Torre e canhão do scanner: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Nosso objetivo era fazer um protótipo funcional usando alguns sensores Arduino diferentes, então nossa escolha foi desenvolver uma torre com um canhão que dispara uma bala em um objeto que o scanner detectou.

O funcionamento da torre começa com o movimento constante do scanner fazendo uma varredura de 180 graus, ao detectar algo, o canhão se move apontando diretamente para a direção para a qual o scanner está apontando e utilizando dois botões, um para o carregamento e outro para atirando, uma bala é disparada.

Ele também mostrará na tela os objetos detectados por meio de uma interface de radar.

Projeto de Jaume Guardiola e Damià Cusí

Etapa 1: Materiais necessários

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO:

- 1 folha de metacrilato 0, 4 mm DIN A4.

- 1 folha de madeira 0, 3mm. Dimensões: 600 mm x 300 mm.

- 1 dobradiça.

- Cola quente.

- Cola bicomponente epóxi.

- Supercola.

- Bloco de madeira.

- Faixa elástica.

- Tubo da caneta.

- Cordão pequeno.

MATERIAIS ELETRÔNICOS:

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

- 1 sensor ultrassônico de proximidade HC-SR04. (https://www.amazon.es/ELEGOO-Ultrasonidos-Distanci…

- 1 arduino nano.

- Fio de conexão (vermelho, preto e branco se possível).

- Lata.

- Soldador.

Etapa 2: Design

Os desenhos de design externo da torre foram feitos no Autocad. Este arquivo mostra todas as peças necessárias para a montagem externa que irá cobrir o canhão e o mecanismo do radar.

Etapa 3: Folha de madeira cortada a laser

Com o arquivo Autocad, podemos cortar as formas a laser para melhor precisão e melhor aparência geral, mas eles também podem ser feitos à mão, extraindo as medidas do arquivo.

Etapa 4: Introdução à montagem

Nosso canhão será dividido em duas estruturas principais. Haverá uma base segurando dentro de todos os servo-motores, conexões, bem como a placa arduino Nano; em seguida, há o canhão em movimento no topo, segurando outro servo-motor dentro e o mecanismo de disparo.

Nesta etapa procedemos à montagem da base conforme mostrado na foto, podendo ser utilizada cola quente ou cola epóxi. O orifício no centro é projetado para manter o servo que moverá o canhão (pode ser inserido pela parte superior) e abaixo dele (de preferência coaxialmente) montaremos o servo que moverá o sensor ultrassônico.

Etapa 5: projeto do canhão

Para o projeto do canhão, usamos alguns pedaços de madeira quadrada e algumas peças cortadas a laser de metacrilato. Você também pode encontrar o desenho do Autocad aqui.

Para montá-lo usamos cola quente e reforços de fita adesiva, mas pode ser colado da maneira que você quiser.

O tubo do canhão é um tubo de caneta normal e a munição será munição normal de airsoft. Além disso, uma faixa elástica será usada para manter a tensão necessária para o mecanismo atirar e uma corda para puxar o atirador para cima quando for necessário recarregar.

Todas as medidas no desenho estão em milímetros; a ponta do canhão é levantada 3mm pois desta forma a bala ficará sempre no final do mesmo e pode ser disparada por trás. Também foi adicionado um pouco de cola no final para manter a bala dentro, mas ao mesmo tempo permite que o atirador a atinja.

O servo na parte superior do canhão é o mecanismo de liberação e recarga do atirador, acoplado ao servo há uma alavanca que na posição horizontal irá interferir na trajetória do atirador e mantê-la no meio do caminho para acertar a bala e, quando levantada, irá adicione um pouco de tensão ao mecanismo de disparo e perca o contato com ele a aproximadamente 30 graus, deixando-o seguir seu caminho e atirar (veja a foto acima). Para recarregar, você terá que puxar o mecanismo de volta para além do ponto de 30 graus usando a corda presa e, em seguida, pressione o botão recarregar, o que levará o servo de volta à posição horizontal inicial e manterá o atirador no lugar até que precise ser baleado novamente.

Nota: montar e construir o canhão sem ferramentas precisas é uma tarefa de tentativa e erro, pode demorar um pouco para descobrir como fazer tudo interagir da maneira que precisa, um processo de ajuste fino é necessário durante a montagem. Aconselhamos fortemente construir as estruturas de canhão e radar quando tudo estiver conectado e funcionando para alinhar adequadamente todas as posições.

Etapa 6: conexões do Arduino

Este é o esquema de conexão do Arduino. Basicamente, há 3 servos cada um conectado ao solo, 5V e os pinos 9, 10 e 11 de acordo (9 move o radar, 10 move o canhão, 11 move a alavanca de recarga), e então o sensor de proximidade amarrado aos pinos 2 e 3. Ligado no topo há dois botões amarrados aos pinos 4 e 5; aqueles vão recarregar e disparar. Este (foto acima) é o esquema de conexão usado.

