Sveiki puiši, vai jūs esat iesācējs robotikas vai elektronikas pasaulē? VAI Vai jūs meklējat vienkāršu, tomēr spēcīgu projektu, lai pārsteigtu savus draugus un skolotājus? Tad šī ir tā vieta.
Šajā projektā mēs izmantosim iegulto sistēmu un elektronikas iespējas, lai izveidotu savu robotu, kas varētu mums palīdzēt uzturēt mājas un darba vietu kārtīgu un kārtīgu. Šis robots ir vienkāršs četrriteņu putekļsūcējs, kas vienlaikus var gudri izvairīties no šķēršļiem un nosūkt grīdu. Ideja ir iedvesmota no slavenā putekļu sūcēja Robot Roomba, kas parādīts attēlā zemāk.
Mūsu ideja ir izgatavot vienkāršu robotu tieši no nulles, kas grīdas tīrīšanas laikā var automātiski izvairīties no šķēršļiem. Uzticieties man cilvēkiem tas ir jautri !!
Nepieciešamais materiāls un komponenti:
Labi, tāpēc tagad mums ir padomā mūsu automātiskā grīdas tīrīšanas robota ideja, un mēs zinām, ko mēs darām. Tātad, paskatīsimies, kur mums vajadzētu sākt savu izpildi. Lai izveidotu mūsu idejas robotu, mums vispirms jāizlemj:
- Mikrokontrolleru tips
- Nepieciešami sensori
- Nepieciešami motori
- Robotu šasijas materiāls
- Akumulatora jauda
Tagad ļaujiet mums izlemt par katru no iepriekš minētajiem punktiem. Tādā veidā jums būs noderīgi ne tikai izveidot šo mājas tīrīšanas robotu, bet arī citus robotus, kas pārsteidz jūsu iztēli.
Mikrokontrollera tips:
Mikrokontrollera izvēle ir ļoti svarīgs uzdevums, jo šis kontrolieris darbosies kā jūsu robota smadzenes. Lielākā daļa DIY projektu tiek veikti ap Arduino un Raspberry Pi, taču tiem nav jābūt vienādiem. Nav īpaša mikrokontrollera, ar kuru varētu strādāt. Tas viss ir atkarīgs no prasības un izmaksām.
Tāpat kā planšetdatoru nevar projektēt uz 8 bitu mikrokontrollera, un nav vērts izmantot ARM cortex m4, lai izstrādātu elektronisku kalkulatoru.
Mikrokontrolleru izvēle ir pilnībā atkarīga no produkta prasībām:
1. Pirmkārt, tiek noteiktas tehniskās prasības, piemēram, nepieciešamo I / O kontaktu skaits, zibspuldzes izmērs, sakaru protokolu skaits / veids, visas īpašās funkcijas utt.
2. Pēc tam tiek izvēlēts kontrolieru saraksts atbilstoši tehniskajām prasībām. Šajā sarakstā ir dažādu ražotāju kontrolleri. Ir pieejami daudzi lietojumprogrammu kontrolieri.
3. Tad kontrolieris tiek pabeigts, pamatojoties uz izmaksām, pieejamību un ražotāja atbalstu.
Ja jūs nevēlaties veikt daudz smagas pacelšanas un vienkārši vēlaties iemācīties mikrokontrolleru pamatus un pēc tam vēlāk iedziļināties tajā, varat izvēlēties Arduino. Šajā projektā mēs izmantosim Arduino. Iepriekš mēs esam izveidojuši daudzu veidu robotus, izmantojot Arduino:
- DTMF kontrolēts robots, izmantojot Arduino
- Līnijas sekotāja robots, izmantojot Arduino
- Ar datoru vadāms robots, izmantojot Arduino
- WiFi vadāms robots, izmantojot Arduino
- Akselerometra vadīts robots ar rokas žestu, izmantojot Arduino
- Bluetooth kontrolēta rotaļlietu automašīna, izmantojot Arduino
Nepieciešamie sensori:
Tirgū ir pieejami daudz sensoru, kuriem katram ir savs lietojums. Katrs robots saņem ievadi caur sensoru, un tas darbojas kā sensora orgāni robotam. Mūsu gadījumā mūsu robotam jāspēj atklāt šķēršļus un no tiem izvairīties.
