The Ultimate Beer Pong Machine - PongMate CyberCannon Mark III: 6 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Úvod

PongMate CyberCannon Mark III je nejnovější a nejpokročilejší technologie pivní pong, která kdy byla prodávána veřejnosti. S novým CyberCannon se kdokoli může stát nejobávanějším hráčem u pingpongového stolu. Jak je tohle možné? CyberCannon Mark III kombinuje nejmodernější spouštěcí systém, pomocný systém FlightControl a kalibrační systém zaměřování, aby bylo zajištěno, že každý pingpongový míček bude odpalován s nejvyšší možnou přesností. Funguje to takto:

Spouštěcí systém PongMate se skládá z nakládacího a vystřelovacího mechanismu, který byl navržen špičkovými německými a americkými inženýry a zaručuje maximální efektivitu na stole. Nabijte míč, stiskněte tlačítko a vystřelte. Servo SG90 180 stupňů zajistí, že je míček přesně zasunut do polohy pro optimální výstřel. Abyste se ujistili, že vám na večírku nikdy nedojde šťáva a vaše série bude pokračovat, spouštěcí systém PongMate CyberCannon Mark III běží na ne 2, ne na 4, ale to je právě na 6 dobíjecích AA bateriích, které dosahují až 9 V a 6600 mA, k napájení obou stejnosměrných motorů.

Systém Auxiliary FlightControl využívá k výpočtu optimální trajektorie pingpongového míčku nejmodernější snímací a laserovou technologii. Pomocí akcelerometru a času letových senzorů dokáže PongMate CyberCannon Mark III vypočítat přesnou polohu uživatele s ohledem na cílový pohár.

Aby byl uživatel vizuálně naveden na správnou výšku a úhel střelby, je Aiming Calibration System navržen s gravitační úrovní a 5 LED rozhraním, aby bylo zajištěno, že bylo před spuštěním dosaženo příslušné polohy.

PongMate CyberCannon Mark III není čistě technickým dílem. Do ergonomického designu výrobku byly investovány tisíce hodin výzkumu. Ručně šité italské pásky na suchý zip jsou integrovány do základní desky z masivního dřeva a přizpůsobí se jakékoli velikosti paže. Pod pomocným systémem FlightControl je připevněna robustní rukojeť spouště, která zajišťuje stabilní přilnavost, a to i po několika půllitrech toho nejlepšího ve Stuttgartu.

Pokud tedy chcete být dobří v beer pongu, chcete -li být ve vítězném týmu a chcete -li na večírku zapůsobit na každého, pak potřebujete PongMate CyberCannon Mark III a nikdy nezmeškáte šanci znovu.

Krok 1: Hardware a elektronika

Níže naleznete veškerý hardware, elektronické součástky a nástroje potřebné k vytvoření PongMate CyberCannon Mark III. Elektronická část je rozdělena do čtyř podsekcí-Řídicí jednotka, Spouštěcí systém, Pomocný systém řízení letu a Systém kalibrace zaměřování-aby se ukázalo, jaké součásti jsou vyžadovány pro různé části CyberCannonu. Byly poskytnuty odkazy na možnosti nákupu všech elektronických součástek; výslovně však nepodporujeme žádné z propojených maloobchodníků.

Hardware

15-20cm PVC odtoková trubka (Ø 50 mm)

4x Stahovací pásek

600x400mm překližka (4mm)

1x dveřní závěs

1m suchý zip

12cm PVC trubka (Ø 20 mm)

Lepidlo na drevo

Super lepidlo

Elektrická páska

8x šrouby do dřeva M3

8x šrouby do dřeva M2

2x šroub M4 50 mm

2x podložka

4x M4 18mm závitové pouzdro

2x matice šroubu M4

Elektronika

Řídící jednotka

Arduino Uno

Mini prkénko

Propojovací dráty

Balíček držáku baterie

2x kabel pro připojení baterie

6x dobíjecí baterie AA (každá 1,5 V)

