Máy Pong Bia Tối Thượng - PongMate CyberCannon Mark III: 6 bước (kèm hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Giới thiệu

PongMate CyberCannon Mark III là công nghệ bia pong mới nhất và tiên tiến nhất từng được bán cho công chúng. Với CyberCannon mới, bất kỳ người nào cũng có thể trở thành người chơi đáng sợ nhất tại bàn beer pong. Sao có thể như thế được? Vâng, CyberCannon Mark III kết hợp Hệ thống phóng hiện đại, Hệ thống điều khiển bay phụ trợ và Hệ thống hiệu chỉnh mục tiêu để đảm bảo rằng mỗi quả bóng bàn được bắn với độ chính xác cao nhất có thể. Đây là cách nó hoạt động:

Hệ thống phóng của PongMate bao gồm một cơ chế tải và bắn được thiết kế bởi các kỹ sư cấp cao nhất của Đức và Mỹ và đảm bảo hiệu quả tối đa trên bàn. Nạp bóng, nhấn nút và bắn. SG90 180 độ Servo sẽ đảm bảo bóng được đẩy chính xác vào vị trí để có một cú đánh tối ưu. Để đảm bảo rằng bạn không bao giờ cạn kiệt nước trong bữa tiệc và tiếp tục duy trì thành tích của mình, Hệ thống khởi chạy của PongMate CyberCannon Mark III chạy trên không phải 2, không phải 4, mà đúng trên 6 pin AA có thể sạc lại, xung nhịp tối đa 9V và 6600 mA, để cấp nguồn cho cả DC-Motors.

Hệ thống điều khiển bay phụ trợ sử dụng công nghệ cảm biến và laser hiện đại để tính toán quỹ đạo tối ưu cho quả bóng bàn. Với sự trợ giúp của cảm biến gia tốc và thời gian bay, PongMate CyberCannon Mark III có thể tính toán vị trí chính xác của người dùng đối với cốc mục tiêu.

Để hướng dẫn người dùng một cách trực quan đến độ cao và góc chụp chính xác, Hệ thống Hiệu chỉnh Ngắm được thiết kế với mức trọng lực và giao diện 5 đèn LED để đảm bảo rằng đã đạt được vị trí thích hợp trước khi phóng.

PongMate CyberCannon Mark III không hoàn toàn là một thiết bị kỹ thuật. Hàng nghìn giờ nghiên cứu đã được đầu tư vào thiết kế tiện dụng của sản phẩm. Dây đai Velcro của Ý được khâu bằng tay được tích hợp vào tấm đế bằng gỗ nguyên khối và điều chỉnh để phù hợp với mọi kích thước cánh tay. Một tay cầm kích hoạt chắc chắn được gắn bên dưới Hệ thống điều khiển bay phụ trợ để cung cấp một tay cầm ổn định, ngay cả sau một vài panh loại tốt nhất của Stuttgart.

Vì vậy, nếu bạn muốn chơi beer pong giỏi, nếu bạn muốn nằm trong đội chiến thắng và nếu bạn muốn gây ấn tượng với mọi người trong bữa tiệc, thì bạn cần PongMate CyberCannon Mark III và bạn sẽ không bao giờ bỏ lỡ một cú sút nào lần nữa.

Bước 1: Phần cứng và Điện tử

Dưới đây, bạn có thể tìm thấy tất cả phần cứng, linh kiện điện tử và công cụ cần thiết để tạo PongMate CyberCannon Mark III. Phần Điện tử được chia thành bốn phần phụ - Bộ phận Điều khiển, Hệ thống Khởi động, Hệ thống Điều khiển Chuyến bay Phụ trợ và Hệ thống Hiệu chỉnh Mục tiêu - để hiển thị những thành phần nào cần thiết cho các bộ phận khác nhau của CyberCannon. Liên kết đến các tùy chọn mua cho tất cả các thành phần điện tử đã được cung cấp; tuy nhiên, chúng tôi không xác nhận cụ thể bất kỳ nhà bán lẻ nào được liên kết.

Phần cứng

Ống thoát nước PVC 15-20cm (Ø 50 mm)

Dây cáp 4x

Tấm ván ép 600x400mm (4mm)

1x bản lề cửa

1m Velcro Fastener

Ống PVC 12cm (Ø 20 mm)

Keo dán gỗ

Keo siêu dính

Băng điện

Vít gỗ 8x M3

Vít gỗ 8x M2

2x M4 50mm Bolt

2x máy giặt

Tay áo ren 4x M4 18mm

2x M4 Bolt Nut

Thiết bị điện tử

Bộ điều khiển

Arduino Uno

Mini Breadboard

Dây nhảy

Bộ giữ pin

Cáp kết nối pin 2x

6x pin AA có thể sạc lại (mỗi pin 1,5V)

