Hei gutter, er du en nybegynner i verden av robotikk eller elektronikk? ELLER Leter du etter et enkelt, men kraftig prosjekt for å gjøre venner og lærere imponert? Da er dette stedet.
I dette prosjektet vil vi bruke kraften fra innebygde systemer og elektronikk til å lage vår egen robot som kan hjelpe oss med å holde hjemmet eller arbeidsplassen pent og ryddig. Denne roboten er enkel støvsuger med fire hjul som smart kan unngå hindringer og støvsuge gulvet samtidig. Ideen er inspirert av den berømte støvsugeren Robot Roomba som er vist på bildet nedenfor.
Vår idé er å lage en enkel robot helt fra bunnen av, som automatisk kan unngå hindringene mens du rengjør gulvet. Stol på meg folk det er gøy !!
Nødvendig materiale og komponenter:
Ok, så nå har vi ideen om den automatiske gulvrengjøringsroboten i tankene, og vi vet hva vi holder på med. Så la oss se hvor vi skal starte henrettelsen. For å bygge en robot av ideen vår, må vi først ta stilling til følgende:
- Microcontroller type
- Sensorer kreves
- Motorer kreves
- Robot chassis materiale
- Batterikapasitet
La oss nå bestemme oss for hvert av de ovennevnte punktene. På denne måten vil det være nyttig for deg å ikke bare bygge denne rengjøringsroboten, men også andre roboter som slår fantasien din.
Microcontroller Type:
Å velge mikrokontroller er en veldig viktig oppgave, da denne kontrolleren vil fungere som hjernen til roboten din. De fleste DIY-prosjektene er laget rundt Arduino og Raspberry Pi, men trenger ikke være det samme. Det er ingen spesifikk mikrokontroller du kan jobbe med. Alt avhenger av kravet og kostnaden.
Som en nettbrett kan ikke utformes på 8-biters mikrokontroller, og det er ikke verdt å bruke ARM cortex m4 for å designe en elektronisk kalkulator.
Valg av mikrokontroller avhenger helt av kravene til produktet:
1. For det første identifiseres tekniske krav som antall nødvendige I / O-pinner, blitsstørrelse, antall / type kommunikasjonsprotokoller, eventuelle spesielle funksjoner etc.
2. Deretter velges en liste over kontrollere i henhold til de tekniske kravene. Denne listen inneholder kontrollere fra forskjellige produsenter. Mange applikasjonsspesifikke kontrollere er tilgjengelige.
3. Deretter avsluttes en kontroller basert på pris, tilgjengelighet og støtte fra produsenten.
Hvis du ikke vil gjøre mye tungt løft og bare vil lære det grunnleggende om mikrokontrollere og senere komme dypt inn i det, så kan du velge Arduino. I dette prosjektet skal vi bruke en Arduino. Vi har tidligere opprettet mange typer roboter ved hjelp av Arduino:
- DTMF-kontrollert robot ved hjelp av Arduino
- Line Follower Robot ved hjelp av Arduino
- Datastyrt robot med Arduino
- WiFi-kontrollert robot ved hjelp av Arduino
- Akselerometerbasert håndbevegelsesstyrt robot ved hjelp av Arduino
- Bluetooth-kontrollert lekebil ved hjelp av Arduino
Nødvendige sensorer:
Det er mange sensorer tilgjengelig i markedet, som hver har sin egen bruk. Hver robot får innspill via en sensor, de fungerer som sensoriske organer for roboten. I vårt tilfelle skal roboten vår kunne oppdage hindringer og unngå dem.
Det er mange andre kule sensorer som vi skal bruke i våre fremtidige prosjekter, men la oss nå holde fokus på IR-sensor og USA (Ultralydssensor), da disse to gutta vil gi visjonen for robo-bilen vår. Sjekk hvordan IR-sensoren fungerer her. Nedenfor vises bilder av IR-sensormodul og ultralydssensor:
Ultralydssensor består av to sirkulære øyne, hvorav den ene brukes til å overføre det amerikanske signalet og den andre for å motta de amerikanske strålene. Tiden det tar for å bli sendt og mottatt tilbake, beregnes av mikrokontrolleren. Nå, siden lydens hastighet og hastighet er kjent, kan vi beregne avstanden ved hjelp av følgende formler.
- Avstand = Tid x Lydhastighet delt på 2
Verdien er delt på to siden strålen beveger seg fremover og bakover og dekker samme avstand. Detaljert forklaring på bruk av ultralydssensor er gitt her.
Motorer som kreves:
Det er ganske mange motorer som brukes innen robotikk, de mest brukte er Stepper og Servomotoren. Siden dette prosjektet ikke har noen kompliserte aktuatorer eller roterende kodere, bruker vi en vanlig PMDC-motor. Men batteriet vårt er litt klumpete og tungt, derfor bruker vi fire motorer til å kjøre roboten vår, alle fire er de samme PMDC-motorene. Men det anbefales å sette inn trinn- og servomotorer når du blir komfortabel med PMDC-motorer.
Robot chassis materiale:
Som student eller hobbyist er det vanskeligste ved å lage en robot å klargjøre chassiset til roboten vår. Problemet er med tilgjengeligheten av verktøy og materiale. Det mest ideelle materialet for dette prosjektet vil være akryl, men det krever boremaskiner og andre verktøy for å jobbe med det. Derfor er tre valgt at alle enkelt kan jobbe med det.
