Wipy : le nettoyeur de tableau blanc trop motivé : 8 étapes (avec photos)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-13 06:57

introduction

Vous êtes-vous déjà fatigué de nettoyer le tableau blanc ? Vous êtes-vous déjà demandé à quel point votre vie s'améliorerait si un robot pouvait faire cela pour vous ? Vous avez maintenant la chance d'en faire une réalité avec Wipy: le nettoyeur de tableau blanc trop motivé. Wipy nettoiera correctement vos dessins embarrassants, et il le fera même avec un joli sourire. Vous n'avez même pas besoin de l'activer ! Il nettoiera simplement le tableau quand vous vous y attendez le moins… Euh… *toux toux*… nous voulons dire, bien sûr: quand vous en avez le plus besoin !

Caractéristiques:

- Notre futur ami pourra se coller à la planche à l'aide d'aimants et pourra se déplacer dans l'espace grâce à des roues adhérentes.- Il pourra suivre une ligne et l'effacer à l'aide d'un capteur de suivi de ligne et d'une éponge.- Wipy a la possibilité de mesurer la distance à votre main à l'aide d'un capteur de temps de vol. - Nous donnerons à Wipy une personnalité mignonne à l'aide d'un petit écran OLED.

Le projet a été mené dans le cadre du séminaire Computational Designand Digital Fabrication du programme de maîtrise ITECH.

Lasath Siriwardena, Simon Lut et Tim Stark

Étape 1: la logique de Wipy

Wipy fonctionne sur la base de l'interaction entre le capteur de ligne et le capteur de temps de vol. Selon le type de ligne qu'il détecte et la proximité de votre main, Wipy réagit de plusieurs manières, comme indiqué sur le schéma.

Étape 2: Composants et théorie

Pour recréer cette étonnante technologie d'essuyage avancée, vous aurez besoin des éléments suivants:

Composants

Pour créer le châssis du robot, vous aurez besoin d'accéder à un découpeur laser. Pour le cas, une imprimante 3D a été utilisée.

Les éléments de la plaque de base ont tous été découpés dans une feuille de plexiglas de 500 x 250 x 4 mm.

Nous vous suggérons également d'obtenir un kit Arduino qui comprendra de nombreux composants fondamentaux pour ce projet (Amazon)

Cas de base

1 x étui imprimé en 3D

1 x plaque de base supérieure (coupe au laser)

1 x plaque de base centrale (coupe au laser)

1 x plaque de base inférieure (coupe au laser)

36 écrous M3

5 x boulons M3 15 mm

4 boulons M3 30 mm

2 x aimants (nous les avons ici)

Électronique principale

1 x Arduino Uno R3 ou équivalent générique - (Amazon)

1 x Arduino Expansion Shield (Inclus dans le kit de démarrage)

1 x mini planche à pain (incluse dans le kit de démarrage)

19 x fils de connexion (inclus dans le kit de démarrage)

11 x [EXTRA OPTIONNEL] Fils de raccordement sans soudure - (Amazon)

1 x banque d'alimentation avec au moins 2 emplacements USB - (Amazon). Évitez les banques d'alimentation bon marché car la source d'alimentation peut être peu fiable.

1 fil double bobine x CCA pour connecter la banque d'alimentation à Arduino & Motors - (Amazon)

1 x borniers à vis - (Amazon)

Capteurs et moteurs

1 x micro-moteurs, kit de roue et kit de support - (Pimoroni)

1 fichier d'impression 3D de supports de moteur [RECHANGE FACULTATIF] - (Thingivere)

1 écran OLED de 0,91 - (Amazon

1 x CI de pilote de moteur L293D - (Amazon)

Capteur de suivi de ligne IR 1 x 5 canaux - (Amazon)

1 x capteur de temps de vol (VL53L0X) - (Amazon)

Outils

- Tournevis cruciforme

- Tournevis à tête plate

- Couteau artisanal

- Ruban adhésif

Théorie

Capteur de suivi de ligne

Un réseau de cinq capteurs IR est utilisé dans le capteur linéaire. Ces capteurs IR sont capables de capter la couleur. Le capteur a un émetteur et un récepteur. L'émetteur est capable de tirer des ondes infrarouges, si une surface est très réfléchissante (comme une surface blanche), tout en réfléchissant une plus grande partie des ondes dans le récepteur IR. Si la surface absorbe le rayonnement, comme une couleur noire, le récepteur IR recevra moins de rayonnement. Pour suivre la ligne, au moins deux capteurs sont nécessaires.