9v bloková baterie

Přepínač stisknutím tlačítka

Spouštěcí systém

2x DC motor 6-12V

IC ovladače motoru L293D

Servomotor

Tlačítko spouštěče

2x pěnová gumová kolečka (45 mm)

2x redukční zásuvka (Ø 2 mm)

Pomocný systém FlightControl

Akcelerometr MPU-6050

VL53L1X Snímač doby letu (ToF)

Modul laserového senzoru ANGEEK 5V KY-008 650nm

Zaměřovací kalibrační systém

2D gravitační úroveň

5x 8bitové LED diody WS2812 RGB

Europlatina (Pájení) nebo Breadboard

Nástroje

Kráječ krabic

Viděl

Šroubovák

Jehla a nit

Páječka a pájka*

*Breadboard je alternativou k pájení.

Doplňky

2x míčky na ping pong

20x červené poháry

Pivo (nebo voda)

Krok 2: Logika

Logika hry PongMate CyberCannon Mark III spočívá ve zjednodušení vztahu mezi systémovými proměnnými a rychlostí stejnosměrného motoru, aby se každý ping pongový míč dostal na správnou vzdálenost. Pokud by byl CyberCannon stacionárním odpalovacím zařízením s pevným úhlem, pak by výpočet rychlosti stejnosměrného motoru byl poměrně jednoduchým vztahem mezi vzdáleností odpalovacího zařízení k poháru a výkonem dodávaným do motorů. Protože je však CyberCannon stroj na zápěstí, bylo by při výpočtu rychlosti stejnosměrného motoru nutné kromě vodorovné vzdálenosti vzít v úvahu také svislou vzdálenost od odpalovacího zařízení k poháru a úhel odpalovacího zařízení. Nalezení správného řešení systému čtyř proměnných, které máme k dispozici pouze pomocí pokusů a omylů, by bylo nesmírně obtížné a únavné. Za předpokladu, že by se nám podařilo tuto korelaci najít, by mírné nesrovnalosti naměřených hodnot spouštěče a senzorů v našem systému stále vytvářely dostatečnou nepřesnost, takže nemá smysl přidávat do výpočtu rychlosti stejnosměrného motoru tolik přesnosti. Nakonec jsme se rozhodli, že bude nejlepší pokusit se eliminovat co nejvíce proměnných, aby bylo možné rozumně určit rychlost stejnosměrného motoru pomocí pokusů a omylů a přinést uživateli srozumitelné výsledky. Například je pro uživatele mnohem snazší pochopit, že rychlost stejnosměrného motoru se zvyšuje se zvyšující se horizontální vzdáleností a klesá se snižující se horizontální vzdáleností. Pokud by rovnice pro otáčky stejnosměrného motoru měla příliš mnoho proměnných, nebylo by intuitivní, jak se vypočítávají otáčky stejnosměrného motoru.

Opět jsou hlavními proměnnými v našem systému horizontální vzdálenost, vertikální vzdálenost, úhel odpalovacího zařízení a rychlost stejnosměrného motoru. Abychom dosáhli co nejkonzistentnějších výsledků, rozhodli jsme se odstranit vertikální vzdálenost a úhel odpalovacího zařízení z výpočtu rychlosti stejnosměrného motoru opravou těchto proměnných. Vedením uživatele do správné výšky a úhlu pomocí systému zaměřování kalibrace jsme byli schopni opravit svislou vzdálenost a úhel odpalovacího zařízení. Konkrétně je správná svislá vzdálenost indikována, když se tři střední LED diody na rozhraní pěti LED rozsvítí zeleně, a správný úhel odpalovacího zařízení je indikován, když jsou bubliny na dvouosé gravitační úrovni vycentrovány mezi černé čáry. V tomto okamžiku jsou jedinou zbývající proměnnou horizontální vzdálenost a rychlost stejnosměrného motoru. Jak již bylo řečeno, horizontální vzdálenost je třeba vypočítat z dat senzoru, protože horizontální vzdálenost nelze měřit přímo. Místo toho lze změřit přímou vzdálenost od odpalovacího zařízení k poháru a úhel od horizontální roviny a použít je k výpočtu horizontální vzdálenosti. K měření vzdálenosti od odpalovacího zařízení k šálku jsme použili senzor VL53L1X ToF a akcelerometr MPU-6050 k měření úhlu od horizontální roviny. Matematika za tímto výpočtem je velmi jednoduchá a můžete ji vidět na přiloženém obrázku k této sekci. V zásadě je jediným vzorcem potřebným pro výpočet horizontální vzdálenosti od těchto dvou údajů ze senzorů zákon sinusů.

