Scanner torentje en kanon: 10 stappen (met afbeeldingen)

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

Het was de bedoeling dat we een functioneel prototype zouden maken met behulp van een aantal verschillende Arduino-sensoren, dus onze keuze was om een torentje te ontwikkelen met een kanon dat een kogel afvuurt op een object dat de scanner heeft gedetecteerd.

De werking van de turret begint met de constante beweging van de scanner die een beweging van 180 graden maakt, wanneer het iets detecteert, beweegt het kanon rechtstreeks in de richting waarnaar de scanner wijst en gebruikt twee knoppen, een voor het laden en een andere voor schieten, een kogel wordt afgevuurd.

Het toont ook de gedetecteerde objecten op het scherm via een radarinterface.

Project van Jaume Guardiola en Damià Cusí

Stap 1: Benodigde materialen

BOUWMATERIALEN:

- 1x DIN A4 methacrylaat 0,4 mm vel.

- 1x Houten plaat van 0,3 mm. Afmetingen: 600 mm x 300 mm.

- 1x Scharnier.

- Hete lijm.

- Epoxy tweecomponentenlijm.

- Superlijm.

- Houten blok.

- Elastiekje.

- Penbuis.

- Klein touwtje.

ELEKTRONISCHE MATERIALEN:

- 3x servomotor MMSV001. (https://www.ondaradio.es/Catalogo-Detalle/3034/rob…

- 1x ultrasone naderingssensor HC-SR04. (https://www.amazon.es/ELEGOO-Ultrasonidos-Distanci…

- 1x arduino nano.

- Aansluitdraad (rood, zwart en wit indien mogelijk).

- Blik.

- Lasser.

Stap 2: Ontwerp

De ontwerptekeningen voor de buitenkant van de toren zijn gemaakt in Autocad. Dit bestand toont alle onderdelen die nodig zijn voor de externe montage die het kanon en het radarmechanisme zal bedekken.

Stap 3: Lasergesneden houten plaat

Met het Autocad-bestand kunnen we de vormen lasersnijden voor een betere nauwkeurigheid en een beter totaalbeeld, maar ze kunnen ook met de hand worden gemaakt door de afmetingen uit het bestand te extraheren.

Stap 4: Montage Introductie

Ons kanon zal in twee hoofdstructuren worden verdeeld. Er zal een basis zijn die alle servomotoren, verbindingen en het Arduino Nano-bord bevat; dan is er het bewegende kanon bovenop, met een andere servomotor erin en het schietmechanisme.

In deze stap gaan we verder met het monteren van de basis zoals weergegeven op de foto, hete lijm of epoxylijm kan worden gebruikt. Het gat in het midden is ontworpen om de servo te houden die het kanon zal bewegen (het kan vanaf de bovenzijde worden ingebracht) en eronder (idealiter coaxiaal) zullen we de servo monteren die de ultrasone sensor zal bewegen.

Stap 5: Kanonontwerp

Voor het kanonontwerp hebben we enkele vierkante houtblokken en een paar lasergesneden delen van methacrylaat gebruikt. Ook de Autocad-tekening vindt u hier.

Om het te monteren hebben we hete lijm en versterkingen van plakband gebruikt, maar het kan op elke gewenste manier aan elkaar worden gelijmd.

De kanonbuis is een gewone pennenbuis en de munitie zal airsoft gewone munitie zijn. Er zal ook een elastische band worden gebruikt om de vereiste spanning te houden voor het mechanisme om te schieten en een touwtje om de schutter omhoog te trekken wanneer herladen moet worden gedaan.

Alle maten in de tekening zijn in millimeters; de kanonpunt is 3 mm verhoogd omdat de kogel op deze manier altijd aan het einde ervan blijft en van achteren kan worden afgeschoten. Ook is er aan het uiteinde een beetje lijm toegevoegd om de kogel binnen te houden maar tegelijkertijd de schutter hem te laten raken.

