Til det moderne mennesket Det kan være vanskelig å holde hjemmet rent. Teknologien har imidlertid kommet langt; Robotstøvsugere har dukket opp som rengjør leiligheten uavhengig. De koster mye penger, men du kan prøve å lage en slik enhet selv.
Funksjoner ved å lage en robotstøvsuger hjemme
For produksjon trenger du minst amatørferdigheter, fordi prosessen med å produsere en robotstøvsuger krever tid og tålmodighet. Men en ferdig enhet vil hjelpe deg å spare penger først, og deretter tid og krefter brukt på rengjøring.
Teoretiske aspekter
For å lykkes med å lage en robotstøvsuger med egne hender, må du forstå essensen av arbeidet fra innsiden. La oss se på noen få regler, hvis overholdelse vil sikre riktig funksjon av utstyret:
- Roboten må ha form som en skive eller skive for riktig bevegelse;
- Hjulene er plassert langs diameteren på støvsugeren slik at den kan gjøre svinger;
- Tyngdepunktet er mest optimalt på hjulene, men kan også være i nærheten av dem;
- Den gjennomsnittlige hastigheten til enheten er 25–35 cm/sek.
- En kontaktstøtfanger som måler minst 0,5 fra omkretsen er en obligatorisk komponent i en robotstøvsuger;
- Lader hjemmelagde roboter må utføres fra lader, det er ikke nødvendig å demontere enheten;
- Støv og rusk skal samles i en separat beholder som kan fjernes og rengjøres.
Hvordan lage en tegning
Moderne Internett-ressurser lar deg sette sammen en robotstøvsuger uten tegninger eller andre diagrammer. Men for at du skal forstå strukturen til apparatet, anbefaler vi deg å tegne en slik tegning for å visualisere intern organisasjon. Faktum er at det er enklere å velge deler til en robot enn å ordne dem riktig inne. La oss presentere deg en omtrentlig tegning av fremtidens teknologimirakel:
Råd! Merk på tegningen alle komponentene til den fremtidige støvsugeren og deres omtrentlige dimensjoner. Bruk pilene for å angi retningen for luft- og støvpartikkelsuging. Synlighet er ett av trinnene for å lykkes med en fremtidig forsamling.
For å tegne et diagram, la oss bestemme hvilke komponenter som vil være nødvendige i arbeidet:
- Arduino-brettet er "hjernen" til fremtidens robot;
- Turbin fra en gammel støvsuger;
- Motor liten størrelse(du kan ta en gammel datamaskinkjøler);
- Avstandsmålere - 2 stykker;
- Hjul (helst 2 vanlige og 1 svivel), motorer med girkasser;
- Kontroller (for motor);
- 3 litiumbatterier;
- ladekontroller;
- Ledninger;
- Tykk papp.
Viktig! Hvis du ikke finner en gammel turbin, kan du lage den selv av tykk papp. Diagrammet er vedlagt.
Funksjoner av forsamlingen
Når du setter sammen en robotstøvsuger med egne hender hjemme, start med å organisere strømforsyningen. For å gjøre dette, lad opp batteriene ved hjelp av kontrolleren. Deretter må du opprette kontroll over enhetens drivmotorer. Det er best å bruke en modul på en brikke av typen L298. For å justere hastigheten må du bruke et PWM-signal til ENA- eller ENB-pinnen. For å endre rotasjonsretningen, bruk motsatte signaler til IN1 og IN2 for en motor, og til IN2 og IN3 for den andre motoren.
Da må motoren kobles til Arduinoen. Lag en sirkel av papp, og fest deretter hjul til den (beregn diameteren for "fyllingen" - omtrent 30–35 cm). Bruk vanlige hjul på begge sider, men med vinkelgir, og mellom dem bak er det et dreiehjul for manøvrerbarhet.
Monter all elektronikk og støvsugerenheten på den produserte sokkelen. Vi fester avstandsmålere foran.
Neste trinn er å bygge en turbin, så vi fjerner bladene på datamaskinkjøleren og limer en turbin fra en gammel støvsuger inn i den med varmt lim. Sikre det nøyaktig i sentrum: vi vil ikke ha ubalanse.
