В современном ритме жизни не всегда получается поддерживать в доме чистоту. В этом деле поможет современные технологии. Робот-пылесос появился более 15 лет назад. Его типовой внешний вид напоминает крупную шайбу, которая передвигается по комнате по заданному алгоритму или случайным образом (пока на что-нибудь не наткнется) и собирает мусор. Предлагаем вам изучить 2 пошаговые инструкции, позволяющие сделать робот-пылесос своими руками.
Материалы для сборки
Итак, для сборки робота-пылесоса нужно разобраться с его составными частями, пойдем по порядку. Он должен сам передвигаться по комнате, поэтому нужны двигатели, в зависимости от конечной конструкции их должно быть от 2-х до 4-х, а также возможность переключения направления вращения и скорость, значит, нужна плата для управления двигателями. Если вы используете двигатели постоянного тока, то нужна плата с 4-мя транзисторами (H-мост).
Самодельный робот-пылесос должен определять столкновения со стенами и мебелью. Для этого нужно предусмотреть датчики препятствия и концевые выключатели на «бампере». Также нужен сам рабочий орган – пылесос. При этом он должен быть рассчитан на работу от постоянного тока низкого напряжения (например, 12В).
Кроме пылесоса нужна подвижная (вращающаяся) щетка, которая будет отчищать поверхность, поднимать ворс половика, сметать мусор. Для этого нужен еще один или два моторчика.
Система, которая будет всем этим управлять. Простейший вариант на Arduino. Для такой задачи подойдет любая из плат, по размерам удобно разместить вариант Nano или Pro mini.
Идея №1: робот-пылесос из картона
Основа робота делается из плотного картона. Его лучше склеить в пару слоев, а волокна разместить перпендикулярно. Для его технической начинки нужен такой набор деталей:
- Любая плата Arduino.
- Breadboard или простая макетная плата, в принципе можно и без неё, всё просто спаять.
- 2 ультразвуковых датчика расстояния (дальномер).
- Турбина от пылесоса.
- Небольшой двигатель или кулер от компьютера.
- Двигатели с редукторами и колеса.
- Контроллер для двигателя.
- Провода для соединений схемы.
- Аккумуляторы и контроллер заряда.
В качестве питания для робота нужно использовать 3 литиевых аккумулятора. Напряжение каждого из них 3,7 В. Для их заряда нужен контроллер. Например, такой как на фото:
Для управления двигателями привода робота удобно использовать модуль на L298-микросхеме. Схемотехнически это H-мост, вы можете его собрать своими руками из отдельных компонентов, но купить готовую плату будет надежнее. С его помощью вы можете задавать скорость движения робота-пылесоса и изменять направление вращения.
Для регулировки скорости на пин ENA или ENB подаётся ШИМ сигнал, а для задания направления вращения подают разноименные сигналы на IN1 и IN2 для одного двигателя и IN3, IN4 для другого двигателя. При этом если на пине IN1 у нас логическая единица, а на пине IN2 – логический ноль, двигатель крутится в одну сторону, чтобы сменить направление нужно поменять местами 1 с 0. Его нужно собрать с ардуино по такой схеме (пины можно использовать любые, это вы укажете в скетче).
Вот вид с нижней стороны. Два ведущих колеса с угловым редуктором и поворотное колесо:
Теперь нужно собрать схему, которая монтируется на основание. Диаметр основания должен быть около 30 см, чтобы туда влезла и электроника и сам блок пылесоса.
Вместо дальномеров можно использовать вариант с бамперами, которые соединены с концевыми выключателями. При столкновении с препятствием система управления даст сигнал о смене направления движения.
Контактные бампера можно сделать и своими руками, для этого нужен тонкий, но жесткий провод, например от витой пары. Для этого формирует контактную площадку на внутренней стороне бампера из фольги, и закрепляем проводник как это показано ниже. При столкновениях робота-пылесоса с мебелью и стенами они будут соприкасаться. Вам остается отрегулировать расстояние от проволоки до фольги, чтобы добиться нужной чувствительности и исключить ложные срабатывания. На фольгу подается 5В, а провод идёт на вход Ардуино, подтянутый к минусу через резистор на несколько кОм.
Устройство питается от аккумуляторов, для питания системы управления можно применить линейные стабилизаторы типа l7805. Чтобы отрегулировать скорость вращения моторов подойдет понижающий преобразователь, например LM2596.
