Робот-пылесос своими руками
Поделюсь опытом создания дешевого робота-пылесоса из подручных средств и всемогущего китайского магазина. Изначально планировал просто изучить среду Arduino, но это изучение переросло в пылесос.
Необходимые детали:
— много плотного картона (бесплатно);
— аналог arduino (210 р);
— маленькая макетка (80 р);
— 2 уз-дальномера (300 р);
— контроллер моторов — H-мост (80 р);
— 2 мотор-редуктора с колесом (600 р);
— блок аккумуляторов на +18v и контроллер заряда;
— пара метров витой пары;
— турбина от пылесоса;
— компьютерный кулер.
Сначала я использовал один из танков игры «Танковый бой». Все равно ими никто не играл из-за «лепешечности» выстрелов — в противника иногда «долетали» пули, выпущенные аж за стенкой.
Первым делом были выброшены все лишние детали, остался только блок моторов и сам корпус. Установлен клон Arduino UNO, драйвер моторов, УЗ-дальномер. Питание — 3 литиевых элемента по 3,7v.
Фотографии, к сожалению, не делал.
Алгоритм простой — ехать вперед, если расстояние до препятствия менее 5 см, стоп, поворот в рандомную сторону на рандомный угол, поехали дальше. Долго подбирал маленькие колеса, так как с большими эта аццкая тележка носилась как сумасшедшая по всему офису и периодически не успевала реагировать на показания дальномера.
Конструкция имела кучу минусов. Основные — колеса находятся позади и при недостаточном сцеплении колес с полом платформа не поворачивается. Буксует, но сдвигает переднюю часть очень незначительно.
Следующий этап — попытка сделать поворотную платформу. Из картона вырезал 2 круга диаметром 18 см. Склеил их волокнами поперек — получил неплохую прочность на изгиб. Блок моторов использовал от того же танка.
В качестве источника питания взял немного модернизированный блок аккумуляторов от уже давно поломанного ручного пылесоса Bork. Там уже встроенный контроллер зарядки, зарядное устройство, индикаторы и прочая лабуда. Выходное напряжение 18 вольт. Логика запитана от LM7805, моторы от понижающего преобразователя. В таком подключении есть возможность регулировать скорость платформы «аппаратно».
Полученный прототип передвигался намного медленнее и адекватнее. Но все равно работа дальномеров не нравилась.
Следующий этап — решил делать на той же основе, но платформу собрать бОльшую, чтоб в нее влез еще пока не собранный пылесос. Диаметр — 30 см. Таким же образом склеил 2 круга.
Основной проблемой было избавиться от дальномеров. В итоге используются очень простые по конструкции контактные бампера.
С внутренней стороны бамперов клеим фольгу, подводим к ним +5, на платформе напротив них закрепляем изогнутый проводок от витой пары, подтянув ее к минусу через резистор, так как без резистора будет очень много ложных срабатываний.
Все это хозяйство удачно передвигалось по офису и вело себя намного адекватнее, чем с дальномерами.
Теперь самое веселое — соорудить непосредственно сам пылесборник и пылесос. Я испробовал кучу вариантов, благо картон и скотч позволяют конструировать макеты очень быстро, хоть и с большими допусками. В качестве питания турбины использую чистые +18v с БП. Кулеры, правда, греются, но ничего, работают.
На фото самый первый вариант пылесоса, без фильтров и прочей ерунды:
Берем кулер от процессора, отламываем все лопасти. На суперклей закрепляем турбину. Сложность заключается в балансировке, поэтому клеить надо точно и сразу проверять на дисбаланс. Сложно, но можно. При 18V входных и с турбиной кулер выдает около 2600 RPM без нагрузки. Тянет воздух хорошо, в общем.
Источник
Циклон из бочки своими руками. Опыт FORUMHOUSE
Древесина всегда считалась экологичным и безопасным материалом. Мелкая древесная пыль, образующаяся во время обработки деревянной заготовки, не так уж безобидна, как может показаться. Ее вдыхание отнюдь не способствует насыщению организма полезными микроэлементами. Накапливаясь в легких и верхних дыхательных путях (а древесная пыль не перерабатывается организмом), она медленно, но результативно уничтожает дыхательную систему. Крупная стружка постоянно скапливается возле станков и рабочих инструментов. Убирать ее лучше сразу, не дожидаясь появления непреодолимых завалов в пространстве столярной мастерской.
