Ciao ragazzi, siete un principiante nel mondo della robotica o dell'elettronica? O stai cercando un progetto semplice ma potente per impressionare i tuoi amici e insegnanti? Allora questo è il posto giusto.
In questo progetto utilizzeremo la potenza dei sistemi integrati e dell'elettronica per creare il nostro robot che potrebbe aiutarci a mantenere la nostra casa o il nostro posto di lavoro pulito e ordinato. Questo robot è un semplice aspirapolvere a quattro ruote che potrebbe evitare in modo intelligente gli ostacoli e allo stesso tempo aspirare il pavimento. L'idea è ispirata al famoso aspirapolvere Robot Roomba che si vede nell'immagine sottostante.
La nostra idea è quella di realizzare da zero un semplice robot che eviti automaticamente gli ostacoli durante la pulizia del pavimento. Credetemi gente è divertente !!
Materiale e componenti richiesti:
Bene, ora abbiamo in mente l'idea del nostro robot pulitore automatico di pavimenti e sappiamo cosa stiamo facendo. Quindi vediamo dove dovremmo iniziare la nostra esecuzione. Per costruire un robot della nostra idea dovremmo prima decidere quanto segue:
- Tipo di microcontrollore
- Sensori richiesti
- Motori richiesti
- Materiale del telaio del robot
- Capacità della batteria
Ora, decidiamo su ciascuno dei punti sopra menzionati. In questo modo ti sarà utile non solo costruire questo robot per la pulizia della casa, ma anche qualsiasi altro robot che colpisca la tua immaginazione.
Tipo di microcontrollore:
La selezione del microcontrollore è un compito molto importante, poiché questo controller agirà come il cervello del tuo robot. La maggior parte dei progetti fai-da-te sono realizzati attorno ad Arduino e Raspberry Pi, ma non devono essere gli stessi. Non esiste un microcontrollore specifico su cui puoi lavorare. Tutto dipende dal requisito e dal costo.
Come un tablet non può essere progettato su un microcontrollore a 8 bit e non vale la pena utilizzare ARM cortex m4 per progettare un calcolatore elettronico.
La selezione del microcontrollore dipende totalmente dai requisiti del prodotto:
1. Innanzitutto vengono identificati i requisiti tecnici come il numero di pin I / O richiesti, la dimensione del flash, il numero / tipo di protocolli di comunicazione, eventuali caratteristiche speciali ecc.
2. Quindi l'elenco dei controller viene selezionato secondo i requisiti tecnici. Questo elenco contiene controller di diversi produttori. Sono disponibili molti controller per applicazioni specifiche.
3. Quindi un controller viene finalizzato in base al costo, alla disponibilità e al supporto del produttore.
Se non vuoi fare molti lavori pesanti e vuoi solo imparare le basi dei microcontrollori e poi approfondirlo, puoi scegliere Arduino. In questo progetto useremo un Arduino. Abbiamo già creato molti tipi di robot utilizzando Arduino:
- Robot controllato DTMF utilizzando Arduino
- Line Follower Robot utilizzando Arduino
- Robot controllato da computer che utilizza Arduino
- Robot controllato tramite WiFi che utilizza Arduino
- Robot controllato con gesti della mano basato su accelerometro utilizzando Arduino
- Macchinina controllata tramite Bluetooth con Arduino
Sensori richiesti:
Ci sono molti sensori disponibili sul mercato, ciascuno con il proprio utilizzo. Ogni robot riceve input tramite un sensore, agiscono come organi sensoriali per il robot. Nel nostro caso il nostro robot dovrebbe essere in grado di rilevare gli ostacoli ed evitarli.
Ci sono molti altri fantastici sensori che utilizzeremo nei nostri progetti futuri, ma ora rimaniamo concentrati sul sensore IR e sugli Stati Uniti (sensore ultrasonico) poiché questi due ragazzi forniranno la visione per la nostra robo-car. Controlla il funzionamento del sensore IR qui. Di seguito vengono mostrate le immagini del modulo sensore IR e del sensore a ultrasuoni:
Il sensore a ultrasuoni è costituito da due occhi circolari di cui uno viene utilizzato per trasmettere il segnale USA e l'altro per ricevere i raggi USA. Il tempo impiegato dai raggi per essere trasmessi e ricevuti indietro è calcolato dal microcontrollore. Ora, poiché il tempo e la velocità del suono sono noti, possiamo calcolare la distanza con le seguenti formule.
- Distanza = Tempo x Velocità del suono diviso per 2
Il valore viene diviso per due poiché il raggio viaggia avanti e indietro coprendo la stessa distanza. Qui viene fornita una spiegazione dettagliata dell'utilizzo del sensore a ultrasuoni.
Motori richiesti:
Ci sono parecchi motori utilizzati nel campo della robotica i più utilizzati sono lo Stepper e il Servomotore. Poiché questo progetto non prevede attuatori complicati o encoder rotativi, utilizzeremo un normale motore PMDC. Ma la nostra batteria è un po 'ingombrante e pesante, quindi utilizziamo quattro motori per azionare il nostro robot, tutti e quattro sono gli stessi motori PMDC. Tuttavia, è consigliabile impostare i motori passo-passo e i servomotori una volta acquisita familiarità con i motori PMDC.
