Živjo fantje, ste novinec v svetu robotike ali elektronike? ALI Iščete preprost, a močan projekt, ki bi navdušil vaše prijatelje in učitelje? Potem je to kraj.
V tem projektu bomo uporabili moč vgrajenih sistemov in elektronike za izdelavo lastnega robota, ki bi nam lahko pomagal pri urejanju doma ali delovnega mesta. Ta robot je preprost sesalnik s štirimi kolesi, ki se lahko pametno izogne oviram in hkrati posesa tla. Idejo navdihuje slavni sesalnik Robot Roomba, ki je prikazan na spodnji sliki.
Naša ideja je narediti preprostega robota že od začetka, ki se lahko samodejno izogne oviram med čiščenjem tal. Verjemite mi ljudje zabavno je !!
Potreben material in sestavni deli:
V redu, zdaj imamo v mislih idejo našega robota za samodejno čiščenje tal in vemo, kaj nameravamo. Poglejmo torej, kje naj začnemo z izvršitvijo. Za izdelavo robota naše ideje bi se morali najprej odločiti za naslednje:
- Tip mikrokrmilnika
- Potrebni senzorji
- Potrebni motorji
- Material šasije robota
- Kapaciteta baterije
Zdaj se lahko odločimo za vsako od zgoraj omenjenih točk. Na ta način vam bo v pomoč, če ne boste izdelali le tega robota za čiščenje doma, temveč tudi vse druge robote, ki vas navdušijo nad domišljijo.
Tip mikrokrmilnika:
Izbira mikrokrmilnika je zelo pomembna naloga, saj bo ta krmilnik deloval kot možgani vašega robota. Večina projektov DIY je narejenih okoli Arduina in Raspberry Pi, vendar ni nujno, da so enaki. Ni posebnega mikrokrmilnika, na katerem bi lahko delali. Vse je odvisno od zahteve in stroškov.
Tako kot tabličnega računalnika ni mogoče načrtovati na 8-bitnem mikrokrmilniku, zato ARM cortex m4 ni smiselno uporabljati za oblikovanje elektronskega kalkulatorja.
Izbira mikrokrmilnika je popolnoma odvisna od zahtev izdelka:
1. Najprej so opredeljene tehnične zahteve, na primer število zahtevanih V / I zatičev, velikost bliskavice, število / vrsta komunikacijskih protokolov, kakršne koli posebne lastnosti itd.
2. Nato se izbere seznam krmilnikov v skladu s tehničnimi zahtevami. Ta seznam vsebuje krmilnike različnih proizvajalcev. Na voljo je veliko krmilnikov, specifičnih za aplikacije.
3. Nato se krmilnik dokonča na podlagi stroškov, razpoložljivosti in podpore proizvajalca.
Če ne želite delati veliko težkega dvigovanja in se želite naučiti osnov mikrokrmilnikov, nato pa se pozneje poglobiti vanj, lahko izberete Arduino. V tem projektu bomo uporabili Arduino. Pred tem smo z Arduinom ustvarili številne vrste robotov:
- DTMF krmiljeni robot z uporabo Arduina
- Robot sledilca linije, ki uporablja Arduino
- Računalniško voden robot z uporabo Arduina
- Robot, ki ga nadzoruje WiFi, z uporabo Arduina
- Robot s krmiljenjem na merilniku pospeška z uporabo Arduina
- Toy Car z nadzorom Bluetooth z uporabo Arduina
Potrebni senzorji:
Na trgu je na voljo veliko senzorjev, ki imajo vsak svojo uporabo. Vsak robot dobi vnos preko senzorja in deluje kot senzorični organ za robota. V našem primeru bi naš robot moral biti sposoben zaznati ovire in se jim izogniti.
Obstaja veliko drugih kul senzorjev, ki jih bomo uporabljali v prihodnjih projektih, zdaj pa ostanimo osredotočeni na IR senzor in ZDA (ultrazvočni senzor), saj bosta ta dva fanta zagotovila vizijo našega robo-avtomobila. Tukaj si oglejte delovanje IR senzorja. Spodaj so prikazane slike modula IR senzorja in ultrazvočnega senzorja:
Ultrazvočni senzor je sestavljen iz dveh krožnih očes, od katerih se eno uporablja za prenos ameriškega signala, drugo pa za sprejem ameriških žarkov. Čas, ki ga žarki potrebujejo za prenos in sprejem nazaj, izračuna mikrokrmilnik. Ker sta čas in hitrost zvoka znana, lahko razdaljo izračunamo po naslednjih formulah.
- Razdalja = čas x hitrost zvoka, deljeno z 2
Vrednost se deli z dvema, saj žarek potuje naprej in nazaj, pokrivajoč enako razdaljo. Podrobna razlaga uporabe ultrazvočnega senzorja je podana tukaj.
Potrebni motorji:
Na področju robotike se uporablja kar nekaj motorjev, najpogosteje uporabljani Stepper in Servo motor. Ker ta projekt nima zapletenih pogonov ali rotacijskega dajalnika, bomo uporabili običajni motor PMDC. Toda naša baterija je nekoliko zajetna in težka, zato za pogon našega robota uporabljamo štiri motorje, vsi štirje pa isti motorji PMDC. Priporočljivo pa je namestiti koračne in servo motorje, ko se udobno počutite z motorji PMDC.
