Prototyping van robots voor het verzamelen van afval - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Als universiteitsstudenten die in residentiële woningen wonen, hebben we ontdekt dat onze slaapzalen vaak de thuisbasis zijn van rommelige studenten die voor het eerst op zichzelf wonen. Deze leerlingen zijn over het algemeen te lui of onverantwoordelijk om hun eigen rotzooi op te ruimen of op te ruimen. Dit probleem van algemene onreinheid kwam vooral voor in de badkamers van onze slaapzalen. Met dit in gedachten hebben we een oplossing voor dit probleem voorgesteld in de vorm van een handige hulprobot voor het reinigen van afval die een kamer kan scannen op diverse soorten afval en dit afval kan afvoeren. De belangrijkste doelstellingen die we voor ons project hebben gesteld, waren onder meer het creëren van een geautomatiseerde robot die afval zou verzamelen, waardoor gebruikers specifieke parameters voor deze robot kunnen instellen, en het zowel kostenefficiënt als eenvoudig te bouwen te maken.

Stap 1: Enkele specifieke doelen van ons project:

• Creëer een geautomatiseerde oplaadbare robot die efficiënt een bepaald deel van een kamer kan vegen en al het afval van die vloer kan opruimen.
• Maak verwijdering van het afval vanuit de robot toegankelijk en gebruiksvriendelijk
• Maak de robot met goedkope materialen
• Maak de robot klein genoeg zodat het geen grote verstoring in zijn ruimte is

Stap 2: Een video van ons project in actie

Download om een korte video van ons project te zien.

Stap 3: Koop de materialen voor de build

Om onze build te repliceren, hebben we een stuklijst bijgevoegd. Als u onze ideeën wilt weten over het verbeteren van ons proces en sommige delen van onze build die we achteraf zouden willen wijzigen, raadpleeg dan de laatste sectie Enkele ideeën voor verbetering, waar u enkele mogelijke wijzigingen vindt voor de stuklijst.

Stap 4: Het robotchassis snijden

Voordat de componenten voor de robot worden geassembleerd, is een chassis nodig. Om ons chassis af te drukken, gebruikten we ¼ "acryl en tekenden twee "10 bij 5" rechthoeken in Adobe Illustrator. Deze rechthoeken hebben verschillende uitsparingen nodig voor uw elektrische componenten, wielen en motoren. Zie de afbeeldingen hierboven om te zien hoe we het chassis hebben gemodelleerd

De tekeningen van de illustrator worden vervolgens met een laser op acryl gesneden en de twee chassisplaten worden verbonden met 4 1 inch 2,5 mm schroeven en 12 2,5 mm bouten. De twee platen van het chassis zijn verbonden met de schroeven en bouten aan elk van de vier hoeken van de chassisplaten

Stap 5: De robot in elkaar zetten

Zodra u uw robotframe hebt, kunt u beginnen met het toevoegen van componenten. Bevestig de 2 motoren aan de achterkant van uw chassis. De gaten in het chassisframe en een aantal schroeven en moeren van bovenaf worden gebruikt om de motoren vast te zetten

De nodemcu (microcontroller) wordt dan aangesloten op uw motordriver. Dit onderdeel wordt in het midden van uw chassis bevestigd. Hiernaast is uw batterijpakket bevestigd. Spanning en aarde worden vervolgens tussen uw driver en uw stroombron aangesloten met de m/m-jumpers

Om uw motordriver aan uw twee motoren te bevestigen, soldeert u twee m/m-draden aan elke motor, voert u de draden door het onderste chassis en bevestigt u elke draad aan een uitgangspen op de nodemcu

Schuif vervolgens de twee wielen op elke gelijkstroommotor en bevestig het derde, kleinere zwenkwiel aan de voorkant van het onderste chassis, met behulp van vier 2,5M schroeven, en bevestig ze door de vier gaten

De robotassemblage zou nu voltooid moeten zijn, om de functionaliteit te testen, upload een eenvoudig forward-commando (crimsonbot.forward(100)) naar uw nodemcu

Stap 6: Het vacuümsysteem wijzigen

Demonteer uw gekochte draagbare stofzuiger en verwijder ventilator en motoronderdeel

Onderzoek de behuizing van de vacuümschaal, je zult zien dat een vacuüm in wezen werkt met componenten, een ventilator en motor, en een schaalbehuizing waarmee lucht kan worden afgevoerd en de vacuümzuiging wordt gegeven

