DIY Vacuum Robot: 20 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Αυτό είναι το πρώτο μου ρομπότ κενού, το οποίο έχει ως κύριο σκοπό να επιτρέψει σε οποιονδήποτε να έχει ένα ρομπότ καθαρισμού χωρίς να πληρώσει τόσα χρήματα, να μάθει πώς λειτουργεί, να κατασκευάσει ένα ωραίο ρομπότ που μπορείτε να τροποποιήσετε, να ενημερώσετε και να προγραμματίσετε όσο θέλετε, και φυσικά να σκουπίσετε όλο αυτό το ενοχλητικό χνούδι.

Αυτό το έργο προορίζεται να κατασκευαστεί όσο το δυνατόν πιο εύκολα, καθώς όλα τα στοιχεία και τα μέρη είναι εύκολο να βρεθούν σε Digikey, eBay, Amazon κ.λπ.

Ολόκληρο το πλαίσιο σχεδιάστηκε στο Solidworks έτσι ώστε να μπορεί να εκτυπωθεί 3d.

Προς το παρόν χρησιμοποιεί ένα Arduino Uno (αν δεν σας αρέσει πολύ, μπορείτε εύκολα να το αλλάξετε για άλλο μικροελεγκτή, αποφάσισα να το χρησιμοποιήσω, καθώς ο στόχος μου είναι ότι ο καθένας θα μπορούσε πραγματικά να το κατασκευάσει), μικρομεταλλικούς κινητήρες, έλικα ανεμιστήρα, αισθητήρες υπερύθρων και αντίστοιχες μονάδες προγράμματος οδήγησης.

Ένας άλλος δαγκώνει τη σκόνη!

Βήμα 1: Υλικά

Έτσι, πρώτα θα ορίσω όλα τα υλικά που χρησιμοποίησα και αργότερα θα προτείνω άλλες επιλογές με παρόμοια συμπεριφορά.

Ελεγκτές:

• 1 x Arduino Uno Board (ή παρόμοιο) (DigiKey)
• 1 x μονάδα οδήγησης IRF520 MOS FET (Aliexpress)
• 1 x οδηγός διπλού κινητήρα H-bridge L298 (Aliexpress)

Ενεργοποιητές:

• 2 x Micro Metal Gearmotor HP 6V 298: 1 (DigiKey)
• 1 x Micro Metal Gearmotor Bracket Pair (Pololu)
• 1 x Ζεύγος τροχού 42 × 19mm (DigiKey)
• 1 x Ανεμιστήρας ανεμιστήρα AVC BA10033B12G 12V ή παρόμοιο (κινητήρας BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Αισθητήρες:

2 x αισθητήρας απόστασης απόστασης GP2Y0A41SK0F (4 - 30cm) (DigiKey)

Εξουσία:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x Φορτιστής μπαταρίας LiPo 3s (Amazon-Charger)
• Αντίσταση 1 x 1k Ohm
• Μικρό ποτενσιόμετρο 1 x 2k Ohm

Τρισδιάστατη εκτύπωση:

• Τρισδιάστατος εκτυπωτής με ελάχιστο μέγεθος εκτύπωσης 21 L x 21 W cm.
• PLA Fillament ή παρόμοιο.
• Εάν δεν έχετε, μπορείτε να εκτυπώσετε το αρχείο σας σε 3DHubs.

Άλλα υλικά:

• 20 μπουλόνια M3 με (διάμετρο 3mm)
• 20 x καρύδια Μ3
• 2 μπουλόνια #8-32 x 2 IN με παξιμάδια και ροδέλα.
• 1 x φίλτρο σακούλας κενού (τύπου υφάσματος)
• 1 x σκάφος με πλαστική ή μεταλλική μπάλα 3/4 ((Pololu)
• 2 κουμπιά (Aliexpress)
• 1 x Διακόπτης On/Off

Εργαλεία:

• Κατσαβίδι
• Συγκολλητικό σίδερο
• Πένσα
• Ψαλίδι
• Καλώδιο (3m)

Βήμα 2: Πώς λειτουργεί;

Η πλειοψηφία των ηλεκτρικών σκουπών διαθέτει κινητήρα με ανεμιστήρα. Καθώς περιστρέφονται οι λεπίδες του ανεμιστήρα, πιέζουν τον αέρα προς τα εμπρός, προς τη θύρα εξαγωγής. Στη θύρα εξάτμισης έχει ένα φίλτρο που εμποδίζει τα σωματίδια σκόνης να πεταχτούν ξανά.

Πώς λειτουργεί ένα ρομπότ κενού;

Η αρχή είναι αρκετά παρόμοια, αλλά όπως μπορείτε να δείτε στη δεύτερη εικόνα, ο κινητήρας του ανεμιστήρα βρίσκεται στο τελευταίο βήμα, πράγμα που σημαίνει ότι η σκόνη δεν περνά μέσα από αυτό. Ο αέρας που αναρροφάται πρώτα φιλτράρεται και στη συνέχεια ωθείται προς τη θύρα εξαγωγής.

