Vrhunski stroj za pivski pong - PongMate CyberCannon Mark III: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Uvod

PongMate CyberCannon Mark III je najnovejša in najnaprednejša tehnologija pivskega ponga, ki je bila kdaj koli prodana javnosti. Z novim CyberCannonom lahko vsaka oseba postane najbolj strašen igralec pri mizi za pivski pong. Kako je to mogoče? No, CyberCannon Mark III združuje najsodobnejši izstrelitveni sistem, pomožni sistem za nadzor letenja in sistem za umerjanje cilja, da se zagotovi, da je vsaka žoga za namizni tenis postrežena z najvišjo možno natančnostjo. Tako deluje:

Lansirni sistem PongMate je sestavljen iz nakladalnega in strelskega mehanizma, ki so ga oblikovali vrhunski nemški in ameriški inženirji in zagotavlja največjo učinkovitost na mizi. Naložite žogo, pritisnite gumb in streljajte. Servo SG90 za 180 stopinj bo zagotovil natančno potiskanje žoge v položaj za optimalen strel. Da vam na zabavi nikoli ne bi zmanjkalo soka in ohranili niz, se sistem za zagon PongMate CyberCannon Mark III ne uporablja na 2, ne na 4, ampak tako je na 6 polnilnih AA baterijah, ki se napolnijo do 9V in 6600 mA, za napajanje obeh enosmernih motorjev.

Pomožni sistem FlightControl uporablja najsodobnejšo zaznavno in lasersko tehnologijo za izračun optimalne poti za žogico za namizni tenis. S pomočjo merilnika pospeška in senzorjev časa letenja lahko PongMate CyberCannon Mark III izračuna natančen položaj uporabnika glede na ciljno skodelico.

Za vizualno usmerjanje uporabnika do pravilne višine in kota streljanja je sistem za umerjanje ciljanja zasnovan z nivojem gravitacije in 5 LED vmesnikom, ki zagotavlja ustrezen položaj pred izstrelitvijo.

PongMate CyberCannon Mark III ni zgolj tehnični kos inženiringa. Na tisoče ur raziskav je bilo vloženih v ergonomsko zasnovo izdelka. Ročno šivani italijanski velcro trakovi so vgrajeni v osnovno ploščo iz masivnega lesa in se prilagodijo vsaki velikosti roke. Robusten ročaj sprožilca je pritrjen pod pomožnim sistemom FlightControl System, ki zagotavlja stabilen oprijem, tudi po nekaj pintih najboljšega Stuttgarta.

Torej, če želite biti dobri v pivskem pongu, če želite biti v zmagovalni ekipi in če želite navdušiti vse na zabavi, potem potrebujete PongMate CyberCannon Mark III in nikoli ne boste zgrešili ponovno.

1. korak: Strojna oprema in elektronika

Spodaj najdete vso strojno opremo, elektronske komponente in orodja, potrebna za izdelavo PongMate CyberCannon Mark III. Oddelek Elektronika je razdeljen na štiri pododdelke-Nadzorna enota, Sistem za zagon, Pomožni sistem za upravljanje letenja in Sistem za umerjanje cilja-za prikaz, katere komponente so potrebne za različne dele CyberCannona. Zagotovljene so povezave do možnosti nakupa vseh elektronskih komponent; vendar ne podpiramo izrecno nobenega od povezanih trgovcev na drobno.

Strojna oprema

PVC odtočna cev 15-20 cm (Ø 50 mm)

4x kabelska vezica

Vezan les 600x400 mm (4 mm)

1x tečaj vrat

1m pritrdilni element na ježka

12cm PVC cev (Ø 20 mm)

Lepilo za les

Super lepilo

Električni trak

8x vijaki za les M3

8x vijaki za les M2

2x 50 mm vijak M4

2x podložka

4x M4 18 mm navojni rokav

2x vijak M4

Elektronika

Kontrolna enota

Arduino Uno

Mini deska

Mostične žice

Paket držala za baterije

2x kabel za priključitev baterije

6x polnilnih AA baterij (1,5V vsaka)