Самое сложное — это сконструировать и собрать пылесос. Вот его приблизительный чертеж:
Отламываем родные лопасти от кулера, и закрепляем на его роторе турбину от пылесоса. Важно закрепить турбину точно в центре, иначе вы получите дисбаланс и вибрации.
Вот так выглядит обратная сторона турбины, закрепленной на роторе кулера. Закрепить её можно на термоклей или на суперклей
Вот и вся пошаговая инструкция по сборке робота-пылесоса, сделанного из подручных материалов. Алгоритм его работы такой: робот-пылесос едет вперед, пока не встретит препятствие. После столкновения (или приближения, если вы используете УЗ дальномеры) останавливается, отъезжает назад на заданное расстояние, разворачивается на произвольный угол и едет дальше.
Идея №2: почти заводской робот
Предлагаем вашему вниманию не более сложный проект робота-пылесоса. Вот его внешний вид в собранном состоянии:
Система навигации в нем собрана из комплекта 6-ти ИК-датчиков препятствия. На случай, если не сработал ни один из них, то предусмотрены два контактных датчика (концевых выключателя). Система управления двигателями на таком же драйвере с микросхемой L298N. Для его сборки вам понадобится:
- Плата Ардуино, в оригинале использовалась Pro-mini.
- USB-TTL переходник для прошивки этой модели ардуино. Если вы будете использовать Arduino Nano, то он не нужен, т.к. в ней есть возможность прошивки по USB.
- Драйвер для моторчиков L298N.
- Моторчики для колес с редуктором.
- 6 ИК-датчиков.
- Моторчики для турбины (по возможности помощнее).
- Крыльчатка турбины пылесоса.
- Моторчики для щеток могут быть любыми.
- 2 датчика столкновения.
Всё это собрать по такой схеме:
Для сборки цепи питания робота-пылесоса нужны:
- 4 литиевых аккумулятора, подойдут типа 18650.
- 2 преобразователя постоянного напряжения (повышающий и понижающий).
- Контроллер для заряда и разряда 2-х аккумуляторов (искать в интернете по запросу 2s li-ion controller). В схеме используется последовательное включение двух параллельно включенных банок, в итоге их выходное напряжение получается больше 7,4В, а параллельная цепочка нужна для повышения ёмкости и автономности работы.
Вот схема питания этого робота:
Кроме этого нужен пластик (ПВХ) или любой другой материал для корпуса робота, можно его распечатать на 3D-принтере, если у вас есть такая возможность.
Для работы самоделки нужна прошивка, вот пример алгоритма хаотичной уборки, мы взяли его с сети. Ссылка для скачивания скетча: .
В этой статье были рассмотрены 2 конструкции робота-пылесоса, которые можно повторить и собрать своими руками. Сделать автоматическое средство для уборки помещения можно, вложившись в бюджет от 30 до 100 долларов. Самыми дорогими деталями являются аккумуляторы, двигатели и платы ардуино. Если у вас получилось собрать самодельный робот-пылесос или вы придумали другую конструкцию, присылайте примеры в комментарии, будем рады открытому общению!
Современному человеку бывает сложно поддерживать чистоту в доме. Однако техника ушла далеко вперёд; появились роботы-пылесосы, выполняющие уборку в квартире самостоятельно. Они стоят немалых денежных средств, но можно попробовать создать такое приспособление самостоятельно.
Особенности изготовления робота-пылесоса дома
Для изготовления вам нужны хотя бы любительские навыки, потому что процесс производства робота-пылесоса требует затрат времени и терпения. Но готовый прибор поможет вам сэкономить сначала деньги, а потом время и силы, затрачиваемые на уборку.
Теоретические аспекты
Чтобы успешно изготовить робот-пылесос своими руками, необходимо понимать суть его работы изнутри. Давайте рассмотрим несколько правил, соблюдение которых обеспечит правильное функционирование техники:
- Робот должен иметь форму шайбы, диска для правильного хода движения;
- Колесики размещаются по диаметру пылесоса, чтобы он мог осуществлять развороты;
- Центр тяжести наиболее оптимален на колёсах, но может находиться и рядом с ними;
- Средняя скорость аппарата 25–35 см/сек;
- Контактный бампер размером минимум 0,5 от окружности — обязательная составляющая робота-пылесоса;
- Зарядка самодельного роботы должны выполняться от зарядного устройства, нет необходимости в разборке аппарата;
- Пыль и мусор должна собираться в отдельную ёмкость, которую можно вынуть и прочистить.
