Bună băieți, sunteți un începător în lumea roboticii sau electronice? SAU Căutați un proiect simplu, dar puternic, pentru a vă impresiona prietenii și profesorii? Atunci acesta este locul.
În acest proiect, vom folosi puterea sistemelor încorporate și a electronicii pentru a ne crea propriul robot care ne-ar putea ajuta să ne menținem casa și locul de muncă îngrijite și ordonate. Acest robot este un aspirator simplu cu patru roți care ar putea evita inteligent obstacolele și ar putea aspira podeaua în același timp. Ideea este inspirată de celebrul aspirator Robot Roomba care este prezentat în imaginea de mai jos.
Ideea noastră este de a crea un robot simplu chiar de la zero, care poate evita automat obstacolele în timpul curățării podelei. Crede-mă în oameni, este distractiv !!
Material și componente necesare:
Bine, așa că acum avem în vedere ideea robotului nostru automat de curățare a podelelor și știm la ce ne ocupăm. Deci, să ne uităm de unde ar trebui să începem execuția. Pentru a construi un robot al ideii noastre, ar trebui mai întâi să decidem următoarele:
- Tipul microcontrolerului
- Sunt necesari senzori
- Motoare necesare
- Materialul șasiului robotului
- Capacitatea bateriei
Acum, permiteți-ne să decidem cu privire la fiecare dintre punctele menționate mai sus. În acest fel, vă va fi de ajutor să construiți nu numai acest robot de curățare a locuinței, ci și orice alt robot care vă lovește imaginația.
Tipul microcontrolerului:
Selectarea microcontrolerului este o sarcină foarte importantă, deoarece acest controler va acționa ca creierul robotului dvs. Majoritatea proiectelor DIY sunt realizate în jurul Arduino și Raspberry Pi, dar nu trebuie să fie la fel. Nu există un microcontroler specific pe care să puteți lucra. Totul depinde de cerință și cost.
La fel ca o tabletă nu poate fi proiectată pe un microcontroler de 8 biți și nu merită să folosiți ARM cortex m4 pentru a proiecta un calculator electronic.
Selecția microcontrolerului depinde în totalitate de cerințele produsului:
1. În primul rând sunt identificate cerințele tehnice precum numărul de pini I / O necesari, dimensiunea blițului, numărul / tipul de protocoale de comunicații, orice caracteristici speciale etc.
2. Apoi sunt selectate lista de controlere conform cerințelor tehnice. Această listă conține controlere de la diferiți producători. Sunt disponibile multe controlere specifice aplicației.
3. Apoi, un controler este finalizat în funcție de cost, disponibilitate și asistență din partea producătorului.
Dacă nu doriți să faceți o grămadă de greutăți și doriți doar să învățați elementele de bază ale microcontrolerelor și apoi să intrați adânc în el, atunci puteți alege Arduino. În acest proiect vom folosi un Arduino. Am creat anterior mai multe tipuri de roboți folosind Arduino:
- Robot controlat DTMF folosind Arduino
- Line Follower Robot folosind Arduino
- Robot controlat de computer folosind Arduino
- Robot controlat WiFi folosind Arduino
- Robot controlat prin gesturi de mână bazat pe accelerometru folosind Arduino
- Mașină de jucărie controlată prin Bluetooth folosind Arduino
Senzori necesari:
Există o mulțime de senzori disponibili pe piață, fiecare având propria utilizare. Fiecare robot primește intrare printr-un senzor, acționează ca organe senzoriale pentru robot. În cazul nostru robotul nostru ar trebui să fie capabil să detecteze obstacolele și să le evite.
Există o mulțime de alți senzori cool pe care îi vom folosi în proiectele noastre viitoare, dar acum permiteți-ne să rămânem concentrați pe senzorul IR și SU (senzorul cu ultrasunete), deoarece acești doi tipi vor oferi viziunea pentru mașina noastră robotică. Verificați funcționarea senzorului IR aici. Mai jos sunt prezentate imagini ale modulului senzorului IR și ale senzorului cu ultrasunete:
Senzorul cu ultrasunete este format din doi ochi circulari din care unul este utilizat pentru a transmite semnalul SUA și celălalt pentru a primi razele SUA. Timpul luat de raze pentru a fi transmis și primit înapoi este calculat de microcontroler. Acum, deoarece timpul și viteza sunetului sunt cunoscute, putem calcula distanța prin următoarele formule.
- Distanță = Timp x Viteza sunetului împărțit la 2
Valoarea este împărțită la două, deoarece raza se deplasează înainte și înapoi, acoperind aceeași distanță. Explicații detaliate despre utilizarea senzorului cu ultrasunete sunt date aici.
Motoare necesare:
Există destul de multe motoare utilizate în domeniul roboticii, cele mai utilizate fiind motorul Stepper și Servo. Deoarece acest proiect nu are niciun actuator complicat sau codificator rotativ, vom folosi un motor PMDC normal. Dar bateria noastră este cam voluminoasă și grea, prin urmare folosim patru motoare pentru a conduce robotul nostru, toate fiind aceleași motoare PMDC. Dar este recomandabil să vă instalați în motoare pas cu pas și servo după ce vă simțiți confortabil cu motoarele PMDC.
