Pingo: um iniciador de bola de pingue-pongue com detecção de movimento e alta precisão: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Kevin Nitiema, Esteban Poveda, Anthony Mattacchione, Raphael Kay

Etapa 1: Motivação

Aqui na Nikee (não confundir com nossa concorrente, a Nike), buscamos constantemente investir e desenvolver tecnologias que permitirão aos nossos atletas testar e ultrapassar seus limites. Fomos abordados por uma equipe de pesquisa internacional bem estabelecida que lida com o desenvolvimento de detecção de movimento e sistemas de lançamento de alta precisão. Essa equipe, que geralmente trabalha em projetos de alta segurança altamente classificados, desenvolveu um sistema cinético que se move ao redor dos alvos, detecta suas posições e lança bolas de pingue-pongue com precisão em suas direções. No momento, estamos testando como esse sistema pode ser usado para testar a coordenação olho-mão, o foco mental e a resistência de um atleta. Estamos confiantes de que esse sistema logo será estabelecido como um padrão da indústria em qualquer regimento de treinamento atlético. Veja por si mesmo:

Etapa 2: Projeto de Vídeo

Etapa 3: peças, materiais e ferramentas

Eletrônicos:

6 x motores 3V-6V DC

3 x driver de motor L298N (para 6 motores DC)

2 x motor de passo 28BYJ-48

2 x driver de motor Uln2003 (para 2 motores de passo)

1 x servo motor MG996R

1 x sensor ultrassônico HC-SR04

1 placa de ensaio (qualquer tamanho serve)

1 x arduino mega 2560

3 baterias de 3,7 V 18650

Suporte de bateria 3 x 3.7V 18650

1 x bateria de 9V

40 x fios M / M

40 x fios M / F

Fios 40 x F / F

Fio vermelho de calibre 12 pés x 22

Fio preto de calibre 12 pés x 22

Materiais:

4 x roda / engrenagem / pneu para motores 3V-6V DC (funcionarão: https://www.amazon.ca/KEYESTUDIO-Motor-Arduino-Uniaxial-Wheels/dp/B07DRGTCTP/ref=sr_1_7?keywords=car+ kit + rodas + arduino & qid = 1583732534 & sr = 8-7)

Placas de acrílico transparente para carro com 2 x 6 mm de espessura (para corte a laser, consulte laser.stl)

1 x lançador de bola de pingue-pongue (para ser impresso em 3D, consulte 3d.stl)

1 x lançador de bola de pingue-pongue - conector de placa (ver all.stl)

1 x plataforma de sensor (para ser impresso em 3D, consulte all.stl)

Parafuso M3 4 x 55 mm

Parafuso M3 de 8 x 35 mm

Parafuso M3 de 6 x 25 mm

Parafuso M3 de 32 x 16 mm

Parafuso M3 de 22 x 10 mm

72 x porca M3

Ferramentas:

Chaves de fenda Phillips

Alicate

Decapantes de arame

Fita isolante

Multímetro

Tesoura

Super cola

Equipamento:

Cortador a laser

impressora 3d

Programas:

Modelagem (Rhino)

Arduino

Fritzing

Etapa 4: circuito

Etapa 5: Fabricação de máquinas

Anexamos três arquivos de modelagem 3D. O primeiro contém a geometria dos componentes acrílicos cortados a laser (laser.stl; um segundo contém a geometria dos componentes plásticos impressos em 3D (3d.stl); e um terceiro contém toda a geometria de toda a máquina em sua forma montada - incluindo a geometria de corte a laser, a geometria impressa em 3D e a geometria dos componentes adquiridos (all.stl)

Primeiro construímos a máquina aparafusando as rodas e os componentes eletrônicos às placas de acrílico cortadas a laser. Em seguida, aparafusamos o lançador, conectando os motores e as rodas, antes de conectar o lançador às placas com uma parte cortada a laser e parte do conector impresso em 3d. O sensor foi finalmente aparafusado em seu suporte, ele próprio aparafusado nas placas do carro. O conjunto é mostrado em detalhes, codificado por cores pela técnica de fabricação (ou seja, corte a laser, impressão em 3D, adquirido).

Etapa 6: Programação

Veja nosso arquivo Arduino em anexo!

Etapa 7: Resultados e Reflexão

Decidimos construir uma máquina que dirigisse ao longo de um eixo, localizasse e registrasse a distância de um objeto dentro de um determinado alcance de seu sensor e disparasse uma bola de pingue-pongue contra esse objeto. Nós fizemos isso! Aqui estão algumas lições e falhas ao longo do caminho:

1) Nem impressoras 3D nem cortadores a laser produzem com precisão geométrica. Fazer as peças se encaixarem requer testes. Em dias diferentes e em máquinas diferentes, configurações de fabricação diferentes funcionam de forma diferente! Imprima e corte os testes de amostra primeiro ao encaixar as peças.

2) Motores diferentes requerem fontes de alimentação diferentes. Use circuitos diferentes para produzir tensões diferentes, em vez de queimar motores.

3) Não encapsule componentes eletrônicos ou fios sob hardware rígido! Sempre há pequenas alterações que você deseja fazer (ou precisa fazer) ao longo do caminho - e desparafusar e parafusar novamente uma máquina multiarticular inteira para fazer essas alterações é uma tarefa cansativa. Faríamos orifícios de passagem muito maiores para fios e para acesso na placa superior do carro se fizéssemos tudo de novo.

4) Só porque você tem os arquivos 3D e o código de trabalho não significa que não haverá problemas. Saber como solucionar problemas inevitáveis é mais importante do que tentar prever todos os problemas inevitáveis. Mais importante ainda, mantenha o curso! Eventualmente vai funcionar.

Etapa 8: Referências e créditos

Pegamos a ideia de como acelerar bolas de pingue-pongue do Backroom Workdesk

Gostaríamos de agradecer ao gerente do workshop da Faculdade de Arquitetura da Universidade de Toronto, Tom, por nos aguentar por um mês.

Trabalho de: Kevin Nitiema, Anthony Mattacchione, Esteban Poveda, Raphael Kay

Trabalho para: Atribuição de ‘Máquina inútil’, curso de Computação Física, Faculdade de Arquitetura, Universidade de Toronto