Sweepy: Set It & Forget It Studio Cleaner: 10 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-23 14:49

Oleh: Evan Guan, Terence Lo dan Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Perkenalan & Motivasi

Sweepy the studio cleaner dirancang sebagai jawaban atas kacaunya kondisi studio arsitektur yang ditinggalkan oleh mahasiswa biadab. Bosan dengan studio yang berantakan selama ulasan? Yah, jangan katakan lagi. Dengan Sweepy, yang harus Anda lakukan adalah mengaturnya dan melupakannya. Studio akan menjadi merek baru lebih cepat daripada yang Anda perlukan untuk menyelesaikan satu model proyek itu.

Sweepy sadar diri dan akan bergerak menyapu semua sampah dan sisa-sisa sesuka hati Anda berkat dua sensor ultrasonik yang menyuruhnya berputar saat mendekati dinding. Perlu Sweepy untuk bekerja lebih keras? Tidak masalah, teriak saja. Sweepy terus mendengarkan lingkungannya berkat sensor suara. Mencapai ambang batas kebisingan tertentu akan menyebabkan Sweepy memasuki mode marah, menyapu dan bergerak lebih cepat untuk waktu yang singkat.

Studio tanpa Sweepy adalah studio yang berantakan.

‏‏‎ ‎

Suku Cadang, Bahan & Alat

Sebagian besar bagian dalam daftar ini dapat ditemukan di Kit Pemula Proyek ELEGOO UNO R3. Suku cadang lainnya dapat dibeli dari Creatron Inc. atau toko elektronik lainnya.

‏‏‎ ‎

Komponen

x1 Papan Pengontrol ELEGOO UNO R3

Modul Ekspansi Prototipe x1

Sensor Ultrasonik x1 (HC-SR04)

Modul Sensor Suara x1 (KY-038)

x2 Motor DC N20 (ROBOT-011394)

x1 Motor Servo Mikro 9G (SG90)

Modul LCD x1 (1602A)

Baterai x1 9V

x2 Roda Karet 60x8mm (UWHLL-601421)

x1 Roda Jarak Bebas (tinggi 64mm)

x1 Sikat Sapu (tinggi pegangan 12mm)

x2 Transistor NPN (PN2222)

Resistor x3 (220Ω)

Dioda x2 (1N4007)

Potensiometer x1 (10K)

x15 Kabel Jumper Papan Tempat memotong roti

x26 Kabel Dupont Wanita-ke-Pria

‏‏‎ ‎

Bahan

x1 Lembar Kayu Lapis 3mm (Ukuran Tempat Tidur Laser 18" x 32")

x6 Sekrup M3 (YSCRE-300016)

x4 M3 Kacang (YSNUT-300000)

x6 M2.5 Sekrup (YSCRE-251404)

x6 M2.5 Kacang (YSNUT-250004)

‏‏‎ ‎

Peralatan

Set obeng

Pistol lem panas

‏‏‎ ‎

Peralatan

Komputer

Pencetak 3D

Pemotong Laser

‏‏‎ ‎

Perangkat lunak

Arduino IDE

Langkah 1: Memahami Logika

sirkuit

Controller Board ELEGOO UNO R3 akan berfungsi sebagai "otak" robot di mana kode akan diunggah dan diproses. Pasang Prototype Expansion Board dan mini breadboard di atasnya. Untuk berkomunikasi dengan sensor dan aktuator, komponen akan dihubungkan melalui papan tempat memotong roti dan kabel.

Termasuk di atas adalah diagram sirkuit yang diperlukan untuk membuat Sweepy bahagia. Berikan perhatian khusus pada input dan output kabel. Ini membantu untuk mengikuti sepanjang kawat dengan melihat warnanya. Sambungan yang salah dapat menyebabkan Sweepy tidak berfungsi dengan benar atau dalam kasus yang lebih buruk, merusak elektronik Anda dengan hubungan arus pendek.

