Как сделать робот пылесос своими руками

Как сделать робот-пылесос?

Сейчас популярность роботизированных домашних уборщиков все возрастает с каждым днем. Это обосновано тем, что данные устройства способны поддерживать покрытия вашего пола в чистоте и при этом не отнимать у вас времени. Их главным отличием от управляемых человеком собратьев является то, что очистка поверхности, перемещение и ориентирование в пространстве осуществляются устройством самостоятельно. Этого удалось достичь благодаря наличию специальных датчиков, которые контролируют смену режима работы, перемещение и подзарядку пылесоса.

Основная проблема заключается в том, что приобрести робот-пылесос на рынке сейчас достаточно проблематично. Далеко не везде удается подобрать подходящую модель, да и ценовая политика некоторых реализаторов устраивает далеко не всех. Однако не стоит отчаиваться. У вас всегда есть возможность создать самодельный робот-пылесос. Само собой, сделать такое устройство своими руками и в домашних условиях — это весьма длительный процесс, который потребует терпения, определенного набора материалов и инструментов, а также навыков работы с подобного рода техникой. Схема создания робота-пылесоса в домашних условиях вполне постижима даже для любителя. Однако в процесс создания подобного рода механизмов необходимо вникнуть и выяснить все нюансы предстоящей операции. В противном случае вы лишь зря потратите время и средства.

Робот-пылесос своими руками

Описание самодельного робота пылесоса

Если вы хотите создать механизм, который будет идеально подходить для очистки поверхностей пола в вашем доме, вам следует внимательно соблюдать все правила, которые предписывает схема сборки, представленная в следующем пункте.

Если вы все сделаете правильно, у вас получится модель, соответствующая этому описанию:

• диаметр устройства составляет 30 сантиметров, высота – 9 сантиметров. Корпус сделан из вспененного поливинилхлорида. При этом толщина самого корпуса достигает 6 миллиметров;
• в бампере установлены 4 датчика, посредством которых будет фиксироваться положение робота-пылесоса в пространстве. При этом имеется пара переключателей, подсоединенных на случай непредвиденных столкновений. Края обиты резиновой прокладкой, чтобы при случайном столкновении с мебелью не повредить ее;
• емкость для пыли и мусора изготовлена из поливинилхлорида толщиной в 4 миллиметра. Фильтр для пыли изготовлен из 2 обыкновенных тряпичных салфеток, которые можно купить в каком угодно бытовом магазине. Крышка, защищающая содержимое мусорного контейнера, прикреплена к основанию при помощи магнитов;
• турбина изготовлена из тонких пластиковых листов, фрагментов компьютерных дисков и поливинилхлорида;
• верхняя крышка устройства держится на суперклее;

• инфракрасные датчики имеют 4 выхода подключения к системе «Ардуино». При этом обычный режим работы подразумевает выдачу логической единицы, а ситуация, в которой хотя бы один из датчиков системы срабатывает — логический ноль;
• если ИК-датчик не сработал, а пылесос тем не менее наткнулся на какое-либо препятствие, его бампер нажмет на переключатель, что спровоцирует откат устройства на несколько сантиметров назад. После этого будет произведен разворот, а работа продолжится. Переключатели при этом нужны достаточно мощные, чтобы своевременно устанавливать бампер в исходное положение;
• мотор, отвечающий за движение передней щетки, подключается в Arduino через MOSFET. При этом в том случае, когда робот-пылесос находится в движении, щетка вращается достаточно медленно для того, чтобы пыль, грязь и мусор не разбрасывались по комнате, а, наоборот, собирались вместе и втягивались в жерло. А если робот находится возле стены или угла, щетка ускоряет темп своей работы, так как большинство пыли и грязи как раз и скапливается вдоль плинтусов;
• питание робота пылесоса осуществляют 4 литийионных аккумулятора, а также понижающий преобразователь переменного тока. Каждая пара вышеупомянутых литийионных аккумуляторов подключена последовательно;
• основание устройства изготовлено из высокопрочной фанеры;
• конструкция устройства подразумевает наличие 3 шариковых колес;
• все щетки робота-пылесоса изготовлены из достаточно жесткой лески.

