Å lage en robotstøvsuger hjemme med egne hender. Sette sammen en robotstøvsuger ved hjelp av Arduino Hjemmelaget robotstøvsuger

Science Vetal

Viser hvordan man lager en robotstøvsuger. Den unngår automatisk hindringer og støvsuger, samtidig som den samler opp papirbiter og smuler av ulik opprinnelse.

Du trenger et standardsett for en arduino-maskin. Vi tar en arduino uno, l298n motordriver, nærhetssensor, gammel vifte og datasystemenhet. Først tok jeg en tykk bølgepapp, rev ut et bilde av en sirkel, installerte en vifte, størrelse. Begynte å kutte. Størrelsen på åttekanten skal være litt mindre enn viften. Så tok jeg viften og prøvde å sette den inn i hullet. Jeg trodde omrisset ville strekke seg litt. Men det skjedde ikke. Jeg trimmet den litt og først etter det kunne jeg installere viften. Høyden på viften over bordet skal være liten, ca 0,5 cm Først da suger den godt opp støv. Så monterte jeg motorene og limte alt på plass med varmt lim. Inkludert en vifte. Det må limes etter at motorene er installert for å se ønsket høyde. Praksis har vist at rusk vil bli sugd godt inn hvis høyden over bordet er fra 0,5 til 1 cm. Så begynte jeg å montere et annet hjul slik at systemet skulle stå på tre hjul. Det tredje hjulet vil ikke rotere.
Alle støvsugerens elementer festes med smeltelim. For en slik enhet er en slik styrke tilstrekkelig.

Cachaça suging av rusk avhenger av hastigheten på arbeidet, bør det ikke være høy. Øyne må settes inn. Vi bruker en ultralydsensor for arduino.

Knappen ble installert på siden, men praksis har vist at dette ikke er helt riktig løsning, fordi roboten slo seg av flere ganger. Han traff veggen med akkurat den knappen. I prinsippet er ikke dette en helt klassisk støvsuger, fordi det vanligvis brukes en boks. Og her står den direkte for sug. Men dette forringer ikke ytelsen. Vær oppmerksom på at mesteren tok en vanlig vifte, ikke beregnet for å suge. Han bare blåser luft. Derfor, hvis du vil lage en støvsuger som ikke bare suger papir, må du installere en kraftigere motor. Og gi bladene den konfigurasjonen som er nødvendig for støvsugeren. Hele prosessen med å lage roboten tok omtrent 3 timer. Som du kan se, er det ikke noe komplisert. Det vanskeligste i denne saken er programmering. I dette tilfellet, masterprogrammene bare litt. Han tok bilen sin, som unngår hindringer, og modifiserte den litt for å begrense robotens hastighet. For å gjøre dette brukte jeg PWM-pinner på arduinoen og koblet dem til den tilsvarende pinnen på motordriveren. Det er forresten ikke en så liten radiatorberegning. Men den har en stor fordel sammenlignet med andre motorførere. Utgangen er nemlig 50. De er veldig praktiske for servoer og også arduino. Hvis du ikke liker den store størrelsen på denne driveren, kan du ganske enkelt fjerne kjøleribben derfra. Faktum er at når du bruker disse to motorene, varmes det ikke mye opp. Temperaturen kommer ikke over 40 grader. Kretsen mottar strøm fra batteriet via en bryter og en nanomotordriver. En vifte er også tilkoblet her.

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:

Rengjøring er en plagsom oppgave og kan noen ganger ta mye tid, men alle vil at leiligheten eller huset skal være rent, velstelt og ryddig. Det er ofte situasjoner når du bare rydder i alle rom, støvsuger, setter alt på plass, men etter et par timer dukker de første smulene, støvet og annet rusk opp på gulvet, og du vil ikke alltid gjenta denne prosedyren igjen. Det var for en slik anledning at verden ble presentert robotstøvsuger.

Robot, helautomatisk, takler godt små rusk som så ofte blir kjedelig. Imidlertid er kostnaden for enheten noen ganger fornærmende høy, men dette er ikke et problem i det hele tatt, en gjør-det-selv-robotstøvsuger, takler tildelte oppgaver godt.

Grunnleggende krav til opprettelse

Støvsugeren som lages skal være sylindrisk i form og ikke veldig høy (den må passe under nattbord, bord osv.).
Velg hjuldiameteren under hensyntagen til muligheten for selvrotasjon.
Hjulet som er ansvarlig for "styring" klarer seg uten motor.
Kontaktstøtfangeren er en veldig viktig komponent du kan ikke klare deg uten; det er også nødvendig å ta hensyn til at den må oppta minst halvparten av hele robotens omkrets.
For en robot kan ideelt grep oppnås hvis tyngdepunktet faller sammen med hjulene.
Den maksimale praktiske av søppeltømming, den bør fjernes i en bevegelse.

Grunnleggende bevegelsesalgoritmer:

vil gjøre jobben sin perfekt, bare med riktig bevegelsesalgoritme. Hovedalgoritmene (de som har vist maksimal effektivitet) det er bare to: bevegelse i en spiral, økende fra midten av rommet til kantene, eller sikksakkbevegelser fra den ene siden av rommet til den andre.

