Ahoj chlapci, ste nováčikom vo svete robotiky alebo elektroniky? ALEBO Hľadáte jednoduchý, ale výkonný projekt, ktorým urobíte dojem na svojich priateľov a učiteľov? Tak toto je miesto.
V tomto projekte využijeme silu zabudovaných systémov a elektroniky na výrobu vlastného robota, ktorý by nám mohol pomôcť udržiavať poriadok v domácnosti alebo na pracovisku. Tento robot je jednoduchý štvorkolesový vysávač, ktorý dokáže inteligentne zabrániť prekážkam a súčasne vysávať podlahu. Táto myšlienka je inšpirovaná slávnym vysávačom Robot Roomba, ktorý je zobrazený na obrázku nižšie.
Našou myšlienkou je vyrobiť jednoduchého robota úplne od nuly, ktorý sa pri čistení podlahy dokáže automaticky vyhnúť prekážkam. Verte mi ľudia je to zábava !!
Požadovaný materiál a komponenty:
Dobre, takže teraz máme na mysli Myšlienku nášho robota na automatické čistenie podláh a vieme, na čom sme. Pozrime sa teda, kde by sme mali zahájiť našu popravu. Aby sme mohli postaviť robota z našej myšlienky, najskôr by sme sa mali rozhodnúť o nasledujúcich veciach:
- Typ mikrokontroléra
- Vyžadujú sa snímače
- Vyžadujú sa motory
- Robotický materiál podvozku
- Kapacita batérie
Teraz poďme rozhodnúť o každom z vyššie uvedených bodov. Takto vám pomôže nielen zostavenie tohto domáceho upratovacieho robota, ale aj akýchkoľvek ďalších robotov, ktoré vás zaujmú.
Typ mikrokontroléra:
Výber mikrokontroléra je veľmi dôležitá úloha, pretože tento ovládač bude fungovať ako mozog vášho robota. Väčšina DIY projektov sa realizuje okolo Arduina a Raspberry Pi, ale nemusí to byť rovnaké. Neexistuje žiadny konkrétny mikrokontrolér, na ktorom by ste mohli pracovať. Všetko závisí od požiadavky a nákladov.
Rovnako ako tablet nemožno navrhnúť na 8-bitovom mikrokontroléri a na návrh elektronickej kalkulačky sa neoplatí používať ARM cortex m4.
Výber mikrokontroléra úplne závisí od požiadaviek produktu:
1. Najprv sú identifikované technické požiadavky, ako je počet požadovaných I / O pinov, veľkosť blesku, počet / typ komunikačných protokolov, akékoľvek špeciálne vlastnosti atď.
2. Potom sa vyberie zoznam ovládačov podľa technických požiadaviek. Tento zoznam obsahuje ovládače od rôznych výrobcov. K dispozícii je veľa radičov špecifických pre danú aplikáciu.
3. Potom je radič finalizovaný na základe ceny, dostupnosti a podpory od výrobcu.
Ak sa nechcete veľa zdvíhať a len sa chcete naučiť základy mikrokontrolérov a neskôr sa tomu venovať hlbšie, môžete zvoliť Arduino. V tomto projekte budeme používať Arduino. Predtým sme pomocou Arduina vytvorili veľa typov robotov:
- DTMF riadený robot pomocou Arduina
- Line Follower Robot pomocou Arduina
- Počítačom riadený robot pomocou Arduina
- WiFi riadený robot pomocou Arduina
- Robot riadený gestami pomocou akcelerometra pomocou Arduina
- Bluetooth ovládané autíčko pomocou Arduina
Požadované snímače:
Na trhu existuje veľa senzorov, z ktorých každý má svoje vlastné použitie. Každý robot získava vstup pomocou senzora, fungujú ako zmyslové orgány robota. V našom prípade by náš robot mal byť schopný detekovať prekážky a vyhnúť sa im.
Existuje veľa ďalších chladných senzorov, ktoré budeme používať v našich budúcich projektoch, ale teraz sa sústreďme na infračervený senzor a USA (ultrazvukový senzor), pretože títo dvaja chlapci poskytnú víziu pre náš robotický automobil. Tu si pozrite funkčnosť infračerveného senzora. Nižšie zobrazené obrázky modulu IR snímača a ultrazvukového snímača:
Ultrazvukový senzor sa skladá z dvoch kruhových očí, z ktorých jedno sa používa na prenos amerického signálu a druhé na príjem amerických lúčov. Čas potrebný na to, aby sa lúče dostali späť a dostali späť, vypočítava mikrokontrolér. Teraz, pretože je známy čas a rýchlosť zvuku, môžeme vzdialenosť vypočítať podľa nasledujúcich vzorcov.
- Vzdialenosť = čas x rýchlosť zvuku vydelená 2
Hodnota je vydelená dvoma, pretože lúč sa pohybuje vpred a vzad a pokrýva rovnakú vzdialenosť. Tu je uvedené podrobné vysvetlenie použitia ultrazvukového snímača.
Potrebné motory:
V oblasti robotiky sa používa pomerne veľa motorov, najpoužívanejšími sú krokový a servomotor. Pretože tento projekt nemá žiadne zložité akčné členy alebo rotačný kódovač, budeme používať bežný motor PMDC. Ale naša batéria je trochu objemná a ťažká, a preto na pohon nášho robota používame štyri motory, pričom všetky štyri sú rovnaké motory PMDC. Keď však budete s motormi PMDC pohodlní, je vhodné sa zaradiť do krokových a servomotorov.
