Prototypage de robots collecteurs de déchets : 10 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

En tant qu'étudiants universitaires vivant dans des logements résidentiels, nous avons constaté que nos dortoirs abritent souvent des étudiants en désordre qui vivent seuls pour la première fois. Ces étudiants sont généralement trop paresseux ou irresponsables pour ramasser ou nettoyer leurs propres dégâts. Ce problème de malpropreté générale était particulièrement répandu dans les salles de bain de nos dortoirs. Gardant cela à l'esprit, nous avons proposé une solution à ce problème sous la forme d'un robot de nettoyage des ordures auxiliaire pratique capable de balayer une pièce à la recherche d'ordures diverses et d'éliminer ces déchets. Les principaux objectifs que nous nous sommes fixés pour notre projet comprenaient la création d'un robot automatisé qui collecterait les déchets, permettant aux utilisateurs de définir des paramètres spécifiques pour ce robot, tout en le rendant à la fois rentable et simple à construire.

Étape 1: Quelques objectifs spécifiques de notre projet:

• Créez un robot rechargeable automatisé qui peut balayer efficacement une zone définie d'une pièce et ramasser tous les déchets de cet étage.
• Rendre l'élimination des déchets à l'intérieur du robot accessible et conviviale
• Créer le robot en utilisant des matériaux à faible coût
• Rendre le robot suffisamment petit pour qu'il ne soit pas une grande perturbation dans son espace

Étape 2: Une vidéo de notre projet en action

Veuillez télécharger pour voir une brève vidéo de notre projet.

Étape 3: Achetez les matériaux pour la construction

Afin de reproduire notre construction, nous avons inclus une nomenclature. Si vous souhaitez connaître nos idées sur l'amélioration de notre processus et certaines parties de notre construction, nous modifierions rétrospectivement, veuillez vous référer à la dernière section Quelques idées d'amélioration où vous trouverez quelques modifications possibles pour la nomenclature.

Étape 4: Découpe du châssis du robot

Avant d'assembler les composants du robot, un châssis est nécessaire. Pour imprimer notre châssis, nous avons utilisé de l'acrylique ¼" et dessiné deux rectangles "10 par 5" dans Adobe Illustrator. Ces rectangles auront besoin de plusieurs découpes pour vos composants électriques, roues et moteurs. Voir les images ci-dessus pour voir comment nous avons modélisé les châssis

Les dessins de l'illustrateur sont ensuite découpés au laser sur acrylique et les deux plaques de châssis sont reliées à l'aide de 4 vis de 1 pouce de 2,5 mm et de 12 boulons de 2,5 mm. Les deux plaques du châssis sont reliées par des vis et des boulons à chacun des quatre coins des plaques de châssis

Étape 5: Assemblage du robot

Une fois que vous avez votre cadre de robot, vous pouvez commencer à ajouter des composants. Fixez les 2 moteurs à l'arrière de votre châssis. Les trous dans le cadre du châssis et plusieurs des vis et écrous de taille ci-dessus sont utilisés pour fixer les moteurs

Le nodemcu (micro-contrôleur) est ensuite connecté à votre pilote de moteur. Ce composant est fixé au milieu de votre châssis. À côté de cela, votre batterie est attachée. La tension et la terre sont ensuite fixées entre votre pilote et votre source d'alimentation avec les câbles de démarrage m/m

Pour attacher votre pilote de moteur à vos deux moteurs, soudez deux fils m/m à chaque moteur, faites passer les fils à travers le châssis inférieur et attachez chaque fil à une broche de sortie sur le nodemcu

Ensuite, faites simplement glisser les deux roues sur chaque moteur à courant continu et fixez la troisième roue pivotante plus petite vers l'avant du châssis inférieur, à l'aide de quatre vis de 2,5 M et en les fixant à travers les quatre trous

L'assemblage du robot devrait maintenant être terminé. Pour tester la fonctionnalité, téléchargez une simple commande de transfert (crimsonbot.forward (100)) sur votre nodemcu

Étape 6: Modification du système de vide

Démontez votre aspirateur portable acheté et retirez le ventilateur et le composant du moteur

Examinez le boîtier de l'aspirateur, vous verrez qu'un aspirateur fonctionne essentiellement à l'aide de composants, d'un ventilateur et d'un moteur, et d'un boîtier qui permet à l'air d'être évacué et donne l'aspiration du vide