Material šasije robota:
Kot študent ali ljubitelj najtežjega dela pri izdelavi robota je priprava šasije našega robota. Težava je v razpoložljivosti orodij in materiala. Najbolj idealen material za ta projekt bo akril, vendar za delo z njim potrebujejo vrtalniki in druga orodja. Zato je izbran les, ki ga lahko vsi delajo z lahkoto.
Ta težava je po uvedbi 3D-tiskalnikov popolnoma izginila s terena. Nekega dne načrtujem 3D tiskanje delov in vas posodobim z istimi. Za zdaj uporabimo lesene plošče za izdelavo našega robota.
Kapaciteta akumulatorja:
Izbor kapacitete akumulatorja bi moral biti naš zadnji del, saj je to povsem odvisno od vašega podvozja in motorjev. Tu naj naša baterija poganja sesalnik, ki vleče približno 3-5A in štiri motorje PMDC. Zato bomo potrebovali težko baterijo. Izbral sem 12V 20Ah SLAB (zaprta svinčena kislinska baterija) in je precej zajetno, zaradi česar je naš robot dobil štiri PMDC motorje, ki so ga potegnili.
Zdaj, ko smo izbrali vse naše obvezne komponente, jih lahko naštejemo
- Lesene rjuhe za šasije
- IR in ameriški senzorji
- Sesalnik, ki deluje na enosmerni tok
- Arduino Uno
- 12V 20Ah baterija
- IC voznika motorja (L293D)
- Delovna orodja
- Priključne žice
- Navdušena energija za učenje in delo.
Večina naših komponent je zajeta v zgornjem opisu, spodaj bom razložil izpuščena besedila.
DC sesalnik:
Ker naš robot deluje na 12V 20Ah DC sistem. Naš sesalnik naj bo tudi 12V enosmerni sesalnik. Če ste zmedeni, kje ga lahko dobite, lahko obiščete eBay ali Amazon za sesalnike za čiščenje avtomobilov.
Uporabili bomo enako, kot je prikazano na zgornji sliki.
Voznik motorja (L293D):
Motorni voznik je vmesni modul med Arduino in Motorjem. To je zato, ker mikrokrmilnik Arduino ne bo mogel dovajati toka, ki je potreben za delovanje motorja, in lahko samo napaja 40 mA, zato bo vlečenje več toka trajno poškodovalo krmilnik. Tako sprožimo motorni voznik, ki nato krmili motor.
Uporabili bomo L293D Motor Driver IC, ki bo lahko napajal do 1A, zato bo ta voznik dobil informacije od Arduina in omogočil delovanje motorja po želji.
To je to! Dal sem večino ključnih informacij, toda preden začnemo z izdelavo robota, je priporočljivo, da si ogledamo tehnični list L293D in Arduino. Če imate kakršne koli dvome ali težave, nas lahko kontaktirate prek komentarja.
Izdelava in testiranje robota:
Sesalnik je najpomembnejši del namestitve Robota. Postaviti ga je treba pod nagnjenim kotom, kot je prikazano na sliki, tako da lahko zagotavlja pravilno vakuumsko delovanje. Arduino ne nadzoruje sesalnika. Ko vklopite robota, se vključi tudi vakuum.
En naporen postopek gradnje našega Robota so lesena dela. Les moramo izrezati in izvrtati nekaj lukenj za namestitev senzorjev in sesalnika.
Preden priključite senzorje, je priporočljivo, da preizkusite vožnjo z naslednjo kodo, ko uredite motor in gonilnik motorja.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, IZHOD); pinMode (10, IZHOD); pinMode (11, IZHOD); pinMode (12, IZHOD); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("naprej"); digitalWrite (9, VISOKO); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, VISOKO); digitalWrite (12, LOW); zamuda (500); Serial.print ("nazaj"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, VISOKO); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, VISOKO); }
Če vse deluje v redu, lahko senzorje povežete z Arduinom, kot je prikazano v vezju, in uporabite celotno kodo, navedeno na koncu. Kot lahko vidite, sem na sprednjo stran pritrdil ultrazvočni senzor in dva IR senzorja na obeh straneh robota. Hladilnik je nameščen na L293D za vsak slučaj, če se IC hitro segreje.
Dodate lahko tudi nekaj dodatnih delov, kot je ta
To je naprava za pometanje, ki jo lahko namestite na oba konca sprednjega dela, kar bo potisnilo prah ob straneh v sesalno območje.
Poleg tega imate na voljo tudi manjšo različico tega robota za sesanje, kot je ta
Ta manjši robot je narejen iz kartona in deluje na razvojni plošči ATMega16. Del sesalnika je bil izveden z ventilatorjem BLDC in zaprt v škatli. To lahko sprejmete, če želite ohraniti nizek proračun. Tudi ta ideja deluje, vendar ni učinkovita.
Shema vezja:
Kodo za ta robot za sesalnik najdete v spodnjem oddelku za kode. Ko je povezava končana in je program odložen v Arduino, je vaš robot pripravljen za akcijo. Delovanje kode je razloženo s komentarji. Če želite videti tega robota v akciji, si oglejte spodnji video.
Nadalje nameravam tudi popolnoma natisniti 3D dele v naslednji različici. Prav tako bom dodal nekaj odličnih funkcij in zapletenih algoritmov, tako da bo pokrival celotno površino preprog in bo enostaven za uporabo ter kompaktne velikosti. Zato spremljajte prihodnje posodobitve.