Hei kaverit, oletko aloittelija robotiikan tai elektronisen maailmassa? TAI Etsitkö yksinkertaista mutta tehokasta projektia, joka saa ystäväsi ja opettajat vaikuttamaan? Sitten tämä on paikka.
Tässä projektissa käytämme sulautettujen järjestelmien ja elektroniikan voimaa oman robotin valmistamiseen, mikä voi auttaa meitä pitämään kodin tai työpaikan siistinä. Tämä robotti on yksinkertainen nelipyöräinen pölynimuri, joka voi älykkäästi välttää esteitä ja imuroida lattian samanaikaisesti. Idea on saanut inspiraationsa kuuluisasta robotti Roomba -imurista, joka näkyy alla olevassa kuvassa.
Ideana on tehdä yksinkertainen robotti heti tyhjästä, joka voi automaattisesti välttää esteet lattiaa puhdistettaessa. Luota minuun, se on hauskaa!
Tarvittava materiaali ja komponentit:
Okei, joten nyt meillä on ajatus automaattisesta lattianpuhdistusrobotistamme ja tiedämme mitä olemme tekemässä. Katsotaan siis mistä meidän pitäisi aloittaa teloitus. Idean robotin rakentamiseksi meidän on ensin päätettävä seuraavista:
- Mikrokontrollerin tyyppi
- Tarvitaan anturit
- Vaaditaan moottoreita
- Robotin alustan materiaali
- Akun kapasiteetti
Anna meidän nyt päättää jokaisesta edellä mainitusta kohdasta. Tällä tavalla on hyödyllistä rakentaa tämän kodinpuhdistusrobotin lisäksi myös muita mielikuvitusta herättäviä robotteja.
Mikrokontrollerin tyyppi:
Mikrokontrollerin valinta on erittäin tärkeä tehtävä, koska tämä ohjain toimii robotin aivoina. Suurin osa DIY-projekteista tehdään Arduinon ja Raspberry Pi: n ympärillä, mutta niiden ei tarvitse olla samanlaisia. Ei ole erityistä mikro-ohjainta, jota voit käyttää. Kaikki riippuu vaatimuksesta ja kustannuksista.
Kuten tablettia, ei voida suunnitella 8-bittiselle mikrokontrollerille, eikä ARM cortex m4: n käyttöä elektronisen laskimen suunnitteluun ole syytä.
Mikrokontrollerin valinta riippuu täysin tuotteen vaatimuksista:
1. Ensinnäkin määritetään tekniset vaatimukset, kuten vaadittujen I / O-nastojen lukumäärä, salaman koko, tiedonsiirtoprotokollien lukumäärä / tyyppi, mahdolliset erikoisominaisuudet jne.
2. Sitten valitaan luettelo ohjaimista teknisten vaatimusten mukaisesti. Tämä luettelo sisältää ohjaimia eri valmistajilta. Monet sovelluskohtaiset ohjaimet ovat käytettävissä.
3. Sitten ohjain viimeistellään kustannusten, saatavuuden ja valmistajan tuen perusteella.
Jos et halua tehdä paljon raskasta nostoa ja haluat vain oppia mikrokontrollerien perusteet ja sitten myöhemmin syventyä siihen, voit valita Arduino. Tässä projektissa käytämme Arduinoa. Olemme aiemmin luoneet monenlaisia robotteja Arduinolla:
- DTMF-ohjattu robotti Arduinoa käyttämällä
- Linjaseurainrobotti Arduinolla
- Tietokoneohjattu robotti Arduinolla
- WiFi-ohjattu robotti, joka käyttää Arduinoa
- Kiihtyvyysmittaripohjainen käsieleohjattava robotti Arduinoa käyttämällä
- Bluetooth-ohjattu leluauto Arduinoa käyttämällä
Vaaditut anturit:
Markkinoilla on paljon antureita, joilla jokaisella on oma käyttönsä. Jokainen robotti saa syötteen anturin kautta, ne toimivat robotin aistieliminä. Meidän tapauksessamme robottimme pitäisi pystyä havaitsemaan esteet ja välttämään niitä.
