היי חבר'ה, האם אתם מתחילים לעולם הרובוטיקה או האלקטרוניקה? או האם אתה מחפש פרויקט פשוט אך עוצמתי כדי לגרום לחבריך והמורים להתרשם? ואז זה המקום.
בפרויקט זה נשתמש בכוחן של מערכות משובצות ואלקטרוניקה כדי לייצר רובוט משלנו שיכול לעזור לנו לשמור על הבית או מקום העבודה מסודר ומסודר. רובוט זה הוא שואב אבק פשוט בעל ארבעה גלגלים אשר יכול להתחכם במכשולים ולשאוב את הרצפה בו זמנית. הרעיון נכתב בהשראת שואב האבק המפורסם רובוט רומבה המוצג בתמונה למטה.
הרעיון שלנו הוא לייצר רובוט פשוט ממש מההתחלה, שיכול למנוע את המכשולים באופן אוטומטי בזמן ניקוי הרצפה. תאמינו לי אנשים זה כיף !!
חומר ורכיבים נדרשים:
אוקיי אז עכשיו יש לנו את הרעיון של הרובוט האוטומטי שלנו לניקוי רצפות ואנחנו יודעים למה אנחנו מתכוונים. אז בואו נראה איפה עלינו להתחיל את הביצוע. כדי לבנות רובוט מהרעיון שלנו נצטרך תחילה להחליט על הדברים הבאים:
- סוג מיקרו-בקר
- חיישנים נדרשים
- מנועים נדרשים
- חומר שלדת רובוט
- קיבולת סוללה
כעת, בואו נחליט על כל אחת מהנקודות שהוזכרו לעיל. בדרך זו יעזור לכם לא רק לבנות את הרובוט הזה לניקוי הבית אלא גם כל רובוטים אחרים שמכה את דמיונכם.
סוג מיקרו-בקר:
בחירת המיקרו-בקר היא משימה חשובה מאוד, מכיוון שבקר זה ישמש כמוחו של הרובוט שלכם. מרבית פרויקטי ה- DIY מיוצרים סביב Arduino ו- Raspberry Pi, אך אינם חייבים להיות זהים. אין מיקרו-בקר ספציפי שתוכל לעבוד עליו. הכל תלוי בדרישה ובעלות.
כמו טאבלט לא יכול להיות מתוכנן על מיקרו-בקר 8 ביט ואין ערך להשתמש ב- ARM cortex m4 לעיצוב מחשבון אלקטרוני.
בחירת המיקרו-בקר תלויה לחלוטין בדרישות המוצר:
1. ראשית דרישות טכניות מזוהות כמו מספר סיכות קלט / פלט נדרשות, גודל פלאש, מספר / סוג של פרוטוקולי תקשורת, כל תכונות מיוחדות וכו '.
2. ואז נבחרת רשימת הבקרים בהתאם לדרישות הטכניות. רשימה זו מכילה בקרים מיצרנים שונים. בקרי יישום ספציפיים רבים זמינים.
3. ואז מסתיים הבקר על בסיס עלות, זמינות ותמיכה מהיצרן.
אם אתה לא רוצה לעשות הרבה הרמות כבדות ורק רוצה ללמוד את היסודות של מיקרו-בקרים ואז מאוחר יותר להיכנס עמוק לתוכו, אתה יכול לבחור Arduino. בפרויקט זה נשתמש בארדואינו. בעבר יצרנו סוגים רבים של רובוטים באמצעות Arduino:
- רובוט מבוקר DTMF באמצעות Arduino
- רובוט עוקב קו באמצעות ארדואינו
- מחשב רובוט מבוקר באמצעות ארדואינו
- רובוט מבוקר WiFi באמצעות Arduino
- רובוט נשלט על ידי תנועת תאוצה מבוסס תאוצה באמצעות ארדואינו
- מכונית צעצוע נשלטת באמצעות Bluetooth באמצעות Arduino
חיישנים נדרשים:
ישנם הרבה חיישנים זמינים בשוק שלכל אחד מהם השימוש שלו. כל רובוט מקבל קלט באמצעות חיישן, הם משמשים כאברי החישה עבור הרובוט. במקרה שלנו הרובוט שלנו אמור להיות מסוגל לזהות מכשולים ולהימנע מהם.