‏‏‎ ‎

Pemrograman

Terlampir di bawah ini adalah kode yang diperlukan untuk menjalankan Sweepy. Buka file di Arduino IDE dan unggah ke ELEGOO UNO R3 Controller Board. Untuk melakukan ini, Anda harus menghubungkan papan pengontrol dengan komputer Anda melalui kabel USB. Pastikan port yang benar dipilih dengan masuk ke Tools and Port di menu dropdown. Pastikan untuk mengunggah kode sebelum membuat Sweepy untuk menghindari keharusan mencolokkan kabel USB saat berada di rumah cetakan 3D.

Tidak disarankan untuk mengubah variabel dalam kode kecuali Anda memiliki pengalaman atau tahu apa yang Anda lakukan.

Langkah 2: Mengumpulkan Semua Bagian, Bahan & Alat

Untuk memulai proyek, kumpulkan semua bagian, bahan, dan alat yang diuraikan dalam daftar di atas. Seperti disebutkan sebelumnya, sebagian besar bagian dalam daftar dapat ditemukan di ELEGOO UNO R3 Starter Kit serta di Creatron Inc. atau toko elektronik lainnya.

Sangat disarankan untuk memulai pencetakan 3D sedini mungkin karena prosesnya mungkin memakan waktu beberapa jam untuk diselesaikan. Pengaturan yang disarankan adalah: tinggi lapisan 0,16 mm, pengisi 20%, dan ketebalan dinding 1,2 mm dengan pinggiran dan penyangga. File cetak 3D terlampir di bawah ini.

Pemotongan laser juga dapat memakan waktu yang cukup lama, jadi pastikan untuk memulai lebih awal. File potongan laser juga berisi lapisan untuk panduan etsa yang memastikan komponen yang tepat dipasang di tempat yang tepat. Pastikan untuk memeriksa ulang apa yang dipotong dan apa yang tergores, mengubah pengaturan daya dan kecepatan dengan tepat. File pemotongan laser juga dilampirkan di bawah ini.

Sementara kami menggunakan kayu lapis untuk robot kami, silakan gunakan bahan apa pun yang Anda suka seperti akrilik, asalkan ketebalannya sekitar 3mm.

Langkah 3: Mengamankan Pelat Dasar

Oleskan lem di sekeliling pelat dasar dan tempelkan ke bagian bawah rumah cetakan 3D. Sejajarkan kedua bagian dengan hati-hati sambil memastikan panduan pemotongan laser menghadap ke atas.

Langkah 4: Memasang Komponen Pelat Dasar

Setelah pelat dasar terpasang dengan benar, kita dapat mulai menyambungkan komponen elektronik putaran pertama. Ini termasuk motor DC dengan roda, motor servo, layar LCD dan baterai. Panduan etsa potong laser telah disertakan di pelat dasar untuk memastikan penempatan komponen yang tepat demi kenyamanan Anda. Untuk membuat sirkuit lebih mudah, komponen harus diamankan dengan kabel yang sesuai yang sudah terpasang.

Roda harus meluncur ke dalam dua slot di kedua sisi dengan motor DC menghadap ke dalam. Amankan ini dengan klem putih yang disertakan menggunakan dua sekrup dan mur untuk masing-masing (M2.5).

Motor servo juga harus diamankan menggunakan sekrup dan mur yang sama (M2.5) sambil memastikan gigi putih yang keluar dari bawah berada di sisi depan robot. Ini akan memberi daya pada gerakan menyapu kuas.

Layar LCD harus meluncur ke saku depan rumahan dengan pin menghadap ke bawah. Amankan ini dengan beberapa olesan lem panas di setiap sudut.

Terakhir, paket baterai harus dimasukkan ke dalam saku belakang rumahan dengan sakelar hidup-mati menghadap ke luar ke dalam lubang lubang. Ini memungkinkan robot untuk dihidupkan dan dimatikan.