Для того чтобы поддерживать в домашней столярке необходимый уровень чистоты, можно купить дорогостоящую вытяжную систему, состоящую из мощного вентилятора, циклона, стружкоуловителей, емкости для стружки и вспомогательных элементов. Но пользователи нашего портала – не из тех, кто привык покупать то, что можно сделать своими руками. Используя их опыт, любой может собрать вытяжную систему, мощность которой будет соответствовать потребностям небольшой домашней мастерской.
Пылесос для сбора опилок
Стружкоотсос с использованием обычного бытового пылесоса – наиболее бюджетный вариант из всех существующих решений. И если вам удастся задействовать в работу своего старого помощника для уборки, который из жалости до сих пор не был выброшен на помойку, значит, присущая вам бережливость еще раз сослужила для вас добрую службу.
Моему пылесосу больше пятидесяти лет (марка – «Уралец»). Вполне справляется с ролью стружкососа. Тяжелый он только, как мои грехи, но умеет не только сосать, но и дуть. Иногда этой возможностью пользуюсь.
Сам по себе бытовой пылесос, установленный на почетное место в мастерской в качестве стружкоотсоса, будет бесполезен. И основная тому причина – слишком малый объем мешка (емкости) для сбора пыли. Именно поэтому между пылесосом и станком должен находиться дополнительный узел вытяжной системы, состоящий из циклона и объемного резервуара для сбора опилок.
Самая простая установка – пылесос и циклон. Причём, пылесос можно использовать самый домашний. Вместо циклона (цилиндрического конуса) можно использовать разделительную крышку.
Пылесос для опилок своими руками
Схема рассматриваемого нами стружкоотсоса предельно проста.
Устройство состоит из двух основных модулей: циклон (поз. 1) и емкость для стружки (поз. 2). Принцип его работы следующий: с помощью пылесоса в камере циклона создается разрежение. Из-за разницы давлений внутри и снаружи устройства опилки вместе с воздухом и пылью поступают во внутреннюю полость циклона. Здесь под действием сил инерции и тяжести механические взвеси отделяются от воздушного потока и падают в нижнюю емкость.
Рассмотрим конструкцию устройства более подробно.
Циклон
Циклон можно сделать в виде крышки, которая устанавливается поверх накопительной емкости, а можно просто совместить эти два модуля. Для начала рассмотрим второй вариант – циклон, выполненный в корпусе емкости для стружки.
Первым делом нам следует приобрести резервуар с подходящим объемом.
Емкость – 65 л. Брал по принципу – нужны объем и удобства во время переноски заполненной емкости. У этой бочки присутствуют ручки, что очень удобно для ее очистки.
Вот список дополнительных элементов и материалов, которые нам понадобятся для сбора устройства:
- Винты, шайбы и гайки – для крепления входного патрубка;
- Отрезок канализационной трубы с манжетами;
- Переходная муфта (с канализационной трубы на всасывающий патрубок пылесоса);
- Пистолет с монтажным клеем.
Пылесос из бочки своими руками: последовательность сборки
В первую очередь в боковине резервуара проделывается отверстие под входной патрубок, который будет расположен по касательной к корпусу. На рисунке изображен вид с наружной стороны резервуара.
Изнутри входной патрубок выглядит следующим образом.
Щели между трубой и стенками резервуара следует залить монтажным герметиком.
На следующем этапе проделываем отверстие в крышке, вставляем туда переходную муфту и тщательно герметизируем все щели вокруг патрубка. В конечном итоге конструкция стружкоотсоса будет иметь следующий вид.
Пылесос подсоединяется к верхнему выходу устройства, а патрубок, отводящий стружку от станка, вдевается в боковую трубу.
Как видим, представленная конструкция не оснащается дополнительными фильтрами, что не сильно отражается на качестве очистки воздуха.
Сделал стружкоотсос по мотивам темы. За основу взят пылесос «Ракета» мощностью 400 Вт и бочка объемом 100 л. После сборки агрегата успешно проведены испытания. Все работает, как надо: опилки – в бочке, мешок пылесоса пуст. Пока что пылесборник подведен только к фрезеру.
Как бы там ни было, но определенный процент древесной пыли циклон задержать все-таки не может. И для того, чтобы довести степень очистки до максимума, некоторые пользователи нашего портала задумываются над необходимостью установки дополнительного фильтра тонкой очистки. Да, фильтр нужен, но не всякий фильтрующий элемент будет уместен.
