Robot próżniowy DIY: 20 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

To jest mój pierwszy robot próżniowy, którego głównym celem jest umożliwienie każdemu posiadania robota sprzątającego bez płacenia tak dużych pieniędzy, aby nauczyć się, jak działają, zbudować fajnego robota, którego możesz modyfikować, aktualizować i programować tyle, ile chcesz i oczywiście odkurzyć cały ten denerwujący puch.

Ten projekt ma być tak łatwy do zbudowania, jak to tylko możliwe, ponieważ wszystkie elementy i części można łatwo znaleźć na Digikey, eBay, Amazon itp.

Całe podwozie zostało zaprojektowane w Solidworks tak, aby można było je wydrukować w 3D.

Obecnie używa Arduino Uno (jeśli nie podoba ci się to za bardzo, możesz łatwo wymienić go na inny mikrokontroler, postanowiłem go użyć, ponieważ moim celem jest, aby każdy mógł go zbudować), mikro-metalowe silniki, śmigło wentylatora, czujniki podczerwieni i odpowiednie moduły sterowników.

Kolejny gryzie piach!

Krok 1: Materiały

Więc najpierw zdefiniuję wszystkie użyte materiały, a później zaproponuję inne opcje o podobnym zachowaniu.

Kontrolery:

• 1 x płytka Arduino Uno (lub podobna) (DigiKey)
• 1 x moduł sterownika MOS FET IRF520 (Aliexpress)
• 1 x podwójny sterownik silnika H-bridge L298 (Aliexpress)

Siłowniki:

• 2 x mikrometalowy motoreduktor HP 6V 298:1 (DigiKey)
• 1 x para metalowych wsporników motoreduktora (Pololu)
• 1 x para kół 42×19mm (DigiKey)
• 1 x Dmuchawa Wentylatora AVC BA10033B12G 12V lub podobna (silnik BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Czujniki:

2 x czujnik odległości Sharp GP2Y0A41SK0F (4 - 30 cm) (DigiKey)

Moc:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x ładowarka akumulatorów LiPo 3s (Amazon-Charger)
• Rezystor 1 x 1 k Ohm
• Mały potencjometr 1 x 2 k Ohm

drukowanie 3d:

• Drukarka 3D o minimalnym rozmiarze wydruku 21 L x 21 W cm.
• PLA Fillament lub podobny.
• Jeśli nie masz, możesz wydrukować plik na 3DHubs.

Inne materiały:

• 20 x śruby M3 o średnicy 3 mm
• 20 x nakrętki M3
• 2 x #8-32 x 2 IN śruby z nakrętkami i podkładką.
• 1 x filtr workowy próżniowy (typ tkaninowy)
• 1 x kółko kulkowe z plastikową lub metalową kulką 3/4″ (Pololu)
• 2 przyciski (Aliexpress)
• 1 x włącznik/wyłącznik

Narzędzia:

• Śrubokręt
• Lutownica
• Szczypce
• Nożyce
• Kabel (3m)

Krok 2: Jak to działa?

Większość odkurzaczy posiada silnik z wentylatorem. Gdy łopatki wentylatora obracają się, wypychają powietrze do przodu, w kierunku otworu wylotowego. Na otworze wylotowym posiada filtr, który zapobiega ponownemu wyrzucaniu cząsteczek kurzu.

Jak działa robot próżniowy?

Zasada jest dość podobna, ale jak widać na drugim zdjęciu, silnik wentylatora jest na ostatnim kroku, co oznacza, że kurz nie jest przez niego wpędzany. Zassane powietrze jest najpierw filtrowane, a następnie wypychane w kierunku otworu wylotowego.

Główna różnica między każdym z odkurzaczy polega na tym, że robot ma mikrokontroler i czujniki, które pozwalają robotowi podejmować decyzje, aby mógł samodzielnie odkurzać pomieszczenie. Większość robotów próżniowych ma obecnie wbudowane naprawdę fajne algorytmy, na przykład mogą mapować twój pokój, aby mogły zaplanować ścieżkę i szybciej sprzątać. Posiadają również inne funkcje, takie jak szczotki boczne, wykrywanie kolizji, powrót do bazy ładującej itp.

Krok 3: O składnikach…

Jak powiedziałem na początku, wyjaśnię jak najwięcej, aby każdy mógł zrozumieć, ale jeśli znasz już podstawy, możesz pominąć ten krok.

Wentylator

Najważniejszą rzeczą w odkurzaczu jest wybór odpowiedniego wentylatora z przyzwoitym CFM (stopy sześcienne przepływu powietrza na minutę), to siła tego przepływu powietrza po powierzchni zbiera brud i przenosi go do worka na kurz lub pojemnika. Dlatego im większy przepływ powietrza, tym lepsza zdolność czyszczenia odkurzacza [BestVacuum.com]. Większość dużych odkurzaczy zużywa ponad 60 CFM, ale ponieważ używamy małej baterii, nie ma problemu z co najmniej 35 CFM. Wentylator AVC, którego użyję, ma 38 CFM [link AVC] i faktycznie ma dużą moc, ale możesz użyć dowolnego o tych samych wymiarach (patrz rysunek 1).

Sterownik wentylatora

Ponieważ potrzebujemy sposobu na kontrolowanie, kiedy wentylator jest włączony lub wyłączony, potrzebujemy sterownika. Użyję MOS-FET IRF520, który w zasadzie działa jako przełącznik, gdy tylko otrzyma sygnał z mikrontrolera, dostarczy napięcie wejściowe na wyjście (Wentylator). (Patrz rysunek 2)

Most H

W przypadku silników będziemy potrzebować czegoś innego niż sterownik wentylatora, ponieważ teraz będziemy musieli kontrolować kierunek każdego silnika. Mostek H to układ tranzystorów, który pozwala kontrolować przepływ prądu, a sterując nim będziemy mogli sterować kierunkiem silników. L298 to całkiem przyzwoity mostek H, który może dostarczyć 2A na kanał, więc dla naszych silników będzie idealny! Innym przykładem jest L293D, ale daje nam to tylko 800 mA na kanał. (Zdjęcie 3 przedstawia koncepcję mostu H)

Krok 4: Projekt

Projekt robota został wykonany w SolidWorks, składa się z 8 plików.

Ten krok był najbardziej czasochłonny, ponieważ cały robot został wykonany od podstaw, biorąc pod uwagę zderzak, pojemnik, filtr itp.

Całkowity rozmiar robota to 210mm x 210mm x 80mm.

Krok 5: Drukowanie 3d

Nagroda główna w Konkursie Robotyki 2017

Druga nagroda w konkursie Design Now: In Motion Contest