0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Изготовление роботапылесоса в домашних условиях своими руками

Робот пылесос — Часть1: Механика

Наверное, каждый, кто только начинает по-настоящему увлекаться робототехникой, электроникой или программирование, проходя сложный путь изучения сопутствующих технологий, надеется в будущем применить накопленные знания для работы над серьёзным и интересным проектом.

Я вот, например, почитав робофорум , решил собрать робот пылесос. Причина такого выбора не столько в полезности данного устройства, сколько в том что, разрабатывая его, можно сконцентрироваться на конкретной задаче: робот способный автономно убирать мусор при минимальном обслуживании.

Данная статья не является подробным описанием по сборке и настройке робота. В ней я, главным образом, хотел бы изложить свой опыт, полученный во время выполнения данной работы.

Механика:
Из всей механики робота пылесоса особую сложность в проектировании и изготовлении представляет мусороуборочный узел.

Он должен:
-Занимать как можно меньше места, но при этом иметь вместительный контейнер для мусора.
-Хорошо убирать загрязнения на любых поверхностях, но при этом обладать низким энергопотреблением и уровнем шума.

Прежде чем удалось добиться выполнения всех этих запросов, было перепробовано множество различных вариаций компоновки узла.


Макеты мусороуборочных узлов.

В конце — концов, остановился на схеме: широкая боковая щётка + пылесос. Радиальная щётка, расположенная с правой стороны, загребает мусор к жерлу пылесоса, расположенному по центру. Горизонтально-цилиндрическую щётку, как у Румбы, решил не ставить, так – как она лишь незначительно увеличивает качество уборки, но при этом сильно осложняет конструкцию жерла пылесоса. Устройство пылесосящего узла представлено на фото ниже.


Снаружи.


Внутри.


Контейнер.


Фильтр.




Сборка.

Однако возникает вопрос: Где взять турбину и двигатель для пылесоса?

Можно спаять турбину из стеклотекстолита и жести;


Турбина из жести.

Можно взять готовую турбину от большого пылесоса, предварительно обрезав её на токарном станке.


Готовая турбина, обрезанная на токарном станке до нужного диаметра(вентилятор от компьютера для сравнения).

А ещё её можно купить, в виде дешёвого китайского автомобильного пылесоса.


Пылесос.

Не сочтите за рекламу, но рекомендую брать именно этот пылесос(kioki), так как в нём гарантировано правильная турбина с мощным двигателем и удобным краплением (при цене, в среднем, 500р). Хотя, что касается двигателя – то его лучше заменить. У стандартного потребление порядка 3А, при замене на двигатель QX-RS-385-2073 с потреблением 1.2А, мощность всасывания падает незначительно, зато робот начинает меньше шуметь и дольше бегает без подзарядки. Что касается самодельных турбин, они хоть и хорошо всасывают, но их довольно сложно отцентрировать так чтобы не было вибрации.

Боковая щётка собрана из двигателя от магнитофона, подключённого к оси с трещоткой (вынул из игрушечного шуруповёрта) через червячную передачу. Кисточки вынуты из половой швабры, и закреплены на диске из стеклотекстолита с помощью секундного клея.


Радиальная щётка.

В качестве приводных моторов служат два 25милиметровых моторредуктора, наверное, здесь нужно что-то более подходящее, например переделанные под постоянное вращение сервоприводы, но я поставил то что было под рукой.
Готовых колёс нужного размера не нашлось, поэтому пришлось вырезать их 10милеметровой фанеры и обклеить теплоизоляционной лентой, для лучшего сцепления с поверхностью. Отверстия в колесе – для энкодеров, хотя в конечном счёте я отказался от их применения из-за низкой точности.


Мотоблок.

Мотоблоки желательно ставить на независимую подвеску. В данной модификации робота я решил проверить, действительно ли она нужна, установив двигатели без подвески, в результате возникли проблемы при заезде на толстый ковёр. Оси двигателей должны совпадать диаметром окружности робота, так будет проще реализовать развороты на месте.


Подруливающее колесико.

Датчик соударений(далее бампер), сделан из двух переключателей и подвешенной на них полоске из пластмассы согнутой полукругом.


Переключатели


Бампер.

По нормальному бампер должен закрывать собой всю морду робота снизу доверху, но так-так вся мебель у меня одной высоты, то я с этим заморачиваться не стал.


