Hej fyre, er du en nybegynder i verdenen af robotik eller elektronik? ELLER Leder du efter et simpelt, men alligevel stærkt projekt, der gør dine venner og lærere imponeret? Så er dette stedet.
I dette projekt bruger vi kraften fra indlejrede systemer og elektronik til at lave vores egen robot, som kan hjælpe os med at holde vores hjem eller arbejdsplads pænt og pænt. Denne robot er enkel firhjulet støvsuger, som smart kan undgå forhindringer og støvsuge gulvet på samme tid. Ideen er inspireret af den berømte støvsuger Robot Roomba, som er vist på billedet nedenfor.
Vores idé er at lave en simpel robot lige fra bunden, som automatisk kan undgå forhindringer under rengøring af gulvet. Tro mig folk det er sjovt !!
Nødvendigt materiale og komponenter:
Okay, så nu har vi ideen om vores automatiske gulvrengøringsrobot i tankerne, og vi ved, hvad vi holder på med. Så lad os se, hvor vi skal starte vores henrettelse. For at opbygge en robot af vores idé skulle vi først beslutte følgende:
- Microcontroller type
- Sensorer påkrævet
- Motorer påkrævet
- Robotchassis materiale
- Batterikapacitet
Lad os nu beslutte hvert af de ovennævnte punkter. På denne måde vil det være nyttigt for dig at ikke kun bygge denne rengøringsrobot til hjemmet, men også andre robotter, der rammer din fantasi.
Microcontroller Type:
Valg af mikrokontroller er en meget vigtig opgave, da denne controller fungerer som hjernen på din robot. De fleste DIY-projekter er lavet omkring Arduino og Raspberry Pi, men behøver ikke at være den samme. Der er ingen specifik mikrokontroller, som du kan arbejde på. Det hele afhænger af kravet og prisen.
Ligesom en tablet ikke kan designes på 8 bit Microcontroller, og der er ingen værdi for at bruge ARM cortex m4 til at designe en elektronisk lommeregner.
Valg af mikrocontroller afhænger helt af produktets krav:
1. For det første identificeres tekniske krav som antallet af krævede I / O-ben, flashstørrelse, antal / type kommunikationsprotokoller, eventuelle specielle funktioner osv.
2. Derefter vælges listen over controllere i henhold til de tekniske krav. Denne liste indeholder controllere fra forskellige producenter. Mange applikationsspecifikke controllere er tilgængelige.
3. Derefter afsluttes en controller baseret på omkostninger, tilgængelighed og support fra producenten.
Hvis du ikke vil gøre en masse tunge løft og bare vil lære det grundlæggende i mikrokontroller og derefter senere komme dybt ind i det, så kan du vælge Arduino. I dette projekt bruger vi en Arduino. Vi har tidligere oprettet mange typer robotter ved hjælp af Arduino:
- DTMF-styret robot ved hjælp af Arduino
- Line Follower Robot ved hjælp af Arduino
- Computerstyret robot ved hjælp af Arduino
- WiFi-styret robot ved hjælp af Arduino
- Accelerometerbaseret håndbevægelsesstyret robot ved hjælp af Arduino
- Bluetooth-styret legetøjsbil ved hjælp af Arduino
Nødvendige sensorer:
Der er mange sensorer tilgængelige på markedet, som hver har sin egen brug. Hver robot får input via en sensor, de fungerer som sensoriske organer for robotten. I vores tilfælde skal vores robot være i stand til at opdage forhindringer og undgå dem.
Der er en masse andre seje sensorer, som vi vil bruge i vores fremtidige projekter, men lad os nu holde fokus på IR-sensor og USA (Ultralydssensor), da disse to fyre vil give visionen for vores robo-bil. Tjek, hvordan IR-sensoren fungerer her. Nedenfor vises billeder af IR-sensormodul og ultralydssensor:
Ultralydssensor består af to cirkulære øjne, hvoraf den ene bruges til at transmittere det amerikanske signal og den anden til at modtage de amerikanske stråler. Den tid, som strålerne tager for at blive transmitteret og modtaget tilbage, beregnes af mikrokontrolleren. Nu, da lydens tid og hastighed er kendt, kan vi beregne afstanden ved hjælp af følgende formler.
- Distance = Tid x Lydhastighed divideret med 2
Værdien divideres med to, da strålen bevæger sig fremad og bagud og dækker samme afstand. Detaljeret forklaring på brugen af ultralydssensor er givet her.
Påkrævede motorer:
Der er en hel del motorer, der anvendes inden for robotteknologi, de mest anvendte er Stepper og Servomotor. Da dette projekt ikke har nogen komplicerede aktuatorer eller drejekodere, bruger vi en normal PMDC-motor. Men vores batteri er lidt voluminøst og tungt, derfor bruger vi fire motorer til at køre vores robot, hvor alle fire er de samme PMDC-motorer. Men det tilrådes at sætte i trin- og servomotorer, når du er fortrolig med PMDC-motorer.
