DIY vakuový robot: 20 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Toto je můj první vakuový robot, jehož hlavním cílem je umožnit komukoli mít čisticího robota bez placení tolika peněz, naučit se, jak funguje, postavit pěkného robota, kterého můžete upravovat, aktualizovat a programovat, kolik chcete., a samozřejmě vysát všechny ty otravné chmýří.

Tento projekt má být co nejjednodušší, protože všechny prvky a součásti lze snadno najít na Digikey, eBay, Amazonu atd.

Celý podvozek byl navržen v Solidworks tak, aby jej bylo možné vytisknout 3D.

V současné době používá Arduino Uno (pokud se vám příliš nelíbí, můžete jej snadno změnit na jiný mikrořadič, rozhodl jsem se použít tento, protože mým cílem je, aby jej mohl postavit skutečně kdokoli), mikro-kovové motory, vrtule ventilátoru, infračervené senzory a příslušné moduly ovladačů.

Další kouše prach!

Krok 1: Materiály

Nejprve tedy definuji všechny materiály, které jsem použil, a později navrhnu další možnosti s podobným chováním.

Ovladače:

• 1 x Arduino Uno Board (nebo podobný) (DigiKey)
• 1 x modul ovladače IRF520 MOS FET (Aliexpress)
• 1 x H-bridge L298 Dual Motor Driver (Aliexpress)

Aktuátory:

• 2 x Micro Metal Gearmotor HP 6V 298: 1 (DigiKey)
• 1 x pár držáků mikro kovových převodových motorů (Pololu)
• 1 x pár 42 × 19 mm (DigiKey)
• 1 x ventilátor AVC BA10033B12G 12V nebo podobný (motor BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Senzory:

2 x ostrý snímač vzdálenosti GP2Y0A41SK0F (4 - 30 cm) (DigiKey)

Napájení:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x LiPo nabíječka baterií 3 s (nabíječka Amazon)
• Rezistor 1 x 1k Ohm
• 1 x 2k Ohm malý potenciometr

3D tisk:

• 3D tiskárna s minimální velikostí tisku 21 L x 21 W cm.
• PLA Fillament nebo podobný.
• Pokud nemáte, můžete si soubor vytisknout na 3DHubs.

Další materiály:

• 20 x šroubů M3 s (průměr 3 mm)
• 20 x matice M3
• 2 x #8-32 x 2 IN šrouby s maticemi a podložkou.
• 1 x vakuový vakový filtr (typ látky)
• 1 x kolečko s 3/4 "plastovým nebo kovovým míčkem (Pololu)
• 2 tlačítka (Aliexpress)
• 1 x vypínač

Nástroje:

• Šroubovák
• Páječka
• Kleště
• Nůžky
• Kabel (3m)

Krok 2: Jak to funguje?

Většina vysavačů má motor s ventilátorem. Když se lopatky ventilátoru otáčí, tlačí vzduch dopředu směrem k výfukovému otvoru. Na výfukovém otvoru má filtr, který zabraňuje opětovnému odhození prachových částic.

Jak vakuový robot funguje?

Princip je velmi podobný, ale jak vidíte na druhém obrázku, motor ventilátoru je v posledním kroku, což znamená, že jím není hnán prach. Nasávaný vzduch je nejprve filtrován a poté tlačen směrem k výfukovému otvoru.

Hlavní rozdíl mezi každým z vysavačů je ten, že robot má mikrokontrolér a senzory, které umožňují robotu rozhodovat tak, aby mohl vysávat váš pokoj autonomně. Většina vakuových robotů má v dnešní době integrovány opravdu pěkné algoritmy, například dokážou zmapovat váš pokoj, aby si mohli naplánovat cestu a provést rychlejší úklid. Mají také další funkce, jako jsou boční kartáče, detekce kolizí, návrat do nabíjecí základny atd.

Krok 3: O přísadách…

Jak jsem řekl na začátku, vysvětlím co nejvíce, aby tomu každý porozuměl, ale pokud už znáte základy, klidně tento krok přeskočte.

Fanoušek

Nejdůležitější věcí vakua je vybrat vhodný ventilátor se slušným CFM (kubické stopy proudění vzduchu za minutu), je to síla tohoto proudění vzduchu po povrchu, která sbírá nečistoty a přesouvá je do prachového sáčku nebo nádoby. Čím více proudu vzduchu, tím lepší čisticí schopnost vysavače [BestVacuum.com]. Většina velkých vysavačů používá více než 60 CFM, ale protože používáme malou baterii, jsme v pořádku s minimálně 35 CFM. Ventilátor AVC, který použiji, má 38 CFM [odkaz AVC] a ve skutečnosti má velký výkon, ale můžete použít jakýkoli se stejnými rozměry (viz obrázek 1).

Ovladač ventilátoru

Protože potřebujeme způsob, jak ovládat kdykoli je ventilátor zapnutý nebo vypnutý, potřebujeme ovladač. Použiji MOS-FET IRF520, který v zásadě funguje jako přepínač, kdykoli přijme signál z mikrořadiče, bude dodávat vstupní napětí na výstup (ventilátor). (Viz obrázek 2)

H-most

Pro motory budeme potřebovat něco trochu jiného než ovladač ventilátoru, protože nyní budeme muset ovládat směr každého motoru. H-můstek je řada tranzistorů, které nám umožňují řídit tok proudu a jeho ovládáním budeme moci řídit směr motorů. L298 je docela slušný H-můstek, který může dodávat 2A na kanál, takže pro naše motory to bude perfektní! Dalším příkladem je L293D, ale to nám dává pouze 800mA na kanál. (Obrázek 3 zobrazuje koncept H-můstku)

Krok 4: Design

Návrh robota byl proveden v SolidWorks, skládá se z 8 souborů.

Tento krok byl časově nejnáročnější, protože celý robot byl vyroben od nuly s ohledem na nárazník, kontejner, filtr atd.

Celková velikost robota je 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Krok 5: 3D tisk

Velká cena v soutěži Robotics 2017

Druhá cena za design nyní: soutěž v pohybu