DIY-vacuümrobot: 20 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Dit is mijn eerste vacuümrobot, waarvan het belangrijkste doel is om iedereen een schoonmaakrobot te laten hebben zonder zoveel geld te betalen, om te leren hoe ze werken, om een mooie robot te bouwen die je kunt aanpassen, updaten en programmeren zoveel je wilt, en natuurlijk om al die vervelende pluisjes op te zuigen.

Dit project is bedoeld om zo eenvoudig mogelijk te bouwen, aangezien alle elementen en onderdelen gemakkelijk te vinden zijn op Digikey, eBay, Amazon, enz.

Het hele chassis is ontworpen in Solidworks, zodat het 3D-geprint kon worden.

Momenteel gebruikt het een Arduino Uno (als je het niet al te leuk vindt, kun je het gemakkelijk veranderen voor een andere microcontroller, ik besloot deze te gebruiken omdat mijn doel is dat iedereen het echt zou kunnen bouwen), micrometaalmotoren, ventilatorpropeller, infraroodsensoren en bijbehorende drivermodules.

Een ander bijt in het stof!

Stap 1: Materialen

Dus eerst zal ik alle materialen definiëren die ik heb gebruikt en later zal ik andere opties voorstellen met een soortgelijk gedrag.

regelaars:

• 1 x Arduino Uno-bord (of vergelijkbaar) (DigiKey)
• 1 x IRF520 MOS FET-stuurprogrammamodule (Aliexpress)
• 1 x H-bridge L298 Dual Motor Driver (Aliexpress)

Aandrijvingen:

• 2 x Micro Metal Gearmotor HP 6V 298:1 (DigiKey)
• 1 x Micro Metal Gearmotor Beugel Paar (Pololu)
• 1 x wiel 42 × 19 mm paar (DigiKey)
• 1 x ventilatorventilator AVC BA10033B12G 12V of vergelijkbaar (motor van BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Sensoren:

2 x scherpe afstandssensor GP2Y0A41SK0F (4 - 30 cm) (DigiKey)

Stroom:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo-pakket (HobbyKing)
• 1 x LiPo-batterijlader 3s (Amazon-oplader)
• 1 x 1k Ohm weerstand
• 1 x 2k Ohm kleine potentiometer

3d printen:

• 3D-printer met een minimale afdrukgrootte van 21 L x 21 W cm.
• PLA Fillament of iets dergelijks.
• Als je die niet hebt, kun je je bestand afdrukken op 3DHubs.

Andere materialen:

• 20 x M3 bouten met (3mm diameter)
• 20 x M3 moeren
• 2 x #8-32 x 2 IN bouten met moeren en ring.
• 1 x Vacuümzakfilter (doektype)
• 1 x Ball Caster met 3/4 "kunststof of metalen bal (Pololu)
• 2 drukknoppen (Aliexpress)
• 1 x aan/uit-schakelaar

Gereedschap:

• Schroevendraaier
• Soldeerbout
• Tang
• Schaar
• Kabel (3m)

Stap 2: Hoe werkt het?

De meeste stofzuigers hebben een motor met ventilator. Terwijl de ventilatorbladen draaien, dwingen ze de lucht naar voren, in de richting van de uitlaatpoort. Bij de uitlaatpoort zit een filter die voorkomt dat de stofdeeltjes weer worden weggegooid.

Hoe werkt een vacuümrobot?

Het principe is vrij gelijkaardig, maar zoals je op de tweede foto kunt zien, bevindt de ventilatormotor zich in de laatste stap, wat betekent dat het stof er niet doorheen wordt gedreven. De lucht die wordt aangezogen, wordt eerst gefilterd en vervolgens naar de uitlaatpoort geduwd.

Het belangrijkste verschil tussen elk van de stofzuigers is dat de robot een microcontroller en sensoren heeft waarmee de robot beslissingen kan nemen, zodat hij uw kamer autonoom kan stofzuigen. De meeste vacuümrobots van tegenwoordig hebben hele mooie algoritmen ingebouwd, ze kunnen bijvoorbeeld je kamer in kaart brengen, zodat ze een pad kunnen plannen en sneller kunnen schoonmaken. Ze hebben ook andere functies zoals zijborstels, botsingsdetectie, terugkeer naar het oplaadstation, enz.

Stap 3: Over de ingrediënten…

Zoals ik in het begin al zei, ga ik zoveel mogelijk uitleggen zodat iedereen het kan begrijpen, maar als je de basis al kent, kun je deze stap overslaan.

De ventilator

Het belangrijkste van een stofzuiger is om de juiste ventilator te kiezen met een behoorlijke CFM (Airflow cubic feet per minute), het is de kracht van deze luchtstroom over een oppervlak die het vuil oppikt en naar de stofzak of container verplaatst. Daarom, hoe meer luchtstroom, hoe beter het reinigingsvermogen van de stofzuiger [BestVacuum.com]. De meeste grote stofzuigers gebruiken meer dan 60 CFM, maar aangezien we een kleine batterij gebruiken, zijn we in orde met ten minste 35 CFM. De AVC-ventilator die ik zal gebruiken heeft 38 CFM [AVC-link] en heeft eigenlijk veel vermogen, maar je kunt elke ventilator met dezelfde afmetingen gebruiken (zie afbeelding 1).

De ventilatordriver

Omdat we een manier nodig hebben om te controleren wanneer de ventilator aan of uit staat, hebben we een stuurprogramma nodig. Ik zal de MOS-FET IRF520 gebruiken die in feite als een schakelaar werkt, wanneer hij een signaal van de microntroller ontvangt, zal hij de ingangsspanning leveren aan de uitgang (ventilator). (Zie afbeelding 2)

De H-brug

Voor de motoren hebben we iets anders nodig dan de ventilatordriver, omdat we nu de richting van elke motor moeten regelen. De H-brug is een reeks transistro's waarmee we de stroom kunnen regelen, en door dat te regelen, kunnen we de richting van de motoren regelen. De L298 is een behoorlijk degelijke H-brug die 2A per kanaal kan leveren, dus voor onze motoren zal hij perfect zijn! Een ander voorbeeld is de L293D maar die geeft ons slechts 800mA per kanaal. (De afbeelding 3 toont het concept van een H-brug)

Stap 4: Het ontwerp

Het ontwerp van de robot is gedaan in SolidWorks, het bestaat uit 8 bestanden.

Deze stap was de meest tijdrovende omdat de hele robot helemaal opnieuw was gemaakt, rekening houdend met de bumper, de container, het filter, enz.

De totale afmeting van de robot is 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Stap 5: 3D-printen

Hoofdprijs in de Robotica-wedstrijd 2017

Tweede prijs in de Design Now: In Motion-wedstrijd