Jakmile se vypočítá horizontální vzdálenost, zbývá už jen najít korelaci mezi touto vzdáleností a rychlostí stejnosměrného motoru, což jsme vyřešili metodou pokus - omyl. Graf těchto hodnot je vidět na přiloženém obrázku. Očekávali jsme, že vztah mezi horizontální vzdáleností a rychlostí stejnosměrného motoru bude lineární, ale byli jsme překvapeni, když jsme zjistili, že ve skutečnosti sleduje křivku podobnější funkci odmocniny. Jakmile byly tyto hodnoty určeny, byly pevně zakódovány do skriptu Arduino. Konečnou implementaci všech těchto částí lze vidět v tomto videu, kde se rozhraní LED mění, aby indikovalo relativní výšku k cíli, a je slyšet, jak se mění otáčky stejnosměrného motoru s měnícími se vstupními hodnotami ze senzorů.

Krok 3: Konstrukce hardwaru

Na hardwarové konstrukci PongMate CyberCannon Mark III je hezké, že s ní můžete být doma rychlí a drsní, nebo být stabilní a přesní na CNC stroji nebo 3D tiskárně. Rozhodli jsme se pro první možnost a pomocí řezačky na krabice jsme pro náš návrh nařezali listy překližky 4 mm; Pokud však chcete tuto možnost využít, poskytli jsme list CNC dílů. Vrstvy překližky byly navrženy tak, aby bylo možné co nejvíce integrovat různé součásti CyberCannonu. Například základní deska spouštěcího systému má výřezy pro Arduino, baterie, prkénko a popruhy na suchý zip, zatímco základní deska pomocného systému FlightControl má výřezy, které vytvářejí tunel pro dráty senzoru a skrývají šrouby, které připevňují spouštěcí rukojeť. Jakmile máte všechny kousky vystřižené z překližkových desek, můžete je slepit dohromady a vytvořit základní desky CyberCannon. Při lepení si myslíme, že je důležité opravdu zkontrolovat, zda je vše správně seřazeno, a také navrhnout, abyste pomocí svorek nebo několika knih vyvíjeli tlak, zatímco kusy schly. Než začnete připevňovat křehčí součásti, jako je spouštěcí trubka a elektronika, doporučujeme přišít popruhy na suchý zip, protože možná budete muset obrátit základní desku, abyste mohli vložit popruhy a usnadnit šití. Spouštěcí trubka by měla být uříznuta, aby se přizpůsobila kolům, která si můžete zakoupit, a aby servomotor správně působil a tlačil míč do kol. Doporučujeme, aby byla kola poněkud rozmačkaná, aby mohla být umístěna blíže k sobě, než je průměr pingpongového míčku, což poskytuje silnější a konzistentnější úder. Ve stejném duchu je také důležité, aby byly stejnosměrné motory pevně zajištěny a nepohybovaly se, když je míček stlačen mezi koly; v opačném případě míč ztratí sílu a konzistenci. Rovněž doporučujeme, abyste se ujistili, že všechny zakoupené šrouby zapadly do otvorů vašich elektronických součástek, abyste je nepoškodili a abyste dvakrát zkontrolovali, že mezi různými částmi, které šroubujete do základny, nedojde ke konfliktu šroubů. talíře. Bez ohledu na to, jak přesní chcete být během hardwarové stavby CyberCannon, nejlepší způsob, jak dosáhnout pokroku, je začít stavět a vymýšlet drobné detaily.

