Hola nois, sou un principiant al món de la robòtica o l’electrònica? O busqueu un projecte senzill però potent per impressionar els vostres amics i professors? Llavors aquest és el lloc.
En aquest projecte utilitzarem la potència dels sistemes i electrònica incrustats per fabricar el nostre propi robot que ens pugui ajudar a mantenir la casa o el lloc de treball ordenats i ordenats. Aquest robot és un aspirador senzill de quatre rodes que pot evitar obstacles i aspirar el terra alhora. La idea està inspirada en el famós aspirador Robot Roomba que es mostra a la imatge següent.
La nostra idea és fer un robot senzill des de zero que pugui evitar automàticament els obstacles mentre neteja el terra. Confieu en mi gent, és divertit !!
Material i components necessaris:
D’acord, ara tenim en ment la idea del nostre robot netejador automàtic de pisos i sabem què fem. Vegem, doncs, on hem d’iniciar la nostra execució. Per construir un robot de la nostra idea, primer hauríem de decidir sobre el següent:
- Tipus de microcontrolador
- Calen sensors
- Motors necessaris
- Material del xassís del robot
- Capacitat de la bateria
Ara, deixeu-nos decidir per cadascun dels punts esmentats anteriorment. D’aquesta manera us serà útil construir no només aquest robot de neteja de la llar, sinó també qualsevol altre robot que sorprengui la vostra imaginació.
Tipus de microcontrolador:
La selecció del microcontrolador és una tasca molt important, ja que aquest controlador actuarà com a cervell del vostre robot. La majoria dels projectes de bricolatge es fan al voltant d’Arduino i Raspberry Pi, però no ha de ser el mateix. No hi ha cap microcontrolador específic en què pugueu treballar. Tot depèn del requisit i del cost.
Igual que una tauleta no es pot dissenyar en un microcontrolador de 8 bits i no val la pena utilitzar ARM cortex m4 per dissenyar una calculadora electrònica.
La selecció del microcontrolador depèn totalment dels requisits del producte:
1. En primer lloc, s’identifiquen els requisits tècnics com el nombre de pins d'E / S necessaris, la mida del flaix, el nombre / tipus de protocols de comunicació, qualsevol característica especial, etc.
2. A continuació, es selecciona la llista de controladors segons els requisits tècnics. Aquesta llista conté controladors de diferents fabricants. Hi ha disponibles molts controladors específics d'aplicació.
3. A continuació, es finalitza un controlador en funció del cost, la disponibilitat i l'assistència del fabricant.
Si no voleu fer pesades i només voleu aprendre els conceptes bàsics dels microcontroladors i després aprofundir-vos-hi, podeu triar Arduino. En aquest projecte utilitzarem un Arduino. Anteriorment hem creat molts tipus de robots amb Arduino:
- Robot controlat DTMF mitjançant Arduino
- Robot de seguiment de línia que utilitza Arduino
- Robot controlat per ordinador mitjançant Arduino
- Robot controlat per WiFi mitjançant Arduino
- Robot controlat per gest manual basat en acceleròmetre mitjançant Arduino
- Cotxe de joguina controlat per Bluetooth mitjançant Arduino
Sensors necessaris:
Hi ha molts sensors disponibles al mercat, cadascun amb el seu propi ús. Tots els robots reben l'entrada mitjançant un sensor, que actuen com els òrgans sensorials del robot. En el nostre cas, el nostre robot hauria de ser capaç de detectar obstacles i evitar-los.
Hi ha molts altres sensors frescos que farem servir en els nostres futurs projectes, però ara deixem-nos concentrats en el sensor IR i en els EUA (sensor ultrasònic), ja que aquests dos nois proporcionaran la visió del nostre cotxe robo. Consulteu el funcionament del sensor IR aquí. A continuació es mostren imatges del mòdul del sensor IR i del sensor ultrasònic:
El sensor d'ultrasons consta de dos ulls circulars dels quals un s'utilitza per transmetre el senyal dels EUA i l'altre per rebre els rajos dels EUA. El temps que els raigs han de transmetre i rebre de nou es calcula amb el microcontrolador. Ara, com que es coneix el temps i la velocitat del so, podem calcular la distància mitjançant les següents fórmules.
- Distància = Temps x Velocitat del so dividit per 2
El valor es divideix per dos, ja que el raig viatja cap endavant i cap enrere cobrint la mateixa distància. Aquí trobareu una explicació detallada de l’ús del sensor ultrasònic.
Motors necessaris:
Hi ha bastants motors utilitzats en el camp de la robòtica, els més utilitzats són el pas a pas i el motor servo. Com que aquest projecte no té actuadors ni codificadors rotatius complicats, farem servir un motor PMDC normal. Però la nostra bateria és una mica voluminosa i pesada, per tant, fem servir quatre motors per conduir el nostre robot, els quatre són els mateixos motors PMDC. Però és recomanable instal·lar-los en motors pas a pas i servomotors un cop us sentiu còmodes amb els motors PMDC.
Material del xassís del robot:
Com a estudiant o aficionat, la part més difícil de fer un robot és preparar el xassís del nostre robot. El problema és amb la disponibilitat d’eines i material. El material més ideal per a aquest projecte serà l’acrílic, però requereix perforadores i altres eines per treballar-hi. Per tant , es tria la fusta perquè tothom hi pugui treballar amb facilitat.