9v blokirna baterija

Stikalo s pritiskom na gumb

Zagon sistema

2x enosmerni motor 6-12V

IC gonilnika motorja L293D

Servo motor

Gumb za zaganjalnik

2x kolesa iz penaste gume (45 mm)

2x redukcijska vtičnica (Ø 2 mm)

Pomožni sistem za nadzor letenja

Merilnik pospeška MPU-6050

VL53L1X Senzor časa letenja (ToF)

ANGEEK 5V KY-008 650nm laserski senzorski modul

Sistem za umerjanje cilja

2D gravitacija

5x 8 -bitne LED diode WS2812 RGB

Europlatine (spajkanje) ali Breadboard

Orodja

Rezalnik škatel

Videl

Izvijač

Igla in nit

Spajkalnik in spajkanje*

*Ogledna plošča je alternativa spajkanju.

Dodatki

2x žoge za namizni tenis

20x rdečih skodelic

Pivo (ali voda)

2. korak: Logika

Logika PongMate CyberCannon Mark III je v tem, da poenostavi odnos med sistemskimi spremenljivkami in hitrostjo enosmernega motorja, da bi vsako žogico za namizni tenis ustrelil na pravilno razdaljo. Če bi bil CyberCannon stacionarni zaganjalnik s fiksnim kotom, bi bil izračun hitrosti enosmernega motorja dokaj preprosto razmerje med razdaljo zaganjalnika do skodelice in močjo, ki se napaja motorjem. Ker pa je CyberCannon stroj za zapestje, bi morali pri izračunu hitrosti enosmernega motorja poleg vodoravne razdalje upoštevati tudi navpično razdaljo od zaganjalnika do skodelice in kot zaganjalnika. Iskanje pravilne rešitve za sistem štirih spremenljivk, ki so nam na voljo le s poskusi in napakami, bi bilo izredno težko in dolgočasno opravilo. Ob predpostavki, da smo lahko našli to korelacijo, pa bi rahle nedoslednosti odčitkov zaganjalnika in senzorja v našem sistemu še vedno povzročile dovolj netočnosti, da izračunu hitrosti enosmernega motorja ni smiselno dodati toliko natančnosti. Na koncu smo se odločili, da bi bilo najbolje, da bi poskušali odpraviti čim več spremenljivk, da bi lahko s poskusi in napakami razumno določili hitrost enosmernega motorja in ustvarili razumljive rezultate za uporabnika. Uporabniku je na primer veliko lažje razumeti, da se hitrost enosmernega motorja povečuje z naraščanjem vodoravne razdalje in zmanjšuje z zmanjšanjem vodoravne razdalje. Če bi enačba za hitrost enosmernega motorja imela preveč spremenljivk, potem ne bi bilo intuitivno, kako se izračuna hitrost enosmernega motorja.

Ponovno so glavne spremenljivke v našem sistemu vodoravna razdalja, navpična razdalja, kot zaganjalnika in hitrost enosmernega motorja. Da bi dosegli najbolj dosledne rezultate, smo se odločili, da iz izračuna števila vrtljajev enosmernega motorja odstranimo navpično razdaljo in kot zaganjalnika, tako da popravimo te spremenljivke. Z usmerjanjem uporabnika do pravilne višine in kota s sistemom za umerjanje cilja smo lahko določili navpično razdaljo in kot zaganjalnika. Natančnejša navpična razdalja je označena, ko srednje tri LED diode petih vmesnikov LED postanejo zelene, pravilen kot zaganjalnika pa, ko so mehurčki na ravni dvoosne gravitacije centrirani med črnimi črtami. Na tej točki sta edini preostali spremenljivki vodoravna razdalja in hitrost enosmernega motorja. Pri tem je treba vodoravno razdaljo izračunati iz podatkov senzorja, saj vodoravne razdalje ni mogoče neposredno izmeriti. Namesto tega je mogoče izmeriti neposredno razdaljo od zaganjalnika do skodelice in kot od vodoravne ravnine ter jo uporabiti za izračun vodoravne razdalje. Za merjenje razdalje od zaganjalnika do skodelice smo uporabili senzor VL53L1X ToF in merilnik pospeška MPU-6050 za merjenje kota od vodoravne ravnine. Matematika tega izračuna je zelo preprosta in jo je mogoče videti na priloženi sliki tega razdelka. V bistvu je edina formula, potrebna za izračun vodoravne razdalje od teh dveh odčitkov senzorja, zakon sinusov.