Механика робота в собранном виде.

Для проверки механической части робота была собрана следующая, простая, схема управления:

Схема управления.

Проверка механики на простом алгоритме уборки:


Контейнер после уборки.

Как видно, мусороуборочный узел хорошо справляется со своей работой, но при использовании простого алгоритма уклонения от препятствий, робот ходит по одной и той же траектории, оставляя много пропусков.

Робот пылесос своими руками

Современному человеку бывает сложно поддерживать чистоту в доме. Однако техника ушла далеко вперёд; появились роботы-пылесосы, выполняющие уборку в квартире самостоятельно. Они стоят немалых денежных средств, но можно попробовать создать такое приспособление самостоятельно.

Особенности изготовления робота-пылесоса дома

Для изготовления вам нужны хотя бы любительские навыки, потому что процесс производства робота-пылесоса требует затрат времени и терпения. Но готовый прибор поможет вам сэкономить сначала деньги, а потом время и силы, затрачиваемые на уборку.

Читать еще:  Особенности и характеристики кромочных фрезеров Makita

Теоретические аспекты

Чтобы успешно изготовить робот-пылесос своими руками, необходимо понимать суть его работы изнутри. Давайте рассмотрим несколько правил, соблюдение которых обеспечит правильное функционирование техники:

  • Робот должен иметь форму шайбы, диска для правильного хода движения;
  • Колесики размещаются по диаметру пылесоса, чтобы он мог осуществлять развороты;
  • Центр тяжести наиболее оптимален на колёсах, но может находиться и рядом с ними;
  • Средняя скорость аппарата 25–35 см/сек;
  • Контактный бампер размером минимум 0,5 от окружности — обязательная составляющая робота-пылесоса;
  • Зарядка самодельного роботы должны выполняться от зарядного устройства, нет необходимости в разборке аппарата;
  • Пыль и мусор должна собираться в отдельную ёмкость, которую можно вынуть и прочистить.

Как сделать чертёж

Современные интернет-ресурсы позволяют провести сборку робота-пылесоса без чертежей и иных схем. Однако для понимания вами строения аппарата, советуем такой чертёж составить, чтобы наглядно представить внутреннее устройство. Дело в том, что подобрать детали для робота проще, чем грамотно расположить их внутри. Представим вам примерный чертёж будущего чуда техники:

Совет! отметьте на чертеже все составляющего будущего пылесоса и их примерными габаритами. Стрелками укажите направления воздуха и засасывания частиц пыли. Наглядность — один из шагов к успеху будущей сборки.

Для составления схемы давайте определимся, какие составляющие понадобятся в работе:

  • Плата Arduino — «головной мозг» будущего робота;
  • Турбина от старого пылесоса;
  • Двигатель маленького размера (можно взять старый компьютерный кулер);
  • Дальномеры — 2 штуки;
  • Колёса (желательно 2 обычных и 1 поворотное), двигатели с редукторами;
  • Контроллер (для двигателя);
  • 3 литиевых аккумулятора;
  • Контроллер заряда;
  • Провода;
  • Плотный картон.

Важно! Если не сможете найти старую турбину — её можно сделать самому из плотного картона. Схема прилагается.

Особенности проведения сборки

Собирая робот пылесос своими руками в домашних условиях, начните работу с организации электропитания. Для этого аккумуляторы зарядите при помощи контролёра. Дальше вам необходимо создать управление двигателями привода аппарата. Лучше всего использовать модуль на микросхеме типа L298. Для регулировки скорости на пин ENA или ENB нужно подать сигнал ШИМ. Чтобы изменить направление вращения, то подайте разноимённые сигналы на IN1 и IN2 для одного, и на IN2 и IN3 для второго двигателя.

Затем двигатель нужно соединить с Arduino. Из картона сделайте круг, затем присоедините к нему колёса (диаметр рассчитывайте под «начинку» — около 30–35 см). С двух сторон используйте обычные колёса, но с угловыми редукторами, а между ними сзади — поворачивающееся колесо для манёвренности.

На изготовленное основание вмонтируйте всю электронику и блок пылесоса. Дальномеры прикрепляем спереди.