Notre objectif avec notre assemblage sous vide modifié était de réduire la taille et le poids de notre composant d'aspirateur, plutôt que d'utiliser l'intégralité de la grande coque d'aspirateur portable

Commencez à modéliser la coque sous vide avec un logiciel de modélisation 3D. Pour notre modèle, nous avons utilisé Fusion 360

Le modèle 3D de notre coque à vide se composait d'un simple cylindre supérieur ouvert en deux parties, un côté qui évacuait l'air et l'autre qui était solide. Assurez-vous de laisser un trou au fond de votre cylindre afin de l'adapter autour de votre moteur et de votre ventilateur. Trouver les bonnes mesures pour votre boîtier peut être difficile et si vous possédez une paire d'étriers, nous vous recommandons de les utiliser

Vous voulez garder l'ajustement de la coque serré autour du moteur et du ventilateur afin d'obtenir une meilleure aspiration

Étape 7: Assemblage du système de vide

Le montage de votre système d'aspiration est assez simple. Tout ce qui est nécessaire est de fixer les deux côtés de votre composant d'aspirateur imprimé autour du ventilateur et du moteur que vous avez retirés de l'aspirateur portable. Pour l'assemblage, nous avons utilisé de la colle chaude, cependant un adhésif plus fort tel que l'époxy peut fournir plus d'aspiration

Ensuite, vous devez ajouter un composant de filtrage à l'avant de votre composant, cela protégera le ventilateur des gros déchets tout en ayant une puissance d'aspiration. Fixez ce sac (nous avons utilisé le sac filtrant de l'aspirateur portable) sur le devant de votre composant d'aspirateur avec le même type d'adhésif utilisé à l'étape précédente

Pour le conteneur qui contient les déchets collectés, nous avons utilisé le bras de l'aspirateur portable. Cela correspondait bien au filtre et aux pièces que nous avions imprimées en 3D. Cette pièce n'est ni collée ni reliée par un autre moyen que le frottement. Cela permet de retirer la buse et de jeter les déchets

Étape 8: Ajout du système de vide au robot

Pour ajouter le composant d'aspiration au robot, le niveau supérieur du châssis doit être retiré en premier. Après, le composant de vide est fixé au sommet du niveau inférieur du châssis. Il est important de s'assurer que l'extrémité de la buse de l'aspirateur est au niveau du sol (ceci est principalement dû à la faible puissance de l'aspirateur). Le composant d'aspiration est à nouveau fixé au niveau du châssis inférieur à l'aide de colle chaude, et l'angle auquel il repose permet à la buse de toucher le sol

Étape 9: Exécuter le robot avec son code

Il est maintenant temps de tester le robot d'élimination des déchets. Trouvez une pièce dont vous connaissez les dimensions ou mesurez les dimensions d'une pièce que vous ne connaissez pas. Ensuite, modifiez le code python avec les distances correctes pour votre pièce. Téléchargez le code sur votre nodemcu et regardez votre appareil fonctionner. Étant donné que le vide s'étend au-delà du châssis, les mouvements ne sont pas toujours exacts et certaines modifications peuvent être nécessaires pour que le robot fonctionne de manière cohérente

Le code que nous avons utilisé pour notre nodemcu et notre robot est fourni dans cette étape. Tout le codage a été créé en utilisant python via VisialStudioCode

Étape 10: Réflexion sur notre projet - Quelques idées d'amélioration:

Ce que nous avons appris de notre construction:

En tant que groupe, nous avons effectué la plupart de nos tests avec notre code sur un robot et un châssis de taille différente, mais lorsque nous sommes passés à notre châssis réel avec le composant à vide, nous avons constaté que le rayon de braquage et la façon dont le robot se déplaçait étaient très différents et que le code devait être modifié

Le moteur et le ventilateur que nous avons récupérés de l'aspirateur portatif étaient relativement peu puissants. Cela nous a conduit à monter la buse d'aspiration très près du sol. Il aurait peut-être été plus efficace de trouver une méthode d'aspiration puissante

Il y avait parfois lors de l'assemblage de notre robot, où les mesures ou les connexions entre les composants n'étaient pas exactes. Cela a conduit à quelques problèmes lors du test de notre code