Робот пылесос своими руками в домашних условиях: особенности изготовления

Современному человеку бывает сложно поддерживать чистоту в доме. Однако техника ушла далеко вперёд; появились роботы-пылесосы, выполняющие уборку в квартире самостоятельно. Они стоят немалых денежных средств, но можно попробовать создать такое приспособление самостоятельно.

Теория

Самодельный робот-пылесос должен соответствовать различным требованиям. Основными можно назвать:

• Рекомендуется изготавливать конструкцию в форме небольшого цилиндра. Она исключает вероятность того, что устройство зацепится за различные объекты в помещении.
• Устройство должно разворачиваться на одном месте. Для этого нужно сделать колеса по периметру: 2 ведущих и 1 управляющий.
• Внутри конструкции должен располагаться приемник для мусора. Его форма и крепление должны обеспечивать легкое извлечение. При изготовлении контейнера часто применяется картон, верхняя крышка крепится магнитами. Предусматривается наличие фильтрующего элемента.
• Контактный бампер требуется для защиты пылесоса от ударов. Внутри этого элемента располагается датчик, срабатывающий при соприкосновении. Бампер изготавливается из поливинилхлорида, с наружной части может крепиться упругий материал.
• По периметру размещены ИК-датчики. Они предназначены для определения препятствий на пути.
• Зарядка устройства должна проводиться без разбора конструкции. Контроллер заряда позволяет исключить вероятность повреждения аккумулятора.
• Наилучшим местом для размещения центра тяжести являются колеса.
• Больше всего внимания уделяется выбору требуемого мотора. Он должен потреблять небольшое количество энергии, быть надежным.

Создать подобную конструкцию можно самостоятельно. Процесс делиться на несколько основных этапов:

• Подготовка требующихся материалов и инструментов.
• Изготовление основных частей.
• Монтаж датчиков, мотора, аккумулятора и других элементов.
• Выполняется электрическое подключение.
• Вводится требуемая программа, согласуется работа всех установленных датчиков.

Финишный этап предусматривает проверку работоспособности самодельного устройства.

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления самодельной конструкции требуются материалы и набор инструментов. Они следующие:

• Контролер типа Arduino с соответствующими драйверами. Этот элемент можно приобрести в специализированном магазине. Контроллер после установки рекомендуется защитить от воздействия окружающей среды.
• Лист фанеры применяется для создания основания. В некоторых случаях изготавливается корпус из поливинилхлорида, т. к. этот материал более надежный в применении.
• Для обеспечения подвижности устанавливается 3 колеса. Они должны быть небольшого размера, поверхность изготавливается из материала с высокой степенью сцепления.
• Провода сечением 0,75 мм² нужны для соединения отдельных элементов. Компактность конструкции определяет то, что требуется относительно небольшое количество провода.
• Блок питания представлен 4 аккумуляторами по 18V. Также уделяется внимание тому, какие используются зарядные устройства. На момент работы источник питания может нагреваться до высокой температуры. Поэтому батареи должны быть изолированы от других материалов.
• 4 инфракрасных и 2 контактных датчика используются для определения положения устройства. Инфракрасные размещаются по периметру, контактные располагаются внутри бампера.
• Клей, саморезы и другие крепежные элементы.
• Набор отверток, паяльник, нож, карандаш, шуруповерт и некоторые другие инструменты.

Картонный элемент изготавливается для получения основания. Щетки по бокам существенно повышают эффективность создаваемого устройства,

Техникой какого производителя пользуетесь дома?