Дальнейшим шагом необходимо соорудить турбину, поэтому лопасти компьютерного кулера убираем и приклеиваем в него на термоклей турбину от старого пылесоса. Закрепляйте её точно по центру: нам не нужен дисбаланс.

Боковые стенки пылесоса можете соорудить самостоятельно. Главное, не забывайте: он должен иметь цилиндрическую форму.

Тестирование аппарата

После сборки пылесоса обязательно проверьте его работу. Он должен будет выполнять следующие действия: ехать вперёд до препятствия. Если на пути встречается преграда, то робот отъезжает назад, делает разворот под неопределённым углом и едет в ту сторону. А также не забудьте проверить всасывающую силу аппарата. Если всё работает — вы успешно справились с задачей!

«Очумелые ручки» на Robohunter: как собрать робот-пылесос своими руками

Уборка в доме – вещь необходимая, но утомительная, поэтому робот-пылесос стал топом продаж и держится в нём долгое время, облегчив жизнь многим людям.

Правда, незаменимый помощник – дорогое удовольствие. Поэтому находчивые инженеры собирают роботы-пылесосы самостоятельно, причём оснащают их дополнительными функциями и апгрейдят дизайн.

Для тех, кому лень убирать в квартире, но не лень собрать робот-пылесос своими руками, мы подготовили подробную инструкцию для этого.

Необходимые материалы

  • гофрированный картон из-под старого пылесоса, ведь он вам больше не понадобится;
  • линейка и маркер – семь раз отмерять и прочертить;
  • канцелярский нож, ножницы и клей – один раз отрезать и многократно склеить;
  • лист фетра – щетина щётки, способной собрать 99,9% пыли и мусора в вашем доме;
  • китайская палочка – ось той самой щётки;
  • кнопка «вкл./выкл.» из-под настольной лампы – она будет включать устройство (лампу придётся принести в жертву богам чистоты и робототехники);
  • мотор-редуктор Arduino с проводами питания – чтобы щётка вращалась самостоятельно, а не с помощью ваших рук;
  • аккумулятор или батарейка «Крона», которая придаст сил мотору-редуктору вращать щётку;
  • крышечки из-под пластиковых бутылок Coca-Cola/Fanta/Sprite или любого другого любимого напитка (8 шт.) – нет, это не акция, а способ передвижения робота-пылесоса;
  • обёрточная бумага, фломастеры, краски и т. д. – для нестандартных дизайнерских решений.
Читать еще:  Как заправить чиллер пропиленгликолем пошаговая инструкция

Собираем робот-пылесос. Home Edition

Итак, если все материалы у вас под рукой, пора приступить к сборке робота-пылесоса. Перед началом рекомендуем посмотреть данное видео: в нём наглядно демонстрируется процесс.

А теперь пропишем все этапы для большей ясности.

1. Берём картон и чертим линии изгиба и прорезки согласно размерам, указанным в видеоролике.

2. Сгибаем и режем. Поздравляем – основа робота-пылесоса готова!

3. Берём лист фетра и нарезаем короткими полосками. Нужно постараться сделать их одинакового размера. Собираем их в кучу и откладываем в сторону, но недалеко.

4. Срезаем острый край китайской палочки, тем самым превращаем её в обычную палочку. Точнее, в ось вращения щётки пылесоса.

5. Возвращаемся к куче нарезанных кусочков фетра и аккуратно наклеиваем их по одной к полученной оси.

6. Делаем неглубокое отверстие в одном конце оси.

7. Берём мотор-редуктор, смазываем остриё клеем и вставляем его в проделанное отверстие в бывшей китайской палочке.

8. Поздравляем ещё раз – щётка готова! Аккуратно покрываем клеем микросхему и прикрепляем её к картонной основе.

9. С помощью на всякий случай приготовленной витой пары соединяем провода питания мотора с кнопкой включения и батарейкой. Кладём это в специальный отсек, как показано на видео.

Итак, мы можем поздравить вас в третий раз, так как робот-пылесос фактически готов! Осталось приделать ему колёсики и украсить по своему желанию.

Для колёсиков понадобятся крышки из-под напитков. Сделать из них колёса очень просто: две крышки – одно колесо. Просто склеиваем их вместе и получаем вращающийся элемент. В центре крышек-колёс нужно сделать отверстие и продеть туда заготовленные гвоздики, а затем прикрепить их к конструкции. Этот этап также показан на видео.