Pin khối 9v

Công tắc nút bấm

Hệ thống khởi chạy

2x Động cơ DC 6-12V

IC điều khiển động cơ L293D

Động cơ Servo

Nút khởi chạy

Bánh xe cao su xốp 2x (45mm)

Ổ cắm giảm 2x (Ø 2 mm)

Hệ thống điều khiển chuyến bay phụ trợ

Gia tốc kế MPU-6050

Cảm biến thời gian bay (ToF) VL53L1X

Mô-đun cảm biến laser ANGEEK 5V KY-008 650nm

Hệ thống hiệu chuẩn nhắm mục tiêu

Mức trọng lực 2D

Đèn LED RGB 5x 8bit WS2812

Europlatine (Hàn) hoặc Breadboard

Công cụ

Máy cắt hộp

Nhìn thấy

Cái vặn vít

Kim xỏ chỉ

Sắt hàn & vật liệu hàn *

* Breadboard là một giải pháp thay thế cho hàn.

Bổ sung

2x bóng bàn

20x Cúp đỏ

Bia (hoặc nước)

Bước 2: Logic

Logic đằng sau PongMate CyberCannon Mark III là đơn giản hóa mối quan hệ giữa các biến của hệ thống và tốc độ động cơ DC để bắn từng quả bóng bàn theo khoảng cách chính xác. Nếu CyberCannon là một bệ phóng đứng yên với một góc cố định, thì phép tính tốc độ động cơ DC sẽ là một mối quan hệ khá đơn giản giữa khoảng cách của bệ phóng tới cốc và công suất được cung cấp cho động cơ. Tuy nhiên, vì CyberCannon là một cỗ máy được gắn trên cổ tay, nên khoảng cách thẳng đứng từ bệ phóng đến cốc và góc phóng sẽ cần được xem xét ngoài khoảng cách ngang khi tính toán tốc độ động cơ DC. Việc tìm ra giải pháp chính xác cho một hệ thống bốn biến chỉ có thử và sai theo ý của chúng ta sẽ là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn và tẻ nhạt. Tuy nhiên, giả sử chúng ta có thể tìm thấy mối tương quan này, sự không nhất quán nhỏ của giá trị phóng và cảm biến sẽ vẫn tạo ra đủ độ chính xác trong hệ thống của chúng ta và không có ý nghĩa gì khi thêm quá nhiều độ chính xác vào tính toán tốc độ động cơ DC. Cuối cùng, chúng tôi quyết định rằng tốt nhất nên thử và loại bỏ càng nhiều biến số càng tốt để tốc độ động cơ DC có thể được xác định một cách hợp lý thông qua thử và sai và tạo ra kết quả dễ hiểu cho người dùng. Ví dụ, người dùng dễ hiểu hơn là tốc độ động cơ DC tăng khi khoảng cách ngang tăng và giảm khi khoảng cách ngang giảm. Nếu phương trình cho tốc độ động cơ DC có quá nhiều biến thì sẽ không trực quan về cách tính tốc độ động cơ DC.

Một lần nữa, các biến chính trong hệ thống của chúng tôi là khoảng cách ngang, khoảng cách dọc, góc phóng và tốc độ động cơ DC. Để tạo ra kết quả phù hợp nhất, chúng tôi quyết định loại bỏ khoảng cách thẳng đứng và góc phóng khỏi tính toán tốc độ động cơ DC bằng cách cố định các biến này. Bằng cách hướng dẫn người dùng đến độ cao và góc chính xác với Hệ thống hiệu chỉnh mục tiêu, chúng tôi có thể sửa khoảng cách thẳng đứng và góc phóng. Cụ thể, khoảng cách thẳng đứng chính xác được chỉ định khi ba đèn LED ở giữa của giao diện năm đèn LED chuyển sang màu xanh lục và góc phóng chính xác được chỉ định khi các bong bóng trên mức trọng lực hai trục nằm ở giữa các đường màu đen. Tại thời điểm này, các biến còn lại duy nhất là khoảng cách ngang và tốc độ động cơ DC. Điều đó đang nói, khoảng cách ngang cần được tính toán từ dữ liệu cảm biến vì khoảng cách ngang không thể được đo trực tiếp. Thay vào đó, khoảng cách trực tiếp từ bệ phóng đến cốc và góc từ mặt phẳng ngang có thể được đo và sử dụng để tính toán khoảng cách theo phương ngang. Chúng tôi sử dụng Cảm biến ToF VL53L1X để đo khoảng cách từ bệ phóng đến cốc và Máy đo gia tốc MPU-6050 để đo góc từ mặt phẳng ngang. Toán học đằng sau phép tính này rất đơn giản và có thể được nhìn thấy trong hình ảnh đính kèm trong phần này. Về cơ bản, công thức duy nhất cần thiết để tính toán khoảng cách ngang từ hai kết quả cảm biến này là Định luật Sines.

Khi đã tính được khoảng cách ngang, việc duy nhất cần làm là tìm mối tương quan giữa khoảng cách này và tốc độ động cơ DC, điều mà chúng tôi đã giải quyết bằng cách sử dụng thử và sai. Biểu đồ của các giá trị này có thể được nhìn thấy trong hình ảnh đính kèm. Chúng tôi mong đợi rằng mối quan hệ giữa khoảng cách ngang và tốc độ động cơ DC sẽ là tuyến tính, nhưng chúng tôi rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng nó thực sự đi theo một đường cong giống với hàm gốc khối lập phương hơn. Sau khi được xác định, các giá trị này được mã hóa cứng vào tập lệnh Arduino. Quá trình thực hiện cuối cùng của tất cả các phần này có thể được xem trong video này tại đây, nơi giao diện đèn LED thay đổi để chỉ ra chiều cao tương đối so với mục tiêu và có thể nghe thấy tốc độ động cơ DC thay đổi với các giá trị đầu vào khác nhau từ các cảm biến.

Bước 3: Xây dựng phần cứng

Điều thú vị về cấu tạo phần cứng của PongMate CyberCannon Mark III là bạn có thể thực hiện nhanh chóng và thô sơ với nó ở nhà hoặc ổn định và chính xác với máy CNC hoặc máy in 3D. Chúng tôi đã chọn tùy chọn đầu tiên và sử dụng máy cắt hộp để cắt các tấm ván ép 4 mm cho thiết kế của chúng tôi; tuy nhiên, chúng tôi đã cung cấp bảng linh kiện CNC nếu bạn muốn theo đuổi tùy chọn này. Các lớp của ván ép được thiết kế để các thành phần khác nhau của CyberCannon có thể được tích hợp nhiều nhất có thể. Ví dụ: tấm cơ sở của Hệ thống khởi chạy có các vết cắt cho Arduino, pin, breadboard và dây đai Velcro, trong khi tấm cơ sở của Hệ thống điều khiển bay phụ trợ có các vết cắt tạo đường hầm cho các dây cảm biến và ẩn các bu lông gắn tay cầm kích hoạt. Khi bạn đã cắt tất cả các mảnh từ các tấm ván ép, bạn có thể dán chúng lại với nhau để tạo thành các tấm cơ sở của CyberCannon. Khi dán, chúng tôi nghĩ rằng điều quan trọng là phải thực sự kiểm tra xem mọi thứ đã được xếp chính xác hay chưa và cũng đề nghị bạn sử dụng kẹp hoặc một vài cuốn sách để tạo áp lực trong khi các miếng dán khô. Trước khi bạn bắt đầu gắn các thành phần dễ vỡ hơn như ống phóng và thiết bị điện tử, chúng tôi khuyên bạn nên khâu trên dây đai Velcro vì bạn có thể cần lật tấm đế để lắp dây đai và giúp việc may dễ dàng hơn. Đường ống phóng phải được cắt để phù hợp với các bánh xe mà bạn có thể mua và cho phép động cơ servo hoạt động đúng cách để đẩy quả bóng vào các bánh xe. Chúng tôi khuyên bạn nên đặt các bánh xe hơi nhỏ để chúng có thể được đặt gần nhau hơn đường kính của quả bóng bàn, điều này mang lại một cú đánh mạnh mẽ và ổn định hơn. Tương tự như vậy, điều quan trọng là các động cơ DC phải được giữ chặt và không di chuyển khi quả bóng bị ép giữa các bánh xe; nếu không, quả bóng sẽ mất đi sức mạnh và độ chắc chắn. Chúng tôi cũng khuyên bạn nên đảm bảo rằng tất cả các vít bạn đã mua đều vừa vặn với các lỗ của linh kiện điện tử để bạn không làm hỏng chúng và bạn kiểm tra kỹ để đảm bảo rằng không có xung đột vít giữa các bộ phận khác nhau mà bạn đang vặn vào đế. tấm. Bất kể bạn muốn chính xác đến mức nào trong quá trình xây dựng phần cứng của CyberCannon, cách tốt nhất để đạt được tiến bộ chỉ là bắt đầu xây dựng và tìm ra các chi tiết nhỏ trong quá trình thực hiện.