Langkah 5: Mengamankan Plat Pendukung

Selanjutnya, saatnya mengamankan "otak" Sweepy. Dengan menggunakan empat sekrup dan mur (M3), pasang Papan Pengontrol UNO R3 dan Modul Ekspansi Prototipe di bagian atas pelat penopang. Ini akan bertindak sebagai lantai dua perumahan. Sebelum ini, kode Arduino IDE harus sudah diunggah ke papan dan siap digunakan.

Geser pelat penopang ke dalam rumahan dari atas hingga bersandar pada tiga tepian yang terintegrasi dalam rumahan cetak 3D untuk memastikan ketinggian yang benar. Amankan pelat ini dengan dua sekrup (M3) melalui lubang di kedua ujungnya.

Masukkan kabel dari komponen pada pelat dasar ke atas dan melalui lubang pelat penyangga. Layar LCD dan kabel motor servo harus dimasukkan melalui lubang depan sedangkan kabel motor DC harus dimasukkan melalui lubang samping. Kabel paket baterai dapat melewati salah satu lubang sesuai keinginan.

Langkah 6: Memasang Komponen Elektronik Akhir

Dengan menggunakan lem panas, pasang dua sensor ultrasonik ke bagian depan rumahan dengan modul pemicu dan gema memanjang keluar dari lubang atau "mata". Pin pada satu sensor harus menghadap ke atas dan pin lainnya menghadap ke bawah seperti yang ditunjukkan oleh lubang pada pelat penyangga. Ini untuk memastikan modul gema dan pemicu simetris di rumah saat mengirim dan menerima sinyal.

Terakhir, oleskan lem panas di bagian belakang sensor suara dan tempelkan ke slot di sisi dalam rumahan. Bagian atas mikrofon harus rata dengan bagian atas tepi housing sehingga tutup Sweepy dapat dipasang. Mikrofon akan sejajar dengan lubang di tutupnya seperti yang akan Anda lihat nanti.

Langkah 7: Kabel, Kabel & Lebih Banyak Kabel

Langkah selanjutnya bisa dibilang bagian yang paling sulit tetapi paling penting untuk memastikan Sweepy baik-baik saja dan bahagia: sirkuitnya. Menggunakan diagram Fritzing di bagian atas Instruksi ini sebagai pedoman, sambungkan semua kabel dari komponen ke Modul Ekspansi Prototipe.

Pastikan sakelar pada unit baterai mati sebelum mencolokkan kabel daya ke board. Karena kode tersebut seharusnya sudah diunggah di papan, Sweepy tidak akan mampu menahan kegembiraannya untuk membersihkan dan mulai bekerja begitu menerima daya, bahkan saat Anda masih mengerjakan kabel.

Berikan perhatian khusus pada input dan output dari setiap kabel. Ini membantu menggunakan warna kawat untuk mengikutinya di sepanjang jalurnya.

Langkah 8: Menambahkan Bagian yang Bergerak

Sekarang saatnya untuk roda belakang Sweepy dan sikat penyapu.

Roda belakang harus berupa roda kastor yang dapat berputar bebas. Tingginya harus sekitar 6,4 cm dari atas ke bawah tetapi toleransinya bisa sangat besar tergantung pada seberapa besar gaya ke bawah yang Anda inginkan dari sikat. Pasang ini di bawah pelat pendukung melalui lubang di pelat dasar.

Sikat penyapu juga memiliki toleransi yang baik tetapi pegangannya harus berada sekitar 1,2 cm dari tanah. Pegangan juga harus panjangnya kira-kira 10 cm untuk mencegahnya mengenai rumahan saat menyapu ke belakang dan keempat. Amankan ini ke attachment tuas putih yang disertakan dengan motor servo dengan lem.

Langkah 9: Membatasi Semuanya

Untuk menyelesaikan Sweepy Anda sendiri, Anda harus membuat tutupnya. Rekatkan pelek tutup di bawah pelat penutup dengan lubang di atasnya. Pastikan lubang sejajar dengan mikrofon sensor suara. Terakhir, rekatkan tutupnya ke bagian atas Sweepy, sejajarkan tepi depan dengan bagian depan rumahan.

