DIY Saugroboter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Dies ist mein erster Saugroboter, dessen Hauptzweck darin besteht, jedem zu ermöglichen, einen Reinigungsroboter zu haben, ohne so viel Geld zu bezahlen, zu lernen, wie er funktioniert, einen schönen Roboter zu bauen, den Sie so viel modifizieren, aktualisieren und programmieren können, wie Sie möchten, und natürlich um all die lästigen Flusen abzusaugen.

Dieses Projekt soll so einfach wie möglich zu bauen sein, da alle Elemente und Teile bei Digikey, eBay, Amazon usw. leicht zu finden sind.

Das gesamte Chassis wurde in Solidworks entworfen, damit es 3D-gedruckt werden konnte.

Derzeit verwendet es ein Arduino Uno (wenn Sie es nicht zu sehr mögen, können Sie es leicht gegen einen anderen Mikrocontroller austauschen, Infrarotsensoren und entsprechende Treibermodule.

Noch einer beißt ins Gras!

Schritt 1: Materialien

Ich werde also zuerst alle Materialien definieren, die ich verwendet habe, und später andere Optionen mit einem ähnlichen Verhalten vorschlagen.

Controller:

• 1 x Arduino Uno Board (oder ähnlich) (DigiKey)
• 1 x IRF520 MOS FET Treibermodul (Aliexpress)
• 1 x H-Brücke L298 Dual-Motor-Treiber (Aliexpress)

Aktoren:

• 2 x Micro-Metallgetriebemotor HP 6V 298:1 (DigiKey)
• 1 x Micro-Metall-Getriebemotorhalterungspaar (Pololu)
• 1 x Rad 42×19mm Paar (DigiKey)
• 1 x Lüftergebläse AVC BA10033B12G 12V oder ähnlich (BCB1012UH Neatos Motor) (Ebay, NeatoOption)

Sensoren:

2 x Sharp Distanzsensor GP2Y0A41SK0F (4 - 30cm) (DigiKey)

Leistung:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x LiPo-Ladegerät 3s (Amazon-Ladegerät)
• 1 x 1k Ohm Widerstand
• 1 x 2k Ohm kleines Potentiometer

3d Drucken:

• 3D-Drucker mit einer Mindestdruckgröße von 21 L x 21 B cm.
• PLA-Füllung oder ähnliches.
• Wenn nicht, können Sie Ihre Datei auf 3DHubs drucken.

Andere Materialien:

• 20 x M3-Schrauben mit (3mm Durchmesser)
• 20 x M3-Muttern
• 2 x #8-32 x 2 IN Schrauben mit Muttern und Unterlegscheibe.
• 1 x Vakuumbeutelfilter (Stofftyp)
• 1 x Kugelrolle mit 3/4″ Kunststoff- oder Metallkugel (Pololu)
• 2 Drucktasten (Aliexpress)
• 1 x Ein/Aus-Schalter

Werkzeuge:

• Schraubenzieher
• Lötkolben
• Zange
• Schere
• Kabel (3m)

Schritt 2: Wie funktioniert es?

Die meisten Staubsauger haben einen Motor mit Lüfter. Wenn sich die Lüfterflügel drehen, drücken sie die Luft nach vorne in Richtung der Auslassöffnung. An der Abluftöffnung hat es einen Filter, der verhindert, dass die Staubpartikel wieder weggeschleudert werden.

Wie funktioniert ein Saugroboter?

Das Prinzip ist ziemlich ähnlich, aber wie Sie im zweiten Bild sehen können, befindet sich der Lüftermotor im letzten Schritt, was bedeutet, dass der Staub nicht durch ihn getrieben wird. Die angesaugte Luft wird zuerst gefiltert und dann in Richtung der Abluftöffnung gedrückt.

Der Hauptunterschied zwischen jedem der Staubsauger besteht darin, dass der Roboter über einen Mikrocontroller und Sensoren verfügt, die es dem Roboter ermöglichen, Entscheidungen zu treffen, damit er Ihren Raum autonom saugen kann. Die meisten Saugroboter haben heutzutage wirklich schöne Algorithmen eingebaut, zum Beispiel können sie Ihren Raum kartieren, damit sie einen Weg planen und eine schnellere Reinigung durchführen können. Sie haben auch andere Funktionen wie Seitenbürsten, Kollisionserkennung, Rückkehr zur Ladestation usw.

Schritt 3: Über die Zutaten…

Wie ich eingangs sagte, werde ich so viel wie möglich erklären, damit jeder es verstehen kann, aber wenn Sie die Grundlagen bereits kennen, können Sie diesen Schritt gerne überspringen.

Der Fan

Das Wichtigste bei einem Staubsauger ist die Auswahl des geeigneten Lüfters mit einem ordentlichen CFM (Airflow Cubic Feet per Minute), es ist die Kraft dieses Luftstroms über eine Oberfläche, die den Schmutz aufnimmt und zum Staubbeutel oder -behälter befördert. Je mehr Luftstrom, desto besser die Reinigungsfähigkeit des Staubsaugers [BestVacuum.com]. Die meisten großen Staubsauger verbrauchen mehr als 60 CFM, aber da wir eine kleine Batterie verwenden, sind wir mit mindestens 35 CFM in Ordnung. Der AVC-Lüfter, den ich verwenden werde, hat 38 CFM [AVC-Link] und hat tatsächlich viel Leistung, aber Sie können jeden mit den gleichen Abmessungen verwenden (siehe Bild 1).

Der Lüftertreiber

Da wir eine Möglichkeit benötigen, um zu steuern, wann der Lüfter ein- oder ausgeschaltet ist, benötigen wir einen Treiber. Ich werde den MOS-FET IRF520 verwenden, der im Grunde als Schalter funktioniert. Wenn er ein Signal vom Mikrocontroller empfängt, liefert er die Eingangsspannung an den Ausgang (Lüfter). (Siehe Bild 2)

Die H-Brücke

Für die Motoren benötigen wir etwas anderes als den Lüftertreiber, da wir jetzt die Richtung jedes Motors steuern müssen. Die H-Brücke ist eine Anordnung von Transistros, die es uns ermöglicht, den Stromfluss zu steuern, und durch die Steuerung können wir die Motorrichtung steuern. Die L298 ist eine ziemlich anständige H-Brücke, die 2A pro Kanal liefern kann, also ist sie für unsere Motoren perfekt! Ein weiteres Beispiel ist der L293D, der uns jedoch nur 800 mA pro Kanal liefert. (Bild 3 zeigt das Konzept einer H-Brücke)

Schritt 4: Das Design

Das Design des Roboters wurde in SolidWorks erstellt, es besteht aus 8 Dateien.

Dieser Schritt war der zeitaufwendigste, da der gesamte Roboter unter Berücksichtigung der Stoßstange, des Behälters, des Filters usw. von Grund auf neu hergestellt wurde.

Die Gesamtgröße des Roboters beträgt 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Schritt 5: 3D-Druck

Großer Preis beim Robotics Contest 2017

Zweiter Preis im Design Now: In Motion Contest