Ko se izračuna vodoravna razdalja, je edino, kar je še treba storiti, najti povezavo med to razdaljo in hitrostjo enosmernega motorja, kar smo rešili s poskusi in napakami. Na priloženi sliki lahko vidite ploskev teh vrednosti. Pričakovali smo, da bo razmerje med vodoravno razdaljo in hitrostjo enosmernega motorja linearno, vendar smo presenečeni ugotovili, da dejansko sledi krivulji, ki je bolj podobna funkciji korenine kocke. Ko so bile določene, so bile te vrednosti trdo kodirane v skriptu Arduino. Končno izvedbo vseh teh delov si lahko ogledate v tem videoposnetku, kjer se vmesnik LED spremeni tako, da označuje relativno višino do cilja, hitrost enosmernega motorja pa lahko slišimo, ko se spreminjajo vhodne vrednosti senzorjev.

3. korak: Gradnja strojne opreme

Kar je lepo pri strojni opremi PongMate CyberCannon Mark III, je, da ste z njo lahko bodisi hitri in grobi doma bodite stabilni in natančni s CNC strojem ali 3D tiskalnikom. Odločili smo se za prvo možnost in z rezalnikom za škatle odrezali 4 mm vezane plošče za naš dizajn; smo pa zagotovili list delov CNC, če želite uporabiti to možnost. Plasti vezanega lesa so bile oblikovane tako, da je mogoče čim bolj integrirati različne komponente CyberCannona. Na primer, osnovna plošča sistema za zagon ima izreze za Arduino, baterije, ploščo in Velcro trakove, medtem ko ima osnovna plošča dodatnega sistema FlightControl System izreze, ki ustvarijo rov za senzorske žice in skrijejo vijake, ki pritrjujejo ročaj sprožilca. Ko izrežete vse kose iz vezanega lesa, jih lahko zlepite skupaj in oblikujete osnovne plošče CyberCannona. Pri lepljenju se nam zdi pomembno, da resnično preverimo, ali je vse pravilno poravnano, in predlagamo tudi, da uporabite spone ali nekaj knjig za pritisk, medtem ko se kosi sušijo. Preden začnete pritrjevati bolj krhke sestavne dele, kot sta lansirna cev in elektronika, predlagamo, da na trakove zašijete Velcro, saj boste morda morali obrniti osnovno ploščo, da vstavite trakove in olajšate šivanje. Lansirno cev je treba prerezati, da se prilagodi kolesom, ki jih lahko kupite, in da omogoči, da se servo motor pravilno aktivira, da potisne žogo v kolesa. Priporočamo, da so kolesa nekoliko zmečkana, da jih lahko postavite bližje skupaj kot premer žoge za namizni tenis, kar zagotavlja močnejši in doslednejši strel. V tem smislu je pomembno tudi, da so enosmerni motorji trdno pritrjeni in se ne premikajo, ko je žogica stisnjena med kolesi; v nasprotnem primeru bo žoga izgubila moč in doslednost. Priporočamo tudi, da se prepričate, da so vsi kupljeni vijaki nameščeni v luknjah vaših elektronskih komponent, da jih ne poškodujete, in da dvakrat preverite, da med različnimi deli, ki jih privijate v podnožje, ne bo nobenih sporov. plošče. Ne glede na to, kako natančni želite biti med gradnjo strojne opreme CyberCannon, je najboljši način za napredek le začetek gradnje in odkrivanje drobnih podrobnosti.