Du kan bygge sideveggene til støvsugeren selv. Det viktigste, ikke glem: den må ha en sylindrisk form.
Tester enheten
Etter at du har satt sammen støvsugeren, sørg for å kontrollere funksjonen. Han skal oppfylle følgende handlinger: kjør frem til et hinder. Hvis det støtes på et hinder på veien, beveger roboten seg tilbake, gjør en helomvending i en usikker vinkel og går i den retningen. Og ikke glem å sjekke sugekraften til enheten. Hvis alt fungerer, har du fullført oppgaven!
- Prøv å sette sammen en robotplattform av kryssfiner. Du kan også bruke en liten skiveformet plastkum eller beholder.
- Når du velger hjul, ikke velg for store, ellers vil roboten kjøre i for høy hastighet.
- Hvis du vil forbedre støvsugeren din, fester du to børster foran som vil skyve rusk inn i søppeldunken.
- I stedet for avstandsmålere kan du bruke et system med støtfangere koblet til grensebrytere.
Akkurat som appetitten våkner mens man spiser, vokser også ønsket om å skape med antall fullførte prosjekter. Og konsekvent bruk av lærte teknologier øker interessen og kvaliteten. Denne historien begynte med at jeg satte sammen en 3D-printer 3D MC3 Master v1.1 og laget bevegelige ører med en reaksjon på lyd.
Men så ville jeg ikke bare skape noe underholdende, men også nyttig. Derfor begynte jeg å jobbe med å lage min egen robotstøvsuger, og jeg oppfordrer hele Habra-fellesskapet til å koble seg til og hjelpe et sted med råd, og et sted med logikk og erfaring.
Vel, siden jeg allerede har en 3D-printer, vil jeg skrive ut så mange deler som mulig selv. Og jeg fant Arduino Mega 2560-kontrolleren og aktuatorene på MASTER KIT-nettstedet. Men vi kommer tilbake til maskinvaren senere, men først må vi forstå logikken i bevegelsen og handlingene til støvsugerroboten.
Reglene for å lage robotstøvsugere ble etablert empirisk (ikke mine):
1. Roboten må være rund form, lav sylinder.
2. Hjulene må ha en diameter slik at de kan snu på stedet.
3. Ratt trenger ikke motor
4. Hovedsaken er at roboten kan samle søppel i seg selv
5. Du kan ikke klare deg uten en kontaktstøtfanger, den må dekke minst halvparten av robotens omkrets
6. Robotens tyngdepunkt bør være nær hjulene, ideelt sett sammenfalle med dem - for bedre trekkraft.
7. Roboten må lades fra ladestasjonen uten å ta ut batteriene
8. Søppelbeholderen skal være lett å fjerne.
Bevegelsesalgoritme
Det er to hovedmåter å flytte robotstøvsugere og så langt har ingen av metodene vist seg helt overlegne. Den første er å bevege seg i en avviklingsspiral. Den andre metoden er å bevege seg i et sikksakkmønster. 
Dette tar ikke hensyn til konstruksjonen av et kart over rommet fra bilder, og all bevegelse skjer utelukkende basert på sensoravlesninger. Det neste som må tas i betraktning er å overvinne og unngå hindringer. For dette er det best å bruke støtfangere og kontaktsensorer. For hvis det er et tynt stolben langs ruten, kan strålene fra flere sensorer passere. Når du kolliderer med en stor støtfanger, forstår kontrolleren hvilken side hindringen er på og går rundt den.
Rengjøring
Hvis en konvensjonell støvsuger krever sitt på grunn av en kraftig pumpe og høy sugekraft, kan samme kraft oppnås med en liten støvsuger med autonom strømforsyning er ikke mulig. Erfaring har vist at kombinasjonen av en liten børste og en sugeturbin er mest effektiv. I tillegg, siden enheten er en vaskemaskin, for å plukke opp rusk fra hjørnene, er to roterende børster plassert i den fremre delen, og kaster rusk mot den store hovedbørsten.