Схема сборки робота-пылесоса в домашних условиях

Чтобы правильно сделать робот-пылесос своими руками, необходимо придерживаться следующего алгоритма (схема должна выполняться в четко указанной последовательности):

• Загрузить необходимое программное обеспечение. Если вы хотите сделать свой робот-пылесос максимально похожим на заводские аналоги (исходя из выполняемых функций), вам нужно будет загрузить на микроконтроллер «Ардуино» необходимое программное обеспечение. Это можно сделать при помощи обыкновенного персонального компьютера — достаточно лишь загрузить код на плату «Ардуино».
• Закрепить основные компоненты. Чтобы средства передвижения робота-пылесоса, кулер, микросхемы, аккумуляторы и вся прочая начинка устройства были надежно закреплены, вам потребуется фанерная основа. Она же по совместительству будет днищем вашего пылесоса. Туда же крепятся предварительно склеенные между собой при помощи суперклея турбина и емкость для сбора отходов. Также контейнер должен быть оборудован специальной трубкой, через которую будет выводиться выдуваемый воздух. Она должна быть защищена плотной тканью, которая послужит средством фильтрации. Кулер должен быть последовательно склеен со всеми сервоприводами, после чего посажен на все ту же фанерную площадку, на которой к тому времени уже должны быть монтированы микросхемы и аккумуляторы для подпитки устройства. Колеса для робота пылесоса могут быть куплены на рынке (однако вы можете предпринять попытку сделать их своими руками из консервной банки).

Механическая часть робота-пылесоса

• Установить бампер. В этой модели он изготавливается из поливинилхлорида. Однако возможны и металлические аналоги. В любом случае при столкновении он должен физически воздействовать на переключатель, который заставит аппарат двигаться в другую сторону. Также стоит отметить, что после столкновения бампер должен возвращаться на первоначальное место.
• Установить корпус. Чтобы все содержимое конструкции было надежно защищено, лучше всего использовать корпус из поливинилхлорида. При этом на нем можно сделать надрезы, чтобы он лучше снимался. Крышка корпуса крепится при помощи магнитов. В идеале их должно быть не менее 8 (приветствуются вариации, в которых использовано большее их количество).

Изготовление робота-пылесоса в домашних условиях

Необходимые материалы

Чтобы сделать робот-пылесос своими руками, вам потребуются следующие материалы:

• «Ардуино Про Мини» — главный мозг и информационный центр всей конструкции.
• Драйвер моторов робота-пылесоса серии Л298Н.
• Понижающий преобразователь переменного тока.
• Модуль с мосфетом, посредством которого будет осуществляться контроль над темпом работы передней щетки устройства.
• 4 инфракрасных датчика, которые будут фиксировать наличие препятствий на пути робота пылесоса.
• Пара переключателей, которые будут изменять направление движение устройства при столкновении.
• 3 шарообразных колеса.

Колеса для самодельного робота-пылесоса

• Мотор, обеспечивающий вращение щетки в различных режимах.
• Мотор высокой мощности, обеспечивающий нормальное функционирование турбины.
• 4 литийионных аккумулятора, а также средство контроля над ними.
• Фанерное основание нужного размера.
• Корпус из поливинилхлорида нужного размера.
• 8 пар магнитов для крепления.
• Провода, кабели, переключатели и прочие элементы электрической сети.

Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.

Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.

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.

Как сделать робот-пылесос своими руками — 2 идеи сборки

• Материалы для сборки
• Идея №1: робот-пылесос из картона
• Идея №2: почти заводской робот

В современном ритме жизни не всегда получается поддерживать в доме чистоту. В этом деле поможет современные технологии. Робот-пылесос появился более 15 лет назад. Его типовой внешний вид напоминает крупную шайбу, которая передвигается по комнате по заданному алгоритму или случайным образом (пока на что-нибудь не наткнется) и собирает мусор. Предлагаем вам изучить 2 пошаговые инструкции, позволяющие сделать робот-пылесос своими руками.

Материалы для сборки

Итак, для сборки робота-пылесоса нужно разобраться с его составными частями, пойдем по порядку. Он должен сам передвигаться по комнате, поэтому нужны двигатели, в зависимости от конечной конструкции их должно быть от 2-х до 4-х, а также возможность переключения направления вращения и скорость, значит, нужна плата для управления двигателями. Если вы используете двигатели постоянного тока, то нужна плата с 4-мя транзисторами (H-мост).

Самодельный робот-пылесос должен определять столкновения со стенами и мебелью. Для этого нужно предусмотреть датчики препятствия и концевые выключатели на «бампере». Также нужен сам рабочий орган – пылесос. При этом он должен быть рассчитан на работу от постоянного тока низкого напряжения (например, 12В).