Nyalakan daya dari belakang dan saksikan Sweepy mengejar impiannya untuk menjadikan studio tempat yang lebih bersih bagi semua orang.

Langkah 10: Hasil & Refleksi

Meskipun perencanaan desain yang ekstensif, kesalahan terjadi tetapi tidak apa-apa: itu semua adalah bagian dari proses pembelajaran. Dan bagi kami, semuanya tidak berbeda.

Salah satu tantangan terbesar kami adalah merancang rumah Sweepy untuk menyertakan semua komponen yang diperlukan. Ini berarti mengukur dimensi semua komponen dengan cermat, merencanakan jalur kabel, memastikan integritas struktural, dll. Kami akhirnya mencetak 3D dan memotong laser dua iterasi dari housing Sweepy, yang kedua adalah versi final berdasarkan apa yang telah kami pelajari dari yang pertama pengulangan.

Salah satu kendala utama yang kami hadapi adalah keterbatasan kemampuan sensor ultrasonik: sensor ini tidak mencakup area yang cukup luas dan Sweepy terkadang menabrak dinding saat mendekat dari sudut tertentu. Ini diselesaikan dengan dimasukkannya sensor ultrasonik kedua untuk secara efektif meningkatkan area efek.

Kami juga awalnya memilih motor servo untuk mengontrol belokan tetapi tidak seefektif dan secara struktural terdengar seperti yang kami harapkan. Akibatnya, kami mengganti roda belakang dengan roda kastor bebas dan mendorong tanggung jawab membelok ke dua roda pengemudi melalui belokan diferensial (satu roda akan bergerak lebih lambat dari yang lain untuk mensimulasikan belokan). Meskipun ini berarti membuat perubahan besar pada kode, ini secara efektif menyederhanakan desain kami secara keseluruhan, mengambil lebih sedikit satu motor servo dari persamaan.

‏‏‎ ‎

Iterasi masa depan

Selalu ada ruang untuk perbaikan. Di masa mendatang, satu perubahan desain untuk proyek kami adalah pertimbangan pemeliharaan Sweepy dan aksesibilitas internalnya. Kami telah mengalami beberapa masalah termasuk kegagalan motor dan baterai habis yang mengharuskan kami membongkar Sweepy hanya untuk mengganti komponen yang sangat tidak intuitif. Di masa depan, kami akan merancang rumahan dengan bukaan yang dapat dioperasikan yang memungkinkan akses ke komponennya seperti baterai.

Kami juga mempertimbangkan penggunaan sensor tekanan di bagian depan untuk mendeteksi saat Sweepy menabrak permukaan karena kami menemukan bahwa sensor ultrasonik terkadang tidak dapat diandalkan, terutama saat mendekati pada sudut yang curam. Dengan memiliki sensor mekanis, Sweepy akan lebih konsisten dalam memutuskan kapan dan kapan tidak berbelok.

Sementara Sweepy bekerja dengan baik dalam ruangan kecil, mungkin kurang efektif di ruang yang lebih besar. Ini karena Sweepy hanya diprogram untuk berputar setiap kali mendeteksi permukaan di depannya tetapi sebaliknya akan terus dalam garis lurus sampai bumi hancur. Di masa depan, mungkin ada baiknya memprogram terlebih dahulu jalur pembersihan yang ditetapkan untuk Sweepy sehingga tetap berada dalam batas alih-alih berkeliaran selamanya.

‏‏‎ ‎

Referensi & Kredit

Proyek ini dibuat sebagai bagian dari kursus Komputasi Fisik (ARC385) di program sarjana Fakultas Arsitektur, Lansekap dan Desain Daniels di UofT.

‏‏‎ ‎

Anggota tim

• Evan Guan
• Terence Lo
• Wilson Yang

‏‏‎ ‎

Terinspirasi oleh

• Penyedot Debu Robot Roomba
• Wipy: Pembersih Papan Tulis yang Terlalu Termotivasi
• Kondisi ruang studio yang berantakan