• Bosch 16%, 982 голоса

982 голоса 16%

982 голоса — 16% из всех голосов

• Samsung 15%, 922 голоса

922 голоса 15%

922 голоса — 15% из всех голосов

• LG 13%, 839 голосов

839 голосов 13%

839 голосов — 13% из всех голосов

• Atlant 7%, 413 голосов

413 голосов 7%

413 голосов — 7% из всех голосов

• Indesit 6%, 395 голосов

395 голосов 6%

395 голосов — 6% из всех голосов

• Electrolux 6%, 359 голосов

359 голосов 6%

359 голосов — 6% из всех голосов

• Philips 3%, 214 голосов

214 голосов 3%

214 голосов — 3% из всех голосов

• Ariston 3%, 212 голосов

212 голосов 3%

212 голосов — 3% из всех голосов

• Beko 3%, 201 голос

201 голос 3%

201 голос — 3% из всех голосов

• Xiaomi 3%, 163 голоса

163 голоса 3%

163 голоса — 3% из всех голосов

• Haier 3%, 161 голос

161 голос 3%

161 голос — 3% из всех голосов

• Redmond 2%, 136 голосов

136 голосов 2%

136 голосов — 2% из всех голосов

• Siemens 2%, 110 голосов

110 голосов 2%

110 голосов — 2% из всех голосов

• Gorenje 2%, 104 голоса

104 голоса 2%

104 голоса — 2% из всех голосов

• Karcher 2%, 104 голоса

104 голоса 2%

104 голоса — 2% из всех голосов

• Liebherr 2%, 100 голосов

100 голосов 2%

100 голосов — 2% из всех голосов

• Whirlpool 1%, 92 голоса

92 голоса 1%

92 голоса — 1% из всех голосов

• Midea 1%, 88 голосов

88 голосов 1%

88 голосов — 1% из всех голосов

• Candy 1%, 86 голосов

86 голосов 1%

86 голосов — 1% из всех голосов

• Hansa 1%, 84 голоса

84 голоса 1%

84 голоса — 1% из всех голосов

• Zanussi 1%, 80 голосов

80 голосов 1%

80 голосов — 1% из всех голосов

• Vitek 1%, 75 голосов

75 голосов 1%

75 голосов — 1% из всех голосов

• AEG 1%, 57 голосов

57 голосов 1%

57 голосов — 1% из всех голосов

• Dyson 1%, 44 голоса

44 голоса 1%

44 голоса — 1% из всех голосов

• Thomas 1%, 43 голоса

43 голоса 1%

43 голоса — 1% из всех голосов

• Miele 1%, 38 голосов

38 голосов 1%

38 голосов — 1% из всех голосов

• Scarlett 1%, 36 голосов

36 голосов 1%

36 голосов — 1% из всех голосов

• Nord 1%, 34 голоса

34 голоса 1%

34 голоса — 1% из всех голосов

• Zelmer 1%, 32 голоса

32 голоса 1%

32 голоса — 1% из всех голосов

• BBK 0%, 31 голос

31 голос

31 голос — 0% из всех голосов

• iRobot 0%, 31 голос

31 голос

31 голос — 0% из всех голосов

• DeLonghi 0%, 27 голосов

27 голосов

27 голосов — 0% из всех голосов

• Kuppersberg 0%, 20 голосов

20 голосов

20 голосов — 0% из всех голосов

• Smeg 0%, 11 голосов

11 голосов

11 голосов — 0% из всех голосов

• iLife 0%, 6 голосов

6 голосов

6 голосов — 0% из всех голосов

Всего голосов: 6330

Голосовало: 3653

22.01.2020

×

Вы или с вашего IP уже голосовали.

Чертеж

Самостоятельно изготовить чертеж сложно, его проще скачать с интернета. При выборе наиболее подходящего проекта уделяется внимание следующим моментам:

• Размеру пылесоса. От этого показателя зависит эффективность устройства. Рекомендуемый диаметр составляет 30 см, высота не более 15 см. В противном случае пылесос не сможет собирать пыль под невысокой мебелью.
• Размещению колес. На момент движения пылесос должен быть устойчивым. Рекомендуется создавать 2 ведущих, которые расположены параллельно, а также 1 управляющий, за счет которого проводится поворот устройства.
• Размеру контейнера для пыли и мусора. Этот элемент является основной частью конструкции.
• Расположению других элементов пылесоса.

При применении чертежа можно создать качественное устройство, которое сможет прослужить в течение длительного периода. Многие элементы самодельного пылесоса-робота придется приобрести в специализированном магазине.

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.