יש הרבה חיישנים מגניבים אחרים בהם נשתמש בפרויקטים העתידיים שלנו, אבל עכשיו בואו נשאר ממוקדים בחיישן IR ובארה"ב (חיישן אולטרה סאונד) מכיוון ששני הבחורים הללו יספקו את החזון למכונית הרובו שלנו. בדוק את העבודה של חיישן IR כאן. להלן תמונות של מודול חיישן IR וחיישן אולטרה סאונד:
חיישן אולטרסאונד מורכב משתי עיניים מעגליות, מתוכן האחת משמשת להעברת האות האמריקאי והשנייה לקבלת הקרניים האמריקאיות. הזמן שלוקח לקרניים להעביר ולקבל בחזרה מחושב על ידי המיקרו-בקר. כעת, מכיוון שזמן ומהירות הצליל ידוע אנו יכולים לחשב את המרחק לפי הנוסחאות הבאות.
- מרחק = זמן x מהירות הצליל חלקי 2
הערך מחולק בשניים מכיוון שהקרן נעה קדימה ואחורה ומכסה את אותו המרחק. הסבר מפורט על השימוש בחיישן אולטרה סאונד ניתן כאן.
מנועים נדרשים:
ישנם די הרבה מנועים המשמשים בתחום הרובוטיקה, הנפוצים ביותר הם מנוע הצעד והסרוו. מכיוון שלפרויקט זה אין מפעילים מסובכים או מקודד סיבובי, נשתמש במנוע PMDC רגיל. אבל הסוללה שלנו מעט מגושמת וכבדה ולכן אנו משתמשים בארבעה מנועים כדי להניע את הרובוט שכל ארבעתם הם אותם מנועי PMDC. אך מומלץ להכניס מנועי צעד ו סרוו ברגע שתרגיש בנוח עם מנועי PMDC.
חומר שלדת רובוט:
כסטודנט או חובב החלק הקשה ביותר בעת ביצוע רובוט הוא להכין את השלדה של הרובוט שלנו. הבעיה היא בזמינות הכלים והחומר. החומר האידיאלי ביותר לפרויקט זה יהיה אקריליק, אך נדרש קידוחים וכלים אחרים לעבוד איתו. מכאן שנבחר עץ שכולם יכולים לעבוד עליו בקלות.
בעיה זו נעלמה לחלוטין מהשטח לאחר הצגת מדפסות התלת מימד. אני מתכנן להדפיס חלקים מתישהו ולעדכן את אותם אנשים באותו דבר. אז בינתיים נשתמש ביריעות עץ לבניית הרובוט שלנו.
קיבולת סוללה:
בחירת קיבולת הסוללה צריכה להיות החלק האחרון בעבודה שלנו מכיוון שהיא תלויה אך ורק בשלדה ובמנועים שלכם. כאן הסוללה שלנו צריכה להניע שואב אבק המושך כ- 3-5A וארבעה מנועי PMDC. מכאן שנצטרך סוללה כבדה. בחרתי 12V 20Ah SLAB (סוללת חומצה עופרת אטומה) והגושמנית למדי שלה גורמת לרובוט שלנו להשיג ארבעה מנועי PMDC כדי למשוך את הבחור המגושם הזה.
כעת, לאחר שבחרנו את כל הרכיבים הנדרשים שלנו מאפשר לרשום אותם למטה
- יריעות עץ לשלדה
- חיישני IR וארה"ב
- שואב אבק המופעל על זרם זרם זרם זרם DC
- ארדואינו אונו
- סוללה 12V 20Ah
- נהג מנוע IC (L293D)
- כלי עבודה
- חוטי חיבור
- אנרגיה נלהבת ללמוד ולעבוד.
רוב המרכיבים שלנו מכוסים בתיאור שלמעלה, אסביר את ההשארות שנותרו למטה.
שואב אבק DC:
מכיוון שהרובוט שלנו פועל על מערכת DC 12V 20Ah. השואב שלנו צריך להיות גם שואב אבק DC 12V. אם אתה מבולבל איפה להשיג כזה, אתה יכול לבקר ב- eBay או באמזון לניקוי שואבי אבק לרכב.