Η κύρια διαφορά μεταξύ καθενός από τα κενά είναι ότι το ρομπότ διαθέτει μικροελεγκτή και αισθητήρες που επιτρέπουν στο ρομπότ να παίρνει αποφάσεις έτσι ώστε να μπορεί να σκουπίζει αυτόματα το δωμάτιο σας. Τα περισσότερα από τα ρομπότ κενού στις μέρες μας έχουν ενσωματωμένους πολύ καλούς αλγόριθμους, για παράδειγμα, μπορούν να χαρτογραφήσουν το δωμάτιό σας έτσι ώστε να μπορούν να σχεδιάσουν μια διαδρομή και να εκτελέσουν γρηγορότερο καθαρισμό. Έχουν επίσης άλλα χαρακτηριστικά όπως πλευρικές βούρτσες, ανίχνευση σύγκρουσης, επιστροφή στη βάση φόρτισης κ.λπ.

Βήμα 3: Σχετικά με τα συστατικά…

Όπως είπα στην αρχή, θα εξηγήσω όσο μπορώ για να καταλάβει κανείς, αλλά αν γνωρίζετε ήδη τα βασικά, μη διστάσετε να παραλείψετε αυτό το βήμα.

Ο ανεμιστήρας

Το πιο σημαντικό πράγμα ενός κενού είναι να επιλέξετε τον κατάλληλο ανεμιστήρα με αξιοπρεπή CFM (ροή αέρα κυβικά πόδια ανά λεπτό), είναι η δύναμη αυτής της ροής αέρα σε μια επιφάνεια που μαζεύει τη βρωμιά και τη μεταφέρει στον σάκο ή το δοχείο σκόνης. Επομένως, όσο περισσότερη ροή αέρα, τόσο καλύτερη είναι η ικανότητα καθαρισμού της ηλεκτρικής σκούπας [BestVacuum.com]. Τα περισσότερα από τα μεγάλα κενά χρησιμοποιούν περισσότερα από 60 CFM, αλλά επειδή χρησιμοποιούμε μια μικρή μπαταρία, είμαστε εντάξει με τουλάχιστον 35 CFM. Ο ανεμιστήρας AVC που θα χρησιμοποιήσω έχει 38 CFM [σύνδεσμος AVC] και στην πραγματικότητα έχει μεγάλη ισχύ, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε με τις ίδιες διαστάσεις (Δείτε εικόνα 1).

Ο οδηγός ανεμιστήρα

Δεδομένου ότι χρειαζόμαστε έναν τρόπο ελέγχου κάθε φορά που ο ανεμιστήρας είναι ενεργοποιημένος ή απενεργοποιημένος, χρειαζόμαστε ένα πρόγραμμα οδήγησης. Θα χρησιμοποιήσω το MOS-FET IRF520 το οποίο βασικά λειτουργεί ως διακόπτης, κάθε φορά που λαμβάνει σήμα από τον μικροελεγκτή θα παρέχει την τάση εισόδου στην έξοδο (ανεμιστήρας). (Δείτε εικόνα 2)

Το H-Bridge

Για τους κινητήρες θα χρειαστούμε κάτι λίγο διαφορετικό από το πρόγραμμα οδήγησης ανεμιστήρα, καθώς τώρα θα πρέπει να ελέγξουμε την κατεύθυνση κάθε κινητήρα. Η γέφυρα Η είναι μια σειρά από τρανίστρος που μας επιτρέπει να ελέγχουμε την τρέχουσα ροή και ελέγχοντας αυτό, θα είμαστε σε θέση να ελέγξουμε την κατεύθυνση των κινητήρων. Το L298 είναι μια αρκετά αξιοπρεπής γέφυρα H που μπορεί να παρέχει 2Α ανά κανάλι, οπότε για τους κινητήρες μας θα είναι τέλειο! Ένα άλλο παράδειγμα είναι το L293D αλλά αυτό μας δίνει μόνο 800mA ανά κανάλι. (Η εικόνα 3 απεικονίζει την έννοια της γέφυρας Η)

Βήμα 4: Ο σχεδιασμός

Ο σχεδιασμός του ρομπότ έγινε στο SolidWorks, αποτελείται από 8 αρχεία.

Αυτό το βήμα ήταν το πιο χρονοβόρο αφού όλο το ρομπότ κατασκευάστηκε από την αρχή λαμβάνοντας υπόψη τον προφυλακτήρα, το δοχείο, το φίλτρο κ.λπ.

Το συνολικό μέγεθος του ρομπότ είναι 210mm x 210 mm x 80mm.

Βήμα 5: Τρισδιάστατη εκτύπωση

Μεγάλο Βραβείο στο Διαγωνισμό Ρομποτικής 2017

Δεύτερο βραβείο στο Design Now: In Motion Contest