Robot aspirapolvere fai da te: 20 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo è il mio primo Robot Aspirapolvere, il cui scopo principale è quello di permettere a chiunque di avere un robot per le pulizie senza spendere tanti soldi, di imparare come funzionano, di costruire un bel robot che puoi modificare, aggiornare e programmare quanto vuoi, e, naturalmente, per aspirare tutta quella fastidiosa lanugine.

Questo progetto è pensato per essere il più semplice possibile da costruire poiché tutti gli elementi e le parti sono facili da trovare su Digikey, eBay, Amazon, ecc.

L'intero telaio è stato progettato in Solidworks in modo da poter essere stampato in 3D.

Attualmente utilizza un Arduino Uno (se non ti piace troppo puoi facilmente cambiarlo con un altro microcontrollore, ho deciso di usarlo perché il mio obiettivo è che chiunque possa effettivamente costruirlo), motori in micrometallo, elica del ventilatore, sensori infrarossi e rispettivi moduli driver.

Un altro morde la polvere!

Passaggio 1: materiali

Quindi, prima definirò tutti i materiali che ho utilizzato e in seguito suggerirò altre opzioni con un comportamento simile.

Controllori:

• 1 x scheda Arduino Uno (o simile) (DigiKey)
• 1 x modulo driver MOS FET IRF520 (Aliexpress)
• 1 x driver a doppio motore H-bridge L298 (Aliexpress)

Attuatori:

• 2 x Micro Motoriduttore in Metallo HP 6V 298:1 (DigiKey)
• 1 x Coppia di staffe per motoriduttore in metallo micro (Pololu)
• 1 x coppia di ruote 42×19 mm (DigiKey)
• 1 x Ventilatore AVC BA10033B12G 12V o simile (motore BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Sensori:

2 x sensore di distanza nitido GP2Y0A41SK0F (4 - 30 cm) (DigiKey)

Potenza:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x Caricabatteria LiPo 3s (Amazon-Charger)
• 1 x 1k Ohm resistore
• 1 x 2k Ohm piccolo potenziometro

Stampa 3D:

• Stampante 3D con una dimensione minima di stampa di 21 L x 21 W cm.
• Riempimento PLA o simile.
• Se non lo hai, puoi stampare il tuo file su 3DHubs.

Altri materiali:

• 20 x M3 bulloni con (diametro 3 mm)
• 20 x dadi M3
• 2 x #8-32 x 2 IN bulloni con dadi e rondella.
• 1 x Filtro a sacco a vuoto (tipo di tessuto)
• 1 x ruota per sfere con sfera in plastica o metallo da 3/4 "(Pololu)
• 2 pulsanti (Aliexpress)
• 1 x interruttore di accensione/spegnimento

Utensili:

• Cacciavite
• Saldatore
• Pinze
• Forbici
• Cavo (3m)

Passaggio 2: come funziona?

La maggior parte degli aspirapolveri ha un motore con ventola. Quando le pale della ventola girano, spingono l'aria in avanti, verso la porta di scarico. Alla porta di scarico ha un filtro che impedisce che le particelle di polvere vengano nuovamente gettate via.

Come funziona un robot aspirapolvere?

Il principio è abbastanza simile, ma come puoi vedere nella seconda immagine, il motore della ventola è all'ultimo passaggio, il che significa che la polvere non viene spinta attraverso di esso. L'aria aspirata viene prima filtrata e poi spinta verso la bocca di scarico.

La differenza principale tra ciascuno degli aspirapolvere è che quello del robot ha un microcontrollore e sensori che consentono al robot di prendere decisioni in modo che possa aspirare la tua stanza in modo autonomo. La maggior parte dei robot aspirapolvere al giorno d'oggi ha algoritmi davvero carini incorporati, ad esempio, possono mappare la tua stanza in modo da poter pianificare un percorso ed eseguire una pulizia più rapida. Hanno anche altre funzionalità come spazzole laterali, rilevamento delle collisioni, ritorno alla base di ricarica, ecc.

Passaggio 3: informazioni sugli ingredienti…

Come ho detto all'inizio, spiegherò il più possibile in modo che chiunque possa capire, ma se conosci già le basi, sentiti libero di saltare questo passaggio.

Il fan

La cosa più importante di un aspirapolvere è scegliere la ventola appropriata con un CFM decente (piedi cubi di flusso d'aria al minuto), è la forza di questo flusso d'aria su una superficie che raccoglie lo sporco e lo sposta nel sacchetto o contenitore della polvere. Pertanto, maggiore è il flusso d'aria, migliore è la capacità di pulizia dell'aspirapolvere [BestVacuum.com]. La maggior parte dei grandi aspirapolvere utilizza più di 60 CFM, ma poiché utilizziamo una batteria piccola, siamo a posto con almeno 35 CFM. La ventola AVC che userò ha 38 CFM [AVC link] e in realtà ha molta potenza, ma puoi usarne una con le stesse dimensioni (vedi immagine 1).

Il pilota del ventilatore

Poiché abbiamo bisogno di un modo per controllare ogni volta che la ventola è accesa o spenta, abbiamo bisogno di un driver. Userò il MOS-FET IRF520 che funziona fondamentalmente come un interruttore, ogni volta che riceve un segnale dal microcontrollore fornirà la tensione di ingresso all'uscita (Fan). (Vedi immagine 2)

Il ponte H

Per i motori avremo bisogno di qualcosa di un po' diverso dal driver Fan poiché ora dovremo controllare la direzione di ciascun motore. L'H-bridge è un array di transistor che ci consente di controllare il flusso di corrente e, controllandolo, saremo in grado di controllare la direzione dei motori. L'L298 è un ponte H abbastanza decente che può fornire 2A per canale, quindi per i nostri motori sarà perfetto! Un altro esempio è l'L293D, ma questo ci fornisce solo 800 mA per canale. (L'immagine 3 mostra il concetto di un ponte ad H)

Passaggio 4: il design

Il design del robot è stato fatto in SolidWorks, si compone di 8 file.

Questo passaggio è stato il più dispendioso in termini di tempo poiché tutto il robot è stato realizzato da zero considerando il paraurti, il contenitore, il filtro, ecc.

La dimensione totale del robot è 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Passaggio 5: stampa 3D

Gran Premio al Concorso di Robotica 2017

Secondo Premio al Design Now: In Motion Contest