Теоретические аспекты проблемы

Домашние умельцы вывели практическим путем требования к роботам-пылесосам, которых следует придерживаться при их создании. Результатом соблюдения будет механизм, пригодный к дальнейшей эксплуатации. Перечень основных правил следующий:

• рекомендуется изготавливать робот в форме небольшого цилиндра;
• для того, чтобы автомат мог осуществлять развороты на месте – колеса следует размещать по диаметру;
• дополнительному рулевому колесу привод не требуется;
• механизм должен собирать мусор в легко вынимаемый мусороприемник;
• робот обязательно должен быть оснащен контактным бампером, занимающим минимум половину его окружности;
• зарядку аппарата следует проводить от зарядного устройства, без его разборки;
• наилучшим местом размещения центра тяжести у робота являются колеса, также допускается располагать его рядом с ними;
• оптимальная скорость движения – от 25 до 35 см/с;
• двигатели работают совместно с редукторами, оснащенными пружинами.

Выделяются модели с шаговыми двигателями, что позволяет программно управлять ими без применения редукторов.

Способы обеспечения движения, уборки и питания робота-пылесоса

Движение роботизированного устройства в общем случае осуществляется двумя способами: по спирали (с центра наружу) и зигзагами. В микроконтроллеры можно также занести и схемы комнат по отдельности.

Пространственную ориентацию, объезд препятствия на пути следования пылесос осуществляет благодаря встроенным контактным и инфракрасным датчикам — они образуют систему обратной связи. Инфракрасные регулируют движение, определяя расстояние до стен, предметов, перепады высот. Контактные датчики срабатывают в бамперах при ударах о препятствия (подробнее о том, как работает прибор — в статье принципы работы роботов пылесосов).

Автоматизированный пылесос с автономным источником питания, конечно же, не развивает такую мощность всасывания, как ручной вариант. Практические испытания показали большую эффективность использования маленькой щетки совместно с всасывающей турбиной. Для уборки по углам передняя часть пылесоса оснащается 2 щетками, которые при работе подгребают мусор к главной.

Питание роботизированной системы можно осуществлять от нескольких аккумуляторов, напряжение на клеммах которых – 12 V (18 V), а его емкость равняется 7 А*ч. Зарядка осуществляется при прямом контакте либо беспроводным способом. Применение последнего увеличивает расходы на комплектующие детали.

Самостоятельный возврат робота к месту зарядки – сложная задача, которую можно решить установкой передающего маяка.

Любая автоматизированная модель собирается на базе контроллера (мозга системы). Поэтому следует изучить язык его программирования для занесения алгоритма команд. Следует также учитывать интуитивную направленность командного интерфейса, что значительно облегчает процесс. Как микроконтроллер, так и используемые датчики часто имеют стандартизированные разъемы для подсоединений, поэтому пайка требуется редко.

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

После сборки самодельной конструкции можно приступить к ее тестированию. На этом этапе уделяется внимание нижеприведенным моментам:

• Проводится запуск устройства. Для этого нужно провести полную зарядку применяемых аккумуляторов.
• Нужно проследить за передвижением устройства, оно должно обходить все препятствия на своем пути.
• Пылесос Samsung SC18M3140VN с контейнером для пыли и турбиной Anti-Tangle
• Безмешковый пылесос Samsung SC18M3160VG с турбиной Anti-Tangle
• Какое масло заливать в Karcher и как правильно
• Электровеник Karcher KB 5 Plus для промежуточной уборки

Подготовка к практической реализации проекта

Рассмотрим применение вышеизложенных принципов на базе платформы Arduino Mega 2560. Процесс создания будет состоять из нескольких этапов:

• подготовка инструментов и материалов;
• изготовление корпуса с колесами и отделом под мусор, пылесборника и турбины;
• монтаж датчиков и микроконтроллера, моторов с редукторами, аккумулятора, щеток;
• выполнение электрических подключений;
• введение программы в Arduino, определение согласованности датчиков;
• проверка работоспособности робота-пылесоса и его способности заряжаться самостоятельно.