Кроме пылесоса нужна подвижная (вращающаяся) щетка, которая будет отчищать поверхность, поднимать ворс половика, сметать мусор. Для этого нужен еще один или два моторчика.

Система, которая будет всем этим управлять. Простейший вариант на Arduino. Для такой задачи подойдет любая из плат, по размерам удобно разместить вариант Nano или Pro mini.

Идея №1: робот-пылесос из картона

Основа робота делается из плотного картона. Его лучше склеить в пару слоев, а волокна разместить перпендикулярно. Для его технической начинки нужен такой набор деталей:

1. Любая плата Arduino.
2. Breadboard или простая макетная плата, в принципе можно и без неё, всё просто спаять.
3. 2 ультразвуковых датчика расстояния (дальномер).
4. Турбина от пылесоса.
5. Небольшой двигатель или кулер от компьютера.
6. Двигатели с редукторами и колеса.
7. Контроллер для двигателя.
8. Провода для соединений схемы.
9. Аккумуляторы и контроллер заряда.

В качестве питания для робота нужно использовать 3 литиевых аккумулятора. Напряжение каждого из них 3,7 В. Для их заряда нужен контроллер. Например, такой как на фото:

Для управления двигателями привода робота удобно использовать модуль на L298-микросхеме. Схемотехнически это H-мост, вы можете его собрать своими руками из отдельных компонентов, но купить готовую плату будет надежнее. С его помощью вы можете задавать скорость движения робота-пылесоса и изменять направление вращения.

Для регулировки скорости на пин ENA или ENB подаётся ШИМ сигнал, а для задания направления вращения подают разноименные сигналы на IN1 и IN2 для одного двигателя и IN3, IN4 для другого двигателя. При этом если на пине IN1 у нас логическая единица, а на пине IN2 – логический ноль, двигатель крутится в одну сторону, чтобы сменить направление нужно поменять местами 1 с 0. Его нужно собрать с ардуино по такой схеме (пины можно использовать любые, это вы укажете в скетче).

Схема на ардуино

Далее нужно делать основу из картона и закрепить на ней колеса, должно получиться что-то вроде этого:

Основа из картона

Вот вид с нижней стороны. Два ведущих колеса с угловым редуктором и поворотное колесо:

Теперь нужно собрать схему, которая монтируется на основание. Диаметр основания должен быть около 30 см, чтобы туда влезла и электроника и сам блок пылесоса.

Вместо дальномеров можно использовать вариант с бамперами, которые соединены с концевыми выключателями. При столкновении с препятствием система управления даст сигнал о смене направления движения.

Контактные бампера можно сделать и своими руками, для этого нужен тонкий, но жесткий провод, например от витой пары. Для этого формирует контактную площадку на внутренней стороне бампера из фольги, и закрепляем проводник как это показано ниже. При столкновениях робота-пылесоса с мебелью и стенами они будут соприкасаться. Вам остается отрегулировать расстояние от проволоки до фольги, чтобы добиться нужной чувствительности и исключить ложные срабатывания. На фольгу подается 5В, а провод идёт на вход Ардуино, подтянутый к минусу через резистор на несколько кОм.

Самодельный контактный бампер

Устройство питается от аккумуляторов, для питания системы управления можно применить линейные стабилизаторы типа l7805. Чтобы отрегулировать скорость вращения моторов подойдет понижающий преобразователь, например LM2596.

Самое сложное — это сконструировать и собрать пылесос. Вот его приблизительный чертеж:

Отламываем родные лопасти от кулера, и закрепляем на его роторе турбину от пылесоса. Важно закрепить турбину точно в центре, иначе вы получите дисбаланс и вибрации.

Вот так выглядит обратная сторона турбины, закрепленной на роторе кулера. Закрепить её можно на термоклей или на суперклей

Вид турбины изнутри

Вот и вся пошаговая инструкция по сборке робота-пылесоса, сделанного из подручных материалов. Алгоритм его работы такой: робот-пылесос едет вперед, пока не встретит препятствие. После столкновения (или приближения, если вы используете УЗ дальномеры) останавливается, отъезжает назад на заданное расстояние, разворачивается на произвольный угол и едет дальше.