Я думаю, что после циклона фильтр тонкой очистки ставить не совсем правильно. Вернее, нужно ставить, но замучаешься его чистить (очень часто придется). Там и просто фильтрующая ткань прокатит (типа мешка в пылесосе). У меня в Корвете верхний мешок задерживает основную массу мелкой пыли. Я это вижу, когда снимаю нижний мешок для удаления опилок.
Тканевый фильтр можно создать, прикрепив каркас к верхней крышке циклона и обтянув его плотным материалом (можно брезентом).
Основная задача циклона состоит в том, чтобы отводить опилки и пыль из рабочей зоны (от станка и т.п.). Поэтому качество очистки воздушного потока от мелкодисперсных взвесей играет в нашем случае второстепенную роль. А, учитывая, что стандартный пылеприемник, установленный в пылесос, обязательно задержит оставшийся мусор (неотфильтрованный циклоном), мы добьемся необходимой степени очистки.
Циклон-крышка
Как мы уже говорили, циклон можно сделать в виде крышки, которая будет одеваться на накопительный резервуар. Действующий пример подобного устройства представлен на фото.
Источник
Робот-пылесос своими руками
Как аппетит просыпается во время еды, так и желание создавать растет с количеством реализованных проектов. А последовательное использование изученных технологий повышает интерес и качество. Эта история началась с того, что я собрал 3D-принтер 3D MC3 Мастер v1.1 и сделал подвижные ушки с реакцией на звук.
А вот дальше захотелось не просто создать что-то занимательное, но и полезное. Поэтому я начал работу над созданием своего робота пылесоса и призываю все Хабрасообщество подключиться и помочь где-то советом, а где-то логикой и опытом.
Ну а поскольку у меня уже есть 3D-принтер, то максимум возможных частей я буду печатать сам. А контроллер Arduino Mega 2560 и исполнительные механизмы я успешно нашел на сайте МАСТЕР КИТ. Но к железу мы вернемся позже, а сначала надо разобраться с логикой движения и действий робота пылесоса.
Опытным путем (не моим) были установлены правила создания роботов-пылесосов:
1. Робот должен быть круглой формы, невысокий цилиндр.
2. Колеса должны быть по диаметру, чтоб мог разворачиваться на месте.
3. Подруливающее колесо не нуждается в моторе
4. Главное, чтобы робот мог собирать внутрь себя мусор
5. Без контактного бампера нельзя, он должен охватывать не менее половины периметра робота
6. Центр тяжести робота должен быть рядом с колесами, в идеале совпадать с ними — для лучшего сцепления.
7. Робот должен заряжаться от зарядной станции без вынимания аккумуляторов
8. Мусоросборник должен быть легко вынимаемым.
Алгоритм движения
Существуют два основных способа перемещения роботов-пылесосов и до сих пор ни один из методов не доказал свое полное превосходство. Первый заключается в движении по раскручивающейся спирали. Второй метод заключается в движении зигзагами.
Здесь не учитывается построение карты помещения по снимкам, а все перемещение происходит исключительно исходя из показаний датчиков. Далее, что нужно учесть — это преодоление и обход препятствий. Для этого лучше всего использовать именно бамперы и контактные датчики. Потому что, если по пути следования будет стоять тонкая ножка стула, то лучи нескольких датчиков могут пройти мимо. При столкновении с большим бампером, контроллер понимает с какой стороны находится препятствие и объезжает его.
Уборка
Если обычный пылесос берет свое за счет мощного насоса и большой силы всасывания, то такой же мощности добиться на маленьком пылесосе с автономным питанием невозможно. Опыт подсказал, что наибольшей эффективностью обладает сочетание небольшой щетки и всасывающей турбины. Кроме того, поскольку устройство представляет собой шайбу, то для того, чтобы забирать мусор из углов, в передней части ставятся две вращающиеся щетки, подбрасывающие мусор к основной большой щетке.
Движущая сила
Наилучшей скоростью перемещения будет 25-35 см в секунду. Это не слишком быстро, чтобы все собрать и не слишком медленно, чтобы заряда батареи хватило на сколько-нибудь достаточное пространство. Чаще всего используются подпружиненные редукторы с двигателями. Делается это для того, чтобы остановить движение, если пылесос упадет, повиснет или его поднимут. Я полагаю, что будет правильным использовать шаговые двигатели, так как это позволит задавать скорость движения програмно, не используя редукторы, отбирающие мощность. Передача на колеса будет прямая или ременная. В пылесосе будет всего 5 двигателей: 2 на колеса, один на основную щетку, один на две вращающиеся щетки по бокам, один на втягивающую турбину.