Materiale del telaio del robot:
Come studente o hobbista, la parte più difficile durante la realizzazione di un robot è preparare il telaio del nostro robot. Il problema è con la disponibilità di strumenti e materiale. Il materiale più ideale per questo progetto sarà l'acrilico, ma richiede trapani e altri strumenti per lavorarci. Quindi viene scelto il legno che tutti possono lavorare con facilità.
Questo problema è totalmente scomparso dal campo dopo l'introduzione delle stampanti 3D. Ho intenzione di stampare parti in 3D un giorno e aggiornare voi persone con lo stesso. Quindi per ora usiamo fogli di legno per costruire il nostro robot.
Capacità della batteria:
La selezione della capacità della batteria dovrebbe essere la nostra ultima parte del lavoro perché dipende esclusivamente dal telaio e dai motori. Qui la nostra batteria dovrebbe azionare un aspirapolvere che assorbe circa 3-5 A e quattro motori PMDC. Quindi avremo bisogno di una batteria pesante. Ho scelto SLAB 12V 20Ah (batteria al piombo sigillata) ed è piuttosto ingombrante, facendo sì che il nostro robot abbia quattro motori PMDC per tirare questo ragazzo ingombrante.
Ora che abbiamo selezionato tutti i nostri componenti richiesti, elenchiamoli
- Fogli di legno per telaio
- Sensori IR e USA
- Aspirapolvere che funziona con corrente continua
- Arduino Uno
- Batteria 12V 20Ah
- Driver del motore IC (L293D)
- Strumenti di lavoro
- Cavi di collegamento
- Energia entusiasta per imparare e lavorare.
La maggior parte dei nostri componenti sono trattati nella descrizione sopra, spiegherò gli elementi esclusi di seguito.
Aspirapolvere DC:
Poiché il nostro robot funziona con un sistema CC da 12V 20Ah. Il nostro aspirapolvere dovrebbe anche essere un aspirapolvere 12V DC. Se sei confuso su dove trovarne uno, puoi visitare eBay o Amazon per aspirapolvere per auto.
Useremo lo stesso come mostrato nell'immagine sopra.
Driver del motore (L293D):
Un driver del motore è un modulo intermedio tra Arduino e il motore. Questo perché il microcontrollore Arduino non sarà in grado di fornire la corrente necessaria al funzionamento del motore e può fornire solo 40mA, quindi assorbire più corrente danneggerà il controller in modo permanente. Quindi attiviamo il driver del motore che a sua volta controlla il motore.
Useremo L293D Motor Driver IC che sarà in grado di fornire fino a 1A, quindi questo driver otterrà le informazioni da Arduino e farà funzionare il motore come desiderato.
Questo è tutto!! Ho fornito la maggior parte delle informazioni cruciali ma prima di iniziare a costruire il robot si consiglia di consultare la scheda tecnica di L293D e Arduino. Se hai dubbi o problemi puoi contattarci tramite la sezione commenti.
Costruzione e prova del robot:
L'aspirapolvere è la parte più cruciale nel posizionamento del robot. Deve essere posizionato ad un angolo inclinato come mostrato nell'immagine, in modo che possa fornire una corretta azione di aspirazione. L'aspirapolvere non è controllato da Arduino. Una volta acceso il robot, si accende anche l'aspirapolvere.
Un processo faticoso per costruire il nostro Robot sono le opere in legno. Dobbiamo intagliare il nostro legno e praticare alcuni fori per posizionare i sensori e l'aspirapolvere.
Si consiglia di eseguire una prova di guida del robot con il seguente codice una volta sistemati il motore e il driver del motore, prima di collegare i sensori.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("forward"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, BASSO); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); ritardo (500); Serial.print ("indietro"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
Se tutto funziona correttamente, puoi collegare i sensori con Arduino come mostrato in Schema del circuito e utilizzare il codice completo fornito alla fine. Come puoi vedere ho montato un sensore a ultrasuoni nella parte anteriore e due sensori IR su entrambi i lati del robot. Il dissipatore di calore è montato sull'L293D nel caso in cui l'IC si riscaldi velocemente.
Puoi anche aggiungere alcune parti extra come questa
Questa è una disposizione ampia che può essere posizionata su entrambe le estremità della parte anteriore che spingerà la polvere lungo i lati nell'area di aspirazione.
Inoltre, hai anche la possibilità di creare una versione più piccola di questo robot aspirapolvere come questa
Questo robot più piccolo è realizzato su cartone e gira su scheda di sviluppo ATMega16. La parte dell'aspirapolvere è stata eseguita utilizzando una ventola BLDC e racchiusa in una scatola. Puoi adottarlo se vuoi mantenere basso il tuo budget. Anche questa idea funziona ma non è efficiente.
Schema elettrico:
Il codice per questo robot aspirapolvere si trova nella sezione Codice di seguito. Una volta completata la connessione e scaricato il programma in Arduino, il tuo robot è pronto per entrare in azione. Il funzionamento del codice viene spiegato utilizzando i commenti. Se vuoi vedere questo robot in azione, guarda il video qui sotto.
Inoltre, sto anche pianificando di stampare completamente in 3D le parti nella sua prossima versione. Aggiungerò anche alcune funzioni interessanti e algoritmi complessi in modo che copra l'intera area del tappeto e sia facile da maneggiare e di dimensioni compatte. Quindi rimanete sintonizzati per futuri aggiornamenti.