Hej killar, är ni nybörjare i världen av robotik eller elektronik? ELLER Letar du efter ett enkelt men ändå kraftfullt projekt för att göra dina vänner och lärare imponerade? Då är det här.
I det här projektet kommer vi att använda kraften från inbyggda system och elektronik för att göra vår egen robot som kan hjälpa oss att hålla vårt hem eller vår arbetsplats snyggt och snyggt. Denna robot är enkel fyrhjulad dammsugare som smart kan undvika hinder och dammsuga golvet samtidigt. Idén är inspirerad av den berömda dammsugaren Robot Roomba som visas i bilden nedan.
Vår idé är att skapa en enkel robot direkt från början som automatiskt kan undvika hinder när du rengör golvet. Lita på mig människor det är kul !!
Nödvändigt material och komponenter:
Okej så nu har vi idén om vår automatiska golvrengöringsrobot i åtanke och vi vet vad vi gör. Så låt oss titta var vi ska börja vår körning. För att bygga en robot av vår idé skulle vi först behöva besluta om följande:
- Microcontroller typ
- Sensorer krävs
- Motorer krävs
- Robotchassismaterial
- Batterikapacitet
Låt oss nu bestämma var och en av ovanstående punkter. På det här sättet kommer det att vara till hjälp för dig att inte bara bygga den här rengöringsroboten utan även andra robotar som slår din fantasi.
Microcontroller typ:
Att välja Microcontroller är en mycket viktig uppgift, eftersom denna controller kommer att fungera som hjärnan i din robot. De flesta av DIY-projekten är gjorda runt Arduino och Raspberry Pi, men behöver inte vara desamma. Det finns ingen specifik mikrokontroller som du kan arbeta med. Allt beror på krav och kostnad.
Som en surfplatta kan inte designas på 8-bitars mikrokontroller och det finns inget värde att använda ARM cortex m4 för att utforma en elektronisk räknare.
Valet av mikrokontroller beror helt på produktens krav:
1. För det första identifieras tekniska krav som antal I / O-stift som krävs, blixtstorlek, antal / typ av kommunikationsprotokoll, eventuella specialfunktioner etc.
2. Sedan väljs en lista över styrenheter enligt de tekniska kraven. Denna lista innehåller styrenheter från olika tillverkare. Många applikationsspecifika styrenheter är tillgängliga.
3. Därefter slutförs en controller baserat på kostnad, tillgänglighet och support från tillverkaren.
Om du inte vill göra många tunga lyft och bara vill lära dig grunderna i mikrokontroller och sedan senare gå djupt in i det, kan du välja Arduino. I detta projekt kommer vi att använda en Arduino. Vi har tidigare skapat många typer av robotar med Arduino:
- DTMF-kontrollerad robot med Arduino
- Line Follower Robot med Arduino
- Datorstyrd robot med Arduino
- WiFi-kontrollerad robot med Arduino
- Accelerometerbaserad handgeststyrd robot med Arduino
- Bluetooth-kontrollerad leksaksbil med Arduino
Sensorer som krävs:
Det finns många sensorer tillgängliga på marknaden som alla har sin egen användning. Varje robot får inmatning via en sensor, de fungerar som sensoriska organ för roboten. I vårt fall bör vår robot kunna upptäcka hinder och undvika dem.
Det finns många andra coola sensorer som vi kommer att använda i våra framtida projekt, men låt oss nu hålla fokus på IR-sensor och USA (Ultraljudsensor), eftersom dessa två killar kommer att ge visionen för vår robo-bil. Kolla in hur IR-sensorn fungerar här. Nedan visas bilder av IR-sensormodul och ultraljudssensor:
Ultraljudsensorn består av två cirkulära ögon, varav den ena används för att sända den amerikanska signalen och den andra för att ta emot de amerikanska strålarna. Den tid det tar av strålarna att sändas och tas emot tillbaka beräknas av mikrokontrollern. Eftersom ljudets tid och hastighet är känd kan vi beräkna avståndet med följande formler.
- Avstånd = Tid x Ljudets hastighet dividerat med 2
Värdet divideras med två eftersom strålen går framåt och bakåt och täcker samma avstånd. Detaljerad förklaring av användning av ultraljudssensor ges här.
Motorer krävs:
Det finns en hel del motorer som används inom robotik, de mest använda är Stepper och Servomotorn. Eftersom detta projekt inte har några komplicerade ställdon eller roterande kodare kommer vi att använda en vanlig PMDC-motor. Men vårt batteri är lite skrymmande och tungt, därför använder vi fyra motorer för att driva vår robot, alla fyra är samma PMDC-motorer. Men det är tillrådligt att sätta i steg- och servomotorer när du väl känner dig bekväm med PMDC-motorer.
Robotchassismaterial:
Som student eller hobbyist är det svåraste när man tillverkar en robot att förbereda chassit på vår robot. Problemet är med tillgången på verktyg och material. Det mest idealiska materialet för detta projekt är akryl, men det krävs borrmaskiner och andra verktyg för att arbeta med det. Därför väljs trä som alla enkelt kan arbeta med.
