Επιλεγμένα έργα

Αυτόματο εκχιονιστικό μηχάνημα

Μια από τις προτάσεις του ομίλου μας για τον 1ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Εκπαιδευτικής Ρομποτικής και Physical Computing Ανοιχτών Τεχνολογιών. Στην πρώτη φάση του διαγωνισμού αξιολογήθηκε με την υψηλότερη βαθμολογία. Μπορείτε να βρείτε την περιγραφή του έργου μας στο Githb.

Έρευνα θέματος

Στις 30/1/2019 μας δόθηκε η ευκαιρία να επισκεφτούμε τις εγκαταστάσεις του Δήμου Φλώρινας στο πρώην στρατόπεδο Τάγαρη και να ενημερωθούμε για τη λειτουργία των εκχιονιστικών μηχανημάτων.

Η επίσκεψη διήρκησε περίπου μια ώρα. Αρχικά ο υπεύθυνος Πολιτικής Προστασίας του Δήμου Φλώρινας κ. Στεφανόπουλος Δανιήλ και ο υπάλληλος της Τεχνικής Υπηρεσίας του Δήμου και επιβλέπων αποχιονισμού κ. Σαχινίδης Βασίλειος, ενημέρωσαν τα παιδιά για τη διαδικασία αποχιονισμού, τους διάφορους τύπους μηχανημάτων που υπάρχουν, τη χρήση μέσων για την αντιμετώπιση του πάγου, όπως το χοντρό αλάτι, καθώς και τους παράγοντες που παίζουν ρόλο στην επιλογή των μεθόδων αποχιονισμού.

Στη συνέχεια ο κ. Σαχινίδης μας συνόδεψε στις εγκαταστάσεις που βρίσκονται τα μηχανήματα, όπου και πραγματοποιήθηκε επίδειξη της λειτουργίας τους από τους χειριστές που βρίσκονταν στον χώρο. Συγκεκριμένα τα παιδιά είδαν τη διαδικασία φόρτωσης αλατιού, τη λειτουργία του μηχανισμού διασποράς αλατιού στον δρόμο, τη λειτουργία των λεπίδων απώθησης του χιονιού και τον τρόπο με τον οποίο τα ελέγχουν οι χειριστές μέσα από το όχημα. Επίσης, οι χειριστές των μηχανημάτων ενημέρωσαν τα παιδιά για τις τεχνικές που χρησιμοποιούν στη δουλειά τους (πχ πόσο ψηλά έχουν τη λεπίδα, προς τα πού απωθούν το χιόνι, πώς ορίζουν την ακτίνα διασποράς του αλατιού κλπ), ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες.

Βίντεο από την επίσκεψη στα αποχιονιστικά μηχανήματα του Δήμου Φλώρινας

Επιλογή kit οχημάτων

Για την βάση των οχημάτων μας, επιλέξαμε τρεις διαφορετικές πλατφόρμες τις οποίες βρήκαμε σε ελληνικά ηλεκτρονικά καταστήματα. Οι δυο από αυτές έχουν σκελετό από πλέξι γκλας και χρησιμοποιούν 4 κινητήρες DC, ενώ η τρίτη είναι ένα όχημα με ερπύστριες και δυο κινητήρες DC. Τα κιτ που επιλέξαμε είναι τα εξής:

Συναρμολόγηση οχημάτων

Τα δύο τετρακίνητα οχήματα που επιλέξαμε δεν περιλάμβαναν στις συσκευασία τους οδηγίες συναρμολόγησης. Μετά από μια σχετικά εύκολη αναζήτηση στο διαδίκτυο βρήκαμε αρκετά βίντεο τα οποία παρουσιάζουν τα βασικά βήματα που απαιτούνται. Ένα από τα πιο αναλυτικά είναι αυτό που ακολουθεί.