Ons doel met de gewijzigde vacuümmontage was om de grootte en het gewicht van onze stofzuigcomponent te verminderen, in plaats van de hele grote draagbare vacuümschaal te gebruiken

Begin met het modelleren van de vacuümschaal met een 3D-modelleringssoftware. Voor ons model hebben we Fusion 360. gebruikt

Het 3D-model van onze vacuümschaal bestond uit een eenvoudige cilinder met open bovenkant in twee delen, een kant die lucht zou laten ontsnappen en de andere die stevig was. Zorg ervoor dat u een gat aan de onderkant van uw cilinder laat zodat deze om uw motor en ventilator past. Het vinden van de juiste afmetingen voor uw behuizing kan moeilijk zijn en als u een paar remklauwen bezit, raden we u aan deze te gebruiken

U wilt de fitting van de schaal strak om de motor en ventilator houden om een betere zuigkracht te krijgen

Stap 7: Het vacuümsysteem monteren

De montage van uw vacuümsysteem is vrij eenvoudig. Het enige dat nodig is, is om de twee zijden van uw bedrukte vacuümcomponent rond de ventilator en motor te bevestigen die u van de draagbare stofzuiger hebt verwijderd. Voor de montage hebben we hete lijm gebruikt, maar een sterkere lijm zoals epoxy kan voor meer zuigkracht zorgen

Vervolgens moet u een filtercomponent aan de voorkant van uw component toevoegen, dit zal de ventilator beschermen tegen grote stukken afval terwijl u toch zuigkracht heeft. Bevestig deze zak (we gebruikten de filterzak van de draagbare stofzuiger) aan de voorkant van uw vacuümcomponent met hetzelfde type lijm dat in de vorige stap werd gebruikt

Voor de container die het verzamelde afval bevat, hebben we de arm van de draagbare stofzuiger gebruikt. Dit paste goed bij het filter en de stukjes die we hadden laten 3d printen. Dit stuk is niet gelijmd of verbonden door andere middelen dan wrijving. Hierdoor kan het mondstuk worden verwijderd en het afval worden weggegooid

Stap 8: Het vacuümsysteem aan de robot toevoegen

Om de vacuümcomponent aan de robot toe te voegen, moet eerst het bovenste niveau van het chassis worden verwijderd. Daarna wordt de vacuümcomponent bevestigd aan de bovenkant van het lagere chassisniveau. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het uiteinde van het zuigmondstuk gelijk is met de vloer (dit komt voornamelijk door het lage vermogen van het vacuüm). De vacuümcomponent wordt met hete lijm weer op het onderste chassisniveau bevestigd en door de hoek waarop deze rust, kan het mondstuk de grond raken

Stap 9: De robot uitvoeren met zijn code

Nu is het tijd om de afvalverwerkingsrobot te testen. Zoek een kamer met afmetingen die u kent of meet de afmetingen van een kamer die u niet kent. Bewerk vervolgens de python-code met de juiste afstanden voor uw kamer. Upload de code naar uw nodemcu en kijk hoe uw apparaat wordt uitgevoerd. Omdat het vacuüm zich voorbij het chassis uitstrekt, zijn bewegingen niet altijd exact en moeten er mogelijk enkele bewerkingen plaatsvinden om de robot consistent te laten werken

In deze stap wordt de code gegeven die we hebben gebruikt voor onze nodemcu en robot. Alle codering is gemaakt met behulp van python via VisialStudioCode

Stap 10: Reflectie op ons project - een idee voor verbetering:

Wat hebben we geleerd van onze build:

Als groep hebben we de meeste van onze tests met onze code gedaan op een robot en chassis van een ander formaat, maar toen we overschakelden naar ons eigenlijke chassis met de vacuümcomponent, ontdekten we dat de draaicirkel en manier waarop de robot bewoog heel anders waren en de code die nodig was om gewijzigd worden

De motor en ventilator die we uit het draagbare vacuüm hebben gehaald, hadden een relatief laag vermogen. Dit leidde ertoe dat we de zuigmond heel dicht bij de grond hebben gemonteerd. Het was misschien effectiever geweest om een krachtige stofzuigmethode te vinden

Er waren soms tijdens de montage van onze robot, waar metingen of verbindingen tussen componenten niet exact waren. Dit leidde tot enkele problemen bij het testen van onze code