Идея №2: почти заводской робот

Предлагаем вашему вниманию не более сложный проект робота-пылесоса. Вот его внешний вид в собранном состоянии:

Самодельный роботизированный пылесос

Система навигации в нем собрана из комплекта 6-ти ИК-датчиков препятствия. На случай, если не сработал ни один из них, то предусмотрены два контактных датчика (концевых выключателя). Система управления двигателями на таком же драйвере с микросхемой L298N. Для его сборки вам понадобится:

1. Плата Ардуино, в оригинале использовалась Pro-mini.
2. USB-TTL переходник для прошивки этой модели ардуино. Если вы будете использовать Arduino Nano, то он не нужен, т.к. в ней есть возможность прошивки по USB.
3. Драйвер для моторчиков L298N.
4. Моторчики для колес с редуктором.
5. 6 ИК-датчиков.
6. Моторчики для турбины (по возможности помощнее).
7. Крыльчатка турбины пылесоса.
8. Моторчики для щеток могут быть любыми.
9. 2 датчика столкновения.

Всё это собрать по такой схеме:

Схема сборки робота-пылесоса

Для сборки цепи питания робота-пылесоса нужны:

1. 4 литиевых аккумулятора, подойдут типа 18650.
2. 2 преобразователя постоянного напряжения (повышающий и понижающий).
3. Контроллер для заряда и разряда 2-х аккумуляторов (искать в интернете по запросу 2s li-ion controller). В схеме используется последовательное включение двух параллельно включенных банок, в итоге их выходное напряжение получается больше 7,4В, а параллельная цепочка нужна для повышения ёмкости и автономности работы.

Вот схема питания этого робота:

Кроме этого нужен пластик (ПВХ) или любой другой материал для корпуса робота, можно его распечатать на 3D-принтере, если у вас есть такая возможность.

Для работы самоделки нужна прошивка, вот пример алгоритма хаотичной уборки, мы взяли его с сети. Ссылка для скачивания скетча: прошивка для робота-пылесоса.

В этой статье были рассмотрены 2 конструкции робота-пылесоса, которые можно повторить и собрать своими руками. Сделать автоматическое средство для уборки помещения можно, вложившись в бюджет от 30 до 100 долларов. Самыми дорогими деталями являются аккумуляторы, двигатели и платы ардуино. Если у вас получилось собрать самодельный робот-пылесос или вы придумали другую конструкцию, присылайте примеры в комментарии, будем рады открытому общению!

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно демонстрируется еще несколько идей, как сделать робот-пылесос в домашних условиях:

Как сделать робот-пылесос своими руками: алгоритм производства домашнего помощника

Робот-пылесос – нужная машина. Но у нее есть один существенный недостаток – цена.

Хорошая модель стоит недешево, а дешевая модель больше напоминает игрушку, но за нее тоже нужно заплатить определенную сумму.

Поэтому народные умельцы предпочитают собирать такие системы самостоятельно, благо в продаже для этого есть все комплектующие.

Многие из них охотно рассказывают, как сделать пылесос-робот своими руками.

Самое важное в этом деле, кроме необходимой базы запчастей, — почувствовать себя настоящим конструктором и не бояться экспериментировать. А получившуюся модель всегда можно улучшить.

Материалы для сборки робота-пылесоса в домашних условиях

Перед тем, как сделать робот-пылесос, нужно подготовить все необходимое.

1. Ножницы;
2. Циркуль;
3. Простой карандаш;
4. Линейка;
5. Пистолет для термоклея;
6. Две трубки термоклея.

• Гофрированный картон размером 1.5х1.0 м;
• Марля размером 0.3х0.3 м;
• Резинка для банкнот.

1. Два блока колес;
2. Плата ARDUINO UNO;
3. Драйвер двигателя L298N;
4. Два мотора на метелки по 12 В;
5. Датчик приближенности для Ардуино ультразвуковой;
6. Блок аккумуляторов;
7. Кулер от компьютера из системного блока;
8. Опорное колесо.

Как сделать робот-пылесос своими руками в домашних условиях

Когда все комплектующие и материалы в наличии, следует преступить к сборке.

Общий план таков:

• Вначале собирают корпус – здесь каждая деталь оригинальна и изготавливается отдельно;
• Следующий этап – установка Ардуино для робота-пылесоса своими руками и другой электроники, блока аккумуляторов и коммутация их проводами;
• В корпус устанавливают приводы – это колеса и моторы боковых щеток;
• Далее изготавливают всасывающий узел и крепят его к корпусу;
• Крепят самодельные боковые метелки;
• Программируют устройство и проводят полевые испытания;
• Если все работает, закрывают корпус верхней панелью.

