Чтобы сконструировать собственный робот-пылесос, достаточно иметь базовое представление о теории и несколько легкодоступных компонентов. Этот DIY-помощник будет эффективно мыть ваши полы и экономить ваше драгоценное время. Оснащенное специализированными датчиками устройство может автономно перемещаться и маневрировать по жилому пространству. Несмотря на то что создание пылесоса в домашних условиях может потребовать некоторого времени и терпения, процесс создания проходит по простой и доступной схеме, что делает его достижимым даже для новичков. Кроме того, стоимость конструкции этого устройства значительно ниже, чем у коммерческих аналогов.
Теоретические аспекты проблемы
- Настоятельно рекомендуется создать робота в форме компактного цилиндра;
- Для того чтобы автомат мог совершать точные повороты, колеса должны быть расположены по диаметру;
- Дополнительный руль не требует привода;
- Очень важно, чтобы механизм собирал мусор в сборщик, который можно легко удалить;
- Обязательно оснастите робота контактным бампером, покрывающим не менее половины его окружности;
- Робот должен быть способен заряжаться без необходимости его разборки;
- Оптимальное расположение центра тяжести робота — на колесах, хотя допустимо разместить его и рядом с ними;
- Рекомендуемая скорость движения составляет от 25 до 35 см/с;
- Двигатели должны работать в сочетании с редукторами, оснащенными пружинами.
Представляем инновационные модели с шаговыми двигателями, обеспечивающими плавное программируемое управление без использования редукторов.
Также не пропустите наш полный обзор лучших роботов-пылесосов 2017 года.
Способы обеспечения движения, уборки и питания робота-пылесоса
Роботизированное устройство обычно движется двумя способами: по спирали, начиная от центра и двигаясь наружу, и зигзагообразно. Микроконтроллеры также могут сохранять индивидуальную планировку комнат.
Пылесос способен ориентироваться и избегать препятствий благодаря встроенным контактным и инфракрасным датчикам, которые создают систему обратной связи. Инфракрасные датчики определяют расстояние до стен, предметов и изменения высоты, позволяя устройству соответствующим образом корректировать свое движение. Контактные датчики в бамперах активируются при столкновении устройства с препятствиями. Подробнее о том, как работает робот-пылесос, читайте в статье о принципах работы роботов-пылесосов.
Автоматический пылесос с собственным источником питания, безусловно, не обладает такой же силой всасывания, как ручная версия. Практические испытания показали эффективность использования маленькой щетки в сочетании с всасывающей турбиной. Для очистки углов передняя часть пылесоса оснащена двумя щетками, которые помогают собрать мусор для основной щетки.
Роботизированная система может питаться от нескольких аккумуляторов с напряжением 12 В (или 18 В) и емкостью 7 А*ч. Зарядка может осуществляться как при непосредственном контакте, так и беспроводным способом. Однако использование беспроводного метода увеличивает стоимость компонентов.
Решить сложную задачу возвращения робота на зарядную станцию можно с помощью установки передающего маячка.
Чтобы построить любую автоматизированную модель, необходимо познакомиться с языком программирования ее контроллера (мозга системы), чтобы ввести алгоритм команд. Важно также учесть удобный интерфейс для подачи команд, который значительно упрощает процесс. Кроме того, и микроконтроллер, и используемые датчики часто имеют стандартные разъемы, что снижает необходимость в пайке.
Подготовка к практической реализации проекта
Давайте рассмотрим, как можно применить вышеупомянутые принципы в контексте платформы Arduino Mega 2560. Мы рассмотрим несколько этапов этого процесса:
- Подготовьте необходимые инструменты и материалы;
- Конструирование корпуса с колесами и отсеком для мусора, а также пылесборника и турбины;
- Установка датчиков и микроконтроллера, а также моторов и редукторов, аккумулятора и щеток;
- Создание необходимых электрических соединений;
- программирование Arduino и обеспечение согласованности работы датчиков;
- Проверяем функциональность робота-пылесоса, в том числе его способность к автономной подзарядке.
Чтобы воплотить эту идею в жизнь, нам понадобятся следующие материалы и инструменты:
- Контроллер Arduino — 1 штука, вместе с необходимыми драйверами;
- Для основания вам понадобится кусок фанеры (или плотного картона) размером примерно 1 квадратный метр.
- Вам понадобятся 3 колеса.
- Подготовьте около 2 метров провода с сечением не более 0.75 мм.кв (подойдет витая пара).
- Приобретите источник питания, состоящий из 4 батареек напряжением 18 В, индикатора заряда и зарядного устройства.
- Вам понадобятся 4 инфракрасных датчика и 2 контактных датчика.
- Убедитесь, что у вас есть следующие электродвигатели: 1 для турбины, 1 для вращающейся щетки и 2 с редукторами для перемещения.
- Подготовьте 1 корпус из поливинилхлорида.
- Соберите следующие материалы: 1 упаковку клея, 10 саморезов, 1 рулон ленты и набор магнитов.
- Не забудьте о наборе отверток и сверл, плоскогубцах, канцелярском ноже, карандаше, линейке, отвертке и электролобзике.
Читайте также: выбор моющего робота-пылесоса.
Сборка робота-пылесоса
Чтобы начать процесс сборки, убедитесь, что у вас есть все необходимое. Подготовившись, вы можете приступить к работе, выполнив следующие действия.
- Создайте цилиндрическую конструкцию, используя картон или поливинилхлорид (ПВХ). Диаметр конструкции должен составлять 30 см, а высота — 9 см. Толщина стенок должна быть 0.6 см. Для нижней части конструкции рекомендуется использовать фанеру.
- Прикрепите ПВХ-бампер к конструкции с помощью скотча. Перед тем как прикрепить бампер, не забудьте установить в него инфракрасные датчики и датчики удара.
Датчик для измерения силы удара
В комплекте прилагается бампер.
Радиальная щетка
Одним из важнейших факторов в работе является способность бампера отскакивать в исходное положение при столкновении с препятствием. Это требует достаточной эластичности.
Все компоненты крепятся к указанным разъемам с помощью саморезов, клея или скотча. На прилагаемой фотографии показан результат:
