Hogyan készítsünk saját kezűleg robotporszívót – 2 összeszerelési ötlet

A mai rohanó életstílusban nem mindig könnyű tisztán tartani otthonunkat. A modern technológia segíthet. A robotporszívók már több mint 15 éve léteznek. Általában egy nagy korongra hasonlítanak, amely egy előre beállított minta szerint vagy véletlenszerűen (amíg valaminek neki nem ütközik) mozog a szobában, és összegyűjti a törmeléket. Két lépésről lépésre bemutatjuk, hogyan készítheti el saját robotporszívóját.

Összeszerelési anyagok

Tehát egy robotporszívó összeszereléséhez meg kell értened az alkatrészeit, nézzük meg őket lépésről lépésre. Magától kell mozognia a szobában, tehát motorokra van szüksége – kettőtől négyig, a végső kialakítástól függően –, valamint képesnek kell lennie a forgásirány és a sebesség megváltoztatására, ami azt jelenti, hogy szükséged van egy motorvezérlő panelre. Ha egyenáramú motorokat használsz, akkor egy négy tranzisztoros panelre (egy H-hídra) lesz szükséged.

Egy házilag készített robotporszívónak érzékelnie kell a falakkal és bútorokkal való ütközéseket. Ehhez akadályérzékelőkre és végálláskapcsolókra van szükség a "lökhárítón". A működő elemre – magára a porszívóra – is szükség van. Úgy kell tervezni, hogy alacsony feszültségű egyenárammal (pl. 12 V) működjön.

A porszívó mellett szükséged van egy forgókefére is, amely megtisztítja a felületet, felemeli a szőnyeg bolyhait és elsöpri a törmeléket. Ehhez még egy vagy két motorra van szükség.

Egy rendszer, ami mindezt vezérli. A legegyszerűbb megoldás egy Arduino kártya. Bármelyik kártya megteszi ezt a feladatot; a Nano vagy a Pro mini kártyái a megfelelő méretűek a feladathoz.

1. ötlet: Kartonból készült robotporszívó

A robot alapja vastag kartonból készült. A legjobb, ha néhány rétegben ragasztod össze, a szálakat merőlegesen igazítva. A technikai alkatrészekhez a következő alkatrészekre lesz szükséged:

1. Bármely Arduino kártya.
2. Kenyérdeszka vagy egy egyszerű kenyérdeszka, elvileg nélkülözheted, csak forraszts mindent.
3. 2 ultrahangos távolságérzékelő (távolságmérő).
4. Porszívó turbina.
5. Egy kis motor vagy hűtő egy számítógépből.
6. Motorok sebességváltókkal és kerekekkel.
7. Motorvezérlő.
8. Vezetékek az áramköri csatlakozásokhoz.
9. Akkumulátorok és töltésvezérlő.

A robot működtetéséhez három lítium akkumulátorra van szükség. Mindegyik feszültsége 3,7 V. Töltésükhöz egy vezérlőre van szükség, például a képen láthatóhoz:

A robot meghajtómotorjainak vezérléséhez célszerű egy L298 mikrochipre épülő modult használni. Ez egy H-híd áramkör, és egyedi alkatrészekből saját kezűleg is megépíthető, de egy kész panel vásárlása megbízhatóbb. Lehetővé teszi a robotporszívó sebességének beállítását és irányának megváltoztatását.

A sebesség szabályozásához egy PWM jelet adunk az ENA vagy ENB lábra, a forgásirány beállításához pedig ellentétes jeleket adunk az IN1 és IN2 bemenetekre az egyik motor, illetve az IN3 és IN4 bemenetekre a másik motor esetében. Ha az IN1 logikai 1-en, az IN2 pedig logikai 0-n van, akkor a motor az egyik irányba forog. Az irány megváltoztatásához cseréljük fel az 1-eseket a 0-kkal. Az alábbi ábra szerint kell összeszerelni egy Arduino-val (bármilyen lábat használhatunk; azokat a vázlaton adjuk meg).

Ezután kartonból kell készíteni egy alapot, és ehhez kell rögzíteni a kerekeket. Valami ilyesmit kell kapnod:

Íme egy alulnézet. Két hajtókerék szögletes sebességváltóval és egy önbeálló kerékkel:

Most össze kell szerelni az alapra szerelendő áramkört. Az alapnak körülbelül 30 cm átmérőjűnek kell lennie, hogy elférjen rajta az elektronika és maga a porszívóegység is.

Távolságmérők helyett használhat lökhárítóra szerelt rendszert, amely végálláskapcsolókhoz van csatlakoztatva. Akadálynak ütközés esetén a vezérlőrendszer jelzi az irányváltást.