Как сделать чертёж
Современные интернет-ресурсы позволяют провести сборку робота-пылесоса без чертежей и иных схем. Однако для понимания вами строения аппарата, советуем такой чертёж составить, чтобы наглядно представить внутреннее устройство. Дело в том, что подобрать детали для робота проще, чем грамотно расположить их внутри. Представим вам примерный чертёж будущего чуда техники:
Совет! отметьте на чертеже все составляющего будущего пылесоса и их примерными габаритами. Стрелками укажите направления воздуха и засасывания частиц пыли. Наглядность - один из шагов к успеху будущей сборки.
Для составления схемы давайте определимся, какие составляющие понадобятся в работе:
- Плата Arduino - «головной мозг» будущего робота;
- Турбина от старого пылесоса;
- Двигатель маленького размера (можно взять старый компьютерный кулер);
- Дальномеры — 2 штуки;
- Колёса (желательно 2 обычных и 1 поворотное), двигатели с редукторами;
- Контроллер (для двигателя);
- 3 литиевых аккумулятора;
- Контроллер заряда;
- Провода;
- Плотный картон.
Важно! Если не сможете найти старую турбину - её можно сделать самому из плотного картона. Схема прилагается.
Особенности проведения сборки
Собирая робот пылесос своими руками в домашних условиях, начните работу с организации электропитания. Для этого аккумуляторы зарядите при помощи контролёра. Дальше вам необходимо создать управление двигателями привода аппарата. Лучше всего использовать модуль на микросхеме типа L298. Для регулировки скорости на пин ENA или ENB нужно подать сигнал ШИМ. Чтобы изменить направление вращения, то подайте разноимённые сигналы на IN1 и IN2 для одного, и на IN2 и IN3 для второго двигателя.
Затем двигатель нужно соединить с Arduino. Из картона сделайте круг, затем присоедините к нему колёса (диаметр рассчитывайте под «начинку» - около 30–35 см). С двух сторон используйте обычные колёса, но с угловыми редукторами, а между ними сзади - поворачивающееся колесо для манёвренности.
На изготовленное основание вмонтируйте всю электронику и блок пылесоса. Дальномеры прикрепляем спереди.
Дальнейшим шагом необходимо соорудить турбину, поэтому лопасти компьютерного кулера убираем и приклеиваем в него на термоклей турбину от старого пылесоса. Закрепляйте её точно по центру: нам не нужен дисбаланс.
Боковые стенки пылесоса можете соорудить самостоятельно. Главное, не забывайте: он должен иметь цилиндрическую форму.
Тестирование аппарата
После сборки пылесоса обязательно проверьте его работу. Он должен будет выполнять следующие действия: ехать вперёд до препятствия. Если на пути встречается преграда, то робот отъезжает назад, делает разворот под неопределённым углом и едет в ту сторону. А также не забудьте проверить всасывающую силу аппарата. Если всё работает - вы успешно справились с задачей!
- Попробуйте собрать платформу робота из фанеры Можно использовать и небольшой дискообразный пластиковый таз или контейнер.
- При выборе колёс не нужно брать слишком большие, иначе ваш робот будет ездить на слишком большой скорости.
- Если захотите усовершенствовать пылесос - прикрепите спереди две щётки, которые будут загонять мусор в мусоросборник.
- Вместо дальномеров можно использовать систему бамперов, соединённых с концевыми выключателями.
Эта статья о том, как я собираю свой робот-пылесос. Здесь много фото и видео для тех, кто тоже горит такой идеей.
19 декабря 2014. Интересоваться роботами-пылесосами я начал пять лет назад в 2009 году, наверное после знакомства с Робофорумом. Все эти годы были попытки что-то начать, но так ничего и не было сделано. Пару месяцев назад я активно читал статьи про робот-пылесос и решил окончательно что куплю Керхер RC 4.000. Прошло время, жена часто стала убираться в кухне и в коридоре, меня это начало раздражать, мысль о роботе всё крепчала. Пару вечеров я опять провёл в картинках и форумах о роботах-пылесосах. Наконец решил, что сделаю робота сам!
Цель создать робот-пылесос не хуже промышленно-изготовленного и избавиться от слоя пыли и мелкого мусора в доме. В процессе изучения устройства роботов выяснилось, что они очень шумные, около 60 дБ, в то время как стационарный домашний моющий пылесос шумит около 80 дБ. Мой самодельный робот должен работать максимально тихо, его габариты не должны превышать габаритов заводских роботов и он должен убирать быстро и качественно.