Drivkraft
Den beste bevegelseshastigheten vil være 25-35 cm per sekund. Det er ikke for raskt å få alt sammen og ikke for tregt til at batteriet varer i et meningsfylt rom. De mest brukte er fjærbelastede girkasser med motorer. Dette gjøres for å stoppe bevegelsen hvis støvsugeren faller, henger eller løftes. Jeg tror det ville være riktig å bruke trinnmotorer, siden dette lar deg stille inn bevegelseshastigheten programmatisk, uten å bruke girkasser som tar strøm. Overføringen til hjulene vil være direkte eller belte. Støvsugeren vil kun ha 5 motorer: 2 for hjulene, en for hovedbørsten, en for de to roterende børstene på sidene, en for sugeturbinen.
Ernæring
Det er planlagt å drive hele systemet fra et gelbatteri med en spenning på 12V og en kapasitet på 7 Ah. Det vil si et standard batteri fra en UPS. Den har fordelen av å ha nok kapasitet til å få jobben gjort, den er billig og lett tilgjengelig, og den er tung nok til å holde støvsugeren mot gulvet. Det er to hovedlademetoder: induksjon og direkte kontakt. Til tross for alle fordelene med direkte kontakt, bestemte jeg meg for å spille for trådløs lading: dels fordi det er tryggere (og jeg har nysgjerrige katter), dels fordi jeg ikke ønsker å håndtere problemet med oksiderte eller løse kontakter senere. Heldigvis fant jeg et flott 12V trådløst ladersett, PW-WL-12. En strøm på 350 mA vil lade batteriet helt utladet på 10 timer, noe som er litt mye, og batteriet kan ikke tømmes slik. Derfor bestemte jeg meg for å skaffe to av disse laderne og installere dem på bunnen og toppen av dekselet, noe som gir en dobbel ladestrøm på 700 mA.
Sensorer
For at roboten skal kunne navigere i rommet, ikke falle ned trappetrinn og ikke kjøre inn i vegger, kreves det Tilbakemelding. Dette vil bli implementert med et stort antall sensorer. f.eks. infrarøde sensorer avstandene vil ikke tillate deg å komme nær veggen og skrape den. Hvis det er en liten gjenstand på vei som ikke faller inn i synsfeltet til sensorene, utløses kontaktsensorer i støtfangerne. I tillegg vil infrarøde sensorer på underkanten hindre roboten i å falle hvis det er tomt under forkanten. Dessuten må et par sensorer plasseres på hjulene slik at enheten slutter å fungere når den løftes opp fra gulvet.
Følgende sensorer vil bli brukt: IR - for måling av avstand, kontakt - for støtfangere og hjul.
Gå tilbake til basen
En av de vanskeligste oppgavene som alle robotskapere prøver å oppnå, er å gå tilbake til sin egen ladebase. Og det er bra når rommet er strengt kvadratisk eller rektangulært. I dette tilfellet er det nok å installere basen i et hjørne eller flytte den til veggen, og mekanismen for å gå tilbake til basen blir ekstremt enkel: gå langs veggen med den ene siden til roboten treffer basen. Men så snart du legger til møbler eller har flere åpninger til andre rom, blir oppgaven umiddelbart mer komplisert. Jeg bestemte meg for å bruke et radiofyr for å bestemme avstanden til basen. Når du beveger deg bort, tones signalet ut, og når du kommer nærmere, blir det høyere. Min metode for å søke etter en base vil være basert på dette.
Programmering og lodding
Jeg ønsket i utgangspunktet ikke å gjøre lodding og selvmontering kontroller stropper. Siden Arduino-plattformen allerede har mange standard skjold for tilkobling av sensorer og aktuatorer, vil jeg bruke dem og prøve å gjøre prosjektet så enkelt og lett å gjenta som mulig. Kun sensorkontakter vil bli loddet dersom de ikke har standard tilkoblingsledninger. Jeg vil programmere i standardversjonen for Arduino, siden den er: 1 - enkel, 2 - lett å gjenta. Selv jeg, som var kjent med det grunnleggende innen programmering, klarte å lære språket og programmere kontrolleren til å automatisere varme- og ventilasjonssystemet. Derfor er beregningen nettopp på enkel repetisjon og utførelse.