Bước 4: Lắp ráp điện tử

Ban đầu, lắp ráp thiết bị điện tử có vẻ là một bước dễ dàng so với cấu tạo phần cứng; tuy nhiên không nên coi thường giai đoạn này vì nó vô cùng quan trọng. Một dây không đúng vị trí có thể ngăn CyberCannon hoạt động bình thường hoặc thậm chí phá hủy một số thành phần điện. Cách tốt nhất để lắp ráp thiết bị điện tử là chỉ cần làm theo sơ đồ mạch điện được cung cấp trong các hình ảnh đính kèm và kiểm tra kỹ để đảm bảo rằng bạn không bao giờ kết hợp nguồn điện và dây nối đất. Điều quan trọng cần lưu ý là chúng tôi đang chạy động cơ DC trên sáu pin AA có thể sạc lại 1,5V thay vì một pin khối 9V như các thiết bị điện tử còn lại vì chúng tôi nhận thấy rằng sáu pin AA cung cấp năng lượng ổn định hơn cho động cơ DC. Khi bạn đã hoàn thành việc lắp ráp thiết bị điện tử, tất cả những gì bạn phải làm là tải lên mã Arduino và PongMate CyberCannon Mark III của bạn sẽ được thiết lập và chạy.

Bước 5: Mã Arduino

Giả sử bạn đã thiết lập mọi thứ chính xác, thì mã Arduino đính kèm là tất cả những gì bạn cần trước khi CyberCannon sẵn sàng sử dụng. Ở phần đầu của tệp, chúng tôi đã viết các nhận xét giải thích tất cả các ví dụ và thư viện mà chúng tôi đã sử dụng để giúp chúng tôi triển khai mã cho các thành phần điện tử khác nhau. Những tài nguyên này có thể rất hữu ích để nghiên cứu nếu bạn muốn biết thêm thông tin hoặc hiểu rõ hơn về cách hoạt động của các thành phần này. Sau những nhận xét này, bạn sẽ tìm thấy các định nghĩa biến cho tất cả các thành phần đang được sử dụng trong tập lệnh của chúng tôi. Đây là nơi bạn có thể thay đổi nhiều giá trị được mã hóa cứng như giá trị tốc độ động cơ DC mà bạn sẽ cần thực hiện khi hiệu chỉnh động cơ DC với khoảng cách nằm ngang. Nếu bạn đã từng có kinh nghiệm với Arduino trước đây, bạn sẽ biết rằng hai phần chính của một tập lệnh Arduino là hàm setup () và loop (). Chức năng thiết lập ít nhiều có thể bị bỏ qua trong tệp này ngoại trừ mã cảm biến VL53L1X ToF, có một dòng trong đó chế độ khoảng cách của cảm biến có thể được thay đổi nếu muốn. Chức năng vòng lặp là nơi các giá trị khoảng cách và góc được đọc từ các cảm biến để tính toán khoảng cách ngang và các biến số khác. Giống như chúng tôi đã đề cập trước đó, các giá trị này sau đó được sử dụng để xác định tốc độ động cơ DC và các giá trị LED bằng cách gọi các hàm bổ sung bên ngoài hàm vòng lặp. Một vấn đề mà chúng tôi gặp phải là các giá trị đến từ các cảm biến sẽ thay đổi một biên độ đáng kể do sự không nhất quán trong bản thân các bộ phận điện. Ví dụ, nếu không chạm vào CyberCannon, cả giá trị khoảng cách và góc sẽ thay đổi đủ để khiến tốc độ động cơ DC dao động ngẫu nhiên. Để khắc phục sự cố này, chúng tôi đã triển khai giá trị trung bình lăn sẽ tính toán khoảng cách và góc hiện tại bằng cách lấy trung bình trên 20 giá trị cảm biến gần đây nhất. Điều này ngay lập tức khắc phục các vấn đề mà chúng tôi đang gặp phải với sự không nhất quán của cảm biến và làm trơn tru các tính toán về đèn LED và động cơ DC của chúng tôi. Cần lưu ý rằng kịch bản này không có nghĩa là hoàn hảo và chắc chắn có một số lỗi vẫn cần được khắc phục. Ví dụ: khi chúng tôi đang thử nghiệm CyberCannon, mã sẽ đóng băng ngẫu nhiên khoảng một trong ba lần chúng tôi bật nó lên. Chúng tôi đã xem xét toàn bộ mã nhưng không thể tìm ra vấn đề; vì vậy, đừng lo lắng nếu điều này xảy ra với bạn. Điều đó đang được nói, nếu bạn quản lý để tìm thấy vấn đề với mã của chúng tôi, vui lòng cho chúng tôi biết!

Bước 6: Phá hủy cuộc thi

Chúng tôi hy vọng rằng Có thể hướng dẫn này đã cung cấp một hướng dẫn rõ ràng để bạn xây dựng một CyberCannon của riêng mình và chỉ yêu cầu bạn dễ dàng với bạn bè của mình khi bạn chơi họ ở bữa tiệc tiếp theo!

Grant Galloway & Nils Opgenorth