Первым делом надо было решить вопрос со всасывающей турбиной. У меня уже был опыт построения турбин, но все они работали плохо. Для гаража я сделал самодельный пылесос из турбины от старого пылесоса "Ракета". Для робота нужна маленькая турбина, поэтому я начал поиски сначала. Совершенно случайно нашёл на Робофоруме сообщения пользователя Vovan, он поделился чертежом своей турбинки . Не долго мысля я перечертил чертёж и склеил свою турбину.
Турбину я вырезал и склеил из плотного картона при помощи супер-клея за 20 минут. Первые испытания прошли успешно!
20 декабря 2014. Купил сегодня пиллинг для тела:) вобщем-то мне нужна только прозрачная банка с закручивающейся крышкой, содержимое отдал жене. Также купил щетку для одежды с жёстким ворсом, разобрал её, завтра сделаю из неё щётку для своего робота.
В Автокаде сделал наброски расположения элементов в корпусе. Остановился на размерах тазика диаметром 25 см и высотой около 9 см. Пока не понятно влезут ли все элементы, места реально мало, но делать корпус больше не хочется. Поставил сам для себя рамки:)
Вчера в Интернете выписал размеры заводских роботов-пылесосов:
диаметр * высота (см)
36 * 9
32 * 8
32 * 10
30 * 5
22 * 8
Я задумал сделать свой пылесос с циклонным фильтром, поэтому высоту маленькой не сделаешь, её определяет банка для сбора мусора, а вот в диаметре можно выиграть. За циклон конечно спасибо Дайсону, давно пересматриваю его изобретения и даже гаражный пылесос сделал по принципу циклона. Мой фильтр будет простым, без всяких конусов и бешеной мощности всасывания, для первого раза сойдёт.
21 декабря 2014. От половой щётки в гараже отпилил 15 см круглого черенка и сделал из него круглую щётку. Диаметр получился около 70 мм. Размер нереально большой и очень жесткая щетина, не знаю как она себя поведёт, но наверное придётся или переделывать или утяжелять пылесос, потому что щетина будет его подкидывать. Щетину просто вставлял в отверстия без клея, получилось надёжно. Всю конструкцию закрепил на шпильке диаметром 6 мм и по краям два подшипника.
Нашёл в гараже два колеса, не поверите, от пылесоса! Тот самый ручной пылесос в котором не было ничего электрического, только 4 колеса и две щётки приводимые в движение этими колесами. Колёса ждали своего часа около 15 лет:)
Сейчас в Автокаде сделаю очередной чертёж для нескольких деталей, завтра всё вырежу из фанеры и попробую что-нибудь собрать уже на основе.
22 декабря 2014. Очень хочется сделать робот-пылесос своими руками и закончить его до нового года 2015. Вчера ночью на Ютубе посмотрел снова несколько роликов про роботов-пылесосов и в частности два ролика про Дайсон 360 Eye и Fluffy:
После первого видео с роботом Дайсона я понял, что делая своего робота диаметром 25 см и щётку длиной 15 см я буду оставлять грязные места вдоль плинтуса на ширину 5 см. После второго видео мозг вообще перезагрузился и подумал не сделать ли щётку впереди робота?! Что буду делать дальше пока не знаю, тесты покажут.
Итак, сегодня купил новый совок и две щётки с более мягкой щетиной. Совок купил из-за резинки, которая приклеена по краю, она прекрасно подойдёт для моей конструкции.
Геометрию корпуса немного изменил исходя из новых мыслей и новой щётки. Размер робота по прежнему 25 см, но теперь это половина круга и половина квадрата. Ширина щётки 21 см, диаметр около 6 см. Выпилил основание из фанеры 8 мм, прикрепил колёса и щетку, завтра сделаю редуктор и попробую что-нибудь подмести:)
23 декабря 2014. Прикрутил к щётке шестерню и рядом прикрепил редуктор, в качестве пассика использовал резинку для денег, для теста прикрутил шурупом мотор. Ниже на видео тест на 6-ти и 9-ти вольтах.
Скорее всего щётку снова переделаю, слишком короткий ворс и слишком жёстко. Ворс должен быть без пропусков, потому что остаются полосы грязи. В целом зрелищно получилось:)
Прикинул хватит ли мне места на три мотора в корпусе. Два мотора будут крутить два колеса и один щётку. Плюс ко всему много места займут редукторы. Пришла идея заменить шестерёночные редукторы на червячный, может быть сделаю пару тестов.