Сборка корпуса из картона и установка Ардуино

Как сделать робот-пылесос, начиная с корпуса:

1. Из картона вырезают два круга диаметром 46 см. Один круг – это нижнее основание корпуса, другой – верхняя панель;
2. В нижней части посередине вырезают отверстие, равное диаметру крыльчатки компьютерного кулера;
3. Впереди нижней части по бокам вырезают два прямоугольника под моторы боковых щеток (ориентир – как у любого промышленного аппарата);
4. Сзади по бокам вырезают пазы под ведущие колеса – чем ближе к краю корпуса, тем лучше. Строго впереди – паз под опорное колесо;
5. Из картона вырезают прямоугольник размером 20 см на 146 см;
6. Гофрированный картон надрезают по одной плоскости через каждые 2 см. Режут поперек длинной стороны;
7. Полученную заготовку сворачивают в цилиндр и приклеивают к основанию термоклеем. Таким же способом приклеивают блоки колес, моторы на метелки, опорное колесо;
8. Блок Ардуино, соединенный с драйвером колес, крепят в передней части внутри корпуса, не закрывая среднее отверстие под турбину;
9. В торцовой части впереди вырезают два отверстия под датчик приближения.

Изготовление всасывающего модуля с турбиной

• Из картона делают прямоугольный канал без торцовых частей, размер которых равен размеру основания кулера. Высота канала 25 см;
• Посередине канала под наклоном 30 градусов вклеивают перегородку. С верхней стороны наклона должен быть зазор шириной 2 см между перегородкой и стенкой канала;
• Изготавливают маленькую коробочку без крышки с размером сторон равным размеру перегородки и высотой бортов 5 см и устанавливают ее на перегородку;
• Под перегородку в низ основания канала вставляют и вклеивают кулер так, чтобы он дул на перегородку;
• На верхнюю часть канала надевают кусок марли, и свободные концы фиксируют резинкой для банкнот вокруг канала;
• Канал стороной кулера приклеивают напротив отверстия в середине основания пылесоса;
• В верхней панели вырезают прямоугольник под канал и надевают сверху.

Коммутация схем и настройка программы

После того, как установлены все элементы, питание колес подключают на драйвер колес на соответствующие управляемые разъемы. Моторы метелок подключают к выводам, где появляется постоянное напряжение при включении тумблера.

Тумблер впаивают между батареей и питанием схемы Ардуино. Схему датчика приближения подсоединяют к Ардуино. При включении тумблера пылесос начнет двигаться по площади, обходя предметы.

Настройка платы заключается в регулировке скорости (величины подачи напряжения на ведущие колеса), которая не должна превышать 30-25 см/с. Чтобы аппарат не ехал куда не нужно, можно подумать, как сделать виртуальную стену для пылесоса-робота своими руками.

Сборка корпуса из пластика и фанеры

Как сделать робот-пылесос не из картона, а, например, из пластика и фанеры? Очень просто.

В этом случае нижнюю часть вырезают из 4 мм фанеры при помощи электролобзика (размеры аналогичны вышеописанным).

В качестве торцовой части корпуса и верхней крышки можно использовать пластиковое ведро из-под фасадной краски (диаметр не должен превышать основания). Его обрезают так, чтобы высота с дном не превышала 20 см.

После того как на нижней части установят все оборудование и на ведре закрепят датчик приближения, ведро переворачивают и прикрепляют к основанию при помощи уголков.

Изготовление системы всасывания пыли

Турбину для робота-пылесоса своими руками в этом варианте конструкции можно изготовить по-иному принципу:

1. В качестве емкости пылесборника берут пластиковую емкость (объем — 1 литр);
2. В дне емкости посередине делают прорез шириной 1 см и длиной 10 см;
3. Из прозрачного файла для бумаги вырезают прямоугольник шириной 3 см и длиной 12 см;
4. Этим прямоугольником накрывают прорезь внутри емкости и фиксируют пленку с одной стороны скотчем на всю длину (12 см);
5. Получается клапан, который при втягивании воздуха внутрь емкости открывается, а при выключении пылесоса перекрывает канал;
6. В крышке от емкости делают отверстие, по диаметру равное диаметру крыльчатки вентилятора;
7. Вентилятор крепят к крышке с внутренней стороны, с наружной – наклеивают мелкую пластиковую москитную сетку;
8. Крышку ставят на место – турбина готова.

Как и в предыдущем варианте робота-пылесоса, после проведения всех работ по коммутации устройств между собой, необходимо провести настройку прибора.