Βίντεο με οδηγίες συναρμολόγησης αυτοκινήτου με 4 κινητήρες

Το τρίτο όχημα που επιλέξαμε (ερπυστριοφόρο) δεν απαιτεί συναρμολόγηση, αλλά επειδή δεν διαθέτει κάποια έτοιμη πλατφόρμα στο πάνω μέρος του χρειάστηκε από την πλευρά μας να δημιουργήσουμε μια κατασκευή από μακετόχαρτο την οποία προσαρμόσαμε σε αυτό.

Πέρα από τις βίδες, τα παξιμάδια και τα υπόλοιπα πλαστικά μέρη που περιλαμβάνονται στα kit, για τη συναρμολόγηση χρειαστήκαμε:

  • Κατσαβίδια,
  • πένσες,
  • κοπίδια,
  • μακετόχαρτο,
  • ταινία διπλής όψης,
  • σιλικόνη και πιστόλι σιλικόνης,
  • χαράκια

Ακολουθούν φωτογραφίες από τις διάφορες φάσεις της συναρμολόγησης στο εργαστήριο.

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Συναρμολόγηση οχημάτων στο εργαστήριο

Σύνδεση κινητήρων

Στα δυο από τα τρία οχήματα που υλοποιούμε έχουμε επιλέξει να χρησιμοποιήσουμε το Arduino Mega ενώ σε ένα όχημα χρησιμοποιούμε το Arduino Uno. Για την σύνδεση των κινητήρων χρησιμοποιούμε το L293D Motor Driver Shield που μας επιτρέπει να συνδέσουμε μέχρι και 4 κινητήρες DC και 2 κινητήρες servo στο Arduino. Αυτό φυσικά σημαίνει ότι χρησιμοποιεί πολλά από τα digital pins του Arduino.

Τοποθέτηση του Driver Shield πάνω στο Arduino

Το Motor Driver Shield τοποθετείται πάνω στην πλακέτα Arduino Uno και Arduino Mega. Για να καταφέρουμε να κάνουμε την σωστή τοποθέτηση θα πρέπει να προσέξουμε να εισάγουμε τα Αναλογικά pins του Driver στα αντίστοιχα της κάθε πλακέτας.

Σύνδεση του Motor Driver στην πλακέτα Arduino Uno
Σύνδεση του Motor Driver στην πλακέτα Arduino Mega
Τοποθέτηση του Motor Driver πάνω στην πλακέτα Arduino Mega

Αφαίρεση του jumper από το Driver Shield

Το Motor Driver Shield που έχουμε επιλέξει δέχεται μέχρι και 4 DC κινητήρες στις θέσεις από M1 μέχρι Μ4 που διαθέτει. Κάθε θέση δέχεται δυο καλώδια που έρχονται από τον κάθε κινητήρα. Επίσης επειδή οι κινητήρες απαιτούν αρκετό ρεύμα και παράγουν ηλεκτρικό θόρυβο που είναι πιθανό να δημιουργήσει πρόβλημα στο Arduino, χρειάζεται να συνδέσουμε χωριστά στο Motor Driver Shield μια πηγή με μπαταρίες. Σε αυτή τη περίπτωση δεν θα πρέπει να ξεχάσουμε να αφαιρέσουμε το jumper που υπάρχει στην πλακέτα του Driver.

Δεν πρέπει να ξεχάσουμε να αφαιρέσουμε το πλαστικό jumper από την πλακέτα. Όταν αυτό είναι στη θέση του τότε οι κινητήρες παίρνουν ρεύμα από το Arduino, ενώ όταν το αφαιρούμε παίρνουν ρεύμα χωριστά από μια άλλη πηγή όπως απλές μπαταρίες.

Σύνδεση κινητήρων και μπαταριών

Όχημα με ερπύστριες

Στην περίπτωση του οχήματος με τις ερπύστριες που έχουμε μόνο δυο κινητήρες DC η σύνδεση γίνεται όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Συνδέουμε τους δυο κινητήρες σε δύο από τις 4 θέσεις. Στην περίπτωση μας επιλέξαμε τις θέσεις M3 και Μ4 για πρακτικούς λόγους, αφού η θέση M1 ήταν ελαττωματική.

