Automated Guided Vehicle

In dit stappenplan wordt er uitgelegd hoe een automatisch geleid voertuig (AGV) wordt gemaakt. Het AGV rijdt op twee kabels die op een hoogte boven de grond zijn gespannen. Van deze kabels kan 24V DC gehaald worden die dient als voeding voor het wagentje. Naast rijden, moet het wagentje op een bepaalde plaats een bal op een doel laten vallen. Er wordt o.a. gebruikt gemaakt van een Arduino Uno en een motor shield. In de stuklijst wordt dieper ingegaan op de benodigde onderdelen. Om de werking van de code te begrijpen, is een flowchart bijgevoegd.

Step 1: Benodigdheden

1. Een stevige plaat van ongeveer 1cm dik
2. Lasersnijmachine
3. 24V DC motor
4. Servo
5. Potentiometer
6. Twee PVC buizen met een diameter van 2cm en lengte van ongeveer 30cm
7. Plexiplaat
8. M5 verzonken inbusbouten, moeren en rondellen
9. Kleine houtschroeven <1cm
10. Koperbuis
11. Gelijkrichter
12. Lusterklem
13. Arduino
14. Motor shield L298N
15. 4 wielen gemaakt uit hout
16. 2 staven met een diameter van 4mm en lengte >20cm
17. 2 tandwielen en een aandrijfriem
18. 3D printer
19. Boormachine
20. Materiaal om draad te tappen
21. Inbussleutels
22. Kabeltjes
23. Programma files voor Arduino
24. Bestanden voor lasersnijden en 3D printen
25. Golfbal
26. Secondelijm
27. 5 oplaadbare batterijen AA 1,5v
28. Weerstand 1kΩ
29. Condensator 100µF
30. Drukknop

Step 2: Lasersnijden

Het wagentje is volledig getekend in Autodesk Inventor 2017. Dit heeft als voordeel dat deze bestanden gebruikt kunnen worden voor het lasersnijden van de grondplaat en de steunblokjes. Zet het .rd bestand op een USB-stick en steek deze in het lasersnijmachine. Plaats de gewenste plaat van 1cm dik in het machine en stel alles af. Laat nu de machine zijn werk doen.

Voor de bevestiging van het servo gedeelte maken we gebruik van plexiglas, herhaal dus het lasersnijden, maar nu met een dunnere plaat en het andere .rd bestand.

Er is een .rd bestand gemaakt voor 1 frame en 1 bevestiging en ook voor 6 frames en 6 bevestigingen tegelijk.

In deze eerste stap hebben we al heel wat onderdelen verkregen:

1. De grondplaat met gaten (boren hoeft niet meer)
2. De steunblokjes voor de wielen en voor de servo
3. Onderdelen voor de bevestiging van de koperen buisjes
4. De bevestiging van de motor

Step 3: 3D Printen

Omdat de Arduino Uno op elk moment moet weten op welke positie het wagentje zich bevindt, wordt gebruik gemaakt van een rotary encoder die bevestigd is aan het verlengde van de draaiende as van de motor. Om de bevestiging mogelijk te maken, zijn er twee tussenstukken nodig die 3D-geprint worden. Eén tussenstuk dient voor de verbinding tussen de as van de motor en de as van het tandwiel. Het tweede tussenstuk dient voor de verbinding tussen de as van het tandwiel en de as van de rotary encoder.

Laat de bijgevoegde .stl bestanden 3D printen. (dit duurt maximum 30min)

Step 4: Wielen Monteren

Alle steunblokjes dienen langs onder in het midden voorzien te worden van een gat. Hierin moet draad getapt worden voor een M5 schroef. Verzink de gaten aan de kant waar de kop van de schroeven komen te zitten. Zet de vier steunblokken voor de wielen vast op de grondplaat. Doorheen deze steunblokjes komen de 2 assen waar de wielen op bevestigd dienen te worden. De wielen zitten vast op de as door een kleine radiale inbus schroef (zie foto). Zo wordt voorkomen dat het wiel doorslipt op de as. Opgelet, op de achterste staaf zet je best nu al een tandwiel. Dit tandwiel zal gebruikt worden voor de aandrijving van de as.