Идея реализуется с помощью следующих материалов и инструментов:

• контроллер Arduino – 1 шт, с драйверами;
• лист фанеры (либо плотный картон) – 1 м.кв;
• колеса – 3 шт;
• провод сечением не более 0,75 мм.кв (подойдет витая пара) – около 2 м;
• блок питания – 4 аккумулятора по 18 V, индикатор заряда к ним, зарядное устройство;
• инфракрасные датчики – 4 шт, контактные – 2 шт;
• электродвигатели: для турбины – 1 шт, вращающий щетку – 1 шт, 2 мотора с редуктором обеспечивают передвижение;
• поливинилхлоридный корпус – 1 шт;
• клей – 1 упаковка, саморезы – 10 шт, скотч – 1 шт, набор магнитов;
• набор отверток и сверл, плоскогубцы, нож канцелярский, карандаш, линейка, шуруповерт, электролобзик.

Особенности изготовления робота-пылесоса дома

Для изготовления вам нужны хотя бы любительские навыки, потому что процесс производства робота-пылесоса требует затрат времени и терпения. Но готовый прибор поможет вам сэкономить сначала деньги, а потом время и силы, затрачиваемые на уборку.

Теоретические аспекты

Чтобы успешно изготовить робот-пылесос своими руками, необходимо понимать суть его работы изнутри. Давайте рассмотрим несколько правил, соблюдение которых обеспечит правильное функционирование техники:

• Робот должен иметь форму шайбы, диска для правильного хода движения;
• Колесики размещаются по диаметру пылесоса, чтобы он мог осуществлять развороты;
• Центр тяжести наиболее оптимален на колёсах, но может находиться и рядом с ними;
• Средняя скорость аппарата 25–35 см/сек;
• Контактный бампер размером минимум 0,5 от окружности — обязательная составляющая робота-пылесоса;
• Зарядка самодельного роботы должны выполняться от зарядного устройства, нет необходимости в разборке аппарата;
• Пыль и мусор должна собираться в отдельную ёмкость, которую можно вынуть и прочистить.

Как сделать чертёж

Современные интернет-ресурсы позволяют провести сборку робота-пылесоса без чертежей и иных схем. Однако для понимания вами строения аппарата, советуем такой чертёж составить, чтобы наглядно представить внутреннее устройство. Дело в том, что подобрать детали для робота проще, чем грамотно расположить их внутри. Представим вам примерный чертёж будущего чуда техники:

Совет! отметьте на чертеже все составляющего будущего пылесоса и их примерными габаритами. Стрелками укажите направления воздуха и засасывания частиц пыли. Наглядность — один из шагов к успеху будущей сборки.

Для составления схемы давайте определимся, какие составляющие понадобятся в работе:

• Плата Arduino — «головной мозг» будущего робота;
• Турбина от старого пылесоса;
• Двигатель маленького размера (можно взять старый компьютерный кулер);
• Дальномеры — 2 штуки;
• Колёса (желательно 2 обычных и 1 поворотное), двигатели с редукторами;
• Контроллер (для двигателя);
• 3 литиевых аккумулятора;
• Контроллер заряда;
• Провода;
• Плотный картон.

Важно! Если не сможете найти старую турбину — её можно сделать самому из плотного картона. Схема прилагается.

Особенности проведения сборки

Собирая робот пылесос своими руками в домашних условиях, начните работу с организации электропитания. Для этого аккумуляторы зарядите при помощи контролёра. Дальше вам необходимо создать управление двигателями привода аппарата. Лучше всего использовать модуль на микросхеме типа L298. Для регулировки скорости на пин ENA или ENB нужно подать сигнал ШИМ. Чтобы изменить направление вращения, то подайте разноимённые сигналы на IN1 и IN2 для одного, и на IN2 и IN3 для второго двигателя.

Затем двигатель нужно соединить с Arduino. Из картона сделайте круг, затем присоедините к нему колёса (диаметр рассчитывайте под «начинку» — около 30–35 см). С двух сторон используйте обычные колёса, но с угловыми редукторами, а между ними сзади — поворачивающееся колесо для манёвренности.

На изготовленное основание вмонтируйте всю электронику и блок пылесоса. Дальномеры прикрепляем спереди.

Дальнейшим шагом необходимо соорудить турбину, п