Tur ir daudz citu atdzist sensoru, kurus mēs izmantosim savos turpmākajos projektos, taču tagad pievērsīsimies IR sensoram un ASV (Ultraskaņas sensoram), jo šie divi puiši nodrošinās mūsu robo automašīnas redzējumu. Pārbaudiet IR sensora darbību šeit. Zemāk parādīti IR sensora moduļa un ultraskaņas sensora attēli:
Ultraskaņas sensors sastāv no divām apļveida acīm, no kurām vienu izmanto ASV signāla pārraidīšanai, bet otru ASV staru uztveršanai. Mikrokontrolleris aprēķina laiku, kas vajadzīgs stariem, lai tos pārraidītu un saņemtu atpakaļ. Tā kā ir zināms skaņas laiks un ātrums, attālumu varam aprēķināt pēc šādām formulām.
- Attālums = laiks x skaņas ātrums dalīts ar 2
Vērtība tiek dalīta ar divām, jo stars virzās uz priekšu un atpakaļ, veicot to pašu attālumu. Šeit ir sniegts detalizēts skaidrojums par ultraskaņas sensora izmantošanu.
Nepieciešamie motori:
Robotikas jomā tiek izmantots diezgan daudz motoru, visbiežāk izmantotie ir Stepper un Servo motori. Tā kā šim projektam nav sarežģītu izpildmehānismu vai rotācijas kodētāja, mēs izmantosim parasto PMDC motoru. Bet mūsu akumulators ir mazliet apjomīgs un smags, tāpēc mēs izmantojam četrus motorus, lai vadītu mūsu robotu, un visi četri ir vieni un tie paši PMDC motori. Bet pēc PMDC motoru lietošanas ir ieteicams iestatīt stepper un servo motorus.
Robotu šasijas materiāls:
Būdams students vai hobijs, robota izgatavošanas laikā visgrūtāk ir sagatavot mūsu robota šasiju. Problēma ir ar instrumentu un materiālu pieejamību. Visideālākais materiāls šim projektam būs akrils, taču tā darbībai nepieciešami urbji un citi instrumenti. Tāpēc koks tiek izvēlēts tā, lai visi varētu ar to strādāt viegli.
Pēc 3D printeru ieviešanas šī problēma ir pilnībā izzudusi no lauka. Es plānoju kādreiz 3D drukāt detaļas un atjaunināt jums to pašu. Tāpēc tagad izmantosim koka loksnes, lai izveidotu savu robotu.
Akumulatora ietilpība:
Akumulatora jaudas izvēlei vajadzētu būt mūsu pēdējai darba daļai, jo tā ir atkarīga tikai no jūsu šasijas un motoriem. Šeit mūsu akumulatoram vajadzētu vadīt putekļsūcēju, kas piesaista apmēram 3-5A un četrus PMDC motorus. Tāpēc mums būs nepieciešama smaga baterija. Esmu izvēlējies 12V 20Ah SLAB (noslēgta svina skābes akumulators) un tā diezgan lielgabarīta, lai mūsu robots iegūtu četrus PMDC motorus, lai izvilktu šo lielgabarīta puisi.
Tagad, kad esam atlasījuši visus nepieciešamos komponentus, varat tos uzskaitīt
- Koka loksnes šasijai
- IR un ASV sensori
- Putekļsūcējs, kas darbojas ar līdzstrāvu
- Arduino Uno
- 12V 20Ah akumulators
- Motora vadītāja IC (L293D)
- Darba rīki
- Savienojošie vadi
- Entuziasma enerģija mācībām un darbam.
Lielākā daļa no mūsu sastāvdaļām ir aprakstītas iepriekš aprakstītajā rakstā. Es paskaidrošu tālāk minētos kreisos.