Siellä on paljon muita hienoja antureita, joita käytämme tulevissa projekteissamme, mutta nyt keskittykäämme infrapunatunnistimeen ja Yhdysvaltoihin (ultraäänianturi), koska nämä kaksi kaveria tarjoavat vision roboautollemme. Katso IR-anturin toiminta täältä. Alla näytetään kuvia IR-anturimoduulista ja ultraäänianturista:
Ultraäänianturi koostuu kahdesta pyöreästä silmästä, joista toista käytetään Yhdysvaltain signaalin lähettämiseen ja toista Yhdysvaltain säteiden vastaanottamiseen. Mikrokontrolleri laskee ajan, jonka säteet kuluttavat lähetykseen ja takaisin vastaanottamiseen. Koska äänen aika ja nopeus ovat tiedossa, voimme laskea etäisyyden seuraavilla kaavoilla.
- Etäisyys = Aika x äänen nopeus jaettuna 2: lla
Arvo jaetaan kahdella, koska säde kulkee eteenpäin ja taaksepäin samalla etäisyydellä. Yksityiskohtainen selitys ultraäänianturin käytöstä on annettu tässä.
Vaaditut moottorit:
Robotiikan alalla käytetään melko paljon moottoreita, joista eniten käytetään Stepper- ja Servo-moottoreita. Koska tässä projektissa ei ole monimutkaisia toimilaitteita tai kiertokooderia, käytämme normaalia PMDC-moottoria. Mutta akkumme on vähän iso ja raskas, joten käytämme neljää moottoria robotin ajamiseksi, kaikki neljä ovat samat PMDC-moottorit. Mutta on suositeltavaa asettaa askelmoottorit ja servomoottorit, kun olet tyytyväinen PMDC-moottoreihin.
Robotin alustan materiaali:
Opiskelijana tai harrastajana robotin valmistuksessa vaikein osa on valmistaa robottimme runko. Ongelmana on työkalujen ja materiaalien saatavuus. Ihanteellisin materiaali tähän projektiin on akryyli, mutta se vaatii poraa ja muita työkaluja työskentelemään sen kanssa. Siksi puu on valittu siten, että jokainen voi työskennellä sen kanssa helposti.
Tämä ongelma on kadonnut kokonaan kentältä 3D-tulostimien käyttöönoton jälkeen. Suunnittelen 3D-osien tulostamista jonain päivänä ja päivitän teille saman. Joten nyt rakennetaan robottimme puulevyillä.
Akun kapasiteetti:
Akun kapasiteetin valitsemisen pitäisi olla viimeinen työmme, koska se riippuu yksinomaan alustastasi ja moottoreistasi. Tässä akun pitäisi ajaa pölynimuria, joka vetää noin 3-5A ja neljä PMDC-moottoria. Siksi tarvitsemme raskaan akun. Olen valinnut 12V 20Ah SLAB (suljettu lyijyhappoakku) ja sen melko iso, jolloin robotti saa neljä PMDC-moottoria vetämään tätä isoa kaveria.
Nyt kun olemme valinneet kaikki vaaditut komponenttimme, voit luetteloida ne
- Puiset levyt alustalle
- IR- ja USA-anturit
- Pölynimuri, joka toimii tasavirralla
- Arduino Uno
- 12V 20Ah akku
- Moottoriohjaimen IC (L293D)
- Työvälineet
- Johtojen liittäminen
- Innostunut energia oppimiseen ja työskentelyyn.
Suurin osa komponenteistamme on kuvattu yllä olevassa kuvauksessa, selitän jäljempänä olevat vasen.
DC-imuri:
Koska robotti toimii 12V 20Ah DC -järjestelmällä. Imujemme tulisi olla myös 12 V DC -imuri. Jos olet hämmentynyt siitä, mistä sellaisen voi saada, voit käydä eBayssa tai Amazonissa autojen puhdistamiseen.