Питание
Планируется питание всей системы от гелевого аккумулятора с напряжением 12В и емкостью 7 Ач. То есть стандартный аккумулятор от ИБП. Преимущество его в том, что он имеет достаточную емкость для обеспечения работы, он дешев и доступен, он обладает достаточным весом, чтобы прижимать пылесос к полу. Основных методов зарядки два: индукционный и прямой контакт. Несмотря на все преимущества прямого контакта, я решил сыграть в пользу беспроводной зарядки: отчасти от того, что это безопаснее (а у меня есть любопытные кошки), отчасти потому что я не хочу потом решать проблему окислившихся или разболтавшихся контактов. К счастью, я нашел отличный комплект для беспроводного зарядного устройства на 12 Вольт PW-WL-12. Ток в 350 мА зарядит аккумулятор при полном разряде за 10 часов, чего многовато, да и аккумулятор так высаживать нельзя. Поэтому я решил обзавестись двумя такими зарядками и установить их снизу и сверху корпуса, обеспечивая двойной ток заряда в 700 мА.
Датчики
Чтобы робот мог ориентироваться в пространстве, не падал со ступенек и не упирался в стены, требуется обратная связь. Реализовано это будет с большим количеством датчиков. К примеру, инфракрасные датчики расстояния не позволят вплотную приблизиться к стене и поцарапать ее. В случае если на пути попадется какой-то небольшой объект, который не попадает в поле зрения датчиков, срабатывают контактные датчики в бамперах. Кроме того, инфракрасные датчики на нижней кромке предотвратят падение робота, если под передним краем окажется пустое пространство. Также пару датчиков потребуется поставить на колеса, чтобы при отрыве от пола устройство прекращало работу.
Датчики будут использоваться такие: ИК — для измерения расстояния, контактные — для бамперов и колес.
Возврат на базу
Одна из самых сложных задач, которые пытаются реализовать все создатели роботов — это возврат к собственной базе для зарядки. И хорошо, когда комната строго квадратная или прямоугольная. В этом случае достаточно установить базу в углу или придвинуть к стенке и механизм возврата на базу становится крайне простым: одной стороной идти вдоль стенки до момента, пока робот не упрется в базу. Но стоит добавить мебели или иметь несколько проемов в другие помещения и задача сразу усложняется. Я решил использовать радиомаяк, чтобы определять расстояние до базы. При отдалении сигнал затихает, а при приближении становится громче. На этом будет основан мой метод поиска базы.
Программирование и пайка
Я изначально не хотел заниматься пайкой и самостоятельной сборкой обвязки контроллера. Поскольку платформа Arduino уже имеет массу стандартных шилдов для подключения датчиков и исполнительных устройств, я буду использовать именно их и постараюсь сделать проект максимально простым и доступным для повторения. Пайке будут подвергаться только контакты датчиков в случае, если они не имеют стандартных проводов подключения. Программировать я буду в стандартном исполнении для Arduino, поскольку это: 1 — просто, 2 — легко повторить. Даже я, знакомый с азами программирования, смог справиться с изучением языка и запрограммировать контроллер для автоматизации системы отопления и вентиляции. Поэтому расчет именно на простоту повторения и исполнения.
Этапы
Все работы над роботом-пылесосом будут разделены на несколько этапов:
1. Создание корпуса, шасси, блока сбора пыли и создание нормального пылесборника с турбиной
2. Распределение датчиков по контуру корпуса и согласование их работы
3. Программирование простейших функций движения и уборки
4. Обход препятствий и логика движения при уборке
5. Поиск базы и правильный подход к ней для полноценной зарядки
Эталон и последователь
Как и в любом эксперименте, должна быть экспериментальная группа и эталонная, чтобы сравнивать полученные результаты. В качестве эталона было решено взять iClebo Arte. В процессе строительства я буду опираться на готовые инженерные решения заводского робота-пылесоса и постараюсь упростить\удешевить имеющуюся модель. В итоге должен пройти сравнительный тест двух пылесосов: самодельного и заводского.
Приглашение
Все, кто желают поучаствовать в таком проекте, могут смело писать в комментариях и присоединяться к разработке. Все советы и желания будут учтены и, я уверен, работы по созданию собственного робота-пылесоса заметно ускорятся.
Источник