Step 5: Valsysteem Monteren

De steunblok waar de staaf die aan de servo bevestigd is doorsteekt, moet onderaan worden voorzien van 2 gaten met schroefdraad. Zet dit blokje vast op de plaat met het grote gat (waar de bal door gaat vallen) in het midden naast het gat (zie foto). Op deze plaat is ook een gat voorzien voor het bevestigen van de servo. Op de servo zelf komt een staafje die door het steunblokje gaat, dit voor het ondersteunen van het balletje. Achteraf zal de servo ervoor zorgen dat deze staaf achteruit wordt getrokken zodat het balletje valt. Het aparte plaatje past perfect in de grondplaat, voor het te klemmen zijn er 4 plexi latjes (zie voorziene gaten) verkregen door het lasersnijden. Het klemmen van deze plaatjes gebeurt met boutverbindingen.

Step 6: Motor Monteren

Het onderdeel dat de motor vasthoudt is gemaakt uit twee stukken die tegen elkaar gelijmd zijn met secondelijm. De reden hiervoor is dat bij ons project maar platen van 1cm dik ter beschikking waren. Het is dus ook mogelijk om dit onderdeel uit een dikkere plaat te lasersnijden. Nadat de lijm gedroogd is, moeten er 2 gaten van 5mm geboord worden (zie foto). Dit onderdeel wordt dan met M5 schroeven en moeren vastgemaakt op de grondplaat. Maak hiervoor gebruik van rondellen zodat de krachten verdeeld worden en het stuk niet beschadigd wordt. Vergeet niet de motor tussen het voorziene gat vast te klemmen.

Step 7: Voeding: 24V DC Van De Kabels

Om de motor van spanning (24V) te voorzien, sleept er aan elke kant een koperen buisje over de kabels. Tussen de metalen bevestiging van de koperen buisjes zit een kabel geklemd. Via deze kabels wordt de spanning verdeeld. In de blokjes die op de grondplaat bevestigd zijn, moet draad getapt worden (M5). Die blokjes worden op dezelfde manier bevestigd op de grondplaat zoals die van de wielen. Tegen de koperen buisjes wordt aan beide kanten een relatief grote rondel voorzien om de kabel te begeleiden.

Step 8: Voeding 5V Arduino

Om de Arduino te voeden worden oplaadbare batterijen van 1,5V gebruikt. Vijf batterijen zitten achter elkaar in een PVC buis. De buis is langs de zijkanten afgeschuind om ze makkelijk te kunnen bevestigen op de grondplaat met twee korte vijzen. Ook wordt langs één kant van de buis een dwars gat gemaakt waar een bout doorgestoken wordt. Deze bout houdt de batterijen tegen. Langs de andere kant van de buis wordt hetzelfde gat gemaakt zodat ook hier de batterijen worden tegengehouden. Dit laatste gat moet wel een sleuf zijn zodat deze bout aangespannen kan worden met een rekker (zie foto). Dit aanspannen zorgt ervoor dat de batterijen contact blijven maken.

Langs de andere zijde van het valsysteem wordt een tweede identieke PVC buis gezet. Die wordt later gebruikt om kabels door te trekken.

Step 9: Arduino En Motor Shield

De Arduino en motor shield kunnen met houtschroeven op de grondplaat bevestigd worden (zie foto). Plak een klein breadboard in de buurt van de Arduino.

Step 10: Rotary Encoder

Op de as van de motor wordt via een 3D geprint koppelstuk (zie stap 3) een kleine as gemonteerd. Vervolgens wordt hierop een tandwiel gezet. Daarna wordt langs de andere kant van het tandwiel weer een koppelstuk gezet dat de verbinding met de as van de rotary encoder maakt. De rotary encoder is bevestigd op de grondplaat via een metalen plaatje.

De 3D geprinte onderdelen zet je in elkaar en bevestig je op de potentiometer. Vergeet het tandwieltje niet, dit tandwiel zit nog op een kleine as die nog toegevoegd dient te worden. De potentiometer wordt met een aluminium plaatje op de grondplaat bevestigd. Zie foto.

Step 11: Bedrading

Op de bijgevoegde tekening staat eenvoudig weergegeven hoe je alles moet bekabelen. Op de grondplaat zijn gaten voorzien om kabels door te steken naar de onderkant door de PVC buis.

(De 9V batterij verwijst naar de bronvoeding die eigenlijk 24V is.)

Step 12: Programma Code

Gebruik het bijgevoegde programma voor het aansturen van de AGV.