De servo op het bovenste deel van het kanon is het ontgrendelings- en herlaadmechanisme van de schutter. Aan de servo is een hendel bevestigd die in horizontale positie het pad van de schutter zal hinderen en hem halverwege de kogel zal houden en, wanneer hij wordt opgeheven, zal voeg een beetje spanning toe aan het schietmechanisme en maak het contact ermee los bij ongeveer 30 graden, laat het zijn pad volgen en schieten (zie afbeelding hierboven). Om te herladen, moet je het mechanisme terugtrekken tot voorbij het 30 graden punt met behulp van het touwtje eraan bevestigd en dan op de herlaadknop drukken, die de servo terugbrengt naar de oorspronkelijke horizontale positie en de schutter op zijn plaats houdt totdat het nodig is om te herladen. opnieuw worden neergeschoten.

Opmerking: het monteren en bouwen van het kanon zonder nauwkeurig gereedschap is een soort trial-and-error-taak, het kan even duren om erachter te komen hoe alles op de juiste manier kan werken, er is een fijnafstemmingsproces vereist tijdens het monteren. We raden ten zeerste aan om de kanon- en radarstructuren te bouwen wanneer alles is aangesloten en werkt om alle posities goed uit te lijnen.

Stap 6: Arduino-verbindingen

Dit is het arduino-verbindingsschema. In principe zijn er 3 servo's, elk verbonden met aarde, 5V en pinnen 9, 10 en 11 dienovereenkomstig (9 beweegt de radar, 10 beweegt het kanon, 11 beweegt de herlaadhendel), en dan is de naderingssensor vastgemaakt aan pinnen 2 en 3. Aan daarbovenop zijn er twee knoppen vastgemaakt aan pinnen 4 en 5; die zullen herladen en vuren. Dit (afbeelding hierboven) is het gebruikte aansluitschema.

Stap 7: De code

De meeste code met betrekking tot de radarinterface, zowel op Processing als Arduino, wordt verwezen naar en geëxtraheerd uit externe bronnen. Ons werk was om de code aan te passen om alle delen van het kanon dienovereenkomstig te verplaatsen om een bepaald object op een ontworpen bereik te richten. Alle code is opgenomen in de arduino- en verwerkingsbestanden hierboven, hier zijn enkele dingen om rekening mee te houden:

Arduino-code:

- In de functie aimobject() staat een regel: if (objectin > 10) { waarbij de waarde van 10 het "bereik" van detectie definieert. Als de waarde wordt verlaagd, zal het kanon op kleinere objecten richten, maar zal het ook gemakkelijk worden beïnvloed door ruis. Als de waarde groter is, detecteert het alleen grotere objecten, maar het richten zal nauwkeuriger zijn voor grotere objecten.

- In de functie aimobject() is er nog een regel:

if (laatste afstand < 5) {

….

if (laatste afstand < 45) {

dit definieert de actieve richtafstand, u kunt de minimale en maximale afstand (in centimeters) definiëren waarin het kanon op een object zal richten. We beschouwen objecten verder dan 45 cm als bijna niet detecteerbaar door de ultrasone sensor met nauwkeurigheid, maar het hangt af van de bouwkwaliteit van uw eigen systeem.

Verwerkingscode:

- We raden niet aan om de resolutiecode van Processing te wijzigen, dit zal de hele interface in de war brengen en zal moeilijk te repareren zijn.

- In de setup van processing is er een parameter die vervangen moet worden. (rond lijn 68).

myPort = nieuw serieel (dit, "COM9", 9600);

COM9 moet worden vervangen door het nummer van uw arduino-poort. voorbeeld ("COM13"). Als Arduino niet actief is of de poort niet correct is, wordt de verwerking niet gestart.

- We hebben enkele parameters op Processing gewijzigd om te passen bij de afstanden en het bereik dat we nodig hadden, en rond regel 176:

als(afstand300){

dit is een uitzondering die enige ruis verwijdert die door onze ultrasone sensor wordt geproduceerd, het kan worden gewist afhankelijk van de helderheid van het signaal van uw specifieke apparaat of worden gewijzigd om een ander bereik te wissen.