Эта настройка заключается в выборе скорости движения машины. Отвечает за эту функцию драйвер двигателя.

Заключение

Рассмотренные самодельные модели роботов-пылесосов хороши для проведения быстрых уборок, когда нужно подмести полы.

Чтобы подобные аппараты могли хорошо втягивать и пыль – недостаточно обычного вентилятора от компьютера.

Нужно использовать более мощные моторы, например, от фена, и лопасти нужно изготавливать другой конструкции.

В этих же моделях для лучшего эффекта всасывания нужно соблюсти расстояние от дна до пола не более 1 см.

Робот-пылесос самодельной конструкции нельзя использовать в местах, где есть возможность падения его с высоты.

В простой системе не предусмотрены датчики контроля уровня пола. В сети имеются лайфхаки как сделать пылесос-робот моющим.

Видео: Как сделать робот-пылесос своими руками

Как сделать робот-пылесос своими руками — 2 идеи сборки

Чтобы создать робот-пылесос своими руками, достаточно приобрести необходимый минимум теоретических знаний и набор легкодоступных комплектующих. Такой помощник будет поддерживать полы помещений в чистоте, экономить время на уборке. Благодаря наличию специальных датчиков, механизм самостоятельно не только перемещается по комнате, но и ориентируется в ней. Процесс изготовления в домашних условиях потребует затрат времени и терпения, но схема создания достаточно проста и доступна даже любителям, а затраченные на это средства гораздо ниже цены рыночных аппаратов.

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.

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.

Если перед роботом-пылесосом возникла виртуальная стена, то нужно провести калибровку установленных датчиков. Для этого проводится загрузка требующихся драйверов и управляющей программы.

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.

Сборка

После подготовки всех требуемых материалов и инструментов можно провести непосредственную сборку робота-пылесоса. Инструкция выглядит следующим образом:

• Корпус диаметром 30 см создается из картона или поливинилхлорида. Рекомендуемая толщина стенок составляет 0,6 см, высота 9 см. Рекомендуется создать основание из фанеры, которое будет прочным.
• На созданном основании размещается бампер, который изготавливается из поливинихлорида. Рекомендуется перед установкой провести крепление контактного и ИК-датчика.
• Из фанеры или картона проводится создание контейнера для мусора с крышкой, которая фиксируется при помощи магнитов.
• Для обеспечения высокой эффективности устройства устанавливается фильтр. Его можно приобрести в специализированном магазине или изготовить самостоятельно. Самодельный фильтр создается из тканевых салфеток.
• Турбина изготавливается из компьютерных дисков. Его предназначение заключается в создании всасывающего потока. Материал компьютерных дисков может прослужить в течение длительного периода, обладает требуемой легкостью и эластичностью.
• Датчик подключается к контроллеру. Его предназначение заключается в обработке поступающих сигналов.
• Двигатель соединяется с выбранным контроллером через транзистор. Оба элемента отвечают за вращение и медленное перемещение.
• Устанавливается 4 выбранных аккумулятора. Подключение проводится при применении параллельной схемы. При этом нужно учитывать, что аккумуляторы создают нагрузку, которая требуется для необходимой степени колес с напольным основанием.
• Выбранные щетки или самодельные устройства, изготовленные из лески, устанавливаются на дно. Крепление может проводиться при применении клея.
• После непосредственной сборки конструкции следует провести загрузку программы при помощи компьютера. В интернете встречается большое количество управляющих программ, которые можно скачать бесплатно. Стоит учитывать, что для подключения компьютера требуется специальный переходник.
• Проверяется надежность крепления всех элементов.

Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи клея или саморезов. Бампер должен быть жестким, т. к. после удара о препятствие он должен возвращаться в исходное положение.

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.

Изготавливаем корпус

Если сразу же захотелось сделать все правильно, то без корпуса для нашего пылесоса не обойтись. Для этого нам понадобится пластик – полистирол, поливинилхлорид.

Захарова Ирина Юрьевна

Профи по клинингу с 15-ти летним стажем. Наш лучший эксперт.

Допускается даже делать листы самостоятельно, пропитывая картон эпоксидным клеем. Фантазия не ограничивает конфигурацию. Главное, чтобы помещались все детали и узлы пылесоса.

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.

Разновидности насосов для фонтана на дачу, какой лучше выбрать и правила установки

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.