Den ideelle banen til disse bevegelsene er innebygd ideelle forhold uten å ta hensyn til hindringer. Derfor bør du velge et av de presenterte bevegelsesalternativene for hvert rom.

Gjør-det-selv robotstøvsuger - kvalitetsrengjøring

Robot laget med mine egne hender, selvfølgelig, kan ikke sammenlignes med en fullverdig støvsuger når det gjelder rengjøringskvalitet, men en slik enhet takler små og irriterende rusk godt, spesielt hvis du i tillegg utstyrer støvsugeren med børster og spesielle tilbehør som kan suge opp skitt fra hjørner og andre vanskelig tilgjengelige steder.

Kraften til en slik enhet

Roboten justerer seg selv, hastigheten og kraften til motoren avhenger av deg. Den optimale hastigheten til en slik enhet er i området 25-30 cm/sek, den er ikke for høy, men ikke for sakte for å samle søppel, og batteriet er nok for et stort arbeidsområde.

For arbeid er det best å bruke trinnmotorer de vil ikke "ta bort" overflødig kraft fra motorene og lade fra batteriet med slike motorer, overføringen av dreiemoment kan være direkte eller gjennom spesielle belter.

Sensorer

Enhver robotstøvsuger er utstyrt med forskjellige sensorer og avviker heller ikke fra disse dogmene. En slik enhet må ha infrarød sensor, vil det ikke tillate roboten å skrape veggene eller falle ned trappene, selv om de av en eller annen grunn ikke fungerer, så er det alltid sensorer på støtfangeren som stopper enheten noen få centimeter fra hindringen. Deretter er det sensorer for å stoppe arbeidet, de er installert på hjulene, så når du løfter, vil roboten slå seg av automatisk. Mer komplekse modeller kan bruke retur til basesensorer for å lade batteriet.

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 selv, 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 lenger trenger den;
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 av kineserpinnen, og gjør den om til en vanlig stokk. 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 kun motta fra oss i stedet for instruksjoner avskjedsord: bare la fantasien ta fly! Robot inn høyteknologisk stil, med Samsung-logoen eller med valpeøyne? Flott! Dette er tross alt 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.

I livets moderne tempo er det ikke alltid mulig å holde huset rent. Det vil hjelpe i denne saken moderne teknologier. Robotstøvsugeren dukket opp for mer enn 15 år siden. Det er typisk utseende ligner en stor puck som beveger seg rundt i rommet i henhold til en gitt algoritme eller tilfeldig (til den treffer noe) og samler søppel. Vi inviterer deg til å studere 2 trinnvise instruksjoner for å lage en robotstøvsuger med egne hender.

Monteringsmaterialer

Så for å sette sammen en robotstøvsuger må du forstå den komponenter, la oss gå i rekkefølge. Den må bevege seg rundt i rommet på egen hånd, så motorer er nødvendige, avhengig av den endelige utformingen bør det være fra 2 til 4 av dem, samt muligheten til å bytte rotasjonsretning og hastighet, noe som betyr at det trengs et brett for å kontrollere motorene. Hvis du bruker likestrømsmotorer, trenger du et kort med 4 transistorer (H-bro).

Hjemmelaget robot-støvsugeren skal oppdage kollisjoner med vegger og møbler. For å gjøre dette må du sørge for hindringssensorer og grensebrytere på "støtfangeren". Du trenger også selve arbeidsdelen – en støvsuger. Den må imidlertid være utformet for å fungere på lavspent likestrøm (for eksempel 12V).

I tillegg til en støvsuger trenger du en bevegelig (roterende) børste som vil rense overflaten, løfte haugen av teppet og feie bort rusk. For dette trenger du en eller to motorer til.

Et system som skal klare alt dette. Det enkleste alternativet på Arduino. Hvilke som helst av brettene er egnet for denne oppgaven.

Idé nr. 1: robotstøvsuger laget av papp

Basen til roboten er laget av tykk papp. Det er bedre å lime det i et par lag, og plassere fibrene vinkelrett. For teknisk fylling trenger du følgende sett med deler:

Ethvert Arduino-brett.
Brødbrett eller enkelt brødbrett, i prinsippet kan du gjøre det uten det, bare lodd alt sammen.
2 ultrasoniske avstandssensorer (avstandsmåler).
Turbin fra en støvsuger.
En liten motor eller kjøler fra en datamaskin.
Motorer med girkasser og hjul.
Kontroller for motor.
Ledninger for kretsforbindelser.
Batterier og ladekontroller.

Roboten må drives av 3 litiumbatterier. Spenningen til hver av dem er 3,7 V. En kontroller er nødvendig for å lade dem. For eksempel, som den på bildet:

For å kontrollere robotens drivmotorer er det praktisk å bruke en modul på en L298-brikke. Kretsdesign er en H-bro du kan montere den selv fra individuelle komponenter, men det vil være tryggere å kjøpe et ferdig brett. Med den kan du stille inn hastigheten på robotstøvsugeren og endre rotasjonsretningen.