Materialul șasiului robotului:
În calitate de student sau pasionat, cea mai dificilă parte a realizării unui robot este pregătirea șasiului robotului nostru. Problema este cu disponibilitatea instrumentelor și a materialului. Cel mai ideal material pentru acest proiect va fi Acrilul, dar este nevoie de burghiu și alte instrumente pentru a lucra cu acesta. Prin urmare , se alege lemnul pentru ca toată lumea să poată lucra cu ușurință.
Această problemă a dispărut complet de pe teren după introducerea imprimantelor 3D. Am de gând să imprim într-o zi piese 3D și să vă actualizez oamenii cu același lucru. Deci, deocamdată, să folosim foi de lemn pentru a ne construi robotul.
Capacitatea bateriei:
Alegerea capacității bateriei ar trebui să fie ultima noastră parte de lucru, deoarece depinde pur și simplu de șasiu și motoare. Aici bateria noastră ar trebui să conducă un aspirator care utilizează aproximativ 3-5A și patru motoare PMDC. Prin urmare, vom avea nevoie de o baterie grea. Am ales 12V 20Ah SLAB (baterie de plumb sigilată) și este destul de voluminoasă, ceea ce face ca robotul nostru să primească patru motoare PMDC pentru a trage acest tip voluminos.
Acum, după ce am selectat toate componentele noastre obligatorii, le vom lista în jos
- Foi de lemn pentru șasiu
- Senzori IR și SUA
- Aspirator care funcționează pe curent continuu
- Arduino Uno
- Baterie 12V 20Ah
- IC driver driver (L293D)
- Instrumente de lucru
- Conectarea firelor
- Energie entuziastă pentru a învăța și a lucra.
Cele mai multe dintre componentele noastre sunt acoperite în descrierea de mai sus, voi explica mai jos ieșirile rămase.
Aspirator DC:
Deoarece robotul nostru funcționează pe un sistem de 12V 20Ah DC. Aspiratorul nostru ar trebui să fie, de asemenea, un aspirator de 12V DC. Dacă sunteți confuz de unde să obțineți unul, atunci puteți vizita eBay sau Amazon pentru curățarea mașinilor cu aspiratoare.
Vom folosi același lucru ca în imaginea de mai sus.
Șofer de motor (L293D):
Un driver de motor este un modul intermediar între Arduino și Motor. Acest lucru se datorează faptului că microcontrolerul Arduino nu va putea furniza curentul necesar pentru ca motorul să-l funcționeze și poate furniza doar 40mA, prin urmare, dacă trageți mai mult curent, acesta va deteriora permanent controlerul. Deci, declanșăm driverul motorului care, la rândul său, controlează motorul.
Vom folosi L293D Motor Driver IC care va putea furniza până la 1A, prin urmare acest driver va primi informațiile de la Arduino și va face motorul să funcționeze după cum doriți.
Asta e!! Am oferit majoritatea informațiilor cruciale, dar înainte de a începe construirea robotului, se recomandă să parcurgeți fișa tehnică L293D și Arduino. Dacă aveți îndoieli sau probleme, ne puteți contacta prin secțiunea de comentarii.
Construirea și testarea robotului:
Aspiratorul este partea cea mai importantă în plasarea robotului. Trebuie așezat la unghi înclinat așa cum se arată în imagine, astfel încât să poată asigura o acțiune adecvată de vid. Aspiratorul nu este controlat de Arduino. Odată ce porniți robotul, vidul este de asemenea pornit.
Un proces obositor de construire a robotului nostru sunt lucrările din lemn. Trebuie să ne cioplim lemnul și să forăm câteva găuri pentru a plasa senzorii și aspiratorul.
Se recomandă să testați robotul cu următorul cod odată ce aranjați motorul și driverul motorului, înainte de a conecta senzorii.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } void loop () {delay (1000); Serial.print („înainte”); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); întârziere (500); Serial.print („înapoi”); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Dacă totul funcționează bine, puteți conecta senzorii cu Arduino așa cum se arată în schema de circuite și utilizați codul complet dat la final. După cum puteți vedea, am montat un senzor cu ultrasunete în față și doi senzori IR pe ambele părți ale robotului. Radiatorul este montat pe L293D doar în cazul în care IC-ul se încălzește rapid.
De asemenea, puteți adăuga câteva piese suplimentare ca aceasta
Acesta este un aranjament de măturare care poate fi amplasat pe ambele capete ale părții frontale, care va împinge praful de-a lungul părților în zona de aspirație.
Mai mult, aveți și o opțiune de a crea o versiune mai mică a acestui robot de curățare cu vid, ca acesta
Acest robot mai mic este fabricat pe carton și rulează pe placa de dezvoltare ATMega16. Piesa de aspirator a fost realizată utilizând un ventilator BLDC și închisă într-o cutie. Puteți adopta acest lucru dacă doriți să vă mențineți bugetul redus. Această idee funcționează și ea, dar nu este eficientă.
Diagrama circuitului:
Codul acestui robot aspirator poate fi găsit în secțiunea Cod de mai jos. Odată ce conexiunea este terminată și programul este aruncat în Arduino, robotul dvs. este gata să intre în acțiune. Funcționarea codului este explicată folosind comentariile. Dacă doriți să vedeți acest robot în acțiune, consultați videoclipul de mai jos.
În plus, intenționez să imprim complet piesele 3D în următoarea sa versiune. Voi adăuga, de asemenea, câteva caracteristici interesante și algoritmi complexi, astfel încât să acopere întreaga zonă a covorului și să fie ușor de manevrat și de dimensiuni compacte. Așadar, fiți atenți la actualizările viitoare.