4. korak: Montaža elektronike

Sestava elektronike se lahko sprva zdi lahek korak v primerjavi s konstrukcijo strojne opreme; vendar te faze ne smemo podcenjevati, ker je izredno pomembna. Ena napačno nameščena žica bi lahko preprečila pravilno delovanje CyberCannona ali celo uničila nekatere električne komponente. Najboljši način za montažo elektronike je, da preprosto sledite shemi vez na priloženih slikah in dvakrat preverite, ali nikoli ne mešate napajalnih in ozemljitvenih žic. Pomembno je omeniti, da smo enosmerne motorje uporabljali na šestih 1,5 V polnilnih baterijah AA namesto na eni 9 -voltni bateriji, tako kot preostala elektronika, ker smo ugotovili, da je šest baterij AA zagotovilo bolj enakomerno moč za enosmerne motorje. Ko končate montažo elektronike, morate le naložiti kodo Arduino in vaš PongMate CyberCannon Mark III bo zagnan.

5. korak: Arduino koda

Ob predpostavki, da ste vse pravilno nastavili, je priložena koda Arduino vse, kar potrebujete, preden bo CyberCannon pripravljen za uporabo. Na začetku datoteke smo napisali komentarje, ki pojasnjujejo vse primere in knjižnice, ki smo jih uporabili za lažje izvajanje kode za različne elektronske komponente. Ti viri so lahko zelo koristni za raziskovanje, če želite dodatne informacije ali boljše razumevanje delovanja teh komponent. Po teh komentarjih boste našli definicije spremenljivk za vse komponente, ki se uporabljajo v našem skriptu. Tu lahko spremenite številne trdo kodirane vrednosti, kot so vrednosti hitrosti enosmernega motorja, kar boste morali narediti, ko kalibrirate enosmerne motorje z vodoravno razdaljo. Če imate predhodne izkušnje z Arduinom, boste vedeli, da sta dva glavna dela skripta Arduino funkcije setup () in loop (). Funkcijo nastavitve lahko v tej datoteki bolj ali manj zanemarimo, razen kode senzorja VL53L1X ToF, ki ima eno vrstico, kjer se lahko po želji spremeni način razdalje senzorja. Funkcija zanke je, kjer se vrednosti senzorjev razdalje in kota odčitajo s senzorjev za izračun vodoravne razdalje in drugih spremenljivk. Kot smo že omenili, se te vrednosti nato uporabijo za določanje hitrosti enosmernega motorja in vrednosti LED z klicem dodatnih funkcij zunaj funkcije zanke. Eden od problemov, s katerim smo se srečali, je bil, da bi se vrednosti, ki prihajajo iz senzorjev, močno razlikovale zaradi nedoslednosti znotraj samih električnih komponent. Na primer, ne da bi se dotaknili CyberCannona, bi se tako razdalja kot kot spreminjali dovolj, da bi hitrost enosmernega motorja naključno nihala. Da bi odpravili to težavo, smo uvedli drseče povprečje, ki bi izračunalo trenutno razdaljo in kot s povprečjem za 20 najnovejših vrednosti senzorjev. To je takoj odpravilo težave, ki smo jih imeli pri nedoslednosti senzorjev, in poenostavilo izračune LED in enosmernega motorja. Treba je omeniti, da ta skript nikakor ni popoln in vsekakor vsebuje nekaj hroščev, ki jih je treba še rešiti. Na primer, ko smo testirali CyberCannon, bi koda naključno zamrznila približno enega na trikrat, ko smo jo vklopili. Kodo smo podrobno pregledali, vendar težave nismo našli; zato ne skrbite, če se vam to zgodi. Če pa uspete odkriti težavo z našo kodo, nam to sporočite!

6. korak: Uničite konkurenco

Upamo, da vam je ta Instructable ponudil jasen vodič za izdelavo lastnega CyberCannona in da vas prosimo, da svoje prijatelje sprostite, ko jih igrate na naslednji zabavi!

Grant Galloway & Nils Opgenorth