DC putekļu sūcējs:
Tā kā mūsu robots darbojas ar 12V 20Ah DC sistēmu. Mūsu vakuumam jābūt arī 12 V līdzstrāvas putekļsūcējam. Ja jums ir neizpratne par to, kur to iegūt, varat apmeklēt eBay vai Amazon automašīnu tīrīšanas putekļsūcējiem.
Mēs izmantosim to pašu, kas parādīts augšējā attēlā.
Motora vadītājs (L293D):
Motora draiveris ir starpmodulis starp Arduino un Motor. Tas ir tāpēc, ka Arduino mikrokontrolleris nespēs piegādāt strāvu, kas nepieciešama motora darbībai, un var vienkārši piegādāt 40mA, tādējādi, uzņemot lielāku strāvu, tas neatgriezeniski sabojās kontrolieri. Tātad mēs iedarbinām motora vadītāju, kas savukārt kontrolē motoru.
Mēs izmantosim L293D Motor Driver IC, kas spēs piegādāt līdz 1A, tādējādi šis draiveris saņems informāciju no Arduino un liks motoram darboties pēc vēlēšanās.
Tieši tā!! Esmu sniedzis lielāko daļu svarīgākās informācijas, taču pirms mēs sākam veidot robotu, ieteicams iziet L293D un Arduino datu lapu. Ja jums ir kādas šaubas vai problēmas, varat sazināties ar mums, izmantojot komentāru sadaļu.
Robota uzbūve un testēšana:
Putekļsūcējs ir vissvarīgākā daļa robota ievietošanā. Tas jānovieto slīpā leņķī, kā parādīts attēlā, lai tas varētu nodrošināt pareizu vakuuma darbību. Arduino putekļsūcēju nekontrolē. Ieslēdzot robotu, tiek ieslēgts arī vakuums.
Viens nogurdinošs mūsu robota veidošanas process ir koka darbi. Mums ir jāizgriež koksne un jāizurbj daži caurumi sensoru un putekļsūcēju novietošanai.
Pēc sensoru pievienošanas ir ieteicams testēt savu robotu ar šādu kodu, kad esat sakārtojis motora un motora draiveri.
void setup () {Sērijas.sākt (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } void loop () {kavēšanās (1000); Serial.print ("uz priekšu"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); kavēšanās (500); Serial.print ("atpakaļ"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Ja viss darbojas labi, jūs varat savienot sensorus ar Arduino, kā parādīts shēmas diagrammā, un izmantot pilnu kodu, kas norādīts beigās. Kā redzat, esmu uzstādījis ultraskaņas sensoru priekšā un divus infrasarkanos sensorus abās robota pusēs. Siltuma izlietne ir uzstādīta L293D tikai gadījumā, ja IC ātri uzsilst.
Varat arī pievienot dažas papildu daļas, piemēram, šo
Tas ir slaucīšanas aprīkojums, kuru var novietot abos priekšējās daļas galos, kas putekļus gar sāniem iesūks iesūkšanas zonā.
Turklāt, jums arī ir iespēja padarīt mazāku versiju no šīs Putekļusūcēju Robot kā šis
Šis mazākais robots ir izgatavots uz kartona un darbojas uz ATMega16 izstrādes dēļa. Putekļsūcēja daļa tika veikta, izmantojot BLDC ventilatoru, un tā tika ievietota kastē. Jūs varat to pieņemt, ja vēlaties, lai jūsu budžets būtu zems. Šī ideja arī darbojas, bet tā nav efektīva.
Ķēdes shēma:
Šī putekļsūcēja robota kods ir atrodams zemāk sadaļā Kods. Kad savienojums ir izveidots un programma ir ievietota Arduino, jūsu robots ir gatavs sākt darboties. Koda darbība tiek izskaidrota, izmantojot komentārus. Ja vēlaties redzēt šo robotu darbībā, skatiet tālāk redzamo videoklipu.
Es arī plānoju pilnībā 3D daļas izdrukāt nākamajā versijā. Es arī pievienošu dažas atdzist funkcijas un sarežģītus algoritmus, lai tas aptvertu visu paklāja laukumu un būtu ērti apstrādājams un kompakts. Tāpēc sekojiet līdzi jaunumiem nākotnē.