Всасывающую турбину покрыл два раза слоем эпоксидной смолы, стала как пластиковая. Картон больше не гнётся и если попадёт вода всё будет хорошо. Центрировать не пришлось, крутится идеально. Между тем готовлю основу для мусоросборной банки. Сделал фильтр тонкой очистки из горлышка и крышки от бутылки из под кефира. В качестве фильтрующей ткани взял одноразовый мешок от пылесоса. Пока всё клеится, через пару дней прикручу на основу и снова всё протестирую.
На протяжении работы над роботом постоянно приходит в голову мысль обзавестись 3D-принтером. С трёхмерным принтером было бы куда проще создавать такие детали как мне нужно и с высокой точностью. Когда дрелью сверлишь фанеру сверло может увести или наклон не точно 90 градусов, тут о высокой точности можно только мечтать. К тому же детали из фанеры очень громоздкие, на 3D-принтере всё было бы аккуратненько.
24 декабря 2014. С утра протестировал турбину и банку для сбора мусора, днём повторил эксперимент с более высоким напряжением. Результаты не впечатляют. Фильтр тонкой очистки пришлось пока открутить, потому как через него мощность сильно падает. В банке мусор крутится очень эффектно, но реально мощности всасывания не хватает.
Тест турбины с высоким напряжением.
В эти моменты появилось желание на всё забить, зачем я вообще за это взялся. Сейчас очень легко всё бросить и забыть - так проще всего.
Вечером взял бесколлекторный мотор и начал клеить для него новую турбину по тем же чертежам.
25 декабря 2014. Доклеил вторую турбину для бесколлекторного мотора, хотел протестировать, оказалось мотор вращается не в ту сторону. Завтра пойду в гараж перепаивать провода, а пока всё отложил в сторонку.
26 декабря 2014. Перепаял провода между контроллером и двигателем, получил вращение в нужном направлении. Турбина начала работать, но пару тестов на коленке получились снова печальными. Может быть даже переделаю конструкцию турбины, добавив немного конусности, но об этом позже.
Последние два дня очень мало уделил времени разработкам, постараюсь завтра выделить 4-5 часов.
27 декабря 2014. Решил попробовать собрать червячную передачу для ходовой части робота-пылесоса. На фотках ранее я показывал, что сделать червяка можно из гвоздя и отрезка медной проволоки. Проблема оказалась в процессе припаивания проволоки к гвоздю. Паяльник у меня не очень мощный, поэтому дополнительно гвоздь прогревал на газовой горелке. Однако качественно припаять проволоку так и не получилось, поэтому взял круглый кусок деревяшки и намотал на него проволоку, витки пролил супер-клеем. Червяк получился вполне сносный. Не обращая внимания на овальность деревянной основы и вообще всего блока из фанеры механизм работал нормально, но блин очень медленно.
Было бы неплохо раздобыть готовые пластиковые червячные передачи, а пока отложим это всторонку.
Касаемо будущего потребления энергии моим роботом. Сейчас загвоздка с турбиной, что-то не хочет она сосать как положено даже при снятом фильтре тонкой очистки. Если для турбины использовать обычный коллекторный мотор и питать его напряжением в 12 вольт, то потреблять он будет около 0.6 ампера. Если использовать бесколекторный мотор, то он будет потреблять около одного ампера. Плюс для движения робота будет использовано два колекторых мотора и для щётки ещё один, каждый будет потреблять около 0.3 ампера. Электроника будет тоже что-то потреблять. Итого робот будет "кушать" примерно от 1.6 до 2 ампер, в пиках наверное до 2.5 ампер. Не знаю много это или нет, вроде как промышленные роботы потребляют три и более ампер.
Снова пересмотрел кучу видео и фото по запросу "принцип работы робота-пылесоса". Нашел классную фотку турбины от обычного бытового пылесоса. Прочитал на каком-то форуме, что чем длинее лопасти турбины, тем больший вакуум она может создать за счёт центробежной силы.
28 декабря 2014. Склеил сегодня ещё две турбины, отличаются только толщиной. Лопасти сделал как можно длинее. На фото ниже первая тонкая (5мм высота лопасти) турбина, в работе она очень тихая, но нифига не сосёт:)
Вторая турбина толще (15мм высота лопасти).