Robot chassis materiale:
Som studerende eller hobbyist er det sværeste ved at lave en robot at forberede chassiset på vores robot. Problemet er med tilgængeligheden af værktøjer og materiale. Det mest ideelle materiale til dette projekt er akryl, men det kræver boremaskiner og andre værktøjer for at arbejde med det. Derfor vælges træ, som alle let kan arbejde på.
Dette problem er helt forsvundet fra marken efter introduktionen af 3D-printerne. Jeg planlægger at 3D udskrive dele en dag og opdatere jer folk med det samme. Så lad os nu bruge træplader til at bygge vores robot.
Batterikapacitet:
Valg af batterikapacitet skal være vores sidste del af arbejdet, fordi det helt afhænger af dit chassis og motorer. Her skal vores batteri køre en støvsuger, der trækker omkring 3-5A og fire PMDC-motorer. Derfor vil vi kræve et tungt batteri. Jeg har valgt 12V 20Ah SLAB (forseglet blybatteri) og det er ret voluminøst, hvilket får vores robot til at få fire PMDC-motorer til at trække denne klodset fyr.
Nu hvor vi har valgt, kan alle vores krævede komponenter liste dem ned
- Træplader til chassis
- IR og amerikanske sensorer
- Støvsuger, der kører på jævnstrøm
- Arduino Uno
- 12V 20Ah batteri
- Motor driver IC (L293D)
- Arbejdsredskaber
- Tilslutning af ledninger
- Entusiastisk energi til at lære og arbejde.
De fleste af vores komponenter er dækket af ovenstående beskrivelse, jeg vil forklare de venstre outs nedenfor.
DC støvsuger:
Da vores robot kører på et 12V 20Ah DC-system. Vores støvsuger skal også være en 12V DC støvsuger. Hvis du er forvirret over, hvor du kan få en, kan du besøge eBay eller Amazon for støvsugere til bilrensning.
Vi bruger det samme som vist på billedet ovenfor.
Motordriveren (L293D):
En motordriver er et mellemmodul mellem Arduino og motoren. Dette skyldes, at Arduino mikrokontroller ikke er i stand til at levere den strøm, der kræves for at motoren skal fungere, og den bare kan levere 40 mA, og dermed trække mere strøm vil skade controlleren permanent. Så vi udløser motorføreren, som igen styrer motoren.
Vi bruger L293D Motor Driver IC, som vil være i stand til at levere op til 1A, derfor får denne driver informationen fra Arduino og får motoren til at fungere som ønsket.
Det er det!! Jeg har givet de fleste vigtige oplysninger, men før vi begynder at bygge robotten, anbefales det at gennemgå databladet til L293D og Arduino. Hvis du er i tvivl eller problemer, kan du kontakte os via kommentarsektionen.
Opbygning og test af robotten:
Støvsugeren er den mest afgørende del i placeringen af robotten. Det skal placeres i skråtstillet vinkel som vist på billedet, så det kan give ordentlig vakuumhandling. Støvsugeren styres ikke af Arduino. Når du tænder for robotten, er vakuumet også tændt.
En trættende proces med at bygge vores robot er træværkerne. Vi er nødt til at skære vores træ og bore nogle huller for at placere sensorerne og støvsugeren.
Det anbefales at prøvekøre din robot med følgende kode, når du først har arrangeret motor- og motordriveren, inden sensoren tilsluttes.
ugyldig opsætning () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } ugyldig sløjfe () {forsinkelse (1000); Serial.print ("fremad"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LAV); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LAV); forsinkelse (500); Serial.print ("bagud"); digitalWrite (9, LAV); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LAV); digitalWrite (12, HIGH); }
Hvis alt fungerer fint, kan du forbinde sensorerne med Arduino som vist i kredsløbsdiagram og bruge den fulde kode, der er angivet i slutningen. Som du kan se, har jeg monteret en ultralydssensor foran og to IR-sensorer på begge sider af robotten. Kølelegemet er monteret på L293D, bare i tilfælde af at IC opvarmes hurtigt.
Du kan også tilføje nogle få ekstra dele som denne
Dette er et fejearrangement, der kan placeres i begge ender af den forreste del, der skubber støvet langs siderne ind i sugeområdet.
Desuden har du også mulighed for at lave en mindre version af denne støvsugerrobot som denne
Denne mindre robot er lavet på pap og kører på ATMega16-udviklingskort. Støvsugerdelen blev udført ved hjælp af en BLDC-blæser og lukket i en kasse. Du kan vedtage dette, hvis du vil holde dit budget lavt. Denne idé fungerer også, men den er ikke effektiv.
Kredsløbsdiagram:
Koden til denne støvsugerrobot findes i kodesektionen nedenfor. Når forbindelsen er færdig, og programmet er dumpet i Arduino, er din robot klar til at komme i aktion. Funktionen af koden forklares ved hjælp af kommentarerne. Hvis du vil se denne robot i aktion, skal du tjekke videoen nedenfor.
Desuden planlægger jeg også at 3D-printede delene fuldstændigt i sin næste version. Jeg vil også tilføje få seje funktioner og komplekse algoritmer, så det dækker hele tæppeområdet og er let at håndtere og kompakt i størrelse. Så hold øje med fremtidige opdateringer.