Привіт, хлопці, ви новачок у світі робототехніки чи електроніки? АБО Ви шукаєте простий, але потужний проект, щоб вразити ваших друзів та вчителів? Тоді це місце.
У цьому проекті ми використаємо потужність вбудованих систем та електроніки, щоб зробити наш власний робот, який може допомогти нам утримувати наш дім чи робоче місце охайними та охайними. Цей робот - простий пилосос на чотирьох колесах, який одночасно може розумно уникати перешкод і пилососити підлогу. Ідея натхнена відомим пилососом Robot Roomba, який показано на малюнку нижче.
Наша ідея полягає в тому, щоб зробити простого робота прямо з нуля, який може автоматично уникати перешкод під час чищення підлоги. Повірте мені люди це весело !!
Необхідний матеріал та компоненти:
Гаразд, отже, ми маємо на увазі ідею нашого автоматичного робота для миття підлоги, і ми знаємо, що ми робимо. Тож давайте подивимось, з чого нам слід починати виконання. Для того, щоб створити робота за нашою ідеєю, нам спочатку потрібно було б прийняти рішення про наступне:
- Тип мікроконтролера
- Потрібні датчики
- Потрібні двигуни
- Матеріал шасі робота
- Ємність акумулятора
Тепер давайте вирішимо кожен із вищезазначених пунктів. Таким чином, для вас буде корисним не тільки побудувати цього робочого прибирального робота, але й будь-яких інших роботів, які вражають вашу уяву.
Тип мікроконтролера:
Вибір мікроконтролера є дуже важливим завданням, оскільки цей контролер буде діяти як мозок вашого робота. Більшість проектів "зроби сам" зроблені навколо Arduino та Raspberry Pi, але не обов'язково повинні бути однаковими. Не існує конкретного мікроконтролера, над яким можна працювати. Все залежить від вимог та вартості.
Як планшет не може бути розроблений на 8-бітному мікроконтролері, і немає сенсу використовувати ARM cortex m4 для розробки електронного калькулятора.
Вибір мікроконтролера повністю залежить від вимог продукту:
1. По-перше, визначаються технічні вимоги, такі як кількість необхідних контактів вводу-виводу, розмір спалаху, кількість / тип протоколів зв'язку, будь-які спеціальні особливості тощо.
2. Потім перелік контролерів обирається відповідно до технічних вимог. Цей список містить контролери різних виробників. Доступно багато контролерів для конкретних додатків.
3. Потім контролер доопрацьовується на основі вартості, наявності та підтримки виробника.
Якщо ви не хочете робити багато важкої атлетики, а просто хочете навчитися основам мікроконтролерів, а потім пізніше заглибитися в це, тоді ви можете вибрати Arduino. У цьому проекті ми будемо використовувати Arduino. Раніше ми створили багато типів роботів за допомогою Arduino:
- Контрольований робот DTMF за допомогою Arduino
- Робот-послідовник лінії за допомогою Arduino
- Робот, керований комп’ютером за допомогою Arduino
- Робот, керований Wi-Fi за допомогою Arduino
- Робот, керований жестами на основі акселерометра, за допомогою Arduino
- Іграшковий автомобіль, керований Bluetooth, за допомогою Arduino
Необхідні датчики:
На ринку доступно багато датчиків, кожен з яких має своє власне використання. Кожен робот отримує вхід через датчик, він діє як органи чуття для робота. У нашому випадку наш робот повинен мати можливість виявляти перешкоди та уникати їх.
Є багато інших чудових датчиків, які ми будемо використовувати в наших майбутніх проектах, але тепер давайте зосередимося на ІЧ-датчику та США (ультразвуковий датчик), оскільки ці двоє хлопців будуть забезпечувати бачення нашого робо-автомобіля. Перевірте роботу ІЧ-датчика тут. Нижче показані зображення модуля ІЧ-датчика та ультразвукового датчика:
Ультразвуковий датчик складається з двох круглих очей, з яких одне використовується для передачі американського сигналу, а друге для прийому американських променів. Мікроконтролер обчислює час, необхідний променям для отримання та отримання назад. Тепер, оскільки час і швидкість звуку відомі, ми можемо розрахувати відстань за наступними формулами.
- Відстань = Час х Швидкість звуку, поділена на 2
Значення ділиться на два, оскільки промінь рухається вперед і назад, покриваючи однакову відстань. Детальне пояснення використання ультразвукового датчика наведено тут.
Потрібні двигуни:
У галузі робототехніки використовується досить багато двигунів, найбільш використовуваними є двигуни Stepper та Servo. Оскільки цей проект не має жодних складних приводів та поворотного кодера, ми будемо використовувати звичайний двигун PMDC. Але наша батарея трохи громіздка і важка, тому ми використовуємо чотири двигуни для керування нашим роботом, усі чотири є однаковими двигунами PMDC. Але бажано встановлювати крокові та сервомотори, як тільки ви почуєтесь комфортно з двигунами PMDC.
