Hallo Leute, seid ihr ein Neuling in der Welt der Robotik oder Elektronik? ODER Suchen Sie ein einfaches, aber leistungsstarkes Projekt, um Ihre Freunde und Lehrer zu beeindrucken? Dann ist dies der richtige Ort.
In diesem Projekt werden wir die Leistung eingebetteter Systeme und Elektronik nutzen, um unseren eigenen Roboter herzustellen, der uns dabei helfen kann, unser Zuhause oder unseren Arbeitsplatz sauber und ordentlich zu halten. Dieser Roboter ist ein einfacher vierrädriger Staubsauger, der Hindernisse intelligent umgehen und gleichzeitig den Boden absaugen kann. Die Idee ist vom berühmten Staubsauger Robot Roomba inspiriert, der im Bild unten gezeigt wird.
Unsere Idee ist es, einen einfachen Roboter von Grund auf neu zu bauen , der beim Reinigen des Bodens automatisch den Hindernissen aus dem Weg geht. Vertrau mir, Leute, es macht Spaß !!
Erforderliches Material und Komponenten:
Okay, jetzt haben wir die Idee unseres automatischen Bodenreinigungsroboters im Sinn und wissen, was wir vorhaben. Schauen wir uns also an, wo wir mit unserer Ausführung beginnen sollen. Um einen Roboter unserer Idee zu bauen, müssten wir uns zunächst für Folgendes entscheiden:
- Mikrocontrollertyp
- Sensoren erforderlich
- Motoren erforderlich
- Roboter-Chassis-Material
- Batteriekapazität
Lassen Sie uns nun über jeden der oben genannten Punkte entscheiden. Auf diese Weise ist es hilfreich, nicht nur diesen Reinigungsroboter für zu Hause zu bauen, sondern auch alle anderen Roboter, die Ihre Fantasie anregen.
Mikrocontrollertyp:
Die Auswahl des Mikrocontrollers ist eine sehr wichtige Aufgabe, da dieser Controller als Gehirn Ihres Roboters fungiert. Die meisten DIY-Projekte drehen sich um Arduino und Raspberry Pi, müssen aber nicht gleich sein. Es gibt keinen bestimmten Mikrocontroller, an dem Sie arbeiten können. Es hängt alles von der Anforderung und den Kosten ab.
Wie ein Tablet kann nicht auf einem 8-Bit-Mikrocontroller entworfen werden, und es lohnt sich nicht, ARM cortex m4 zum Entwerfen eines elektronischen Taschenrechners zu verwenden.
Die Auswahl des Mikrocontrollers hängt vollständig von den Anforderungen des Produkts ab:
1. Zunächst werden technische Anforderungen wie Anzahl der erforderlichen E / A-Pins, Flash-Größe, Anzahl / Art der Kommunikationsprotokolle, spezielle Funktionen usw. ermittelt.
2. Anschließend wird eine Liste der Steuerungen gemäß den technischen Anforderungen ausgewählt. Diese Liste enthält Controller verschiedener Hersteller. Viele anwendungsspezifische Controller sind verfügbar.
3. Anschließend wird ein Controller basierend auf Kosten, Verfügbarkeit und Support des Herstellers fertiggestellt.
Wenn Sie nicht viel schweres Heben möchten und nur die Grundlagen von Mikrocontrollern erlernen und später tief in diese eintauchen möchten, können Sie Arduino wählen. In diesem Projekt werden wir ein Arduino verwenden. Wir haben zuvor viele Arten von Robotern mit Arduino erstellt:
- DTMF-gesteuerter Roboter mit Arduino
- Linienfolger-Roboter mit Arduino
- Computergesteuerter Roboter mit Arduino
- WiFi-gesteuerter Roboter mit Arduino
- Beschleunigungsmesserbasierter handgestengesteuerter Roboter mit Arduino
- Bluetooth-gesteuertes Spielzeugauto mit Arduino
Erforderliche Sensoren:
Auf dem Markt sind viele Sensoren erhältlich, von denen jeder seine eigene Verwendung hat. Jeder Roboter wird über einen Sensor eingegeben, er fungiert als Sinnesorgan für den Roboter. In unserem Fall sollte unser Roboter in der Lage sein, Hindernisse zu erkennen und zu vermeiden.