Stadier
Alt arbeid på robotstøvsugeren vil bli delt inn i flere stadier:
1. Lage et hus, chassis, støvoppsamlingsenhet og lage en vanlig støvsamler med en turbin
2. Fordeling av sensorer langs kroppskonturen og koordinering av deres drift
3. Programmering av de enkleste bevegelses- og rengjøringsfunksjonene
4. Unngå hindringer og bevegelseslogikk ved rengjøring
5. Søk etter base og riktig tilnærming til den for full lading
Standard og følger
Som i ethvert forsøk, må det være en eksperimentell gruppe og en referansegruppe for å sammenligne resultatene som er oppnådd. Det ble besluttet å ta som en standard
Automatisert støvsuger med autonom kilde ernæring utvikler seg selvfølgelig ikke som f.eks manuelt alternativ. Praktiske prøver har vist større effektivitet ved hjelp av en liten børste i forbindelse med en sugeturbin. Til rengjøring av hjørner Den fremre delen av støvsugeren er utstyrt med 2 børster, som under drift sveiper rusk mot den viktigste.
Robotsystemet kan drives fra flere batterier, spenningen på terminalene er 12 V (18 V), og kapasiteten er 7 Ah. Lading utføres ved direkte kontakt eller trådløst. Bruken av sistnevnte øker kostnadene for komponenter.
Å returnere en robot til ladestedet på egen hånd er en vanskelig oppgave som kan løses ved å installere et sendesignal.
Enhver automatisert modell er satt sammen kontroller basert(systemets hjerne). Derfor bør du studere programmeringsspråket for å angi kommandoalgoritmen. Du bør også ta hensyn til den intuitive naturen til kommandogrensesnittet, noe som i stor grad forenkler prosessen. Både mikrokontrolleren og sensorene som brukes har ofte standardiserte tilkoblinger, så lodding er sjelden nødvendig.
Forberedelse til praktisk gjennomføring av prosjektet
La oss vurdere anvendelsen av prinsippene ovenfor basert på Arduino Mega 2560-plattformen. Opprettingsprosessen vil bestå av flere stadier:
- forberedelse av verktøy og materialer;
- produksjon av et hus med hjul og et rom for søppel, en støvsamler og en turbin;
- installasjon av sensorer og mikrokontroller, motorer med girkasser, batterier, børster;
- lage elektriske tilkoblinger;
- introdusere et program i Arduino, bestemme sensorkonsistens;
- kontrollere ytelsen til robotstøvsugeren og dens evne til å lade uavhengig.
Ideen implementeres ved hjelp av følgende materialer og verktøy:
- Arduino-kontroller – 1 stk, med drivere;
- ark av kryssfiner (eller tykk papp) - 1 kvm;
- hjul - 3 stk;
- ledning med et tverrsnitt på ikke mer enn 0,75 mm2 (tvinnet par er egnet) - ca 2 m;
- strømforsyning – 4 18 V-batterier, ladeindikator for dem, lader;
- infrarøde sensorer – 4 stk., kontaktsensorer – 2 stk.;
- elektriske motorer: for turbinen – 1 stykke, roterende børsten – 1 stykke, 2 motorer med girkasse gir bevegelse;
- polyvinylklorid kropp - 1 stk;
- lim – 1 pakke, skruer – 10 stk, tape – 1 stk, sett med magneter;
- et sett med skrutrekkere og bor, tang, en skrivesakskniv, blyant, linjal, skrutrekker, stikksag.
Montering av en robotstøvsuger
Etter å ha forberedt alt du trenger, kan du begynne monteringen. Det består av å gå gjennom stadiene beskrevet ovenfor.
Et viktig punkt i arbeidet er tilbakeføringen av støtfangeren til sin opprinnelige posisjon etter å ha truffet en hindring, det vil si dens tilstrekkelige elastisitet.
Alle deler er festet til kontaktene som er tilgjengelige for disse formålene med selvskruende skruer eller lim eller tape. Resultatet som ble oppnådd vises på bildet:
Ble en toppselger og forblir der i lang tid, noe som gjør livet enklere for mange mennesker.