Почему стиральная машина может не включаться и что делать в такой ситуации

Основные алгоритмы движения:

Робот пылесос своими руками будет выполнять свою работу на отлично, только с правильным алгоритмом движения. Основных алгоритмов (те, которые показали максимальное КПД) всего два: движение по спирали, увеличивающей из центра комнаты до её краёв, либо зигзагообразные движения из одной стороны комнаты в другую.

Идеальная траектория этих движения построена в идеальных условиях, не учитывая препятствия. Следовательно, что для каждого помещения следует выбирать один из дух представленных вариантов движения.

Робот-пылесос на Arduino для автоматической уборки помещений

Ритм жизни современного человека становится все более насыщенным и в его плотном графике становится все меньше времени на уборку собственного дома. В связи с этим в последнее время появляется все больше устройств, упрощающих наведение порядка в доме, одними из которых являются роботы-пылесосы, позволяющие в автоматическом режиме производить уборку пола в помещениях. У этих роботов-пылесосов достаточно много достоинств, но их существенным недостатком, сдерживающим их широкое распространение, является цена. Поэтому в данной статье мы рассмотрим создание робот-пылесоса на основе платы Arduino, который по функциональности будет мало отличаться от коммерческих моделей роботов-пылесосов, но стоить будет существенно дешевле них.

В составе робота мы будем использовать ультразвуковые датчики и инфракрасный датчик (IR proximity sensor). Ультразвуковые датчики будут помогать роботу избегать столкновения с препятствиями во время уборки помещения, а датчик приближения будет предотвращать падение робота с лестниц.

Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали проект чистящего робота пылесоса на основе Arduino, но он был недостаточно совершенным и очень громоздким. Рассматриваемый в данном проекте робот-пылесос значительно более компактный и отличается более интеллектуальным алгоритмом работы. Также на нашем сайте вы поможете посмотреть похожие проекты роботов на основе платы Arduino:

Необходимые компоненты

1. Плата Arduino Pro Mini (купить на AliExpress).
2. Ультразвуковой датчик HC-SR04 – 3 шт. (купить на AliExpress).
3. Драйвер двигателей L293d (купить на AliExpress).
4. Электродвигатели постоянного тока формата N20, работающие от 5 В, с кронштейнами для их установки – 2 шт. (купить на AliExpress – смог найти только на 6 В, на 5 В почему то не удалось найти).
5. Переключатель.
6. Регулятор напряжения LM7805 (купить на AliExpress).
7. Литий-ионная батарея 7.4V (купить на AliExpress).
8. Инфракрасный датчик (купить на AliExpress).
9. Перфорированная плата.
10. Опорный ролик (колесо) для робота.
11. MDF (из него будет делаться корпус робота).
12. Портативный вакуумный пылесос (Vacuum Cleaner).

Внешний вид компонентов, необходимых для сборки данного робота-пылесоса, показан на следующем рисунке:

Портативный пылесос (Portable Vacuum Cleaner)

Для того, чтобы наш робот мог выполнять свою функцию по предназначению (то есть пылесосить помещение), в его составе должен быть портативный пылесос. Внешний вид подобного пылесоса показан на рисунке ниже. Этот пылесос имеет очень простой механизм. Он имеет три части внизу – небольшую камеру для сбора пыли, двигатель постоянного тока и вентилятор. Сверху пылесоса имеется контакт для подключения питания. Двигатель непосредственно запитывается от напряжения 3V (2 батарейки по 1,5 В формата AA) через простой выключатель. Поскольку мы будем запитывать все наше устройство от литий-ионной батареи 7.4V, мы можем отрезать провода пылесоса от его внутреннего источника питания и запитать его от напряжения 5V с нашей схемы. Таким образом, мы удалили все ненужные нам внутренности пылесоса и он стал выглядеть внутри так, как показано на следующем рисунке.

Ультразвуковой датчик HC-SR04

Для обнаружения роботом препятствий в нашем проекте мы будем использовать популярные ультразвуковые датчики HC-SR04. Принцип их работы достаточно прост: передающий модуль датчика излучает ультразвуковую волну, которая распространяется в окружающем пространстве, отражается от препятствия и улавливается (принимается) приемным модулем датчика, в результате чего на выходе датчика формируется импульс, равный времени распространения ультразвуковой волны до препятствия и обратно. Зная скорость распространения звука в воздухе, достаточно просто на основе этого времени определить расстояние до препятствия. Более подробно об определении расстояний с помощью данного ультразвукового датчика и платы Arduino можно прочитать в этой статье. Также на нашем сайте вы можете посмотреть все проекты, в которых для определения расстояния использовался ультразвуковой датчик HC-SR04.

Инфракрасный датчик для обнаружения лестниц

Для того, чтобы наш робот-пылесос мог обнаруживать лестницы и не падать с них, мы будем использовать инфракрасный датчик (IR Sensor). Принцип его действия достаточно прост – он содержит в своем составе излучающий инфракрасный диод (IR LED) и фотодиод. Излучающий инфракрасный диод излучает инфракрасный свет и если на его пути встречается препятствие, то он отражается от него и улавливается (принимается) фотодиодом. Но напряжение на выходе фотодиода достаточно мало, поэтому для его усиления до необходимого уровня в составе датчика содержится компаратор на основе операционного усилителя.

Инфракрасный датчик содержит 3 контакта – Vcc (питающее напряжение), ground (общий провод, земля) и output (выход). Когда вблизи датчика есть препятствие, то на его выходе формируется напряжение низкого уровня (low). Поэтому данный датчик мы можем использовать для обнаружения пола комнаты. Если он передвигается по полу, то на выходе датчика будет low. Если же на выходе датчика мы неожиданно обнаружим напряжение высокого уровня, то мы должны либо остановить робота, либо двигать его в обратном направлении, либо сделать что-либо другое чтобы предотвратить его падение с лестницы.

Схема проекта

Схема робота-пылесоса на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Для обнаружения препятствий мы в схеме робота используем три ультразвуковых датчика. Их контакты питания подключены к общему питанию схемы, а земля – к общему проводу схемы. Управляющие (trigger) и выходные контакты (echo pins) датчиков подключены к ШИМ (широтно-импульсная модуляция) платы Arduino. Инфракрасный датчик также запитывается от общих VCC и земли (ground) схемы, а его выходной контакт подключен к цифровому контакту D2 платы Arduino. У драйвера двигателя мы два его контакта, разрешающих его работу (enable pins), подключили к 5 В, также контакт подачи питающего напряжения мы подключили к 5 В поскольку мы используем электродвигатели, работающие от напряжения 5 В. Поскольку наш робот-пылесос запитывается от литий-ионной батареи напряжением 7.4 В, а все компоненты схемы питаются от напряжения 5 В, то для преобразования напряжения 7.4 В в напряжение 5 В мы используем регулятор напряжения LM7805.

Сборка конструкции робота

Для спайки компонентов между собой мы использовали перфорированную плату. Эта часть работы очень проста, но к ней все равно необходимо отнестись с тщательностью. Для подключения платы Arduino pro mini мы использовали два контакта типа “мама” (female headers). После того как мы закончили пайку на перфорированной плате мы использовали соединительные провода для подключения ультразвуковых датчиков.

Изготовление корпуса для робота-пылесоса

Мы решили сделать наш робот-пылесос круглой формы как и большинство современных коммерческих моделей роботов-пылесосов. В качестве материала для изготовления корпуса робота мы решили использовать MDF поскольку он достаточно прочный и имеет неплохую влагозащищенность. Разумеется, вы можете выбрать другой материал, какой вам больше по душе.

Для изготовления корпуса робота мы вырезали из MDF круг радиусом 8 см, а в нем отверстие радиусом 4 см – в него будет вставляться наш портативный пылесос. Также мы вырезали соответствующие отверстия под колеса и три небольшие отверстия для установки опорного валика (колеса). Далее мы установили двигатели с помощью кронштейнов, колеса и опорное колесо. Затем мы установили ультразвуковые датчики слева, справа и спереди робота. Также мы закрепили инфракрасный датчик снизу робота. И не забудьте установить в корпус робота выключатель питания. На следующем рисунке вы можете визуально посмотреть описанную последовательность шагов по сборке корпуса робота.

Для изготовления верхней части робота мы вырезали круг радиусом 11 см. Для скрепления верхней и нижней частей робота и обеспечения необходимого промежутка между ними мы использовали три пластиковых трубы длиной 4 см. Всю конструкцию мы скрепили с помощью клея. При желании боковые стенки робота вы можете изготовить из пластика или какого-нибудь другого материала.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

В коде программы мы не будем использовать никаких внешних библиотек, поскольку взаимодействие с датчиком HC-SR04 осуществляется достаточно просто. Первым делом в программе мы объявим переменные для взаимодействия контактами Echo и Trigger ультразвуковых датчиков. Первый датчик у нас стоит слева робота, второй – спереди, а третий – справа робота.