Stap 8: Alles monteren

Nu de code werkt en de "subassemblages" klaar zijn om te worden gemonteerd, gaan we verder met het bevestigen van het kanon aan de servo in het midden van de basis; een van de servo-accessoires moet aan de onderkant van het kanon worden gelijmd, idealiter op het zwaartepunt om overmatige traagheidskrachten te voorkomen.

We zullen de ultrasone sensor ook monteren met een dunne band van hout en een servo-accessoire, zodat de sensor net een beetje voor de basis blijft vegen (de uitgesneden delen aan de voorkant van de basis zijn ontworpen om de sensor 180 te laten zwaaien graden). De servo moet misschien een beetje omhoog, zodat je een beetje stand kunt houden met alles wat je tot je beschikking hebt.

Stap 9: iets proberen te schieten

Nu is het tijd om te proberen of je iets kunt schieten! Als het niet goed mikt, moet je waarschijnlijk het kanon eruit halen en proberen het uit te lijnen met de nabijheidssensor. Je kunt een klein programma schrijven dat ze allebei in dezelfde positie plaatst. De arduino-code voor het uitlijnen van de motoren is bovenop deze stap bevestigd.

(Het bewegingsbereik van onze build is van 0 tot 160 graden en we adviseren om dit zo te houden, de verwerkingscode is ook aangepast voor 160 graden, dus het is gecentreerd op 80º).

Je kunt hier een bijgevoegde video downloaden waarin het hele proces van herladen, richten en schieten wordt getoond.

Stap 10: Reflecties

Van Jaume:

Ik zou willen zeggen dat het doen van een arduino-project grappiger was dan verwacht. Arduino bleek een erg vriendelijk en gemakkelijk platform om aan te werken, en bovendien erg handig om snel nieuwe ideeën uit te proberen met weinig tot geen infrastructuur.

In staat zijn te experimenteren met verschillende sensoren en technologie waarmee we zo niet verbonden waren, was een ervaring om deuren te openen om nieuwe en rijkere inhoud aan onze projecten toe te voegen. Nu zal het ontwikkelen van op elektronische apparaten gebaseerde producten in ieder geval minder een mentale barrière vormen.

Vanuit het oogpunt van ontwerpengineering heeft arduino bewezen een praktische en haalbare manier te zijn om ideeën snel te prototypen, verder vanuit het formele standpunt en meer vanuit de functionele kant; het is ook redelijk betaalbaar, dus het kan bedrijven veel geld besparen en dat zagen we tijdens ons bezoek aan HP.

Teamwerk was ook een belangrijk punt voor ons over dit project, wat nog eens versterkt dat twee echt verschillende denkrichtingen heel goed kunnen aanvullen om een sterker en completer project in het algemeen te maken.

Van Damia: Aan het einde van dit project heb ik verschillende dingen die ik wil becommentariëren en uitleggen als een definitieve conclusie. Allereerst dank ik de totale vrijheid van de projectinhoud die we vanaf het begin hadden, dit daagde onszelf uit om onze creativiteit aan te zetten en te proberen een goede manier te vinden om veel dingen die we in de klas hebben geleerd te implementeren in een functioneel prototype. Ten tweede spreek ik mijn dankbaarheid uit voor het doel van dit soort projecten, ik denk dat we ons in een moment leeft om zoveel mogelijk dingen te leren, omdat we in de toekomst alle kennis zouden kunnen toepassen. En zoals ik al eerder zei, hadden we de vrijheid om te testen met verschillende soorten technologische dingen om de basisfuncties ervan te begrijpen en hoe het nuttig zou kunnen zijn voor de implementatie van prototypes. realiseer de oneindige manieren om het te gebruiken en hoe eenvoudig (met basiskennis) kan zijn.