Er det sant, uunnværlig assistent- dyr fornøyelse. Derfor setter ressurssterke ingeniører sammen robotstøvsugere på egen hånd, og utstyrer dem tilleggsfunksjoner og oppgradere designet.
For de som er for lat til å vaske leiligheten, men ikke er for lat til å sette sammen en robotstøvsuger, har vi forberedt detaljerte instruksjoner for dette.
Nødvendige materialer
- bølgepapp fra under en gammel støvsuger, fordi du ikke trenger den lenger;
- linjal og markør - mål og tegn syv ganger;
- skrivesaker kniv, saks og lim - klipp en gang og lim flere ganger;
- et filtark - busten til en børste som kan samle 99,9 % av støv og rusk i hjemmet ditt;
- Kinesisk pinne - aksen til samme børste;
- av/på-knapp fra under bordlampe- den vil slå på enheten (lampen må ofres til gudene for renhet og robotikk);
- Arduino girmotor med strømledninger - slik at børsten roterer uavhengig, og ikke ved hjelp av hendene;
- et batteri eller et Krona-batteri, som vil gi styrke til girmotoren til å rotere børsten;
- lokk fra under plast flasker Coca-Cola/Fanta/Sprite eller en annen favorittdrikk (8 stk.) - nei, dette er ikke en kampanje, men en måte å flytte robotstøvsugeren på;
- innpakningspapir, tusj, maling etc. - for ikke-standard designløsninger.
Montering av en robotstøvsuger. Hjemmeutgave
Så hvis du har alle materialene for hånden, er det på tide å begynne å montere robotstøvsugeren. Før du begynner, anbefaler vi å se dette: det viser tydelig prosessen.
La oss nå skrive ned alle stadiene for større klarhet.
1. Ta papp og tegn bøye- og skjærelinjer i henhold til dimensjonene som er angitt i videoen.
2. Bøy og kutt. Gratulerer - bunnen av robotstøvsugeren er klar!
3. Ta et ark med filt og skjær det i korte strimler. Du bør prøve å gjøre dem i samme størrelse. Vi samler dem i en haug og legger dem til side, men ikke langt unna.
4. Klipp av den skarpe kanten på kinastokken, og gjør den derved om til en vanlig pinne. Mer presist, i rotasjonsaksen til støvsugerbørsten.
5. Vi går tilbake til haugen med kuttede filtstykker og limer dem forsiktig en etter en til den resulterende aksen.
6. Lag et grunt hull i den ene enden av akselen.
7. Ta girmotoren, smør spissen med lim og sett den inn i hullet laget i den tidligere kinesiske pinnen.
8. Gratulerer igjen - børsten er klar! Dekk mikrokretsen forsiktig med lim og fest den til pappbunnen.
9. Ved å bruke det tvunnede paret vi forberedte i tilfelle, kobler vi motorens strømledninger til strømknappen og batteriet. Vi legger den i et spesielt rom, som vist i videoen.
Så vi kan gratulere deg for tredje gang, fordi Robotstøvsugeren er faktisk klar! Det gjenstår bare å feste hjul på den og dekorere den slik du ønsker.
Du trenger drikkelokk til hjulene. Å lage hjul av dem er veldig enkelt: to deksler - ett hjul. Bare lim dem sammen og få et roterende element. Du må lage et hull i midten av hjuldekslene og sette de forberedte neglene inn i det, og deretter feste dem til strukturen. Dette stadiet vises også i videoen.
Alt som gjenstår er å dekorere assistenten din. Her vil du i stedet for instruksjoner kun motta fra oss avskjedsord: Bare la fantasien ta fly! Robot inn høyteknologisk stil, med Samsung-logoen eller med valpeøyne? Flott! Tross alt er dette din personlige assistent for rengjøring av hjemmet ditt!
P.S. Vi er ikke sikre på at etter å ha lest denne artikkelen vil du fortsatt sette sammen din egen robotstøvsuger. Men vi håper at du har fått mange positive følelser. Men hvis du setter deg et mål, vil du helt sikkert kunne konstruere en ekte, superkraftig ødelegger av enhver form for skitt - tross alt er modellen fra videoen det.