Ещё раз в гараже попробовал потаскать щетку по полу, мотор часто затыкается от нагрузки, щетина всё равно получилась очень жесткой, да и диаметр щётки не мешало бы уменьшить. Завтра при любой погоде иду покупать щетку с самой мягкой щетиной, также зайду в магазин с игрушками поищу машинки с червячным редуктором для ходовой части робота.
В гараже протестировал новую турбину с напряжением 12 вольт, подумал что 9 лопастей возможно мало. Дома склеил третью за день турбину с длинными лопастями и количеством 15 штук, фото прилагаю:
Закончился ещё один день. До нового года сделать пылесос уже не успею как планировал, однако хочется верить что всё будет хорошо:)
29 декабря 2014. Пошел сегодня в магазин с игрушками в поисках червячной передачи. По дороге вспомнил про игрушку дочери - конь. Этот конь дочери не очень нравился да и вобщем-то и мне он не очень:) Но зато у него внутри целых два червяка и 4+4 шестерни.
В магазин игрушек я всё таки заглянул, потом во второй и купил там машинку-перевёртыш. Машинку купил не столько за механизм, сколько за её колёса, они взбираются на любые поверхности. Внутри у машинки червячной передачи не оказалось. Колёса вполне возможно я использую для самодельного робота, а пока машинку отдал дочери - она в восторге:)
Днём пришла в голову мысль сделать робот-электровеник, т.е. конструкция та же что и сейчас, только отсутствует турбина, мусор просто собирается в отсек. Когда в магазине искал новую щетку с более мягким ворсом (её так и не купил) случайно увидел это:
Эту крышку я разумеется сразу купил. Это уже готовый корпус робота, по современному прозрачный и даже нет лишних элементов. А на самом деле это "Крышка для микроволновой печи" (диаметр 24.5 см), что ей накрывать и зачем не знаю, но робот должен получиться красивый:) Но об этом уже в другой статье.
Вечером разломал коника, вынул шестерни и прикрутил к своему роботу, получилось классно! Механизм занимает минимум пространства и достаточно силён для передвижения платфомы. Пока собрал не всё, поэтому фотки будут позже. А пока вынашиваю идею как сделать новую щётку, уменьшить её диаметр до 3-4 см и заменить редуктор с шестернями на червячный.
Кстати на заметку, червяка можно вынуть и из других игрушек. Так у нас валялся поломанный слон, но в принципе это не важно, главное это механизм, который во многих игрушках (машинках, танках и других) такой же, смотрите фотки:
Ах да, забыл написать про новую турбину, она оказалась заметно производительнее всех остальных. Для лучшего прохождения воздуха я ещё добавил конус в середину турбины.
05 января 2015. Несмотря на новогодние праздники все предыдущие дни я старался как-то продвинуться в работе. Очень много информации перечитал про 3D-принтеры, если бы был такой принтер в моём арсенале, то давно уже напечатал большую часть деталей. Пока в голове строю планы на будущее как собрать 3D-принтер своими руками.
На сегодняшний день я сделал новую щётку. Взял деревянную палочку диаметром 10 мм и насверлил по спирали отверстий. В отверстия вставлял щетинки и запаивал их с обратной стороны выжигателем по дереву.
Собрал ходовую часть, пока не тестировал, сохнет клей. Новую щётку тоже поставил на место, получилось много косяков, без них никак, всё таки это мой первый робот. Кстати, я отказался от прямоугольной задней части и сделал основу под круглый корпус. Связано моё решение с переосмыслением движения робота, если представить что робот движется вдоль стены и во что-то упирается, то чтобы повернуть ему придётся сделать манёвр с движением назад, потому что квадратный зад будет заносить на стену.
Много времени я потратил на поиск решения для "зрения" робота. Механический бампер меня не очень устраивает, он портит внешний хоть и является самой простой схемой определения препятствий. Я остановился на инфракрасном датчике. Пока нет возможности собрать датчик из-за отсутствия инфракрасных фототранзисторов.
07 января 2015. Вчера до часа ночи собирал робота чтобы хоть как-то его протестировать, поиграться:) В качестве "мозга" используется плата Arduino Pro Mini + моторшилд на микросхемах L293E с обвязкой (эту плату я использовал в своём первом проекте по управлению моторами онлайн через Интернет). Управление осуществляется с пульта от телевизора. Короткое видео:
Конструкция выглядит жидко, на самом деле так и есть, почти все механизмы еле дышат. Сегодня я понял на сколько казалось бы простой робот так сложно сделать. На текущий момент почти во всех узлах у меня проблемы, требуется глобальная переделка почти всего.