Όχημα 4Χ4

Στα άλλα δυο οχήματα που έχουμε με τους 4 ξεχωριστούς κινητήρες θα κάνουμε δυο διαφορετικές συνδέσεις. Σε ένα από αυτά θα αξιοποιήσουμε και τις 4 θέσεις (M1, M2, M3, M4) συνδέοντας στην κάθε μία έναν διαφορετικό κινητήρα, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Σύνδεση και των 4 κινητήρων σε 4 διαφορετικές θέσεις.

Όχημα 2Χ4

Σε αυτή την περίπτωση, επειδή το Driver Shield που έχουμε είναι ελαττωματικό και δεν δουλεύει η θέση M1, μπορούμε να κάνουμε το εξής. Να συνδέσουμε δυο κινητήρες σε μία θέση. Έτσι μπορούμε να συνδέσουμε τους κινητήρες της αριστερής πλευράς στην θέση M3 και τους κινητήρες της δεξιάς πλευράς στην M4. Κάθε φορά που θα κινούμε την αριστερή πλευρά θα ενεργοποιούνται οι 2 κινητήρες που είναι στην Μ3 και κάθε φορά που θα κινούμε την δεξιά πλευρά θα ενεργοποιούνται οι 2 κινητήρες που είναι στην M4.

Σύνδεση των 4 κινητήρων σε 2 θέσεις. Η δεξιά πλευρά στο M4 και η αριστερή στο M3
Κόλληση καλωδίων στο εργαστήριο

Κόλληση καλωδίων στο εργαστήριο
Χρήση αυτοσχέδιων ανεμιστήρων με φίλτρα για τις οσμές της κόλλησης με καλάι

Κόλληση καλωδίων στο εργαστήριο
Σύνδεση κινητήρων στον οδηγό του ερπυστριοφόρου

Σύνδεση μπαταριών στον οδηγό του ερπυστριοφόρου
Χωροθέτηση μπαταριών και διακόπτη στο ερπυστριοφόρο

Χωροθέτηση μπαταριών και διακόπτη στο ερπυστριοφόρο
Σύνδεση μπαταριών και κινητήρων σε ένα από τα οχήματα

Δοκιμή κινητήρων

Αφού κάνουμε τις συνδέσεις, ήρθε η ώρα να κάνουμε τις δοκιμές μας για να δούμε αν λειτουργούν σωστά. Θα χρειαστεί να γράψουμε ένα απλό πρόγραμμα στο Arduino.

Προσθήκη της βιβλιοθήκης Motor Shield

Το Motor Shield που έχουμε συνδέσει στο Arduino έχει την δική του βιβλιοθήκη εντολών την οποία πρέπει αρχικά να προσθέσουμε στον υπολογιστή μας.

Από το μενού Σχέδιο επιλέγουμε Συμπερίληψη βιβλιοθήκης και μετά Διαχείριση βιβλιοθηκών
Αναζητούμε την Ardafruit Motor Shield library, έκδοση V1 και την κάνουμε εγκατάσταση

Προγράμματα δοκιμών

Το πρόγραμμα δοκιμών για κάθε ένα όχημα θα το χρησιμοποιήσουμε για να δούμε αν έχουμε κάνει σωστά τις συνδέσεις. Το κάθε πρόγραμμα αυτό που κάνει είναι να γυρνάει όλους τους κινητήρες προς τα μπροστά για 3 δευτερόλεπτα, να σταματάει τους κινητήρες για 3 δευτερόλεπτα, να τους γυρίζει όλους προς τα πίσω για 3 δευτερόλεπτα και να τους ξανα-σταματάει για άλλα 3 δευτερόλεπτα.

Πρόγραμμα για το όχημα 4X4

Πρόγραμμα για τα άλλα 2 οχήματα

Δοκιμή οχημάτων

Δοκιμή οχημάτων

Δοκιμή οχημάτων

Αφήστε μια απάντηση

Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων