Здравейте момчета, начинаещ ли сте в света на роботиката или електрониката? ИЛИ търсите прост, но мощен проект, който да направи впечатление на вашите приятели и учители? Тогава това е мястото.
В този проект ще използваме силата на вградените системи и електроника, за да направим свой собствен робот, който да ни помогне да поддържаме дома или работното си място подредени и подредени. Този робот е обикновена прахосмукачка с четири колела, която може умно да избягва препятствия и да вакуумира едновременно пода. Идеята е вдъхновена от известната прахосмукачка Robot Roomba, която е показана на изображението по-долу.
Нашата идея е да направим прост робот точно от нулата, който може автоматично да избегне препятствията, докато почиствате пода. Повярвайте ми хора, забавно е !!
Необходими материали и компоненти:
Добре, така че сега имаме предвид идеята за нашия автоматичен робот за почистване на пода и знаем какво правим. Така че нека погледнем откъде трябва да започнем изпълнението си. За да създадем робот по нашата идея, първо трябва да вземем решение за следното:
- Тип микроконтролер
- Необходими са сензори
- Необходими са двигатели
- Материал на шасито на робота
- Капацитет на батерията
Сега ни позволява да вземем решение по всяка от гореспоменатите точки. По този начин ще бъде полезно за вас не само да изградите този робот за почистване на дома, но и всички други роботи, които пораждат въображението ви.
Тип микроконтролер:
Изборът на микроконтролера е много важна задача, тъй като този контролер ще действа като мозък на вашия робот. Повечето проекти за „направи си сам“ са направени около Arduino и Raspberry Pi, но не е задължително да са еднакви. Няма конкретен микроконтролер, върху който можете да работите. Всичко зависи от изискването и цената.
Подобно на таблет, не може да бъде проектиран на 8-битов микроконтролер и не си струва да се използва ARM cortex m4 за проектиране на електронен калкулатор.
Изборът на микроконтролер зависи изцяло от изискванията на продукта:
1. Първо се идентифицират технически изисквания като брой необходими I / O щифтове, размер на светкавицата, брой / тип комуникационни протоколи, всякакви специални характеристики и т.н.
2. След това се избира списък на контролерите според техническите изисквания. Този списък съдържа контролери от различни производители. Предлагат се много специфични контролери за приложения.
3. След това се финализира контролер въз основа на разходи, наличност и поддръжка от производителя.
Ако не искате да правите много тежки повдигания и просто искате да научите основите на микроконтролерите и след това да влезете дълбоко в него, тогава можете да изберете Arduino. В този проект ще използваме Arduino. Преди това създадохме много видове роботи, използващи Arduino:
- DTMF контролиран робот, използващ Arduino
- Line Follower Robot, използващ Arduino
- Компютърно управляван робот, използващ Arduino
- WiFi контролиран робот, използващ Arduino
- Акселерометър, базиран на ръчен жест, контролиран робот, използващ Arduino
- Кола с играчки, контролирана от Bluetooth, използваща Arduino
Необходими сензори:
На пазара се предлагат много сензори, всеки от които има своя собствена употреба. Всеки робот получава вход чрез сензор, той действа като сензорни органи за робота. В нашия случай нашият робот трябва да може да открива препятствия и да ги избягва.
Има много други страхотни сензори, които ще използваме в бъдещите ни проекти, но сега нека останем фокусирани върху IR сензора и САЩ (ултразвуков сензор), тъй като тези двама момчета ще осигурят визията за нашия робо-автомобил. Вижте тук работата на IR сензора. По-долу са показани снимки на модула за IR сензор и ултразвуков сензор:
Ултразвуковият сензор се състои от две кръгли очи, от които едното се използва за предаване на американския сигнал, а другото за приемане на американските лъчи. Времето, необходимо на лъчите за предаване и приемане обратно, се изчислява от микроконтролера. Тъй като времето и скоростта на звука са известни, можем да изчислим разстоянието по следните формули.
- Разстояние = Време x Скорост на звука, разделено на 2
Стойността се разделя на две, тъй като лъчът пътува напред и назад, покривайки същото разстояние. Подробно обяснение за използването на ултразвуков сензор е дадено тук.
Необходими двигатели:
Има доста двигатели, използвани в областта на роботиката, най-използваните са Stepper и Servo мотор. Тъй като този проект няма сложни изпълнителни механизми или ротационен енкодер, ще използваме нормален двигател PMDC. Но нашата батерия е малко обемиста и тежка, поради което използваме четири двигателя, за да задвижваме нашия робот, като всичките четири са същите PMDC двигатели. Но е препоръчително да настроите стъпкови и серво мотори, след като се почувствате комфортно с PMDC мотори.