Привод колёс на червячной передаче по скорости получился что надо, но его исполнение оставляет желать лучшего. Часть привода размещается в отсеке, где будет движение воздуха с мусором, это долго работать не будет. На колёсах я хотел просверлить отверстия, которые служили бы дополнительным датчиком движения. С одной стороны колеса будет располагаться ИК-светодиод, с другой ИК-фототранзистор. Эта схема при движении робота будет пульсировать, если импульсов нет, значит робот упёрся во что-то и не движется.
Для датчиков приближения я купил ИК-светодиоды и ИК-фототранзисторы, но после тестирования такого ИК-бампера стало ясно, что идея плохая. Датчик реагирует на солнечный свет, а чёрные предметы вовсе не видит. Конструкция имеет право на жизнь, но в более простых самоделках. Кому интересна схема делюсь:
Если к датчику близко поднести руку, то на макетной плате загорается светодиод.
Также я попробовал ультразвуковой датчик. Он прекрасно измеряет расстояние, но только методом "в лоб", если плоскость объекта находится под углом, то показания искажаются. Вобщем даже с таким датчиком бампер у робота нормально работать не будет.
Для управления с пульта использован ИК-приёмник TSOP, какой маркировки не знаю, в принципе можно использовать любой попавшийся. Управлять можно с любого пульта, даже с мобильного телефона, но перед этим необходимо узнать коды нажимаемых кнопок на пульте. В скетче простая схема, которая отправляет код кнопки в монитор порта при нажатии на пульте. Пример подключения и скетч ниже:
Что касается щётки для подметания, получилась она отлично, ширина почти 21 см, при корпусе 25 см. Есть нюансы: ворсинки не восстанавливаются, если их примять. Приводной механизм ничем не закрыт, намотает волос за 3 минуты работы и застопорит. Щётка несъёмная. Мотор очень слабый, но количество оборотов очень даже подходящее, на столе метёт очень эффектно.
Сейчас этот робот-пылесос будет разобран и переосмыслен. Скорее всего диаметр корпуса увеличится на 3 см. Изначально колёса я думал сделать на независимой подвеске, чтобы прятались если вдруг кто-то наступит на робота. Привод колёс всё таки сделаю на шестернях, вместо червяка. Ворс для щётки нужно поискать другой, более эластичный и чтобы держал свою форму. Бампер видимо придётся делать механический. Много вопросов по всасывающей турбине.
Несмотря на все недоработки робот понравился жене, а дочь вообще в восторге:)
Продолжение следует. Так часто писать про робота больше не буду, но фото и видео отчёты хотя бы раз в месяц постараюсь публиковать.
Март 2015. Купил электровеник.
Робот пылесос ещё в проекте!
Science Vetal
Показано, как делать робот-пылесос. Он автоматически объезжает препятствия и пылесосит, при этом собирает бумажки, крошки различного происхождения.
Нужен стандартный набор для arduino машинки. Берём одну arduino uno, драйвер двигателя l298n, датчик приближенности, старый вентилятор и системного блока компьютера. Сначала взял толстую гофрокартон, вырвали снимок кружок, установил вентилятор, размер. Начал вырезать. Размер восьмиугольника должен быть несколько меньше вентилятора. Затем взял вентилятор и попробовал вставить туда в отверстие. Думал, что контур немного растянется. Но так не случилось. Немного подрезал и только после этого получилось установить вентилятор. Высота вентилятора над столом должно получиться небольшой, около 0,5 см. Только при этом он будет хорошо всасывать пыль. Затем установил двигатели и приклеил всё с помощью термоклея. В том числе и вентилятор. Его нужно клеить после того, как установлены моторы, чтобы видеть необходимо высоту. Практика показала, что хорошо будет всасываться мусор, если высота над столом от 0,5 до 1 см. Затем занялся установкой еще одного колеса, чтобы это система стояла на трех колесах. Третье колесо вращается не будет.
Все элементы пылесоса присоединяется с помощью термоклея. Для подобного устройства такой прочности предостаточно.
Кашаса всасывание мусор зависит от скорости работы, она не должна быть большой. Необходимо вставить глаза. Используем датчик ультразвуковой для arduino.
