Ahoj kluci, jste nováčkem ve světě robotiky nebo elektroniky? NEBO Hledáte jednoduchý, ale výkonný projekt, který by zapůsobil na vaše přátele a učitele? Pak je to místo.
V tomto projektu využijeme sílu vestavěných systémů a elektroniky k výrobě vlastního robota, který by nám mohl pomoci udržovat pořádek a pořádek v našem domě nebo na pracovišti. Tento robot je jednoduchý čtyřkolový vysavač, který se dokáže chytře vyhnout překážkám a současně vysávat podlahu. Nápad je inspirován slavným vysavačem Robot Roomba, který je zobrazen na obrázku níže.
Naším nápadem je vyrobit jednoduchého robota přímo od nuly, který se může automaticky vyhnout překážkám při čištění podlahy. Věřte mi lidi je to zábava !!
Požadovaný materiál a komponenty:
Dobře, takže teď máme na mysli Myšlenku našeho robota na automatické čištění podlah a víme, na čem jsme. Pojďme se tedy podívat, kde bychom měli zahájit naši popravu. Abychom mohli postavit robota z naší myšlenky, museli bychom nejprve rozhodnout o následujících věcech:
- Typ mikrokontroléru
- Vyžadují se senzory
- Vyžadovány motory
- Robotický materiál podvozku
- Kapacita baterie
Pojďme nyní rozhodnout o každém z výše uvedených bodů. Tímto způsobem vám pomůže nejen postavit tohoto domácího čisticího robota, ale také jakéhokoli jiného robota, který zasáhne vaši představivost.
Typ mikrokontroléru:
Výběr mikrokontroléru je velmi důležitý úkol, protože tento ovladač bude fungovat jako mozek vašeho robota. Většina DIY projektů se vyrábí kolem Arduina a Raspberry Pi, ale nemusí to být stejné. Neexistuje žádný konkrétní mikrokontrolér, na kterém byste mohli pracovat. Vše závisí na požadavku a nákladech.
Stejně jako Tablet nelze navrhnout na 8bitovém mikrokontroléru a nemá smysl používat ARM cortex m4 k návrhu elektronické kalkulačky.
Výběr mikrokontroléru zcela závisí na požadavcích produktu:
1. Nejprve jsou identifikovány technické požadavky, jako je počet požadovaných I / O pinů, velikost blesku, počet / typ komunikačních protokolů, jakékoli speciální funkce atd.
2. Poté se vybere seznam řadičů podle technických požadavků. Tento seznam obsahuje řadiče od různých výrobců. K dispozici je mnoho řadičů specifických pro danou aplikaci.
3. Poté je řadič finalizován na základě nákladů, dostupnosti a podpory od výrobce.
Pokud nechcete dělat hodně těžkého břemene a chcete se jen naučit základy mikrokontrolérů a později se do toho pustit hluboko, můžete zvolit Arduino. V tomto projektu budeme používat Arduino. Dříve jsme pomocí Arduina vytvořili mnoho typů robotů:
- DTMF řízený robot pomocí Arduina
- Line Follower Robot pomocí Arduina
- Počítačem řízený robot pomocí Arduina
- WiFi řízený robot pomocí Arduina
- Robot řízený gesty pomocí akcelerometru pomocí Arduina
- Bluetooth řízené autíčko pomocí Arduina
Požadované senzory:
Na trhu je k dispozici spousta senzorů, z nichž každý má své vlastní použití. Každý robot získává vstup prostřednictvím senzoru, působí jako smyslové orgány robota. V našem případě by náš robot měl být schopen detekovat překážky a vyhnout se jim.
Existuje spousta dalších skvělých senzorů, které budeme používat v našich budoucích projektech, ale nyní se zaměřme na IR senzor a USA (ultrazvukový senzor), protože tito dva muži budou poskytovat vizi pro náš robotický vůz. Zde se podívejte na fungování infračerveného senzoru. Níže jsou zobrazeny obrázky modulu infračerveného senzoru a ultrazvukového senzoru:
Ultrazvukový senzor se skládá ze dvou kruhových očí, z nichž jedno se používá k přenosu amerického signálu a druhé k přijímání amerických paprsků. Čas potřebný paprskům k přenosu a přijetí zpět vypočítá mikrokontrolér. Nyní, protože je znám čas a rychlost zvuku, můžeme vzdálenost vypočítat podle následujících vzorců.
- Vzdálenost = čas x rychlost zvuku děleno 2
Hodnota se dělí dvěma, protože paprsek se pohybuje vpřed a vzad a pokrývá stejnou vzdálenost. Zde je uvedeno podrobné vysvětlení použití ultrazvukového senzoru.
Potřebné motory:
V oblasti robotiky se používá poměrně hodně motorů, nejpoužívanější jsou motory Stepper a Servo. Jelikož tento projekt nemá žádné komplikované akční členy nebo rotační enkodér, budeme používat normální motor PMDC. Ale naše baterie je trochu objemná a těžká, proto používáme čtyři motory k pohonu našeho robota, přičemž všechny čtyři jsou stejné motory PMDC. Jakmile se ale s motory PMDC pohodlně setkáte, je vhodné nasadit krokové a servomotory.