Осталось украсить вашего помощника. Здесь вместо инструкции вы получите от нас лишь напутственное слово: просто дайте полёт вашей фантазии! Робот в стиле hi-tech, с логотипом Samsung или со щенячьими глазами? Отлично! Ведь это ваш персональный помощник для уборки дома!

P. S. Мы не уверены, что после прочтения статьи вы таки соберете свой робот-пылесос. Но мы надеемся, что вы получили массу позитивных эмоций. Однако если задаться целью, у вас непременно получится сконструировать реального сверхмощного уничтожителя любого вида грязи – ведь модель из видео действительно работает.

Изготовление робота-пылесоса своими руками

Уборка вызывает ассоциации с потерей времени? Тогда следует воспользоваться ботом уборщиком, который возьмет задачи по поддержанию чистоты в доме на себя. Устройства данного типа представлены на рынке многими производителями. В конструктивном плане бот не представляет ничего сложного, поэтому при желании его можно изготовить собственноручно. Достаточно уделить внимание ключевым аспектам и окончательно решить – купить или сделать робота уборщика? Ответ всегда зависит от личных качеств каждого.

Покупать или сделать самому?

Робот, выполняющий функции пылесоса, может быть изготовлен своими руками. Процесс сборки известен очень хорошо, поэтому не вызывает никаких сложностей. Все определяется свободным временем, умением и наличием инструментов. Стоимость собранного собственноручно робота будет значительно ниже, чем у заводской модели, что и является основным преимуществом. Во время сборки можно узнать принцип работы и составные элементы робота, поэтому в случае его поломки восстановить работоспособность будет не сложно.

Покупка устройства интересна большинству сограждан. Подобный вариант экономит время, а также позволяет получить бота с дополнительными опциями и умениями. Но стоимость готовых моделей обычно довольно высока, поэтому позволить их себе может не каждый человек.

Как выглядит робот-пылесос?

Умельцы на практике определили целый перечень требований, которым должен отвечать самодельный робот пылесос. Устройство может иметь различные примочки, включая наличие опции самоочистки, что позволит повысить эксплуатационные качества модели. Если соблюсти все требования в процессе сборки, то пользователь станет обладателем механизма, полностью пригодного для уборки в офисе или квартире. Ключевые требования сведены к следующим моментам:

  • Для изготовления лучше использовать цилиндрическую форму;
  • Осуществление разворотов на месте будет возможно в том случае, если колеса расположить по всему диаметру нижней части;
  • Для вспомогательного рулевого колеса не требуется использовать привод;
  • Бот должен накапливать мусор в приемнике, имеющем легкосъемную конструкцию;
  • Для безопасности модель должна комплектоваться контактным бампером, устанавливаемый на половине диаметра;
  • Зарядка должна выполняться зарядным устройством безе необходимости предварительной разборки;
  • Центр тяжести устройства должен приходиться на колеса или зону, находящуюся недалеко от них;
  • Скорость перемещения бота — до 35 см/с.

В процессе работы агрегата могут применяться моторы редукторного типа, оснащенные пружинным механизмом. Также при желании можно изготовить устройство с шаговым двигателем. Такой модели можно отдавать команды без редуктора.

Читать еще:  Газовый котел для квартиры аристон инструкция

Выполнив сборку правильно, должна получиться модель, отвечающая следующим параметрам:

  • Окружность бота до 30 см при высоте в 9 см;
  • Материал корпуса – поливинилхлорид;
  • Бампер дополнен четырьмя датчиками, благодаря которым фиксируется расположение агрегата в помещении.
  • Для фильтра используются салфетки тряпичного типа;
  • Крепление крышки осуществляется с помощью магнитов;
  • Установлены переключатели для реагирования при столкновениях;
  • Для обивки краев используется резина, что исключает повреждение мебели и самого устройства при контакте;
  • Пылесборник имеет достаточную емкость и изготовлен из поливинилхлорида;
  • Турбина собирается с помощью листов пластика ПВХ.

Собираем собственного робота-пылесоса

Для изготовления бота нужно приобрести:

  • Драйвер двигателя;
  • Преобразователь переменного тока;
  • Датчики инфракрасного типа – 4 шт;
  • Ардуино Про Мини;
  • Модуль с MOSFET;
  • Переключатели, колеса.