Кнопка установил сбоку, но практика показала, что это не совсем правильное решение, потому что робот сам себя несколько раз отключал. Он ударился о стену именно этой кнопкой. В принципе, это не совсем классический пылесос, потому что обычно используется коробка. А здесь стоит прямо на всасывание. Но это не ухудшает характеристик. Обратите внимание, что мастер взял обычный вентилятор, не предназначен для того, чтобы сосать были. Он просто дует воздух. Поэтому, если вы хотите создать пылесос, который будет сосать не только бумагу, то нужно установить двигатель помощнее. И придать лопастями необходимую для пылесоса конфигурацию. Весь процесс создания робота занял около 3 часов. Как видите, ничего сложного нет. Самое сложное в этом деле, это программирование. В этом случае мастер программируют лишь немного. Он взял свою машину, который объезжает препятствия, и чуть-чуть изменил, чтобы ограничить скорость передвижения робота. Для этого применил шим выводы на arduino и подключил их соответствующим выводом на драйвере двигателя. Кстати, он не такой и маленький расчёт радиатора. Но у него есть большой плюс по сравнению с другими драйверами двигателей. А именно, вывод на 50. Им очень удобно, сервоприводы а также arduino. Если вам не нравится большой размер этого драйвера, то можно просто взять и убрать оттуда радиатор. Дело в том, что при использовании этих двух двигателей, он греется не сильно. Температура не поднимается выше 40 градусов. Схема получает питание с аккумулятора с через выключатель и nano драйвер двигателя. Сюда же подключен и вентилятор.
Автоматизированный пылесос с автономным источником питания, конечно же, не развивает такую , как ручной вариант. Практические испытания показали большую эффективность использования маленькой щетки совместно с всасывающей турбиной. Для уборки по углам передняя часть пылесоса оснащается 2 щетками, которые при работе подгребают мусор к главной.
Питание роботизированной системы можно осуществлять от нескольких аккумуляторов, напряжение на клеммах которых – 12 V (18 V), а его емкость равняется 7 А*ч. Зарядка осуществляется при прямом контакте либо беспроводным способом. Применение последнего увеличивает расходы на комплектующие детали.
Самостоятельный возврат робота к месту зарядки – сложная задача, которую можно решить установкой передающего маяка.
Любая автоматизированная модель собирается на базе контроллера (мозга системы). Поэтому следует изучить язык его программирования для занесения алгоритма команд. Следует также учитывать интуитивную направленность командного интерфейса, что значительно облегчает процесс. Как микроконтроллер, так и используемые датчики часто имеют стандартизированные разъемы для подсоединений, поэтому пайка требуется редко.
Подготовка к практической реализации проекта
Рассмотрим применение вышеизложенных принципов на базе платформы Arduino Mega 2560. Процесс создания будет состоять из нескольких этапов:
- подготовка инструментов и материалов;
- изготовление корпуса с колесами и отделом под мусор, пылесборника и турбины;
- монтаж датчиков и микроконтроллера, моторов с редукторами, аккумулятора, щеток;
- выполнение электрических подключений;
- введение программы в Arduino, определение согласованности датчиков;
- проверка работоспособности робота-пылесоса и его способности заряжаться самостоятельно.
Идея реализуется с помощью следующих материалов и инструментов:
- контроллер Arduino – 1 шт, с драйверами;
- лист фанеры (либо плотный картон) – 1 м.кв;
- колеса – 3 шт;
- провод сечением не более 0,75 мм.кв (подойдет витая пара) – около 2 м;
- блок питания – 4 аккумулятора по 18 V, индикатор заряда к ним, зарядное устройство;
- инфракрасные датчики – 4 шт, контактные – 2 шт;
- электродвигатели: для турбины – 1 шт, вращающий щетку – 1 шт, 2 мотора с редуктором обеспечивают передвижение;
- поливинилхлоридный корпус – 1 шт;
- клей – 1 упаковка, саморезы – 10 шт, скотч – 1 шт, набор магнитов;
- набор отверток и сверл, плоскогубцы, нож канцелярский, карандаш, линейка, шуруповерт, электролобзик.
Сборка робота-пылесоса
Подготовив все необходимое можно приступать к сборке. Она заключается в прохождении вышеописанных этапов.
Важным моментом работы является возвращение бампера в исходное положение после удара о препятствие, то есть достаточная его упругость.
Все детали закрепляются на имеющиеся для этих целей у них разъемы саморезами либо клеем, скотчем. Полученный результат представлен на фотографии:
