen, wie wir Chassis modelliert haben

Die Illustrator-Zeichnungen werden dann auf Acryl lasergeschnitten und die beiden Chassisplatten werden mit 4 1 Zoll 2,5 mm Schrauben und 12 2,5 mm Schrauben verbunden. Die beiden Chassisplatten werden mit den Schrauben und Bolzen an jeder der vier Ecken der Chassisplatten befestigt

Schritt 5: Zusammenbau des Roboters

Sobald Sie Ihren Roboterrahmen haben, können Sie mit dem Hinzufügen von Komponenten beginnen. Befestigen Sie die 2 Motoren am hinteren Ende Ihres Chassis. Die Löcher im Fahrgestellrahmen und einige der Größenschrauben und Muttern von oben werden verwendet, um die Motoren zu befestigen

Der Nodemcu (Mikrocontroller) wird dann an Ihren Motortreiber angeschlossen. Diese Komponente wird in der Mitte Ihres Chassis angebracht. Daneben ist Ihr Akkupack angebracht. Spannung und Masse werden dann mit den m/m-Überbrückungsdrähten zwischen Ihrem Treiber und Ihrer Stromquelle angeschlossen

Um Ihren Motortreiber an Ihre beiden Motoren anzuschließen, löten Sie zwei m/m-Drähte an jeden Motor, führen Sie die Drähte durch das untere Chassis und befestigen Sie jeden Draht an einem Ausgangsstift am Nodemcu

Schieben Sie als nächstes einfach die beiden Räder auf jeden Gleichstrommotor und befestigen Sie das dritte, kleinere Schwenkrad mit vier 2,5-M-Schrauben an der Vorderseite des unteren Chassis und befestigen Sie sie durch die vier Löcher

Die Robotermontage sollte nun abgeschlossen sein, um die Funktionalität zu testen, laden Sie einen einfachen Vorwärtsbefehl (crimsonbot.forward(100)) auf Ihre Nodemcu

Schritt 6: Ändern des Vakuumsystems

Zerlegen Sie Ihren gekauften tragbaren Staubsauger und entfernen Sie Lüfter- und Motorkomponenten

Untersuchen Sie das Vakuumgehäuse. Sie werden feststellen, dass ein Vakuum im Wesentlichen mit Komponenten, einem Lüfter und einem Motor und einem Gehäuse funktioniert, das das Entlüften der Luft ermöglicht und das Vakuum ansaugt

Unser Ziel bei der geänderten Vakuumbaugruppe war es, die Größe und das Gewicht unserer Vakuumierkomponente zu reduzieren, anstatt die gesamte große tragbare Vakuumschale zu verwenden

Beginnen Sie mit der Modellierung der Vakuumschale mit einer 3D-Modellierungssoftware. Für unser Modell haben wir Fusion 360 verwendet

Das 3D-Modell unserer Vakuumschale bestand aus einem einfachen, oben offenen Zylinder in zwei Teilen, einer Seite, die Luft entlüften würde, und der anderen, die fest war. Stellen Sie sicher, dass Sie ein Loch an der Unterseite Ihres Zylinders lassen, damit es um Ihren Motor und Lüfter passt. Es kann schwierig sein, die richtigen Maße für Ihr Gehäuse zu finden, und wenn Sie ein Paar Bremssättel besitzen, empfehlen wir Ihnen, diese zu verwenden

Sie möchten, dass die Hülle eng um Motor und Lüfter sitzt, um eine bessere Saugleistung zu erzielen

Schritt 7: Zusammenbau des Vakuumsystems

Die Montage Ihres Vakuumsystems ist denkbar einfach. Alles, was Sie brauchen, ist, die beiden Seiten Ihres gedruckten Vakuumbauteils um den Lüfter und den Motor herum anzubringen, den Sie aus dem tragbaren Staubsauger entfernt haben. Für die Montage haben wir Heißkleber verwendet, jedoch kann ein stärkerer Klebstoff wie Epoxid für mehr Saugkraft sorgen

Als nächstes sollten Sie am vorderen Ende Ihrer Komponente eine Filterkomponente hinzufügen, die den Lüfter vor großen Schmutzpartikeln schützt und gleichzeitig noch Saugkraft hat. Befestigen Sie diesen Beutel (wir haben den Filterbeutel des tragbaren Staubsaugers verwendet) auf der Vorderseite Ihrer Vakuumkomponente mit dem gleichen Klebstofftyp, der im vorherigen Schritt verwendet wurde

Für den Behälter, der den gesammelten Müll aufnimmt, haben wir den Arm des tragbaren Staubsaugers verwendet. Dies passte gut zu dem Filter und den Stücken, die wir 3d drucken ließen. Dieses Stück ist nicht geklebt oder mit anderen Mitteln als Reibung verbunden. Dadurch kann die Düse entfernt und der Müll weggeworfen werden

Schritt 8: Hinzufügen des Vakuumsystems zum Roboter

Um dem Roboter die Saugkomponente hinzuzufügen, muss zuerst die obere Ebene des Chassis entfernt werden. Danach wird die Vakuumkomponente oben auf der unteren Chassisebene befestigt. Es ist wichtig, dass das Ende der Saugdüse bündig mit dem Boden ist (dies liegt hauptsächlich an der geringen Leistung des Saugers). Das Saugteil wird mit Heißkleber wieder auf der unteren Chassisebene befestigt und lässt durch den Winkel, in dem es aufliegt, die Düse den Boden berühren

Schritt 9: Ausführen des Roboters mit seinem Code

Jetzt ist es an der Zeit, den Müllentsorgungsroboter zu testen. Suchen Sie einen Raum mit den Ihnen bekannten Abmessungen oder messen Sie die Abmessungen eines Raums, den Sie nicht kennen. Bearbeiten Sie als Nächstes den Python-Code mit den richtigen Abständen für Ihren Raum. Laden Sie den Code auf Ihr Nodemcu hoch und beobachten Sie, wie Ihr Gerät läuft. Da sich das Vakuum über das Chassis hinaus erstreckt, sind die Bewegungen nicht immer exakt und es müssen möglicherweise einige Änderungen vorgenommen werden, damit der Roboter gleichmäßig läuft

In diesem Schritt wird der Code bereitgestellt, den wir für unseren Nodemcu und Robot verwendet haben. Die gesamte Codierung wurde mit Python über VisialStudioCode erstellt

Schritt 10: Reflexion über unser Projekt - Einige Verbesserungsvorschläge:

Was wir aus unserem Build gelernt haben:

Als Gruppe haben wir die meisten unserer Tests mit unserem Code an einem Roboter und einem Chassis anderer Größe durchgeführt. Als wir jedoch zu unserem tatsächlichen Chassis mit der Vakuumkomponente wechselten, stellten wir fest, dass der Wenderadius und die Art und Weise, wie sich der Roboter bewegte, sehr unterschiedlich waren und der Code musste Verändert werden

Der Motor und der Lüfter, den wir aus dem tragbaren Staubsauger geborgen haben, hatten eine relativ geringe Leistung. Dies führte dazu, dass wir die Saugdüse sehr nahe am Boden montierten. Es wäre vielleicht effektiver gewesen, eine leistungsstarke Saugmethode gefunden zu haben

Bei der Montage unseres Roboters kam es manchmal vor, dass Maße oder Verbindungen zwischen den Komponenten nicht genau waren. Dies führte zu einigen Problemen beim Testen unseres Codes