Aquest problema ha desaparegut totalment del camp després de la introducció de les impressores 3D. Tinc previst algun dia imprimir peces 3D i actualitzar-los amb el mateix. Per tant, ara fem servir xapes de fusta per construir el nostre robot.
Capacitat de la bateria:
Seleccionar la capacitat de la bateria hauria de ser la nostra última part de treball, ja que depèn exclusivament del vostre xassís i motors. Aquí la nostra bateria hauria de conduir una aspiradora que utilitzi uns motors 3-5D i quatre motors PMDC. Per tant, necessitarem una bateria pesada. He triat 12V 20Ah SLAB (bateria de plom àcida segellada) i és bastant voluminós, cosa que fa que el nostre robot aconsegueixi quatre motors PMDC per atraure aquest tipus voluminós.
Ara que hem seleccionat tots els nostres components obligatoris, els podem enumerar
- Fulls de fusta per a xassís
- Sensors IR i EUA
- Aspirador que funciona amb corrent continu
- Arduino Uno
- Bateria de 12V 20Ah
- IC del controlador de motor (L293D)
- Eines de treball
- Connexió de cables
- Energia entusiasta per aprendre i treballar.
La majoria dels nostres components es cobreixen a la descripció anterior, a continuació explicaré les restes que queden.
Aspirador de CC:
Ja que el nostre robot funciona amb un sistema de corrent continu de 12V 20Ah. El nostre aspirador també hauria de ser un aspirador de 12V CC. Si no teniu confiança per obtenir-ne un, podeu visitar eBay o Amazon per obtenir aspiradores de neteja de vehicles.
Utilitzarem el mateix que es mostra a la imatge superior.
Controlador de motor (L293D):
Un controlador de motor és un mòdul intermedi entre Arduino i el motor. Això es deu al fet que el microcontrolador Arduino no serà capaç de subministrar el corrent necessari per al funcionament del motor i només pot subministrar 40 mA, per tant, si es treu més corrent, el controlador es perjudicarà permanentment. Per tant, activem el controlador del motor que al seu torn controla el motor.
Utilitzarem l' IC del controlador de motor L293D, que serà capaç de subministrar fins a 1A, per tant, aquest controlador obtindrà la informació d'Arduino i farà que el motor funcioni com es desitgi.
Això és!! He proporcionat la major part de la informació crucial, però abans de començar a construir el robot, es recomana passar pel full de dades de L293D i Arduino. Si teniu dubtes o problemes, podeu posar-vos en contacte amb nosaltres a través de la secció de comentaris.
Construir i provar el robot:
L’aspirador és la part més crucial en la col·locació del robot. S'ha de col·locar en un angle inclinat tal com es mostra a la imatge, de manera que pugui proporcionar una acció de buit adequada. L’aspirador no està controlat per l’ Arduino. Un cop enceneu el robot, també s’encén el buit.
Un fatigant procés de construcció del nostre robot són les obres de fusta. Hem de tallar la fusta i perforar alguns forats per col·locar els sensors i l’aspirador.
Es recomana provar el vostre robot amb el codi següent un cop organitzeu el motor i el controlador del motor, abans de connectar els sensors.
configuració nul·la () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } bucle buit () {delay (1000); Serial.print ("endavant"); digitalWrite (9, ALTA); digitalWrite (10, BAIX); digitalWrite (11, ALTA); digitalWrite (12, BAIX); retard (500); Serial.print ("cap enrere"); digitalWrite (9, BAIX); digitalWrite (10, ALTA); digitalWrite (11, BAIX); digitalWrite (12, ALTA); }
Si tot funciona bé, podeu connectar els sensors amb Arduino tal com es mostra al diagrama de circuits i utilitzar el codi complet que es dóna al final. Com podeu veure, he muntat un sensor d’ultrasons a la part frontal i dos sensors d’IR als dos laterals del robot. El dissipador de calor s’instal·la al L293D per si l’IC s’escalfa ràpidament.
També podeu afegir algunes parts addicionals com aquesta
Es tracta d’un arranjament ampli que es pot col·locar als dos extrems de la part frontal que empeny la pols pels costats cap a la zona de succió.
A més, també teniu l'opció de fer una versió més petita d'aquest robot de neteja com aquesta
Aquest robot més petit està fabricat en cartró i funciona amb una placa de desenvolupament ATMega16. La part de l'aspirador es va fer mitjançant un ventilador BLDC i es va incloure en una caixa. Podeu adoptar-lo si voleu mantenir el vostre pressupost baix. Aquesta idea també funciona, però no és eficient.
Esquema de connexions:
El codi per a aquest robot aspirador es pot trobar a la secció de codi següent. Un cop feta la connexió i deixat el programa a Arduino, el robot ja està a punt per començar a actuar. El funcionament del codi s’explica mitjançant els comentaris. Si voleu veure aquest robot en acció, mireu el vídeo següent.
A més, també tinc previst imprimir completament les peces en 3D en la seva pròxima versió. També afegiré poques funcions interessants i algoritmes complexos perquè cobreixin tota la zona de la catifa i siguin fàcils de manejar i de mida compacta. Així que estigueu atents a les futures actualitzacions.