Материал на шасито на робота:
Като ученик или любител най-трудната част, докато правим робот, е да подготвим шасито на нашия робот. Проблемът е в наличието на инструменти и материали. Най-идеалният материал за този проект ще бъде акрил, но той изисква бормашини и други инструменти за работа с него. Следователно дървото е избрано, за да може всеки да работи върху него с лекота.
Този проблем напълно изчезна от полето след въвеждането на 3D принтерите. Планирам някой ден да отпечатам части от 3D и да ви актуализирам хората със същото. Така че засега нека използваме дървени листове, за да изградим нашия робот.
Капацитет на батерията:
Изборът на капацитет на батерията трябва да бъде последната ни част от работата, защото това зависи изцяло от вашето шаси и двигатели. Тук нашата батерия трябва да задвижва прахосмукачка, която тегли около 3-5A и четири PMDC мотора. Следователно ще ни е необходима тежка батерия. Аз съм избрал 12V 20Ah ПЛОЧА (батерии запечатани олово киселина) и доста обемиста му прави нашия робот получите четири PMDC мотори да изтегли този обемист човек.
След като избрахме всички наши задължителни компоненти, нека ги изброим
- Дървени листове за шаси
- IR и американски сензори
- Прахосмукачка, която работи с постоянен ток
- Arduino Uno
- 12V 20Ah батерия
- IC драйвер на двигателя (L293D)
- Работни инструменти
- Свързващи проводници
- Ентусиазирана енергия за учене и работа.
Повечето от нашите компоненти са обхванати в описанието по-горе, ще обясня по-долу.
DC прахосмукачка:
Тъй като нашият робот работи на 12V 20Ah DC система. Нашият прахосмукачка също трябва да бъде 12V DC прахосмукачка. Ако сте объркани къде да си вземете такъв, можете да посетите eBay или Amazon за прахосмукачки за почистване на автомобили.
Ще използваме същото, както е показано на горната снимка.
Двигател (L293D):
Двигателят на двигателя е междинен модул между Arduino и Motor. Това е така, защото микроконтролерът Arduino няма да може да подаде тока, необходим на двигателя, за да работи, а може да достави само 40 mA, поради което изтеглянето на повече ток ще повреди трайно контролера. Така задействаме моторния драйвер, който от своя страна управлява двигателя.
Ние ще използваме L293D Motor Driver IC, който ще може да достави до 1A, следователно този драйвер ще получи информацията от Arduino и ще накара двигателя да работи според желанието си.
Това е!! Дадох по-голямата част от решаващата информация, но преди да започнем да изграждаме робота, препоръчително е да преминем през листа с данни на L293D и Arduino. Ако имате някакви съмнения или проблеми, можете да се свържете с нас чрез раздела за коментари.
Изграждане и тестване на робота:
Прахосмукачката е най-важната част при поставянето на робота. Той трябва да бъде поставен под наклонен ъгъл, както е показано на снимката, така че да може да осигури правилно вакуумно действие. Прахосмукачката не се контролира от Arduino. След като включите робота, вакуумът също се включва.
Един уморителен процес при изграждането на нашия робот са дървените работи. Трябва да издълбаем дървото си и да пробием няколко дупки, за да поставим сензорите и прахосмукачката.
Препоръчително е да тествате своя робот със следния код, след като подредите двигателя и драйвера на двигателя, преди да свържете сензорите.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, ИЗХОД); pinMode (10, ИЗХОД); pinMode (11, ИЗХОД); pinMode (12, ИЗХОД); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("напред"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); забавяне (500); Serial.print ("назад"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Ако всичко работи добре, можете да свържете сензорите с Arduino, както е показано в схемата и да използвате пълния код, даден в края. Както можете да видите, монтирах ултразвуков сензор отпред и два IR сензора от двете страни на робота. Радиаторът е монтиран на L293D само в случай, че интегралната схема се загрее бързо.
Можете също да добавите няколко допълнителни части като тази
Това е устройство за почистване, което може да се постави в двата края на предната част, което ще изтласка праха по страните в зоната на засмукване.
Освен това имате възможност да направите по- малка версия на този робот за прахосмукачки по този начин
Този по-малък робот е направен от картон и работи на борда за разработка на ATMega16. Частта на прахосмукачката е направена с помощта на BLDC вентилатор и затворена в кутия. Можете да приемете това, ако искате да запазите бюджета си нисък. Тази идея също работи, но не е ефективна.
Електрическа схема:
Кодът за този робот за прахосмукачки може да бъде намерен в раздела за кодове по-долу. След като свързването свърши и програмата бъде заредена в Arduino, вашият робот е готов да влезе в действие. Работата на кода е обяснена с помощта на коментарите. Ако искате да видите този робот в действие, вижте видеото по-долу.
Освен това планирам изцяло 3D отпечатани части в следващата му версия. Също така ще добавя няколко страхотни функции и сложни алгоритми, така че да покрива цялата площ на килимите и да е лесна за работа и да има компактни размери. Затова следете за бъдещи актуализации.