Особенности изготовления робота

Пылесос, как можно заметить из информации выше, изготавливается на базе на ардуино. Именно к этому центру управления будут подключены датчики, установленные по сторонам модели. Во время стандартной работы сенсоры отправляют в центр сигнал «1», а при срабатывании датчика передается «0». Срабатывание датчика указывает на то, что устройство столкнулось с препятствием. После этого происходит откат на заданное расстояние. Колесная база выполняет разворот, что позволяет продолжить сбор мусора. Для таких задач потребуется воспользоваться мощными переключателями, что позволит расположить бампер на исходной позиции.

Для производительной работы этого чуда робототехники используется двигатель, который отвечает за положение щеток в активном состоянии. Для его переключения уборщик применяет модуль MOSFET. В процессе передвижения происходит вращение щетки с низкой скоростью, что позволяет собрать пыль и грязь в помещении и доставить ее в приемник. Если бот приблизился к стене, то щетка начинает работать быстрее, что связано с особенностью распределения пыли по помещению.

Двигаться по дому устройству помогают аккумуляторы литий-ионного типа, установленные на платформе. Для их эффективной работы самодвижущийся робот для дома должен быть оснащен понижающим преобразователем. Устанавливать батареи и подключать необходимо последовательно.

Для изготовления основания лучше использовать фанеру, которая обладает достаточной прочностью. Движение основывается на шариковых колесах, которых должно быть 3. Щетки должны отличаться достаточной жесткостью и износостойкостью.

Схема сборки робота-пылесоса в домашних условиях

Для выполнения работ в рамках выбранного плана потребуется придерживаться простого алгоритма:

  • Загрузка ПО;
  • Закрепление компонентов;
  • Проверка работы.

Чтобы получить бот, который сможет пылесосить дом хорошо, потребуется загрузить на ардуино необходимую программу. Выбор в пользу данного контроллера очевиден, так как устройство отличается высокой надежностью и универсальностью. Для загрузки потребуется использовать ПК, с помощью которого необходимый код будет установлен на плату пылесоса.

Следующий этап является наиболее сложным. Здесь потребуется отнестись внимательно ко всем составным элементам и обеспечить их надежное крепление. Речь идет о следующих компонентах:

Все элементы монтируют на основу. Параллельно фанера выполняет задачи, возложенные на донную часть робота. Внутренняя поверхность используется для установки турбины, которую нужно предварительно собрать с помощью суперклея. Важным элементом является контейнер, в котором хранятся отходы, собранные в помещении. Дополнительно устройство получает трубку для вывода нагнетаемого воздуха. Устройство защищается благодаря плотной тканевой салфетке, которая отвечает за фильтрацию.

Вентилятор следует соединить с сервоприводами и расположить на основании. Параллельно необходимо закрепить микросхемы и батареи, от которых устройство будет получать энергию. Подобрать колеса не сложно, поэтому диаметр определяется из личных предпочтений.

Передвижение и уборка

Готовая модель робота может двигаться по спиральной или зигзагообразной траектории. Микроконтроллер поддерживает отдельные схемы движения для каждой комнаты. Главным моментом станет обеспечение ориентации, без которой устройство не сможет объезжать различные препятствия. Задача выполняется контактными инфракрасными датчиками. Именно они отвечают за систему обратной связи, передавая информацию о расстоянии до стены на контроллер. Контактные датчики работают посредством ударение о препятствие, после которого происходит разворот бота.

Самоочистка робота-пылесоса

Данная функция используется во многих современных моделях. Ее особенность состоит в том, чтобы использовать определенную зарядную базу с пылесборником большего размера. Так если стандартные устройства рассчитаны на работу с контейнеров в 0.5 литров объема, то для самоочистки потребуется база с емкостью на 2 литра. В итоге пользователю не приходится регулярно заниматься опустошением сборника после каждого включения бота.

После заполнения основного контейнера, устройство отправится на место зарядки, где происходит процесс очистки емкости и возобновление уборки в комнате. Для некоторых данная функция может показаться излишней, так как очистить контейнер самостоятельно не сложно. Но для тех, кто включает устройство при уходе из квартиры, а также для аллергиков подобная функция будет кстати.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector