Робот-пылесос своими руками: 20 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это мой первый вакуумный робот, основная цель которого - позволить любому иметь робота-уборщика, не платя так много денег, узнать, как он работает, построить хорошего робота, которого вы можете модифицировать, обновлять и программировать столько, сколько захотите. И, конечно же, пропылесосить весь этот надоедливый пух.

Этот проект должен быть максимально простым в создании, поскольку все элементы и части легко найти на Digikey, eBay, Amazon и т. Д.

Все шасси было разработано в Solidworks, чтобы его можно было распечатать на 3D-принтере.

В настоящее время он использует Arduino Uno (если он вам не очень нравится, вы можете легко заменить его на другой микроконтроллер, я решил использовать его, так как моя цель состоит в том, чтобы любой мог его построить), микрометаллические двигатели, пропеллер вентилятора., инфракрасные датчики и соответствующие модули драйверов.

Еще один повержен в прах!

Шаг 1: материалы

Итак, сначала я определю все материалы, которые я использовал, а затем я предложу другие варианты с аналогичным поведением.

Контроллеры:

• 1 плата Arduino Uno (или аналогичная) (DigiKey)
• 1 x модуль драйвера IRF520 MOS FET (Aliexpress)
• 1 x H-мост L298 Dual Motor Driver (Aliexpress)

Приводы:

• 2 x Металлический микромотор-редуктор HP 6V 298: 1 (DigiKey)
• 1 пара кронштейнов для микрометаллического мотор-редуктора (Pololu)
• 1 пара колес 42 × 19 мм (DigiKey)
• 1 вентиляторный вентилятор AVC BA10033B12G 12 В или аналогичный (двигатель BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Датчики:

2 датчика расстояния Sharp GP2Y0A41SK0F (4-30 см) (DigiKey)

Власть:

• 1 х ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• Зарядное устройство для LiPo аккумулятора 3s (зарядное устройство Amazon) - 1 шт.
• 1 резистор 1 кОм
• 1 малый потенциометр 2 кОм

3d печать:

• 3D-принтер с минимальным размером печати 21 L x 21 Вт см.
• PLA наполнитель или аналогичный.
• Если у вас его нет, вы можете распечатать свой файл на 3DHubs.

Другие материалы:

• 20 болтов M3 (диаметр 3 мм)
• 20 гаек M3
• 2 болта # 8-32 x 2 дюйма с гайками и шайбой.
• 1 х вакуумный рукавный фильтр (тканевый)
• 1 х шарнир с пластиковым или металлическим шаром 3/4 ″ (Pololu)
• 2 кнопки (Aliexpress)
• 1 х переключатель включения / выключения

Инструменты:

• Отвертка
• Паяльник
• Плоскогубцы
• Ножницы
• Кабель (3 м)

Шаг 2: как это работает?

Большинство пылесосов имеют двигатель с вентилятором. Когда лопасти вентилятора вращаются, они выталкивают воздух вперед, к выпускному отверстию. В выпускном отверстии есть фильтр, который предотвращает повторный выброс частиц пыли.

Как работает вакуумный робот?

Принцип очень похож, но, как вы можете видеть на втором рисунке, двигатель вентилятора находится на последнем этапе, что означает, что пыль не проходит через него. Всасываемый воздух сначала фильтруется, а затем направляется к выпускному отверстию.

Основное различие между каждым из пылесосов заключается в том, что у робота есть микроконтроллер и датчики, которые позволяют роботу принимать решения, чтобы он мог пылесосить вашу комнату автономно. Большинство современных роботов-пылесосов имеют действительно хорошие встроенные алгоритмы, например, они могут отображать вашу комнату, чтобы планировать путь и выполнять более быструю уборку. У них также есть другие функции, такие как боковые щетки, обнаружение столкновений, возврат к своей зарядной базе и т. Д.

Шаг 3. Об ингредиентах…

Как я сказал в начале, я собираюсь объяснить все, что смогу, чтобы любой мог понять, но если вы уже знаете основы, не стесняйтесь пропустить этот шаг.

Вентилятор

Самая важная вещь для пылесоса - это выбрать подходящий вентилятор с приличным CFM (кубическими футами воздуха в минуту), это сила этого воздушного потока через поверхность, которая собирает грязь и перемещает ее в мешок для пыли или контейнер. Следовательно, чем больше воздушный поток, тем лучше очищающая способность пылесоса [BestVacuum.com]. Большинство больших пылесосов используют более 60 куб. Вентилятор AVC, который я буду использовать, имеет 38 кубических футов в минуту [ссылка AVC] и на самом деле обладает большой мощностью, но вы можете использовать любой вентилятор с такими же размерами (см. Рисунок 1).

Драйвер вентилятора

Поскольку нам нужен способ управления включением или выключением вентилятора, нам нужен драйвер. Я буду использовать MOS-FET IRF520, который в основном работает как переключатель, всякий раз, когда он получает сигнал от микрокроллера, он будет подавать входное напряжение на выход (вентилятор) (см. Рисунок 2).

H-образный мост

Для двигателей нам понадобится что-то немного отличное от драйвера вентилятора, так как теперь нам нужно будет контролировать направление каждого двигателя. H-мост - это массив транзисторов, который позволяет нам контролировать ток, и, контролируя это, мы сможем управлять направлением двигателей. L298 - довольно приличный H-мост, который может подавать 2 А на канал, так что для наших двигателей он будет идеальным! Другой пример - L293D, но он дает нам только 800 мА на канал. (На рисунке 3 изображена концепция H-образного моста)

Шаг 4: Дизайн

Дизайн робота выполнен в SolidWorks, он состоит из 8 файлов.

Этот этап потребовал больше всего времени, так как весь робот создавался с нуля, учитывая бампер, контейнер, фильтр и т. Д.

Общий размер робота составляет 210 мм x 210 мм x 80 мм.

Шаг 5: 3D-печать

Главный приз конкурса робототехники 2017

Второй приз в Design Now: In Motion Contest