Moteurs Pour contrôler les moteurs à courant continu, vous aurez besoin d'un type de pilote pour les contrôler. Le CI pilote de moteur I2C L293D Le L293D est un pilote de moteur qui est un moyen peu coûteux et relativement simple de contrôler à la fois la vitesse et la direction de rotation de deux moteurs à courant continu. Pour plus d'informations sur le L293D, Lastminuteengineers a un aperçu fantastique:

Capteur de temps de vol: Ce capteur est capable de mesurer la distance selon un principe déjà commodément énoncé dans le titre du capteur: le temps de vol. C'est un capteur très précis et peut être trouvé par exemple dans les drones ou les systèmes LiDAR. Il est capable de tirer un laser dans une certaine direction et de mesurer le temps qu'il faut au laser pour revenir, à partir de là, la distance peut être calculée.

Étape 3: Préparation du cas de base

Le corps de Wipy se compose de deux parties; une base découpée au laser et un boîtier imprimé en 3D.

1. Pour la base, elle peut être découpée au laser ou à la main selon le matériau. Veuillez trouver le fichier joint dans la section composants. Nous vous suggérons d'utiliser des matériaux solides mais légers tels que des feuilles d'acrylique (3 - 4 mm) ou du contreplaqué (2,5 - 3 mm). Lors de notre phase de prototypage, nous avons utilisé un noyau en mousse de 10 mm qui a particulièrement bien fonctionné et la conception actuelle devrait fonctionner avec (un réglage fin sera nécessaire). Le noyau en mousse est également facile à couper à la main pour les personnes n'ayant pas accès aux découpeurs laser.

2. Le boîtier a été imprimé avec du PLA avec une hauteur de couche de 0,2 mm et une densité de remplissage de 25 %. Nous suggérons également une épaisseur de paroi de 0,8 mm.

Étape 4: Assemblage de l'électronique: pilote de moteur et I2C

Pour assembler l'électronique, nous allons d'abord commencer par le pilote de moteur L293D.

1. Collez la mini-planche à pain sur le bouclier d'extension Arduino.
2. Placez le L293D à l'extrémité de la mini planche à pain (là où la petite pièce de connexion en plastique dépasse du côté court). Notez que le cercle complet au-dessus du L293D doit être à l'extrémité de la carte.
3. Connectez d'abord tous les cavaliers sans soudure
4. Attachez les fils restants à l'Arduino et ensuite aux moteurs. Peu importe si vous confondez l'ordre des fils de vos moteurs, comme vous le découvrirez une fois que votre moteur tourne dans le mauvais sens.
5. Chargez l'exemple de code des moteurs sur l'Arduino pour les tester - il se trouve au bas de cette page: (exemple de code Moteurs)

Étape 5: Assemblage de la base

Pour assembler la base, nous suggérons l'ordre suivant.

1. Tout d'abord, connectez les moteurs à la base supérieure à l'aide des supports. Les supports utilisent des écrous et des boulons M2. Prenez soigneusement votre temps pour visser les boulons car ils sont assez petits et délicats.
2. Connectez l'Arduino à la plaque supérieure, assurez-vous que l'Arduino est détaché de son support. Utilisez des boulons M2 pour le connecter. Si les boulons M2 ne sont pas en votre possession, vous pouvez également utiliser M3, mais cela demande un peu plus de force brute.
3. Ensuite: fixez les boulons aux aimants, faites glisser la plaque inférieure sur les boulons et fixez les boulons à la plaque centrale aux emplacements indiqués. Fixez maintenant les plaques du milieu et du bas.
4. Fixez le capteur de ligne à la plaque centrale à l'aide des boulons indiqués. Assurez-vous de mettre également les boulons voisins dans la plaque du milieu, car les trous ne sont plus accessibles lorsque le capteur de ligne est fixé.
5. Ajoutez tous les boulons de la plaque centrale qui se connectent à la base supérieure.
6. Enfin, placez et serrez la plaque de base supérieure au reste de la base.

Étape 6: La folie des aimants

Vient maintenant la partie délicate, essayer votre Wipy sur un tableau blanc vertical. Cette partie est basée sur un peu d'essais et d'erreurs car il y a un juste équilibre entre:

- Les aimants étant trop puissants, les roues ne peuvent pas bouger. - Les aimants n'étant pas assez puissants, Wipy tombe de la planche.

Les aimants que nous avons utilisés sont puissants, probablement un peu trop forts. En utilisant des entretoises entre la planche et les aimants, la traction peut être réduite. Les entretoises garantissent également que le haut du boulon ne touche pas le tableau blanc. Les espaceurs peuvent être fixés à l'aimant à l'aide de colle, ou, en phase de prototypage: beaucoup de ducktape.

ConseilsNous avons quelques conseils pour que les aimants fonctionnent correctement:

- L'aimant entre les roues est destiné à tirer les roues dans la planche afin que les roues aient plus d'adhérence. Assurez-vous que cet aimant est juste plus haut que le niveau des roues.- Assurez-vous que le robot est légèrement incliné par rapport à l'aimant arrière.- Commencez à expérimenter avec plus d'aimants (plus petits) à l'arrière. Comme un réseau d'aimants plus petits peut commencer à empêcher le robot de tourner en rond.

Les roues devraient maintenant tourner dans le même sens. Maintenant, essayez-le au tableau et pleurez des larmes de joie si cela fonctionne enfin. Il est maintenant temps pour une petite fête de la victoire.

Étape 7: Plus de capteurs, plus de plaisir

Maintenant que les moteurs et les aimants jouent bien avec les autres, il est temps d'ajouter quelques fonctionnalités (inutiles) à Wipy.

1. Capteur de ligneÀ l'aide du câble fourni, connectez le capteur de ligne à la planche à pain comme indiqué. Le câble vert sur le schéma est pour SCL et le blanc est pour SDA.

2. Ajouter un écran Ajoutons le joli visage de Wipy comme indiqué.

3. Capteur TofEnfin, ajoutez le capteur de distance comme indiqué. Ce capteur détectera à quel point il est proche de la main et s'arrêtera en conséquence. Cela donne également à Wipy la fonction (ennuyeuse) d'essuyer le tableau au moment où vous commencez à dessiner sur le tableau.

4. Télécharger le code

Maintenant que tous les capteurs sont connectés, nous pouvons commencer à coder. Chargez le fichier de code joint et voyez Wipy prendre vie. Il y a des commentaires dans le code pour vous aider à le comprendre. Assurez-vous de télécharger les bibliothèques appropriées depuis Sketch > Inclure la bibliothèque > Gérer la bibliothèque. La bibliothèque de capteurs de temps de vol (VL53L0X.h) peut être trouvée (ici)

5. Puissance

Pour alimenter les moteurs et l'Arduino pendant que Wipy défile joyeusement sur le tableau blanc, nous recommandons une batterie externe. Vous pouvez, par exemple, le placer dans le coin supérieur de la carte et faire passer les câbles vers Wipy. Wipy aura besoin de deux alimentations: 1 pour l'Arduino et 1 pour les moteurs comme indiqué sur la photo. Nous avons décidé d'utiliser un powerbank qui produit 2x 5V 2A. Attachez-en un directement dans l'Arduino (soit dans Vin, l'USB ou le port d'alimentation). Assurez-vous que si vous êtes connecté au Vin, l'Arduino et tous les capteurs sont suffisamment alimentés.

6. Mettre le tout ensemble

Pour tout assembler, nous vous suggérons de coller l'OLED et le capteur de temps de vol sur le boîtier, puis à l'aide de ruban adhésif double face, de connecter le boîtier à la base.

Étape 8: Vous voulez plus d'émotions Wipy ?

Envie de créer votre propre émotion Wipy, voici comment:

1. Créez vos émotions incroyables à l'aide de n'importe quel logiciel graphique (Adobe Photoshop, GIMP, etc.) capable d'enregistrer des images bitmap. Assurez-vous d'avoir une résolution identique à celle de votre écran. Pour notre cas, c'est 128 x 32 px.
2. Ensuite, nous devons convertir ces bitmaps en code. Nous pouvons utiliser l'outil en ligne image2cpp pour cela. Téléchargez les images que vous souhaitez convertir
3. Une fois téléchargé, assurez-vous que les paramètres sont corrects, comme la résolution et l'orientation. Une fois que tout est correct, remplacez le "Format de sortie du code" par "Code Arduino" et assurez-vous d'utiliser un identifiant identique à l'émotion que vous souhaitez remplacer.
4. Une fois cela fait, cliquez sur "Générer le code" et remplacez le code dans l'Arduino Sketch.

Finaliste du concours Arduino 2019