Érintkezővédőket magad is készíthetsz. Szükséged lesz egy vékony, de merev huzalra, például sodrott érpáras kábelre. Ehhez fóliával alakíts ki egy érintkezőfelületet a védőréteg belsejében, és rögzítsd a vezetéket az alábbiak szerint. Amikor a robotporszívó bútoroknak vagy falaknak ütközik, azok érintkezni fognak. Állítsd be a vezeték és a fólia közötti távolságot a kívánt érzékenység eléréséhez és a téves riasztások elkerüléséhez. A fóliára 5 V feszültséget kapcsolunk, és a vezeték az Arduino bemenetére megy, ahol egy néhány kiloohmos ellenálláson keresztül negatív pólusra húzzuk.

A készüléket akkumulátorok táplálják; a vezérlőrendszer táplálására lineáris stabilizátorok, például az l7805 használhatók. A motor fordulatszámának beállítására egy feszültségcsökkentő átalakító, például az LM2596 alkalmas.

A legnehezebb rész a porszívó megtervezése és összeszerelése. Íme egy vázlatos rajz:

Letörjük az eredeti ventilátorlapátokat, és egy porszívó turbinát rögzítünk a rotorjához. Fontos, hogy a turbina pontosan középen legyen rögzítve, különben kiegyensúlyozatlanságot és rezgéseket okozunk.

Így néz ki a turbina hátulja, miután a hűtőrotorhoz rögzítettük. Rögzíthető forró ragasztóval vagy pillanatragasztóval.

Ennyi lenne az egész, egy lépésről lépésre útmutató egy hulladékanyagokból készült robotporszívó összeszereléséhez. A működési algoritmusa a következő: a robotporszívó előre mozog, amíg akadályba nem ütközik. Az ütközés (vagy megközelítés, ha ultrahangos távolságmérőt használ) után megáll, egy előre meghatározott távolságot hátramegy, véletlenszerű szögben megfordul, majd továbbmegy.

2. ötlet: Egy szinte gyárszerű robot

Bemutatunk egy egyszerűbb robotporszívó projektet. Így néz ki összeszerelve:

A navigációs rendszer hat infravörös akadályérzékelőből áll. Abban az esetben, ha egyik sem aktiválódik, két érintkezőérzékelő (végálláskapcsoló) van felszerelve. A motorvezérlő rendszer ugyanazt a meghajtót használja egy L298N mikrochippel. Az összeszereléshez a következőkre lesz szüksége:

1. Arduino kártyát, eredetileg Pro-mini-t használtak.
2. Egy USB-TTL adapter ehhez az Arduino modellhez. Ha Arduino Nanót használsz, akkor nincs rá szükséged, mivel támogatja az USB-n keresztüli programozást.
3. L298N motorokhoz való meghajtóprogram.
4. Motorok sebességváltóval ellátott kerekekhez.
5. 6 infravörös érzékelő.
6. Turbinamotorok (ha lehetséges, erősebbek).
7. Porszívó turbina járókerék
8. A kefés motorok bármi lehetnek.
9. 2 ütközésérzékelő.

Szerelje össze mindezt a séma szerint:

A robotporszívó tápegységének összeszereléséhez a következőkre lesz szüksége:

1. 4 db lítium elem, 18650 típusú, megfelelő.
2. 2 DC/DC átalakító (feszültségnövelő és feszültségcsökkentő).
3. Vezérlő két akkumulátor töltésére és kisütésére (keressen rá online a „2s li-ion vezérlő” kifejezésre). Az áramkör két párhuzamosan kapcsolt cella soros kapcsolását használja, ami 7,4 V-nál nagyobb kimeneti feszültséget eredményez. A párhuzamos áramkör a kapacitás és az akkumulátor élettartamának növelésére szolgál.

Itt van a robot tápegységének diagramja:

Ezenkívül műanyagra (PVC) vagy bármilyen más anyagra lesz szükséged a robot testéhez, ha van ilyen lehetőséged, kinyomtathatod 3D nyomtatón.

Ehhez a barkács projekthez firmware szükséges. Íme egy példa egy véletlenszerű tisztító algoritmusra, amit online találtunk. Töltsd le a vázlatot itt: firmware robotporszívóhoz.

Ez a cikk két robotporszívó-dizájnt tárgyalt, amelyeket te magad is lemásolhatsz és megépíthetsz. Egy automata szobatisztítót 30 és 100 dollár közötti összegből építhetsz. A legdrágább alkatrészek az akkumulátorok, a motorok és az Arduino táblák. Ha sikeresen építettél házilag robotporszívót, vagy egy másik dizájnnal állsz elő, kérjük, oszd meg a példáidat a hozzászólásokban. Örömmel fogadjuk a nyílt kommunikációt!

Végül javasoljuk, hogy nézd meg ezeket a videókat, amelyek világosan bemutatnak néhány további ötletet a robotporszívó otthoni elkészítéséhez: