Di cosa hai bisogno per realizzare un robot aspirapolvere con le tue mani e schemi di lavoro
L'idea di creare un robot aspirapolvere funzionante con le tue mani non è nuova. Non appena i prodotti fatti in casa sono apparsi sulla piattaforma del microcontrollore Arduino, gli hobbisti hanno iniziato a sviluppare cose più serie sulla base. Ad esempio, un complesso di gestione abitativa "casa intelligente" o una donna delle pulizie. Inoltre, in versione economica, si può pedalare letteralmente in ginocchio, in poche sere.
Cosa ti serve per realizzare un dispositivo fatto in casa
Non ci vuole molto per rendere un robot aspirapolvere altrettanto buono (ma più economico) di un aspirapolvere industriale. Uno dei design amatoriali dell'aspirapolvere è assemblato da imballaggi in cartone ondulato, utilizzato per l'imballaggio delle merci. Le scatole sono fatte di esso. Ma per una normale impressione estetica ci vuole qualcosa in più. Può essere un corpo di aspirapolvere incollato dalla plastica o un elemento già pronto preso in prestito da un logoro robot assistente di fabbrica.
Quindi di cosa avrà bisogno in primo luogo:
- Microcontrollore Arduino.
- Tagliere per il pane.
- Telemetri.
- Dispositivo di controllo del motore.
- Motori.
- Ruote.
- Dispositivo di raffreddamento del computer.
- Turbina.
- 18650 batterie.
- Filo.
Questa è la configurazione minima per un aspirapolvere.In futuro, il complesso robotico dell'aspirapolvere può essere modernizzato, adattato a una situazione specifica.
Facciamo il caso
Se volevi fare tutto subito, non puoi fare a meno di una custodia per il nostro aspirapolvere. Per questo abbiamo bisogno di plastica: polistirene, cloruro di polivinile.
Per prima cosa devi determinare come si adatterà il ripieno all'interno della custodia. Se segui il percorso di minor resistenza, puoi andare con l'ergonomia di qualsiasi aspirapolvere pronto all'uso. Di solito sono a forma di disco, all'incirca della stessa dimensione. Ciò significa che dovrai ritagliare (creare) 2 cerchi dello stesso diametro e una parete laterale (striscia intera) dell'aspirapolvere.
Un vano batteria è assegnato in base all'alimentazione. È meglio utilizzare le batterie 18650 ampiamente utilizzate, che si trovano in laptop, giocattoli e power bank. I sensori di movimento si trovano nella parte anteriore, sono responsabili del "comportamento" dell'aspirapolvere. Assicurati di considerare la posizione delle ruote, i loro azionamenti, la scheda centrale (Arduino) e la turbina con il collettore di polvere.
Dipende dalla correttezza del calcolo, dalla completezza della disposizione delle parti, presto sarà necessario modificare radicalmente il design dell'aspirapolvere o limitarsi a un piccolo ammodernamento. Le dimensioni del case sono legate al tipo di microcontrollore, schede aggiuntive.
L'Arduino originale offre 3 gradazioni: "Uno", "Pro", "Leonardo", oltre a schede con connettori aggiuntivi ("Mega", "Due"). Ci sono anche opzioni più compatte: "Nano", "Micro". E questo senza contare i tanti cloni cinesi, che non sono peggiori in termini di funzionalità. Ma spesso è molto più economico.
Pertanto, è meglio prevedere questi fattori in anticipo. E solo allora inizia a realizzare la tua idea, creando un corpo aspirapolvere. Non fare un diametro inferiore a 30 centimetri. Altrimenti, niente andrà bene. Meglio quindi utilizzare lo spazio libero per aggiungere una batteria o estendere il sacchetto per la polvere.
Inoltre, il design della custodia dovrebbe tenere conto della possibilità di smontare, riparare l'aspirapolvere, pertanto si consiglia di realizzare coperture o portelli rimovibili per consentire l'accesso all'interno. Ci vorrà un po' più di tempo rispetto alla semplice realizzazione delle parti in plastica. Potrebbe anche essere necessario prima creare un modello di aspirapolvere, disegnare un robot su carta.
Ma un gesto così tattico ti salverà da tanti problemi legati al riassetto, alla manomissione dell'aspirapolvere. Spesso, l'eliminazione di tali difficoltà richiede uno sforzo maggiore rispetto al calcolo iniziale, al posizionamento dei nodi, tenendo conto dei requisiti elencati.
Inoltre, non fa male tenere conto del fatto che il microcontrollore Arduino richiederà la modifica del firmware e del software. Per fare ciò, è imperativo estrarre il connettore tramite il quale il "cervello" del robot verrà collegato a un PC di grandi dimensioni. E dopo che tutti i punti principali sono stati identificati, puoi iniziare a tradurre in realtà l'idea di un aspirapolvere.
Quando si sceglie una custodia in PVC, polistirene, per il montaggio viene utilizzato un adesivo della composizione appropriata. Non è adatto per l'incollaggio di parti stampate in resina epossidica. E per le piastrelle "epossidiche", anche la colla deve avere la sua. Questo è importante da capire.
È possibile assemblare il corpo dell'aspirapolvere anche da compensato sottile (fino a 5 millimetri). Uno spessore maggiore aumenterà il peso. Meno non fornirà la rigidità richiesta.La lavorazione del legno non è un compito difficile: i pezzi vengono tagliati con un seghetto alternativo, levigati, adattati a misura e incollati.
In questo caso, è consentito deviare dalla configurazione del disco e rendere il robot aspirapolvere quadrato alla base.
E, infine, un'opzione per i più pigri è trovare una custodia da un robot aspirapolvere inutilizzabile o acquistarne una già pronta in una delle catene di negozi. Ma in questo caso è necessario selezionare in anticipo i componenti, tenendo conto delle dimensioni. Altrimenti dovrai cambiare una cosa: o il corpo o i dettagli.
Assemblaggio robotico
Il processo di assemblaggio include non solo l'installazione, posizionando tutte le parti nei punti designati, ma anche tagliando finestre, fori, formando la parete laterale della custodia. Il foglio di polistirolo si piega facilmente quando riscaldato. Puoi usare una pentola di acqua calda o un asciugacapelli.
Durante l'incollaggio, le parti vengono fissate per l'intero tempo di presa della composizione. Istruzioni più dettagliate sono fornite sui tubetti di colla. Di solito sono 24 ore. Per le resine epossidiche e altre marche di componenti, il tempo di preparazione può variare.
Per fissare le schede, singole unità all'interno del corpo dell'aspirapolvere, è consentito utilizzare una pistola termica con colla stick. Ma gli elementi di fissaggio su viti autofilettanti diventeranno più affidabili e flessibili. La parte meccanica dell'installazione non pone alcuna difficoltà.
È accessibile a tutti coloro che durante l'infanzia hanno subito la pratica del montaggio e dello smontaggio sul costruttore Lego. Se nessun errore si è insinuato nei calcoli, tutti i dettagli vanno a posto.È importante che l'elettronica, i motori e le ruote siano protetti dalla polvere. Per questo, il collettore di polvere deve essere isolato dagli altri scomparti. Le opzioni di soluzione sono riportate di seguito. Troverai anche uno schema dell'aspirapolvere lì.
In che modo muoversi: ognuno decide da solo. Se vuoi creare un semplice assistente domestico, puoi farlo con il minimo dettaglio senza sovraccaricare la struttura.
I perfezionisti possono scegliere una versione più complicata dell'aspirapolvere: aggiungere un indicatore di carica, spazzole rotanti, "evocare" con ruote, fornendo la velocità di movimento richiesta.
Lo stesso vale per aumentare (diminuire) la capacità della batteria, sostituendo la scheda Arduino con una più compatta, comprensiva di sensori aggiuntivi. E la versione base dell'aspirapolvere può essere assemblata letteralmente durante il fine settimana o 2-3 sere.