Es gibt viele andere coole Sensoren, die wir in unseren zukünftigen Projekten verwenden werden, aber jetzt konzentrieren wir uns weiterhin auf den IR-Sensor und den US-amerikanischen (Ultraschallsensor), da diese beiden Jungs die Vision für unser Robo-Auto liefern werden. Überprüfen Sie hier die Funktionsweise des IR-Sensors. Unten sehen Sie Bilder des IR-Sensormoduls und des Ultraschallsensors:
Der Ultraschallsensor besteht aus zwei kreisförmigen Augen, von denen eines zum Senden des US-Signals und das andere zum Empfangen der US-Strahlen verwendet wird. Die Zeit, die die Strahlen benötigen, um gesendet und zurück empfangen zu werden, wird vom Mikrocontroller berechnet. Da nun die Zeit und Geschwindigkeit des Schalls bekannt ist, können wir die Entfernung nach den folgenden Formeln berechnen.
- Entfernung = Zeit x Schallgeschwindigkeit geteilt durch 2
Der Wert wird durch zwei geteilt, da sich der Strahl über dieselbe Strecke vorwärts und rückwärts bewegt. Eine ausführliche Erklärung zur Verwendung des Ultraschallsensors finden Sie hier.
Erforderliche Motoren:
Auf dem Gebiet der Robotik werden ziemlich viele Motoren verwendet. Die am häufigsten verwendeten sind der Schritt- und der Servomotor. Da dieses Projekt keine komplizierten Aktuatoren oder Drehgeber hat, werden wir einen normalen PMDC-Motor verwenden. Unsere Batterie ist jedoch etwas sperrig und schwer, daher verwenden wir vier Motoren, um unseren Roboter anzutreiben. Alle vier sind dieselben PMDC-Motoren. Es ist jedoch ratsam, Schritt- und Servomotoren einzusetzen, wenn Sie sich mit PMDC-Motoren vertraut gemacht haben.
Material des Roboterchassis:
Als Student oder Hobbyist ist es bei der Herstellung eines Roboters am schwierigsten, das Chassis unseres Roboters vorzubereiten. Das Problem ist die Verfügbarkeit von Werkzeugen und Material. Das idealste Material für dieses Projekt ist Acryl, aber es erfordert Bohrer und andere Werkzeuge, um damit zu arbeiten. Daher wird Holz so gewählt, dass jeder problemlos daran arbeiten kann.
Dieses Problem ist nach der Einführung der 3D-Drucker vollständig verschwunden. Ich plane, eines Tages Teile in 3D zu drucken und euch Leute damit zu aktualisieren. Lassen Sie uns jetzt Holzplatten verwenden, um unseren Roboter zu bauen.
Batteriekapazität:
Die Auswahl der Batteriekapazität sollte unser letzter Teil der Arbeit sein, da dies nur von Ihrem Chassis und Ihren Motoren abhängt. Hier sollte unsere Batterie einen Staubsauger antreiben, der etwa 3-5A und vier PMDC-Motoren verbraucht. Daher benötigen wir eine schwere Batterie. Ich habe 12V 20Ah SLAB (versiegelte Blei-Säure-Batterie) gewählt und es ist ziemlich sperrig, sodass unser Roboter vier PMDC-Motoren bekommt, um diesen sperrigen Kerl zu ziehen.
Nachdem wir alle erforderlichen Komponenten ausgewählt haben, können Sie sie auflisten
- Holzplatten für Fahrgestell
- IR- und US-Sensoren
- Staubsauger, der mit Gleichstrom betrieben wird
- Arduino Uno
- 12V 20Ah Batterie
- Motortreiber-IC (L293D)
- Arbeitsgeräte
- Kabel anschließen
- Begeisterte Energie zum Lernen und Arbeiten.
Die meisten unserer Komponenten werden in der obigen Beschreibung behandelt. Ich werde die Auslassungen unten erläutern.
DC-Staubsauger:
Da unser Roboter auf einem 12V 20Ah DC System läuft. Unser Staubsauger sollte auch ein 12V DC Staubsauger sein. Wenn Sie sich nicht sicher sind, wo Sie einen bekommen können, können Sie eBay oder Amazon besuchen, um Staubsauger für die Reinigung von Autos zu erhalten.