Käytämme samaa kuin yllä olevassa kuvassa.
Moottoriohjain (L293D):
Moottoriohjain on välimoduuli Arduinon ja Motorin välillä. Tämä johtuu siitä, että Arduino-mikrokontrolleri ei pysty syöttämään moottorin käyttämiseen tarvittavaa virtaa ja voi syöttää vain 40 mA: n, mikä lisää virran vetämistä vahingoittaa ohjainta pysyvästi. Joten laukaisemme moottorin kuljettajan, joka puolestaan ohjaa moottoria.
Käytämme L293D-moottoriohjaimen IC: tä, joka pystyy toimittamaan jopa 1 A: n virtaa, joten tämä kuljettaja saa tiedot Arduinolta ja saa moottorin toimimaan halutulla tavalla.
Se siitä!! Olen antanut suurimman osan tärkeistä tiedoista, mutta ennen robotin rakentamisen aloittamista on suositeltavaa käydä läpi L293D: n ja Arduinon tietolomake. Jos sinulla on epäilyksiä tai ongelmia, voit ottaa meihin yhteyttä kommenttiosion kautta.
Robotin rakentaminen ja testaaminen:
Pölynimuri on tärkein osa robotin sijoittamisessa. Se on sijoitettava kallistettuun kulmaan kuvan osoittamalla tavalla, jotta se voi toimia oikein tyhjiössä. Arduino ei ohjaa pölynimuria. Kun käynnistät robotin, myös alipaine kytketään päälle.
Yksi väsyttävä prosessi robotin rakentamisessa on puutyöt. Meidän on veistettävä puumme ja porattava reiät antureiden ja pölynimurin sijoittamiseksi.
On suositeltavaa testata robotti seuraavalla koodilla, kun olet järjestänyt moottorin ja moottorin ohjaimen, ennen kuin kytket anturit.
void setup () {Sarja.alku (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } void loop () {delay (1000); Sarja.tulos ("eteenpäin"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); viive (500); Sarjaprintti ("taaksepäin"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Jos kaikki toimii hyvin, voit liittää anturit Arduinoon piirikaavion mukaisesti ja käyttää lopussa olevaa koko koodia. Kuten näette, olen asentanut ultraäänianturin eteen ja kaksi infrapuna-anturia robotin molemmille puolille. Jäähdytyselementti on asennettu L293D: hen vain siltä varalta, että IC lämpenee nopeasti.
Voit myös lisätä muutaman ylimääräisen osan, kuten tämä
Tämä on lakaisujärjestely, joka voidaan sijoittaa etuosan molempiin päihin, joka työntää pölyn sivuilla imualueelle.
Lisäksi sinulla on myös mahdollisuus tehdä pienemmän version tästä Pölynimujärjestelmien robotti näin
Tämä pienempi robotti on valmistettu pahvista ja toimii ATMega16-kehityskortilla. Pölynimurin osa tehtiin BLDC-tuulettimella ja suljettiin laatikkoon. Voit hyväksyä tämän, jos haluat pitää budjettisi alhaisena. Tämä idea toimii myös, mutta se ei ole tehokasta.
Piirikaavio:
Tämän pölynimurirobotin koodi löytyy alla olevasta Koodi-osiosta. Kun yhteys on muodostettu ja ohjelma on viety Arduinoon, robotti on valmis aloittamaan toiminnan. Koodin toiminta selitetään kommenttien avulla. Jos haluat nähdä robotin toiminnassa, katso alla oleva video.
Suunnittelen myös osien täydellistä 3D-tulostusta seuraavassa versiossaan. Aion myös lisätä muutamia hienoja ominaisuuksia ja monimutkaisia algoritmeja niin, että se kattaa koko mattoalueen ja on helppo käsitellä ja pienikokoinen. Joten pysy kuulolla tulevista päivityksistä.