Materiál podvozku robota:
Ako študent alebo fanda je pri výrobe robota najťažšou časťou pripraviť podvozok nášho robota. Problém je v dostupnosti nástrojov a materiálu. Najideálnejším materiálom pre tento projekt bude Akryl, ktorý však vyžaduje prácu s vrtákmi a iným náradím. Preto je drevo vybrané tak, aby na ňom každý mohol ľahko pracovať.
Tento problém sa po zavedení 3D tlačiarní z terénu úplne vytratil. Chystám sa niekedy, aby som 3D tlačil časti a informoval vás o tom rovnako. Takže zatiaľ zostrojme nášho robota pomocou drevených dosiek.
Kapacita batérie:
Výber kapacity batérie by mala byť naša posledná časť práce, pretože to čisto závisí od vášho podvozku a motorov. Tu by naša batéria mala poháňať vysávač, ktorý čerpá asi 3 - 5 A a štyri motory PMDC. Preto budeme potrebovať ťažkú batériu. Vybral som 12V 20Ah SLAB (uzavretá olovená batéria) a je dosť objemný, vďaka čomu náš robot dostane štyri motory PMDC, aby vytiahli tohto objemného chlapa.
Teraz, keď sme vybrali všetky naše povinné komponenty, ich zoznam môžeme uviesť dolu
- Drevené plachty na podvozok
- IR a USA senzory
- Vysávač, ktorý pracuje na jednosmerný prúd
- Arduino Uno
- Batéria 12V 20Ah
- Integrovaný obvod vodiča motora (L293D)
- Pracovné nástroje
- Pripojovacie vodiče
- Nadšená energia učiť sa a pracovať.
Väčšina našich komponentov je zahrnutá v popise vyššie, nasledujúce vysvetlím.
DC vysávač:
Pretože náš robot pracuje na systéme 12V 20Ah DC. Náš vysávač by mal byť aj 12V DC vysávač. Ak ste zmätení, kde získať, môžete navštíviť vysávače na čistenie automobilov na eBay alebo Amazon .
Budeme používať to isté, čo je zobrazené na obrázku vyššie.
Vodič motora (L293D):
Budič motora je sprostredkujúci modul medzi Arduinom a motorom. Je to preto, že mikrokontrolér Arduino nebude schopný dodať prúd potrebný na to, aby ho motor fungoval, a môže dodať iba 40 mA, takže odoberanie väčšieho množstva prúdu trvale poškodí radič. Spustíme teda ovládač motora, ktorý následne ovláda motor.
Budeme používať integrovaný obvod vodiča L293D, ktorý bude schopný napájať až 1A, preto tento ovládač získa informácie od spoločnosti Arduino a umožní, aby motor fungoval podľa želania.
To je všetko !! Podal som väčšinu dôležitých informácií, ale skôr ako sa pustíme do výroby robota, odporúčame vám prejsť si technický list L293D a Arduino. Ak máte pochybnosti alebo problémy, môžete nás kontaktovať prostredníctvom sekcie komentárov.
Výroba a testovanie robota:
Vysávač je najdôležitejšou súčasťou pri umiestňovaní robota. Musí byť umiestnený v naklonenom uhle, ako je to znázornené na obrázku, aby umožňoval správne pôsobenie podtlaku. Arduino vysávač neovláda. Po zapnutí robota sa zapne aj vákuum.
Jedným únavným procesom výroby nášho robota sú drevené práce. Musíme vyrezať naše drevo a vyvŕtať nejaké otvory pre umiestnenie senzorov a vysávača.
Po usporiadaní motora a ovládača motora pred pripojením snímačov sa odporúča vyskúšať svojho robota nasledujúcim kódom.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, VÝSTUP); pinMode (10, VÝSTUP); pinMode (11, VÝSTUP); pinMode (12, VÝSTUP); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("dopredu"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); oneskorenie (500); Serial.print ("dozadu"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Ak všetko funguje dobre, môžete pripojiť snímače k Arduinu podľa schémy zapojenia a použiť úplný kód uvedený na konci. Ako vidíte, na prednú stranu som namontoval ultrazvukový senzor a na obe strany robota dva infračervené senzory. Chladič je na model L293D pripevnený pre prípad, že by sa IC rýchlo zohrial.
Môžete tiež pridať niekoľko ďalších dielov, ako je tento
Jedná sa o zametacie zariadenie, ktoré je možné umiestniť na oba konce prednej časti a ktoré tak tlačí prach po stranách do sacej oblasti.
Ďalej máte tiež možnosť robiť menšia verzia tohto vysávania Robot takhle
Tento menší robot je vyrobený na kartóne a pracuje na vývojovej doske ATMega16. Časť vysávača sa vyrábala pomocou ventilátora BLDC a bola uzavretá v krabici. Toto môžete prijať, ak si chcete udržať nízky rozpočet. Táto myšlienka tiež funguje, ale nie je efektívna.
Schéma zapojenia:
Kód tohto robota vysávača nájdete v časti venovanej kódu nižšie. Po dokončení pripojenia a načítaní programu do Arduina je váš robot pripravený na akciu. Fungovanie kódu je vysvetlené pomocou komentárov. Ak chcete vidieť tohto robota v akcii, pozrite si video uvedené nižšie.
Ďalej tiež plánujem kompletne 3D tlačené diely v jeho ďalšej verzii. Budem tiež pridávať niekoľko skvelých funkcií a zložitých algoritmov tak, aby pokryli celú plochu koberca a boli ľahko ovládateľné a kompaktné. Takže buďte pripravení na ďalšie aktualizácie.