BotTender - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

BotTender, ein Barkeeper-Assistent, der den perfekten Shot einschenkt!

BotTender ist ein autonomer Roboter, der mit dem Ziel entwickelt wurde, Bars zu automatisieren. Es wird oben auf die Bar gelegt und erkennt die Schnapsgläser davor. Sobald die Brille erkannt wird, nähert er sich dem Glas und fordert die Kunden auf, ihre Brille auf den Roboter zu legen. Dann wartet die perfekte Aufnahme darauf, aufgenommen zu werden! Nach dem Einschenken navigiert BotTender weiter an der Bar entlang, bis er den nächsten Kunden mit einem Glas erkennt.

Das Projekt wurde im Rahmen des Seminars Computational Design and Digital Fabrication im Masterstudiengang ITECH durchgeführt.

Schritt 1: Liste der Teile

ELEKTRISCHE BAUTEILE

1. Navigation:

• (2) Getriebemotoren
• Ultraschall-Abstandssensor

2. Gewicht messen:

• (5KG) Mikro-Wägezelle vom Typ mit geradem Stab (kann in einer Küchenwaage gefunden werden)
• HX711 Wägezellenverstärker

3. Anzeige:

• LCD-Bildschirm (4x20)
• LCD2004 I2C-Schnittstelle

4. Gießen:

• Mini-Tauchwasserpumpe (DC-Motor 3-6V)
• 2n2222-Transistor (EBC)
• 1K Widerstand
• 1N4007 Diodengleichrichter

5. Sonstiges:

• Arduino UNO R3-Controller-Board

• Mini-Breadboard
• Batteriepack
• Überbrückungsdrähte (M/M, F/F, F/M)
• Lötkolben

ENTWURF

6. Ab Lager:

• (2) Räder + Universalrad
• Glasdose (8cm Durchmesser)
• Schnapsglas (3,5 cm Durchmesser)
• 9mm Wasserrohr
• (30) M3x16-Schrauben
• (15) M3x16 Muttern
• (4) M3x50-Schrauben
• (5) M3x5-Schrauben
• (2) M5x16-Schrauben

7. Kundenspezifische Teile:

• Lasergeschnitten auf Plexiglas 3,0 mm (25 cm x 50 cm): obere und untere Plattform des Roboterchassis, Arduino- und Breadboard-Plattform, LDC-Halter, Ultraschallsensorhalter, obere und untere Plattform der Waage, Jar-Kappe.
• 3D-gedruckte Teile: Powerbank-Halter

UND…

VIEL ALKOHOL!

Schritt 2: Logik und Einrichtung

1. Navigation:

Die Navigation des BotTender wird durch die Daten des Ultraschallsensors gesteuert, der vor dem Roboter platziert ist. Sobald der Roboter an die Stromquelle angeschlossen ist, beginnt der Roboter den Abstand zum Schnapsglas abzulesen und nähert sich diesem. Wenn er eine bestimmte Distanz erreicht hat, stoppt er und wartet darauf, dass der Kunde das Glas auf die Wägezellenplatte legt.

Die Kommunikation zwischen den DC-Motoren und dem Arduino wird über den L293D-Motortreiber-IC erreicht. Dieses Modul hilft uns, die Geschwindigkeit und die Drehrichtung von zwei Gleichstrommotoren zu steuern. Während die Geschwindigkeit mit der PWM-Technik (Pulsweitenmodulation) gesteuert werden kann, wird die Richtung mit einer H-Brücke gesteuert.

Wenn die Frequenz der Impulse ansteigt, erhöht sich auch die an die Motoren angelegte Spannung, was dazu führt, dass die Motoren die Räder schneller drehen.

Ausführlichere Informationen zur Verwendung der H-Brücke zur Steuerung von Gleichstrommotoren finden Sie hier.

2. Gewicht messen:

Logik und Schaltung: Verwenden Sie eine Wägezelle vom Typ Straight Bar und eine HX711ADC-Wandlerplatine, um das vom Gewichtssensor empfangene Signal zu verstärken. Verbinden Sie diese mit dem Arduino und dem Steckbrett, wie im Schaltplan angegeben.

Der HX711 ist angeschlossen an:

• Masse: Steckbrett (-)
• DATEN: Pin 6 UHR: Pin 2
• VCC: Steckbrett (+)
• E+: An ROT der Wägezelle angeschlossen
• E-: Verbunden mit BLUE
• A-: Verbunden mit WEISS
• A+: Verbunden mit SCHWARZ
• B-: keine Verbindungen
• B+: keine Verbindungen

Der Verstärker ermöglicht es dem Arduino, die Widerstandsänderungen der Wägezelle zu erkennen. Wenn Druck ausgeübt wird, ändert sich der elektrische Widerstand als Reaktion auf den ausgeübten Druck.