Materiál podvozku robota:
Jako student nebo fanda je nejtěžší při výrobě robota připravit podvozek našeho robota. Problém je v dostupnosti nástrojů a materiálu. Nejideálnějším materiálem pro tento projekt bude Akryl, ale k jeho práci je zapotřebí vrtáků a dalších nástrojů. Proto je dřevo vybráno tak, aby na něm každý mohl snadno pracovat.
Tento problém po zavedení 3D tiskáren z pole úplně zmizel. Jednoho dne plánuji 3D tisk dílů a aktualizuji vás lidi o to samé. Prozatím tedy postavme našeho robota z dřevěných desek.
Kapacita baterie:
Výběr kapacity baterie by měl být naší poslední částí práce, protože to čistě závisí na vašem podvozku a motorech. Zde by naše baterie měla pohánět vysavač, který čerpá asi 3–5 A a čtyři motory PMDC. Proto budeme potřebovat těžkou baterii. Vybral jsem 12V 20Ah SLAB (uzavřenou olověnou baterii) a jeho docela objemné, díky čemuž náš robot dostal čtyři PMDC motory, aby vytáhl tohoto objemného chlapa.
Nyní, když jsme vybrali všechny naše Požadované komponenty, je necháme vyjmenovat
- Dřevěné plachty na podvozek
- IR a USA senzory
- Vysavač, který běží na stejnosměrný proud
- Arduino Uno
- Baterie 12V 20Ah
- IC řidiče motoru (L293D)
- Pracovní nástroje
- Připojovací vodiče
- Nadšená energie pro učení a práci.
Většina našich komponent je popsána výše, níže vysvětlím vynechání.
DC vysavač:
Protože náš robot běží na systému 12V 20Ah DC. Naše vakuum by mělo být také 12V DC vysavač. Pokud jste zmatení, kde sehnat jeden, můžete navštívit eBay nebo Amazon pro vysavače na čištění automobilů.
Budeme používat to samé, jak je znázorněno na obrázku výše.
Řidič motoru (L293D):
Ovladač motoru je mezilehlý modul mezi Arduinem a motorem. Důvodem je to, že mikrokontrolér Arduino nebude schopen dodávat proud potřebný k tomu, aby jej motor fungoval, a může dodávat pouze 40 mA, takže odběr většího proudu trvale poškodí ovladač. Spustíme tedy ovladač motoru, který zase ovládá motor.
Budeme používat L293D Motor Driver IC, který bude schopen dodávat až 1A, proto tento ovladač získá informace od Arduina a zajistí, aby motor fungoval podle potřeby.
A je to!! Dal jsem většinu důležitých informací, ale než začneme stavět robota, doporučujeme projít si datový list L293D a Arduino. Máte-li jakékoli pochybnosti nebo problémy, můžete nás kontaktovat prostřednictvím sekce komentářů.
Stavba a testování robota:
Vysavač je nejdůležitější součástí umístění robota. Musí být umístěn pod nakloněným úhlem, jak je znázorněno na obrázku, aby poskytoval správné působení vakua. Arduino vysavač neovládá. Jakmile zapnete robota, zapne se také vakuum.
Jedním z únavných procesů při stavbě našeho robota jsou práce na dřevě. Musíme vyřezat dřevo a vyvrtat nějaké otvory pro umístění senzorů a vysavače.
Jakmile uspořádáte motor a ovladač motoru, před připojením senzorů se doporučuje vyzkoušet si na svém robotu následující kód.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, VÝSTUP); pinMode (10, VÝSTUP); pinMode (11, VÝSTUP); pinMode (12, VÝSTUP); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("vpřed"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); zpoždění (500); Serial.print ("zpět"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Pokud vše funguje dobře, můžete senzory připojit k Arduinu, jak je znázorněno na schématu zapojení, a použít celý kód uvedený na konci. Jak vidíte, namontoval jsem přední ultrazvukový senzor a dva IR senzory na obě strany robota. Chladič je namontován na L293D pro případ, že by se IC rychle zahřál.
Můžete také přidat několik dalších dílů, jako je tento
Jedná se o zametací uspořádání, které lze umístit na oba konce přední části a které bude tlačit prach po stranách do oblasti sání.
Dále máte také možnost dělat menší verze tohoto vysávání Robot takhle
Tento menší robot je vyroben na kartonu a běží na vývojové desce ATMega16. Část vysavače byla provedena pomocí ventilátoru BLDC a uzavřena v krabici. Toto si můžete osvojit, pokud chcete udržet nízký rozpočet. Tato myšlenka také funguje, ale není efektivní.
Kruhový diagram:
Kód tohoto robota vysavače najdete v části věnované kódu níže. Jakmile je připojení hotové a program je vypsán do Arduina, je váš robot připraven k akci. Fungování kódu je vysvětleno pomocí komentářů. Pokud chcete vidět tohoto robota v akci, podívejte se na video níže.
Dále také plánuji kompletně 3D vytištěné díly v jeho další verzi. Také přidám několik skvělých funkcí a složitých algoritmů tak, aby pokrývaly celou plochu koberce a byly snadno ovladatelné a kompaktní. Zůstaňte tedy naladěni na budoucí aktualizace.