Что нужно для изготовления своими руками робота-пылесоса и схемы работ
Идея создания своими руками действующего робота-пылесоса не нова. Как только появились самоделки на платформе микроконтроллера Arduino, любители начали разрабатывать на их базе более серьезные вещи. Например, комплекс управления жилищем «умный дом» или домашнего уборщика. Причем, в бюджетном варианте его можно собрать буквально на коленках, за пару вечеров.
Что понадобится для изготовления самодельного устройства
Чтобы сделать робот-пылесос ничуть не хуже (но дешевле) заводского, нужно не так много. Одна из аматорских конструкций пылесоса собрана из упаковочного гофрокартона, который применяется для упаковки грузов. Из него же делают коробки. Но для нормального эстетического впечатления необходимо нечто большее. Это может быть склеенный из пластика корпус пылесоса или готовый элемент, позаимствованный от пришедшего в негодность заводского робота-помощника.
Итак, что будет нужно в первую очередь:
- Микроконтроллер Arduino.
- Макетная плата.
- Дальномеры.
- Устройство управления двигателями.
- Моторы.
- Колеса.
- Кулер от компьютера.
- Турбина.
- Аккумуляторы типоразмера 18650.
- Провод.
Это минимальный вариант комплектации пылесоса. В дальнейшем роботокомплекс пылесоса допускается модернизировать, адаптировать под конкретную ситуацию.
Изготавливаем корпус
Если сразу же захотелось сделать все правильно, то без корпуса для нашего пылесоса не обойтись. Для этого нам понадобится пластик – полистирол, поливинилхлорид.
Предварительно нужно прикинуть, как начинка разместится внутри корпуса. Если пойти по пути наименьшего сопротивления, то можно взять за основу эргономику любого готового пылесоса. Обычно они дисковой формы, примерно одинаковые по размерам. Значит, понадобится вырезать (изготовить) 2 круга одинакового диаметра и боковую стенку (сплошная полоса) пылесоса.
В зависимости от питания выделяется батарейный отсек. Лучше всего использовать широко распространенные АКБ 18650 – такие есть в ноутбуках, применяются в игрушках и пауэрбанках. Датчики движения размещаются впереди, они отвечают за «поведение» пылесоса. Непременно нужно учесть размещение колес, их приводов, центральной платы (Arduino) и турбины с пылесборником.
От правильности расчета, тщательности компоновки деталей зависит, придется в скором времени кардинально переделывать конструкцию пылесоса или ограничиться небольшой модернизацией. Размеры корпуса привязаны к типу микроконтроллера, дополнительных плат.
В оригинальном Arduino предусмотрено 3 градации: «Uno», «Pro», «Leonardo», а также платы с дополнительными разъемами («Mega», «Due»). Есть также и более компактные варианты – «Nano», «Micro». И это не считая многочисленных китайских клонов, которые ничуть не хуже по функционалу. Зато зачастую гораздо дешевле.
Поэтому лучше заранее предусмотреть указанные факторы. А уже потом начинать реализацию своей идеи, изготавливать корпус пылесоса. Меньше 30 сантиметров диаметр делать не стоит. Иначе ничего не поместится. Лучше затем использовать свободное пространство для добавления АКБ или расширения пылесборника.
Также конструкция корпуса должна учитывать возможность разборки, ремонта пылесоса. Поэтому рекомендуется сделать съемные крышки или лючки для обеспечения доступа к внутреннему пространству. Это займет чуть больше времени, чем просто изготовление пластиковых деталей. Возможно, даже придется сначала сделать макет пылесоса, нарисовать робота на бумаге.
Зато такой тактический ход избавит от множества проблем, связанных с перекомпоновкой, переделкой пылесоса. Зачастую устранение таких сложностей требует больших усилий, чем первоначальный расчет, размещение узлов с учетом перечисленных требований.
Не помешает также учесть, что микроконтроллер Arduino потребует прошивки, смены ПО. Для этого обязательно нужно вывести разъем, через который «мозг» робота станет подключаться к большому ПК. А уже после того, как определены все главные моменты, можно приступать к воплощению идеи пылесоса в реальность.
При выборе корпуса из ПВХ, полистирола для сборки используют соответствующий по составу клей. Он не подойдет для склейки деталей, отлитых из эпоксидной смолы. И для плит, изготовленных из «эпоксидки», клей тоже должен быть свой. Это важно понимать.
Можно собрать корпус пылесоса даже и из тонкой (до 5 миллиметров) фанеры. Большая толщина приведет к увеличению веса. Меньшая не обеспечит требуемую жесткость. Работа с древесиной не представляется сложным занятием: детали выпиливаются лобзиком, ошкуриваются, подгоняются по размерам и склеиваются.
В этом случае допустимо отступить от дисковой конфигурации и сделать робота-пылесоса квадратным в основании.
И, наконец, вариант для самых ленивых – найти корпус от негодного робота-пылесоса или купить готовый в одном из сетевых магазинов. Но в этом случае следует заранее подобрать комплектующие с учетом габаритов. Иначе придется менять что-то одно: или корпус, или детали.