Detta problem har helt försvunnit från fältet efter introduktionen av 3D-skrivare. Jag planerar att 3D-skriva ut delar någon gång och uppdatera er människor med samma sak. Så nu ska vi använda träark för att bygga vår robot.
Batterikapacitet:
Att välja batterikapacitet bör vara vår sista del av arbetet eftersom det helt beror på ditt chassi och motorer. Här ska vårt batteri driva en dammsugare som drar cirka 3-5A och fyra PMDC-motorer. Därför kommer vi att behöva ett tungt batteri. Jag har valt 12V 20Ah SLAB (förseglat blybatteri) och det är ganska skrymmande vilket gör att vår robot får fyra PMDC-motorer för att dra den här skrymmande killen.
Nu när vi har valt alla våra nödvändiga komponenter kan vi lista dem
- Träplåt för chassi
- IR- och amerikanska sensorer
- Dammsugare som körs på likström
- Arduino Uno
- 12V 20Ah batteri
- Motordrivrutin IC (L293D)
- Arbetsverktyg
- Anslutande ledningar
- Entusiastisk energi att lära sig och arbeta.
De flesta av våra komponenter omfattas av beskrivningen ovan, jag kommer att förklara de utelämnade sidorna nedan.
DC-dammsugare:
Eftersom vår robot körs på ett 12V 20Ah DC-system. Vårt dammsugare bör också vara en 12V DC-dammsugare. Om du är förvirrad över var du kan få en kan du besöka eBay eller Amazon för bilstädning dammsugare.
Vi kommer att använda samma som visas i bilden ovan.
Motordrivrutin (L293D):
En motorförare är en mellanmodul mellan Arduino och motorn. Detta beror på att Arduino mikrokontroller inte kommer att kunna leverera den ström som krävs för att motorn ska fungera och kan bara leverera 40mA, och därmed kommer mer ström att skada styrenheten permanent. Så vi utlöser motorföraren som i sin tur styr motorn.
Vi kommer att använda L293D Motor Driver IC som kommer att kunna leverera upp till 1A, därför kommer den här föraren att få informationen från Arduino och få motorn att fungera som önskat.
Det är allt!! Jag har gett det mesta av den viktigaste informationen men innan vi börjar bygga roboten rekommenderas att vi går igenom databladet för L293D och Arduino. Om du har några tvivel eller problem kan du kontakta oss via kommentarsektionen.
Bygga och testa roboten:
Dammsugaren är den viktigaste delen i placeringen av roboten. Den måste placeras i lutande vinkel som visas på bilden så att den kan ge ordentlig vakuumåtgärd. Dammsugaren styrs inte av Arduino. När du har slagit på roboten är vakuumet också påslaget.
En tröttsam process för att bygga vår robot är träverket. Vi måste hugga vårt trä och borra några hål för att placera sensorerna och dammsugaren.
Det rekommenderas att testkör din robot med följande kod när du har ordnat motor- och motordrivrutinen innan du ansluter sensorerna.
ogiltig installation () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } ogiltig slinga () {fördröjning (1000); Serial.print ("framåt"); digitalWrite (9, HÖG); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HÖG); digitalWrite (12, LOW); fördröjning (500); Serial.print ("bakåt"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HÖG); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HÖG); }
Om allt fungerar bra kan du ansluta sensorerna till Arduino som visas i kretsschemat och använda den fullständiga koden som ges i slutet. Som du kan se har jag monterat en ultraljudssensor på framsidan och två IR-sensorer på båda sidorna av roboten. Kylflänsen är monterad på L293D för det fall ICen värms upp snabbt.
Du kan också lägga till några extra delar som den här
Detta är ett svepande arrangemang som kan placeras i båda ändarna av den främre delen som kommer att skjuta dammet längs sidorna in i sugområdet.
Dessutom har du också möjlighet att göra en mindre version av denna dammsugningsrobot så här
Den här mindre roboten är tillverkad på kartong och körs på ATMega16-utvecklingskortet. Dammsugardelen gjordes med en BLDC-fläkt och innesluten i en låda. Du kan anta detta om du vill hålla din budget låg. Denna idé fungerar också men den är inte effektiv.
Kretsschema:
Koden för denna dammsugarrobot finns i kodavsnittet nedan. När anslutningen är klar och programmet har dumpats i Arduino är din robot redo att komma till handling. Kodens funktion förklaras med hjälp av kommentarerna. Om du vill se den här roboten i aktion, kolla in videon nedan.
Vidare planerar jag också att 3D-tryckta delarna i sin nästa version. Jag kommer också att lägga till några häftiga funktioner och komplexa algoritmer så att det täcker hela mattan och är lätt att hantera och kompakt i storlek. Så håll ögonen öppna för framtida uppdateringar.