Матеріал шасі робота:
Як студенту чи любителю найскладнішою частиною виготовлення робота є підготовка шасі нашого робота. Проблема полягає у наявності інструментів та матеріалів. Найбільш ідеальним матеріалом для цього проекту буде акрил, але для роботи з ним потрібні свердла та інші інструменти. Тому дерево вибирається так, що кожен може з ним легко працювати.
Ця проблема повністю зникла з поля після введення 3D-принтерів. Я планую коли-небудь надрукувати деталі 3D та оновити вас, люди. Отже, давайте використовувати дерев’яні листи для побудови нашого робота.
Ємність акумулятора:
Вибір ємності акумулятора повинен бути нашою останньою частиною роботи, оскільки це суто залежить від вашого шасі та двигунів. Тут наша батарея повинна керувати пилососом, який витрачає близько 3-5А та чотири двигуна PMDC. Отже, нам знадобиться важка батарея. Я вибрав 12V 20Ah SLAB (герметичний свинцево-кислотний акумулятор) та його досить громіздкий змушуючи наш робот отримати чотири двигуна PMDC, щоб витягнути цього громіздкого хлопця.
Тепер, коли ми вибрали всі наші Обов’язкові компоненти, перелічимо їх
- Дерев’яні простирадла для шасі
- ІЧ та американські датчики
- Пилосос, який працює на постійному струмі
- Arduino Uno
- 12V 20Ah акумулятор
- Схема двигуна (L293D)
- Робочі інструменти
- Підключення проводів
- Ентузіазм енергії вчитися і працювати.
Більшість наших компонентів висвітлюються в описі вище, я розтлумачу нижче, що залишились
Пилосос постійного струму:
Оскільки наш робот працює на системі постійного струму 12 В на 20 Агод. Наш пилосос також повинен бути пилососом постійного струму 12 В постійного струму. Якщо вас бентежить, де його взяти, тоді ви можете відвідати eBay або Amazon для пилососів для чищення автомобілів.
Ми будемо використовувати те саме, що показано на малюнку вище.
Водій двигуна (L293D):
Драйвер двигуна - це проміжний модуль між Arduino та двигуном. Це пов’язано з тим, що мікроконтролер Arduino не зможе подавати струм, необхідний для роботи двигуна, а може подавати лише 40 мА, отже, збільшення кількості струму призведе до пошкодження контролера. Отже, ми запускаємо драйвер двигуна, який, у свою чергу, керує мотором.
Ми будемо використовувати мікросхему драйвера двигуна L293D, яка зможе подавати напругу до 1А, отже, цей драйвер отримає інформацію від Arduino і змусить двигун працювати за бажанням.
Це воно!! Я дав більшу частину важливої інформації, але перед тим, як ми почнемо будувати робота, рекомендується переглянути таблицю даних L293D та Arduino. Якщо у вас є якісь сумніви чи проблеми, ви можете зв'язатися з нами через розділ коментарів.
Створення та випробування робота:
Пилосос - це найважливіша частина розміщення робота. Він повинен розташовуватися під кутом нахилу, як показано на малюнку, щоб він міг забезпечити належну вакуумну дію. Пилосос не контролюється Arduino. Після увімкнення робота вакуум також включається.
Один з виснажливих процесів побудови нашого робота - це дерев’яні роботи. Ми повинні вирізати наше дерево та просвердлити кілька отворів для розміщення датчиків та пилососа.
Перед підключенням датчиків рекомендується протестувати роботу вашого робота за допомогою наступного коду, коли ви влаштуєте двигун та драйвер двигуна.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, ВИХІД); pinMode (10, ВИХІД); pinMode (11, ВИХІД); pinMode (12, ВИХІД); } void loop () {затримка (1000); Serial.print ("вперед"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); затримка (500); Serial.print ("назад"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Якщо все працює нормально, ви можете підключити датчики до Arduino, як показано на схемі, і використовувати повний код, наведений в кінці. Як бачите, я встановив ультразвуковий датчик спереду і два ІЧ-датчики з обох боків робота. Тепловідвід встановлений на L293D лише на випадок, якщо ІС швидко нагріється.
Ви також можете додати кілька додаткових деталей, подібних цій
Це пристрій для підмітання може бути розміщений на обох кінцях передньої частини, що буде штовхати пил уздовж боків у область всмоктування.
Крім того, у вас також є можливість зробити меншу версію цього робота пилососа таким
Цей менший робот зроблений на картоні та працює на платі розробки ATMega16. Частина пилососа виконана за допомогою вентилятора BLDC та укладена у коробку. Ви можете прийняти це, якщо хочете зберегти низький бюджет. Ця ідея також працює, але вона не є ефективною.
Кругова діаграма:
Код цього робота пилососа можна знайти в розділі коду нижче. Як тільки підключення буде виконано, і програма буде скинута в Arduino, ваш робот готовий вступити в дію. Робота коду пояснюється за допомогою коментарів. Якщо ви хочете побачити цього робота в дії, перегляньте відео нижче.
Крім того, я також планую повністю роздрукувати деталі в наступній версії. Я також збираюся додати кілька цікавих функцій та складних алгоритмів, щоб він охоплював всю область килимів, був простим в обробці та компактним розміром. Тож слідкуйте за майбутніми оновленнями.