Сборка робота
Процесс сборки включает не только монтаж, размещение всех деталей на предусмотренных местах, но и прорезку окон, отверстий, формирование боковины корпуса. Листовой полистирол легко гнется, если его нагреть. Можно использовать горячую кастрюлю с водой или фен.
При склеивании детали фиксируются на все время схватывания состава. Более подробная инструкция приводится на тюбиках с клеем. Обычно это 24 часа. Для эпоксидных составов, других марок компонентов время полной готовности может отличаться.
Чтобы зафиксировать платы, отдельные узлы внутри корпуса пылесоса, допускается применять термопистолет с клеевыми стержнями. Но более надежным и гибким станет крепеж на саморезах. Механическая часть монтажа сложностей не вызывает.
Она доступна каждому, кто в детстве проходил практику сборки-разборки на конструкторе «Лего». Если в расчеты не вкралась ошибка, все детали становятся на свои места. Важно, чтобы электроника, двигатели и колеса были защищены от действия пыли. Для этого пылесборник обязательно изолируют от прочих отсеков. Варианты решений есть ниже. Там же вы найдете схему пылесоса.
По какому пути двигаться – каждый решает сам. Если есть желание сделать простого домашнего помощника, то можно обойтись минимумом деталей, не перегружая конструкцию.
Перфекционисты могут выбрать вариант пылесоса посложнее: добавить индикатор заряда, вращающиеся щетки, «поколдовать» с колесами, обеспечивая требуемую скорость перемещения.
То же касается увеличения (уменьшения) емкости батареи, замены платы Arduino на более компактную, включение дополнительных датчиков. А базовый вариант пылесоса можно собрать буквально за выходные или 2-3 вечера.
Где взять и как залить прошивку
Программное обеспечение, или прошивка – это то, без чего наш робот-пылесос не сдвинется с места, не будет выполнять свои функции домашнего помощника. Взять ее можно на том же ресурсе, где приобреталась плата Arduino, или на одном из любительских сайтов, где собираются самоделкины.
В одном из решений автор разработки любезно поделился с читателями программой, рассчитанной на самую простую, хаотичную уборку. Вообще Arduino – это платформа, на которой энтузиасты сами создают решения под свои нужды. Поэтому существует 2 пути: писать ПО самостоятельно (если вы умеете программировать) или воспользоваться чьей-то помощью, взять готовое.
Без базовых знаний об Arduino, ПК, принципе их взаимодействия не обойтись. Тем, кто не уверен в собственных силах, лучше не рисковать. Существуют несколько способов синхронизации микроконтроллера Arduino, заливки ПО:
- используя среду Arduino IDE;
- программатором;
- подключением к другой плате Arduino.
Первый способ подразумевает загрузку (или использование онлайн) программной среды Arduino IDE. ПО работает на большинстве современных ОС – Windows, Linux, Mac OS. Перед тем, как начать действовать, очень желательно понимать, что именно предпринимается.
Делать с Arduino что-то вслепую, методом проб и ошибок, настоятельно не рекомендуется. Лучше заказать уже готовую и прошитую плату. Также следует заранее приготовить USB-кабель для подключения. Вся информация о работе с Arduino, ее программной средой есть в сети. Освоить ее несложно, было бы желание.
Интерфейс Arduino IDE достаточно прост, интуитивен. Если что-то не получается, всегда можно обратиться за помощью к специальному разделу Arduino Wiki.
Следующий способ заключается в использовании программатора. Это специальное устройство, приобретаемое отдельно. Зато оно позволяет работать с разными платами Arduino, загружать на них ПО.
Последнее предложение использует одну из Arduino в качестве программатора. Способ ничуть не хуже прочих, достаточно действенный. Чтобы реализовать каждый из предложенных вариантов, не разбирая каждый раз пылесос, следует предусмотреть доступ к разъему платы в корпусе. Это может быть окно, выведенный под крышку пылесоса шнур-удлинитель с коннектором USB или свой собственный способ. Лишь бы было удобно пользоваться.
Тестирование изделия
Как правило, собранный пылесос не нуждается в особой обкатке. После зарядки АКБ он сразу же «готов к бою». Первые же минуты эксплуатации позволят выявить дальнейшие узлы, которые нужно будет модернизировать. Например, колеса пылесоса. Или заменить редукторы, двигатели на более тихоходные, надежные.
В базовом режиме пылесос должен хотя бы без проблем передвигаться по помещению, выявляя препятствия. А если он еще и мусор собирает, то значит, задумка удалась на все 100 %.
Варианты модернизации
Совершенству нет предела. Модернизация робота-пылесоса может коснуться как механики (колеса, установка дополнительных вращающихся щеточек), так и электроники (замена платы Arduino, датчики, контроллер заряда и тому подобное).
Не исключено, что в процессе эксплуатации владельцу пылесоса захочется покрасить корпус, для этого подойдут аэрозольные нитроэмали. Или заменить ПО, адаптировав его к среде Андроид, чтобы пылесос стал еще «умнее». И управлять им можно было с помощью смартфона. Есть уже готовые идеи, решения. А можно придумать что-то свое, платформа Arduino для этого и создавалась.
Загрузка...