Dette problemet har helt forsvunnet fra feltet etter introduksjonen av 3D-skriverne. Jeg planlegger å 3D-skrive ut deler en dag og oppdatere dere med det samme. Så la oss nå bruke treplater til å bygge roboten vår.
Batterikapasitet:
Å velge batterikapasitet bør være vår siste del av arbeidet, fordi det helt avhenger av chassis og motorer. Her skal batteriet vårt drive en støvsuger som trekker ca. 3-5A og fire PMDC-motorer. Derfor vil vi kreve et tungt batteri. Jeg har valgt 12V 20Ah SLAB (forseglet blybatteri) og det er ganske klumpete, slik at roboten vår får fire PMDC-motorer til å trekke denne klumpete fyren.
Nå som vi har valgt alle våre påkrevde komponenter, kan vi liste dem ned
- Treplater for chassis
- IR og amerikanske sensorer
- Støvsuger som går på likestrøm
- Arduino Uno
- 12V 20Ah batteri
- Motordriver IC (L293D)
- Arbeidsredskaper
- Koble ledninger
- Entusiastisk energi til å lære og jobbe.
De fleste av komponentene våre er dekket i beskrivelsen ovenfor, jeg vil forklare utelatelsene nedenfor.
DC støvsuger:
Siden roboten vår kjører på et 12V 20Ah DC-system. Vakuumet vårt skal også være en 12V DC støvsuger. Hvis du er forvirret om hvor du kan få tak i en, kan du besøke eBay eller Amazon for å rengjøre støvsugere.
Vi bruker det samme som vist på bildet ovenfor.
Motordriver (L293D):
En motorfører er en mellommodul mellom Arduino og motoren. Dette skyldes at Arduino mikrokontroller ikke vil kunne levere strømmen som kreves for at motoren skal fungere, og bare kan levere 40 mA, og dermed trekke mer strøm vil skade kontrolleren permanent. Så vi utløser motorføreren som igjen styrer motoren.
Vi vil bruke L293D Motor Driver IC som vil kunne levere opptil 1A, derav vil denne driveren få informasjonen fra Arduino og få motoren til å fungere som ønsket.
Det er det!! Jeg har gitt det meste av viktig informasjon, men før vi begynner å bygge roboten, anbefales det å gå gjennom databladet til L293D og Arduino. Hvis du er i tvil eller problemer, kan du kontakte oss gjennom kommentarseksjonen.
Bygging og testing av roboten:
Støvsugeren er den viktigste delen i plasseringen av roboten. Den må plasseres i skrå vinkel som vist på bildet, slik at den kan gi riktig vakuumhandling. Støvsugeren styres ikke av Arduino. Når du har slått på roboten, blir vakuumet også slått på.
En slitsom prosess med å bygge roboten vår er treverkene. Vi må hugge veden og bore noen hull for å plassere sensorene og støvsugeren.
Det anbefales å prøvekjør roboten din med følgende kode når du har ordnet motor- og motordriveren før du kobler til sensorene.
ugyldig oppsett () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, UTGANG); } ugyldig sløyfe () {forsinkelse (1000); Serial.print ("fremover"); digitalWrite (9, HØY); digitalWrite (10, LAV); digitalWrite (11, HØY); digitalWrite (12, LAV); forsinkelse (500); Serial.print ("bakover"); digitalWrite (9, LAV); digitalWrite (10, HØY); digitalWrite (11, LAV); digitalWrite (12, HØY); }
Hvis alt fungerer bra, kan du koble sensorene til Arduino som vist i kretsdiagram og bruke den fullstendige koden som er gitt til slutt. Som du ser har jeg montert en ultralydssensor foran og to IR-sensorer på begge sider av roboten. Varmeavlederen er montert på L293D bare i tilfelle IC varmes opp raskt.
Du kan også legge til noen ekstra deler som denne
Dette er et feiearrangement som kan plasseres i begge ender av den fremre delen som vil skyve støvet langs sidene inn i sugeområdet.
Videre har du også muligheten til å lage en mindre versjon av denne støvsugerroboten slik
Denne mindre roboten er laget på papp og kjører på ATMega16 utviklingsbrett. Støvsugerdelen ble gjort ved å bruke en BLDC-vifte og lukket i en eske. Du kan vedta dette hvis du vil holde budsjettet lavt. Denne ideen fungerer også, men den er ikke effektiv.
Kretsdiagram:
Koden for denne støvsugerroboten finner du i kodeseksjonen nedenfor. Når forbindelsen er ferdig og programmet er dumpet i Arduino, er roboten din klar til å komme i aksjon. Arbeidet med koden forklares ved hjelp av kommentarene. Hvis du vil se denne roboten i aksjon, sjekk ut videoen nedenfor.
Videre planlegger jeg også å 3D-trykte delene fullstendig i sin neste versjon. Jeg kommer også til å legge til noen kule funksjoner og komplekse algoritmer, slik at det dekker hele teppeområdet og er lett å håndtere og kompakt i størrelse. Så følg med på fremtidige oppdateringer.