BotTender: 6 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

BotTender, een bartender-assistent die het perfecte shot schenkt!

BotTender is een autonome robot die is ontworpen met als doel staven te automatiseren. Het wordt bovenop de bar geplaatst en detecteert de borrelglaasjes ervoor. Zodra de bril wordt gedetecteerd, nadert hij het glas en vraagt de klanten om hun bril op de robot te plaatsen. Dan wacht de perfecte foto om genomen te worden! Wanneer het schenken klaar is, blijft BotTender langs de bar navigeren totdat het de volgende klant met een glas detecteert.

Het project werd uitgevoerd als onderdeel van het seminar Computational Design en Digital Fabrication in het ITECH-masterprogramma.

Stap 1: Lijst met onderdelen

ELEKTRISCHE COMPONENTEN

1. Navigatie:

• (2) Tandwielmotoren
• Ultrasone afstandssensor

2. Gewicht meten:

• (5KG) Micro load cell van het type met rechte staaf (te vinden in een keukenweegschaal)
• HX711 Load Cell-versterker

3. Weergeven:

• LCD-scherm (4x20)
• LCD2004 I2C-interface:

4. Gieten:

• Mini dompelpomp (DC motor 3-6V)
• 2n2222 Transistor (EBC)
• 1K Weerstand
• 1N4007 Diodegelijkrichter

5. Overig:

• Arduino UNO R3-controllerkaart

• Mini Breadboard
• Batterijpakket
• Doorverbindingsdraden (M/M, F/F, F/M)
• Soldeerbout

ONTWERP

6. Kant-en-klaar:

• (2) Wielen + Universeel Wiel
• Glazen pot (8cm diameter)
• Borrelglas (3,5 cm diameter)
• 9 mm waterslang
• (30) M3x16 bouten
• (15) M3x16 moeren
• (4) M3x50 bouten
• (5) M3x5 bouten
• (2) M5x16 bouten

7. Aangepaste onderdelen:

• Lasergesneden op plexiglas 3,0 mm (25 cm x 50 cm): boven- en onderplatforms van robotchassis, Arduino- en breadboard-platform, LDC-houder, houder voor ultrasone sensor, schaalplatforms boven en onder, Jar-dop.
• 3D geprinte onderdelen: Powerbank houder

EN…

VEEL ALCOHOL!

Stap 2: Logica en instellingen

1. Navigatie:

De navigatie van de BotTender wordt bestuurd door de gegevens van de ultrasone sensor die voor de robot is geplaatst. Zodra de robot is aangesloten op de stroombron, begint de robot de afstand tot het borrelglas te lezen en begint ernaartoe te naderen. Wanneer het een bepaalde afstand bereikt, stopt het en wacht tot de klant het glas op de loadcelplaat plaatst.

De communicatie tussen de DC-motoren en de Arduino wordt bereikt met behulp van L293D Motor Driver IC. Deze module helpt ons om de snelheid en de draairichting van twee gelijkstroommotoren te regelen. Terwijl de snelheid kan worden geregeld met behulp van de PWM-techniek (Pulse Width Modulation), wordt de richting geregeld met behulp van een H-brug.

Als de frequentie van de pulsen toeneemt, neemt ook de spanning op de motoren toe, waardoor de motoren de wielen sneller laten draaien.

Meer gedetailleerde informatie over het gebruik van de H-brug om DC-motoren te besturen, vindt u hier.

2. Gewicht meten:

Logica en circuit: gebruik een loadcel van het type met rechte staaf en een HX711ADC-converterkaart om het signaal dat wordt ontvangen van de gewichtssensor te versterken. Sluit deze aan op de Arduino en het breadboard zoals aangegeven in het schakelschema.

De HX711 is aangesloten op:

• GND: Breadboard (-)
• DATA: pin 6 KLOK: pin 2
• VCC: Breadboard (+)
• E+: Verbonden met ROOD van de Load Cell
• E-: Verbonden met BLAUW
• A-: Verbonden met WIT
• A+: Verbonden met ZWART
• B-: geen verbindingen
• B+: geen aansluitingen

De versterker stelt de Arduino in staat om de veranderingen in weerstand van de Load-cel te detecteren. Wanneer er druk wordt uitgeoefend, zal de elektrische weerstand veranderen als reactie op de uitgeoefende druk.