Krok 4: Sestavení elektroniky

Sestavení elektroniky se může na první pohled zdát jako snadný krok ve srovnání s hardwarovou konstrukcí; tuto fázi byste však neměli podceňovat, protože je nesmírně důležitá. Jeden špatně umístěný vodič by mohl zabránit správné funkci CyberCannonu nebo dokonce zničit některé elektrické součásti. Nejlepší způsob, jak postupovat při sestavování elektroniky, je jednoduše sledovat schéma zapojení uvedené na přiložených obrázcích a znovu zkontrolovat, zda nikdy nezaměňujete napájecí a zemnící vodiče. Je důležité si uvědomit, že stejnosměrné motory jsme provozovali na šesti 1,5V dobíjecích AA bateriích místo jedné 9V blokové baterii, jako zbytek elektroniky, protože jsme zjistili, že šest AA baterií poskytuje stejnosměrné motory konzistentnější energii. Jakmile dokončíte montáž elektroniky, stačí nahrát kód Arduino a váš PongMate CyberCannon Mark III bude v provozu.

Krok 5: Arduino kód

Za předpokladu, že jste vše nastavili správně, je přiložený kód Arduino vše, co byste měli potřebovat, než bude CyberCannon připraven k použití. Na začátku souboru jsme napsali komentáře, které vysvětlují všechny příklady a knihovny, které nám pomohly implementovat kód pro různé elektronické komponenty. Tyto zdroje mohou být velmi užitečné pro průzkum, pokud chcete další informace nebo lepší pochopení toho, jak tyto komponenty fungují. Po těchto komentářích najdete definice proměnných pro všechny komponenty používané v našem skriptu. Zde můžete změnit mnoho pevně zakódovaných hodnot, jako jsou hodnoty otáček stejnosměrného motoru, což budete muset provést při kalibraci stejnosměrných motorů s horizontální vzdáleností. Pokud máte předchozí zkušenosti s Arduino, budete vědět, že dvě hlavní části skriptu Arduino jsou funkce setup () a loop (). Funkci nastavení lze v tomto souboru víceméně ignorovat s výjimkou kódu senzoru VL53L1X ToF, který má jeden řádek, kde lze v případě potřeby změnit režim vzdálenosti senzoru. Funkce smyčky je místo, kde se ze senzorů čtou hodnoty vzdálenosti a úhlu pro výpočet horizontální vzdálenosti a dalších proměnných. Jak jsme již zmínili dříve, tyto hodnoty se pak používají k určení hodnot stejnosměrného motoru a hodnot LED voláním dalších funkcí mimo funkci smyčky. Jeden problém, se kterým jsme se setkali, byl ten, že hodnoty pocházející ze senzorů se lišily o značné rozpětí kvůli nesrovnalostem v samotných elektrických součástech. Například bez dotyku s CyberCannon by se hodnoty vzdálenosti a úhlu dostatečně lišily, aby způsobily náhodné oscilace otáček motoru DC. Abychom tento problém vyřešili, implementovali jsme klouzavý průměr, který by vypočítal aktuální vzdálenost a úhel průměrováním z 20 nejnovějších hodnot senzorů. To okamžitě vyřešilo problémy, které jsme měli s nekonzistencí senzorů, a vyhladilo naše výpočty LED a DC motorů. Je třeba zmínit, že tento skript není v žádném případě dokonalý a rozhodně má pár chyb, které je třeba ještě dopracovat. Když jsme například testovali CyberCannon, kód by náhodně zamrzl asi jednou ze tří případů, kdy jsme jej zapnuli. Podrobně jsme prohledali kód, ale nebyli jsme schopni najít problém; takže se nebojte, pokud se vám to stane. Jak již bylo řečeno, pokud se vám podaří najít problém s naším kódem, dejte nám prosím vědět!

Krok 6: Zničte konkurenci

Doufáme, že vám tento Instructable poskytl jasný návod, jak si postavit vlastní CyberCannon, a žádáme vás, abyste se svými přáteli mohli snadno hrát, až je budete hrát na další párty!

Grant Galloway & Nils Opgenorth