Dove trovare e come scaricare il firmware
Il software, o firmware, è qualcosa senza il quale il nostro robot aspirapolvere non si muoverà, non svolgerà le sue funzioni di assistente domestico. Puoi ottenerlo sulla stessa risorsa in cui è stata acquistata la scheda Arduino o su uno dei siti amatoriali dove vengono raccolti prodotti fatti in casa.
In una delle soluzioni, l'autore dello sviluppo ha gentilmente condiviso con i lettori un programma progettato per la pulizia più semplice e caotica. In generale, Arduino è una piattaforma in cui gli appassionati creano soluzioni per le proprie esigenze. Pertanto, ci sono 2 modi: scrivi tu stesso il software (se sai programmare) o usa l'aiuto di qualcuno, prendine uno già pronto.
Indispensabile la conoscenza di base di Arduino, PC, il principio della loro interazione. Per coloro che non hanno fiducia nelle proprie capacità, è meglio non correre rischi.Esistono diversi modi per sincronizzare il microcontrollore Arduino, scarica il software:
- utilizzando l'IDE di Arduino;
- programmatore;
- connessione ad un'altra scheda Arduino.
Il primo è scaricare (o utilizzare online) l'IDE di Arduino. Il software funziona sulla maggior parte dei sistemi operativi moderni: Windows, Linux, Mac OS. Prima di agire, si consiglia vivamente di capire esattamente cosa si sta facendo.
Fare qualcosa alla cieca con Arduino attraverso tentativi ed errori è fortemente sconsigliato. È meglio ordinare una tavola già pronta e cucita. È inoltre necessario preparare in anticipo un cavo di connessione USB. Tutte le informazioni su come lavorare con Arduino, il suo ambiente software sono in rete. Non è difficile dominarlo, ci sarebbe un desiderio.
L'interfaccia IDE di Arduino è abbastanza semplice e intuitiva. Se qualcosa non funziona, puoi sempre rivolgerti alla sezione dedicata del Wiki di Arduino per chiedere aiuto.
Il prossimo modo è usare un programmatore. Questo è un dispositivo speciale venduto separatamente. Ma ti consente di lavorare con diverse schede Arduino, caricando software su di esse.
L'ultima proposta utilizza uno degli Arduino come programmatore. Il metodo non è peggiore degli altri, è abbastanza efficace. Per implementare ciascuna delle opzioni proposte senza smontare ogni volta l'aspirapolvere, è necessario fornire l'accesso al connettore della scheda nella custodia. Può essere una finestra, una prolunga con un connettore USB, estratta da sotto il coperchio dell'aspirapolvere o il tuo metodo. Se solo fosse comodo da usare.
Test del prodotto
Di norma, l'aspirapolvere assemblato non richiede un rodaggio speciale. Dopo aver caricato la batteria, è immediatamente "pronto per il combattimento".I primissimi minuti di funzionamento riveleranno altre unità che devono essere aggiornate. Ad esempio, le ruote di un aspirapolvere. Oppure sostituisci riduttori e motori con altri più lenti e affidabili.
In modalità base, l'aspirapolvere dovrebbe almeno muoversi nella stanza senza problemi, identificando gli ostacoli. E se raccoglie anche la spazzatura, significa che l'idea ha avuto successo al 100%.
Possibilità di modernizzazione
Non ci sono limiti alla perfezione. L'aggiornamento di un robot aspirapolvere può influire sia sulla meccanica (ruote, installazione di spazzole rotanti aggiuntive) che sull'elettronica (sostituzione della scheda Arduino, sensori, controller di carica, ecc.).
È possibile che durante il funzionamento il proprietario dell'aspirapolvere voglia verniciare la carrozzeria; gli smalti nitro spray sono adatti a questo. Oppure sostituire il software adattandolo all'ambiente Android per rendere l'aspirapolvere ancora più smart. E potrebbe essere controllato utilizzando uno smartphone. Ci sono già idee e soluzioni già pronte. E puoi creare qualcosa da solo, la piattaforma Arduino è stata creata per questo.