Opstelling: In ons geval gebruiken we een micro-loadcel (5KG). De weegcel heeft 2 gaten aan de boven- en onderkant en een pijl die de afbuigrichting aangeeft. Bevestig met de pijl naar beneden de onderkant van de weegschaal aan het bovenste platform van de robot. Bevestig het tegenoverliggende gat van de bovenkant van de weegcel aan het bovenste stuk van de schaal.

Eenmaal verbonden met de Arduino, downloadt u de bibliotheek voor de HX711-versterker onderaan deze pagina en kalibreert u de load cell met behulp van de onderstaande kalibratieschets.

Download de HX711-bibliotheek:

Kalibratie schets:

3. Weergeven:

Logica en circuit: Sluit het LCD-scherm (4x20) aan op de I2C-interface. Indien gescheiden, moet er gesoldeerd worden. De I2C-interfase bestaat uit twee signalen: SCL en SDA. SCL is het kloksignaal en SDA is het datasignaal. De I2C is aangesloten op:

• GND: Breadboard (-)
• VCC: Breadboard (+)
• SDA: pin A4
• SCL: pin A5

Download de IC2-bibliotheek:

4. Gieten:

Je hebt een transistor, een weerstand van 1K en een diode nodig om de waterpomp op de Arduino aan te sluiten. (Zie onderstaand schakelschema). De waterpomp wordt geactiveerd wanneer de load cell het gewicht van een leeg glas leest. Zodra het glas vol is, leest de load cell het gewicht en schakelt de waterpomp uit.

Stap 3: Schakelschema

Stap 4: Coderen

Stap 5: Ontwerp

Ontwerpintentie

De belangrijkste bedoeling van het ontwerp was om een transparant materiaal te gebruiken en de aanwezigheid van elektronica te verbeteren. Dit helpt ons niet alleen om de problemen in het circuit sneller op te sporen, maar vergemakkelijkt ook de demontage in geval van reparatie. Omdat we met alcohol werken, was het voor ons ontwerp cruciaal om de elektronica en alcohol zo compact mogelijk van elkaar te scheiden. Om dit te bereiken, hebben we kant-en-klare producten geïntegreerd in ons aangepaste ontwerp. Als resultaat kwamen we met een meerlagig systeem dat de elektronica op de onderste laag houdt en het opnamegebied naar de bovenste laag verheft.

Aangepaste onderdelen: laser gesneden

1. Lichaam

BotTender bestaat uit twee hoofdlagen die op elkaar zijn gestapeld met net voldoende afstand om draden in de Arduino en het breadboard te kunnen steken. Terwijl de onderste laag voornamelijk wordt gebruikt voor het bevestigen van de motoren, het achterwiel, het elektronicaplatform en de batterijhouder aan de carrosserie en als basis voor de fles, bevat de bovenste laag een gat om de fles te stabiliseren en voldoende ruimte voor load cell en zijn platen.

2. Laadcelplaten

De loadcelplaten zijn ontworpen rekening houdend met het werkingsprincipe van een keukenweegschaal. Load cell is bevestigd aan een boven- en een onderlaag vanuit de boutgaten. Over de bovenste laag wordt nog een laag geplaatst om de precieze gleuf aan te geven om het borrelglas te plaatsen en op zijn plaats te houden.

3. LCD- en ultrasone sensorhouder

LCD-ondersteuning is ontworpen om het scherm 45 graden ten opzichte van het grondvlak te draaien, terwijl de ultrasone sensorhouder de sensor loodrecht en zo dicht mogelijk bij de grond houdt om het borrelglas gemakkelijk te detecteren.

4. Kroonkurk

We ontwierpen een flesdop die de drank in een gesloten omgeving zou houden, maar toch de slang- en waterpompkabels uit de fles zou laten komen. De dop heeft 2 lagen: bovenste laag om de buis op zijn plaats te houden en de onderste laag om de dop op de fles te vergrendelen en de waterpompkabels toegang te geven tot Arduino. Deze twee lagen worden vervolgens aan elkaar bevestigd door de bijbehorende kleine gaatjes aan de zijkanten te gebruiken om bouten in te steken.

Aangepaste onderdelen: 3D geprint

5. Powerbankhouder Voor onze BotTender hebben we besloten om een externe stroombron te gebruiken: een powerbank. Daarom hadden we een op maat gemaakte batterijhouder nodig voor de afmetingen van de door ons gekozen powerbank. Nadat we het stuk in Rhinoceros hadden ontworpen, hebben we het in 3D geprint met zwart PLA. De boutgaten werden vervolgens geopend met behulp van een boor.