אנו נשתמש באותה המוצגת בתמונה לעיל.
נהג מנוע (L293D):
נהג מנוע הוא מודול ביניים בין Arduino לבין המנוע. הסיבה לכך היא שמיקרו-בקר Arduino לא יוכל לספק את הזרם הנדרש כדי שהמנוע יעבוד אותו ויכול לספק רק 40mA, ומכאן ששואב זרם נוסף יפגע בבקר לצמיתות. אז אנו מפעילים את נהג המנוע אשר בתורו שולט במנוע.
אנו נשתמש ב- L293D Motor Driver IC אשר יוכל לספק עד 1A, ולכן נהג זה יקבל את המידע מארדואינו ויגרום למנוע לעבוד כנדרש.
זהו זה!! מסרתי את רוב המידע המכריע אך לפני שנתחיל בבניית הרובוט מומלץ לעבור על גליון הנתונים של L293D ו- Arduino. אם יש לך ספקות או בעיות אתה יכול לפנות אלינו דרך סעיף ההערות.
בנייה ובדיקה של הרובוט:
שואב האבק הוא החלק החשוב ביותר במיקום הרובוט. יש למקם אותו בזווית מוטה כפי שמוצג בתמונה, כך שהוא יכול לספק פעולת ואקום נכונה. שואב האבק אינו נשלט על ידי הארדואינו. ברגע שמפעילים את הרובוט גם הוואקום מופעל.
תהליך מעייף אחד של בניית הרובוט שלנו הוא עבודות העץ. עלינו לגלף את העץ ולקדוח כמה חורים כדי להציב את החיישנים ושואב האבק.
מומלץ לבדוק את נסיעה ברובוט שלך עם הקוד הבא לאחר שתסדר את מנהל ההתקן והמנוע, לפני חיבור החיישנים.
הגדרת חלל () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } לולאה בטלה () {עיכוב (1000); Serial.print ("קדימה"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, LOW); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, LOW); עיכוב (500); Serial.print ("אחורה"); digitalWrite (9, LOW); digitalWrite (10, HIGH); digitalWrite (11, LOW); digitalWrite (12, HIGH); }
אם הכל עובד בסדר אז אתה יכול לחבר את החיישנים עם Arduino כפי שמוצג בתרשים המעגלים ולהשתמש בקוד המלא שניתן בסוף. כפי שניתן לראות, הרכבתי חיישן אולטרה סאונד בחזית ושני חיישני IR משני צדי הרובוט. גוף הקירור מותאם ל- L293D למקרה שה- IC מתחמם במהירות.
אתה יכול גם להוסיף כמה חלקים נוספים כמו זה
זהו סידור גורף שניתן להציב בשני קצוות החלק הקדמי שידחוף את האבק לצדדים לאזור היניקה.
יתר על כן, יש לך גם אפשרות ליצור גרסה קטנה יותר של רובוט ניקוי אבק כזה
הרובוט הקטן יותר מיוצר על קרטון ופועל על לוח פיתוח ATMega16. החלק של שואב האבק נעשה באמצעות מאוורר BLDC וסגור בקופסה. אתה יכול לאמץ זאת אם אתה רוצה לשמור על תקציב נמוך. רעיון זה גם עובד אבל הוא לא יעיל.
תרשים מעגל:
הקוד לרובוט שואב אבק זה ניתן למצוא בסעיף הקוד להלן. לאחר סיום החיבור והתוכנית נזרקת לארדואינו, הרובוט שלך מוכן להיכנס לפעולה. השימוש בקוד מוסבר באמצעות ההערות. אם אתה רוצה לראות את הרובוט הזה בפעולה, עיין בסרטון למטה.
יתר על כן, אני גם מתכנן להדפיס את החלקים באופן מלא בתלת מימד בגרסתו הבאה. אני הולך להוסיף כמה תכונות מגניבות ואלגוריתמים מורכבים כך שהוא מכסה את כל שטח השטיח וקל להתמודד עם גודל קומפקטי. אז הישאר מעודכן לעדכונים עתידיים.