For å justere hastigheten tilføres et PWM-signal til ENA- eller ENB-pinnen, og for å stille inn rotasjonsretningen tilføres motsatte signaler til IN1 og IN2 for en motor og IN3, IN4 for en annen motor. Dessuten, hvis vi har en logisk en på IN1-pinnen, og en logisk null på IN2-pinnen, roterer motoren i én retning, for å endre retningen må du bytte 1 med 0. Den må settes sammen med Arduino iht. til denne kretsen (du kan bruke alle pinner, dette angir du i skissen).

Her er en utsikt fra bunnen. To drivhjul med vinkelgir og et svinghjul:

Nå må du sette sammen en krets som er montert på basen. Diameteren på sokkelen bør være ca 30 cm slik at både elektronikken og selve støvsugerenheten passer inn der.

I stedet for avstandsmålere kan du bruke et alternativ med støtfangere som er koblet til grensebrytere. Ved kollisjon med en hindring vil styresystemet gi et signal om å endre bevegelsesretningen.

Du kan lage kontaktstøtfangere med egne hender; for dette trenger du en tynn, men stiv ledning, for eksempel fra et vridd par. For å gjøre dette, danner en kontaktpute på innsiden støtfangere laget av folie, og fest lederen som vist nedenfor. Når robotstøvsugeren kolliderer med møbler og vegger, vil de komme i kontakt. Alt du trenger å gjøre er å justere avstanden fra ledningen til folien for å oppnå ønsket følsomhet og eliminere falske alarmer. 5V leveres til folien, og ledningen går til Arduino-inngangen, trukket til negativ gjennom en motstand på flere kOhm.

Enheten drives av batterier, lineære stabilisatorer som l7805 kan brukes til å drive kontrollsystemet. For å justere rotasjonshastigheten til motorene er en nedtrappingsomformer, for eksempel LM2596, egnet.

Det vanskeligste er å designe og montere en støvsuger. Her er den omtrentlige tegningen:

Vi bryter av de originale bladene fra kjøleren og fester turbinen fra støvsugeren til rotoren. Det er viktig å montere turbinen nøyaktig i sentrum, ellers får du ubalanse og vibrasjoner.

Slik ser baksiden av turbinen montert på den kjøligere rotoren ut. Du kan feste den med varmt lim eller superlim.

Det er alt trinn-for-trinn instruksjon på å sette sammen en robotstøvsuger laget av skrapmaterialer. Algoritmen for operasjonen er som følger: Robotstøvsugeren beveger seg fremover til den møter en hindring. Etter en kollisjon (eller nærmer seg, hvis du bruker ultralydavstandsmålere), stopper den, kjører tilbake en spesifisert avstand, svinger i en vilkårlig vinkel og går videre.

Idé nr. 2: nesten en fabrikkrobot

Vi gjør ikke mer oppmerksom på deg komplekst prosjekt robotstøvsuger. Slik ser den ut når den er satt sammen:

Navigasjonssystemet i den er satt sammen av et sett med 6 IR-hindresensorer. I tilfelle ingen av dem fungerer, leveres to kontaktsensorer (endebrytere). Motorstyringssystem basert på samme driver med L298N-brikke. For å montere den trenger du:

Arduino-brett, den originale brukte Pro-mini.
USB-TTL-adapter for å blinke denne Arduino-modellen. Hvis du bruker Arduino Nano, så er det ikke nødvendig, fordi Den har muligheten til å flashe fastvare via USB.
Driver for L298N-motorer.
Motorer for hjul med girkasse.
6 IR-sensorer.
Motorer for turbinen (sterkere hvis mulig).
Støvsuger turbin impeller.
Motorer for børster kan være hva som helst.
2 kollisjonssensorer.

Samle alt dette i henhold til denne ordningen:

For å sette sammen strømkretsen til robotstøvsugeren trenger du:

4 litiumbatterier, egnet for 18650 type.
2 omformere DC spenning(opp og ned).
Kontroller for lading og utlading av 2 batterier (søk på Internett etter 2s li-ion kontroller). Kretsen bruker sekvensiell tilkobling av to parallellkoblede bokser, som et resultat er utgangsspenningen deres mer enn 7,4V, og en parallellkjede er nødvendig for å øke kapasiteten og autonomien til driften.

Her er strømforsyningsdiagrammet for denne roboten:

I tillegg trenger du plast (PVC) eller annet materiale til robotkroppen du kan skrive det ut på en 3D-printer, hvis du har en slik mulighet.

For at det hjemmelagde produktet skal fungere, trenger du firmware, her er et eksempel på en kaotisk rengjøringsalgoritme, vi tok den fra nettverket. Nedlastingslenke for skisse: .

Denne artikkelen undersøkte 2 design av en robotstøvsuger som kan gjentas og settes sammen med egne hender. Gjøre automatisk verktøy For å rengjøre rommet kan du investere i et budsjett på 30 til 100 dollar. De dyreste delene er batterier, motorer og Arduino-brett. Hvis du klarte å samle hjemmelaget robotstøvsuger eller du har kommet opp med et annet design, send eksempler i kommentarfeltet, vi vil gjerne ha åpen kommunikasjon!