Aufbau: In unserem Fall verwenden wir eine Mikro-Wägezelle (5KG). Die Wägezelle hat oben und unten 2 Löcher und einen Pfeil, der die Richtung der Auslenkung anzeigt. Befestigen Sie die Unterseite der Waage mit dem nach unten zeigenden Pfeil an der oberen Plattform des Roboters. Befestigen Sie das gegenüberliegende Loch der Oberseite der Wägezelle am oberen Teil der Waage.

Sobald Sie mit dem Arduino verbunden sind, laden Sie die Bibliothek für den HX711-Verstärker unten auf dieser Seite herunter und kalibrieren Sie die Wägezelle mit der unten bereitgestellten Kalibrierungsskizze.

Laden Sie die HX711-Bibliothek herunter:

Kalibrierskizze:

3. Anzeige:

Logik und Schaltung: Verbinden Sie den LCD-Bildschirm (4x20) mit der I2C-Schnittstelle. Wenn getrennt, muss gelötet werden. Die I2C-Interphase besteht aus zwei Signalen: SCL und SDA. SCL ist das Taktsignal und SDA ist das Datensignal. Der I2C ist verbunden mit:

• Masse: Steckbrett (-)
• VCC: Steckbrett (+)
• SDA: Stift A4
• SCL: Stift A5

Laden Sie die IC2-Bibliothek herunter:

4. Gießen:

Sie benötigen einen Transistor, einen 1K-Widerstand und eine Diode, um die Wasserpumpe mit dem Arduino zu verbinden. (Siehe Schaltplan unten). Die Wasserpumpe wird aktiviert, wenn die Wägezelle das Gewicht eines leeren Glases misst. Sobald das Glas voll ist, liest die Wägezelle das Gewicht und schaltet die Wasserpumpe aus.

Schritt 3: Schaltplan

Schritt 4: Code

Schritt 5: Design

Konstruktionsabsicht

Die Hauptabsicht des Designs bestand darin, ein transparentes Material zu verwenden und die Präsenz der Elektronik zu verbessern. Dies hilft uns nicht nur, die Probleme in der Schaltung schneller zu erkennen, sondern erleichtert auch die Demontage im Reparaturfall. Da wir mit Alkohol arbeiten, war es bei unserem Design entscheidend, Elektronik und Alkohol auf kompakte Weise möglichst getrennt zu halten. Um dies zu erreichen, haben wir Produkte von der Stange in unser individuelles Design integriert. Als Ergebnis haben wir ein mehrschichtiges System entwickelt, das die Elektronik auf der untersten Schicht hält und den Schussaufschlagbereich auf die oberste Schicht erhöht.

Kundenspezifische Teile: Lasergeschnitten

1. Körper

BotTender besteht aus zwei Hauptschichten, die mit gerade genug Abstand übereinander gestapelt sind, damit Drähte in das Arduino und das Steckbrett eingesteckt werden können. Während die untere Schicht hauptsächlich zur Befestigung der Motoren, des Hinterrads, der Elektronikplattform und des Batteriehalters an der Karosserie dient sowie als Unterlage für die Flasche dient, beherbergt die obere Schicht ein Loch zur Stabilisierung der Flasche und ausreichend Platz für Wägezelle und deren Platten.

2. Wägezellenplatten

Die Wägezellenplatten sind nach dem Funktionsprinzip einer Küchenwaage konzipiert. Die Wägezelle ist über ihre Schraubenlöcher an einer oberen und einer unteren Schicht befestigt. Über der obersten Schicht wird eine weitere Schicht platziert, um den genauen Schlitz anzuzeigen, um das Schnapsglas zu platzieren und an Ort und Stelle zu halten.

3. LCD- und Ultraschallsensorhalter

Die LCD-Unterstützung ist so konzipiert, dass der Bildschirm um 45 Grad von der Grundfläche gedreht bleibt, während der Ultraschallsensorhalter den Sensor senkrecht und so nah wie möglich am Boden hält, um das Schnapsglas leicht zu erkennen.

4. Flaschenverschluss

Wir haben einen Flaschenverschluss entwickelt, der das Getränk in einer geschlossenen Umgebung hält, aber dennoch das Austreten des Schlauchs und der Wasserpumpenkabel aus der Flasche ermöglicht. Die Kappe hat 2 Schichten: Die obere Schicht, um das Röhrchen an Ort und Stelle zu halten, und die untere Schicht, um die Kappe an der Flasche zu befestigen und den Zugang der Wasserpumpenkabel zum Arduino zu ermöglichen. Diese beiden Schichten werden dann miteinander verbunden, indem die entsprechenden kleinen Löcher an den Seiten zum Einsetzen von Schrauben verwendet werden.

Benutzerdefinierte Teile: 3D gedruckt

5. Powerbank-HalterFür unseren BotTender haben wir uns für eine externe Stromquelle entschieden: eine Powerbank. Daher benötigten wir einen maßgeschneiderten Batteriehalter für die Abmessungen der von uns gewählten Powerbank. Nachdem wir das Stück in Rhinoceros entworfen hatten, haben wir es mit schwarzem PLA in 3D gedruckt. Die Schraubenlöcher wurden dann mit einem Bohrer geöffnet.