Wir werden das gleiche wie im obigen Bild verwenden.
Motortreiber (L293D):
Ein Motortreiber ist ein Zwischenmodul zwischen Arduino und dem Motor. Dies liegt daran, dass der Arduino-Mikrocontroller nicht in der Lage ist, den Strom zu liefern, der für den Motor erforderlich ist, und nur 40 mA liefern kann. Wenn Sie also mehr Strom ziehen, wird der Controller dauerhaft beschädigt. Also lösen wir den Motortreiber aus, der wiederum den Motor steuert.
Wir werden den L293D-Motortreiber-IC verwenden, der bis zu 1A liefern kann. Daher erhält dieser Treiber die Informationen von Arduino und lässt den Motor wie gewünscht funktionieren.
Das ist es!! Ich habe die meisten wichtigen Informationen gegeben, aber bevor wir mit dem Bau des Roboters beginnen, wird empfohlen, das Datenblatt von L293D und Arduino durchzugehen. Wenn Sie irgendwelche Zweifel oder Probleme haben, können Sie uns über den Kommentarbereich kontaktieren.
Bau und Test des Roboters:
Der Staubsauger ist der wichtigste Teil bei der Platzierung des Roboters. Es muss wie in der Abbildung gezeigt in einem geneigten Winkel platziert werden, damit eine ordnungsgemäße Vakuumwirkung erzielt werden kann. Der Staubsauger wird nicht vom Arduino gesteuert. Sobald Sie den Roboter einschalten, wird auch das Vakuum eingeschaltet.
Ein anstrengender Prozess beim Bau unseres Roboters sind die Holzarbeiten. Wir müssen unser Holz schnitzen und einige Löcher bohren, um die Sensoren und den Staubsauger zu platzieren.
Es wird empfohlen, Ihren Roboter mit dem folgenden Code zu testen, sobald Sie den Motor und den Motortreiber angeordnet haben, bevor Sie die Sensoren anschließen.
void setup () {Serial.begin (9600); PinMode (9, OUTPUT); PinMode (10, OUTPUT); PinMode (11, OUTPUT); PinMode (12, OUTPUT); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("vorwärts"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); Verzögerung (500); Serial.print ("rückwärts"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }}
Wenn alles gut funktioniert, können Sie die Sensoren wie im Schaltplan gezeigt mit Arduino verbinden und den am Ende angegebenen vollständigen Code verwenden. Wie Sie sehen können, habe ich einen Ultraschallsensor an der Vorderseite und zwei IR-Sensoren an beiden Seiten des Roboters angebracht. Der Kühlkörper ist am L293D angebracht, falls sich der IC schnell erwärmt.
Sie können auch einige zusätzliche Teile wie dieses hinzufügen
Hierbei kann an beiden Enden des Vorderteils eine Kehranordnung angebracht werden, die den Staub entlang der Seiten in den Saugbereich drückt.
Außerdem haben Sie die Möglichkeit, eine kleinere Version dieses Staubsaugerroboters wie diesen herzustellen
Dieser kleinere Roboter besteht aus Pappe und läuft auf einem ATMega16-Entwicklungsboard. Der Staubsaugerteil wurde unter Verwendung eines BLDC-Lüfters hergestellt und in einer Box eingeschlossen. Sie können dies übernehmen, wenn Sie Ihr Budget niedrig halten möchten. Diese Idee funktioniert auch, ist aber nicht effizient.
Schaltplan:
Den Code für diesen Staubsaugerroboter finden Sie im folgenden Codeabschnitt. Sobald die Verbindung hergestellt und das Programm in Arduino gespeichert wurde, kann Ihr Roboter aktiv werden. Die Funktionsweise des Codes wird anhand der Kommentare erläutert. Wenn Sie diesen Roboter in Aktion sehen möchten, sehen Sie sich das folgende Video an.
Außerdem plane ich, die Teile in der nächsten Version vollständig in 3D zu drucken. Ich werde auch einige coole Funktionen und komplexe Algorithmen hinzufügen, damit es den gesamten Teppichbereich abdeckt und einfach zu handhaben und kompakt ist. Seien Sie also gespannt auf zukünftige Updates.