Etapa 7: O Código

A maior parte do código referente à interface do radar, tanto no Processing quanto no Arduino, é referenciado e extraído de fontes externas, nosso trabalho foi adaptar o código para mover todas as partes do canhão de acordo para apontar um determinado objeto em um intervalo projetado. Todo o código está incluído nos arquivos do arduino e do Processing acima, aqui estão algumas coisas a serem levadas em consideração:

Código Arduino:

- Na função aimobject () há uma linha: if (objectin> 10) {onde o valor de 10 define o "intervalo" de detecção. Se o valor for reduzido, o canhão apontará para objetos menores, mas também será facilmente afetado pelo ruído; se o valor for maior, ele detectará apenas objetos maiores, mas a mira será mais precisa para os maiores.

- Na função aimobject () há outra linha:

if (última distância <5) {

….

if (última distância <45) {

isto define a distância ativa de mira, você pode definir a distância mínima e máxima (em centímetros) na qual o canhão apontará para um objeto. Consideramos objetos com mais de 45 cm quase indetectáveis pelo sensor ultrassônico com precisão, mas depende da qualidade de construção do seu próprio sistema.

Código de processamento:

- Não recomendamos alterar o código de resolução do Processing, pois bagunçará toda a interface e será difícil de consertar.

- Na configuração do processamento há um parâmetro que precisa ser substituído. (em torno da linha 68).

myPort = novo Serial (este, "COM9", 9600);

COM9 deve ser substituído pelo número da porta do seu arduino. exemplo ("COM13"). Se o Arduino não estiver em execução ou a porta não estiver correta, o processamento não será iniciado.

- Alteramos alguns parâmetros no processamento para ajustar as distâncias e alcance que precisávamos, e em torno da linha 176:

if (distance300) {

esta é uma exceção que limpa alguns ruídos produzidos por nosso sensor ultrassônico, ele pode ser apagado dependendo da clareza do sinal de sua unidade em particular ou alterado para limpar outra faixa.

Etapa 8: Montando tudo

Agora que temos o código funcionando e os "subconjuntos" prontos para serem montados, continuaremos a anexar o canhão ao servo no centro da base; um dos acessórios do servo deve ser colado na parte inferior do canhão, de preferência no centro de massa para evitar forças de inércia excessivas.

Também montaremos o sensor ultrassônico com uma tira fina de madeira e um acessório servo, para que o sensor continue varrendo um pouco na frente da base (as partes cortadas na frente da base são projetadas para permitir a varredura do sensor 180 graus). O servo pode precisar ser levantado um pouco, para que você possa resistir um pouco com o que tiver à sua disposição.

Etapa 9: Tentar atirar em algo

Agora é hora de tentar ver se você consegue atirar em algo! Se não apontar corretamente você provavelmente deve tirar o canhão e tentar alinhá-lo com o sensor de proximidade, pode ser feito escrevendo um pequeno programa que coloque os dois na mesma posição. O código do Arduino para alinhar os motores está anexado no topo desta etapa.

(A amplitude de movimento da nossa construção é de 0 a 160 graus e aconselhamos mantê-la assim, o código de processamento é adaptado para 160 graus também, por isso está centrado em 80º).

Você pode baixar um vídeo em anexo aqui onde todo o processo de recarga, mira e tiro é mostrado.

Etapa 10: reflexões

De Jaume:

Eu gostaria de afirmar que fazer um projeto Arduino foi mais engraçado do que o esperado. O Arduino acabou sendo uma plataforma muito amigável e fácil de trabalhar e, além disso, muito útil para testar novas ideias rapidamente com pouca ou nenhuma infraestrutura.

Ser capaz de experimentar diferentes sensores e tecnologias com as quais estávamos tão desconectados tem sido uma experiência de abertura de portas para adicionar conteúdo novo e mais rico aos nossos projetos. Agora, o desenvolvimento de produtos eletrônicos será, pelo menos, menos uma barreira mental.

Do ponto de vista da engenharia de projeto, o arduino provou ser uma maneira prática e viável de criar ideias de prototipagem rápida, mais do ponto de vista formal e mais funcional; também é bastante acessível, por isso pode economizar muito dinheiro para as empresas, como vimos em nossa visita à HP.

O trabalho em equipe também tem sido um ponto importante para nós neste projeto, reforçando que duas mentalidades realmente diferentes podem se complementar muito bem para tornar um projeto mais forte e completo no geral.

De Damia: No final deste projeto tenho várias coisas que quero comentar e explicar como uma conclusão final. Em primeiro lugar, agradeço a total liberdade de conteúdo do projeto que tivemos desde o início, isso nos desafiou para ativar nossa criatividade e tentar encontrar uma boa maneira de implementar muitas coisas que aprendemos em sala de aula em um protótipo funcional. Em segundo lugar, agradeço o propósito desse tipo de projeto, acho que estamos em um momento de nossa vive para aprender o máximo possível, pois em um futuro poderemos aplicar todo o conhecimento. E como mencionei antes, tivemos a liberdade de testar diferentes tipos de material tecnológico para entender as funções básicas dele e como ele poderia ser útil para a implementação de protótipo. Por fim, gostaria de dizer que toda a plataforma Arduino me fez perceba as infinitas maneiras de usá-lo e o quão simples (com conhecimento básico) pode ser.