Salut les gars, êtes-vous un débutant dans le monde de la robotique ou de l'électronique? OU Cherchez-vous un projet simple mais puissant pour impressionner vos amis et vos professeurs? Alors c'est l'endroit.
Dans ce projet, nous utiliserons la puissance des systèmes embarqués et de l'électronique pour fabriquer notre propre robot qui pourrait nous aider à garder notre maison ou notre lieu de travail propre et bien rangé. Ce robot est un simple aspirateur à quatre roues qui pourrait intelligemment éviter les obstacles et aspirer le sol en même temps. L'idée est inspirée du célèbre aspirateur Robot Roomba qui est présenté dans l'image ci-dessous.
Notre idée est de créer un robot simple à partir de zéro qui peut automatiquement éviter les obstacles lors du nettoyage du sol. Croyez-moi les gens c'est amusant !!
Matériel et composants requis:
Bon, maintenant, nous avons l'idée de notre robot nettoyeur de sol automatique à l'esprit et nous savons ce que nous faisons. Alors regardons où nous devrions commencer notre exécution. Afin de construire un robot de notre idée, nous devons d'abord décider de ce qui suit:
- Type de microcontrôleur
- Capteurs requis
- Moteurs requis
- Matériau du châssis du robot
- Capacité de la batterie
Maintenant, laissez-nous décider sur chacun des points mentionnés ci-dessus. De cette façon, il vous sera utile non seulement de construire ce robot de nettoyage domestique, mais également tout autre robot qui frappe votre imagination.
Type de microcontrôleur:
La sélection du microcontrôleur est une tâche très importante, car ce contrôleur agira comme le cerveau de votre robot. La plupart des projets de bricolage sont réalisés autour d'Arduino et de Raspberry Pi, mais ne doivent pas nécessairement être les mêmes. Il n'y a pas de microcontrôleur spécifique sur lequel vous pouvez travailler. Tout dépend de l'exigence et du coût.
Comme une tablette ne peut pas être conçue sur un microcontrôleur 8 bits et il ne vaut pas la peine d'utiliser ARM cortex m4 pour concevoir une calculatrice électronique.
La sélection du microcontrôleur dépend totalement des exigences du produit:
1. Premièrement, les exigences techniques sont identifiées comme le nombre de broches d'E / S requises, la taille du flash, le nombre / type de protocoles de communication, toutes les fonctionnalités spéciales, etc.
2. Ensuite, la liste des contrôleurs est sélectionnée selon les exigences techniques. Cette liste contient des contrôleurs de différents fabricants. De nombreux contrôleurs spécifiques aux applications sont disponibles.
3. Ensuite, un contrôleur est finalisé en fonction du coût, de la disponibilité et de l'assistance du fabricant.
Si vous ne voulez pas faire beaucoup de travail lourd et que vous voulez simplement apprendre les bases des microcontrôleurs, puis vous y plonger plus tard, vous pouvez choisir Arduino. Dans ce projet, nous utiliserons un Arduino. Nous avons précédemment créé de nombreux types de robots en utilisant Arduino:
- Robot contrôlé DTMF utilisant Arduino
- Robot suiveur de ligne utilisant Arduino
- Robot contrôlé par ordinateur utilisant Arduino
- Robot contrôlé WiFi utilisant Arduino
- Robot contrôlé par geste de la main basé sur un accéléromètre utilisant Arduino
- Voiture jouet contrôlée par Bluetooth utilisant Arduino
Capteurs requis:
Il existe de nombreux capteurs disponibles sur le marché, chacun ayant sa propre utilisation. Chaque robot reçoit une entrée via un capteur, ils agissent comme les organes sensoriels du robot. Dans notre cas, notre robot devrait être capable de détecter les obstacles et de les éviter.
Il y a beaucoup d'autres capteurs sympas que nous utiliserons dans nos futurs projets, mais restons maintenant concentrés sur le capteur IR et US (capteur à ultrasons) car ces deux gars fourniront la vision de notre robot-voiture. Découvrez le fonctionnement du capteur IR ici. Ci-dessous montrant des images du module de capteur IR et du capteur à ultrasons:
Le capteur à ultrasons se compose de deux yeux circulaires dont l'un est utilisé pour transmettre le signal américain et l'autre pour recevoir les rayons américains. Le temps mis par les rayons pour être transmis et reçus en retour est calculé par le microcontrôleur. Maintenant, puisque le temps et la vitesse du son sont connus, nous pouvons calculer la distance par les formules suivantes.
- Distance = temps x vitesse du son divisé par 2
La valeur est divisée par deux puisque le rayon se déplace vers l'avant et vers l'arrière sur la même distance. Une explication détaillée de l'utilisation du capteur à ultrasons est donnée ici.
Moteurs requis:
Il existe de nombreux moteurs utilisés dans le domaine de la robotique, les plus utilisés sont le moteur pas à pas et le servomoteur. Étant donné que ce projet n'a pas d'actionneurs compliqués ni d'encodeur rotatif, nous utiliserons un moteur PMDC normal. Mais notre batterie est un peu encombrante et lourde, c'est pourquoi nous utilisons quatre moteurs pour entraîner notre robot, tous les quatre étant les mêmes moteurs PMDC. Mais il est conseillé de configurer les moteurs pas à pas et les servomoteurs une fois que vous vous êtes familiarisé avec les moteurs PMDC.
Matériau du châssis du robot:
En tant qu'étudiant ou amateur, la partie la plus difficile lors de la fabrication d'un robot est de préparer le châssis de notre robot. Le problème vient de la disponibilité des outils et du matériel. Le matériau le plus idéal pour ce projet sera l'acrylique, mais il nécessite des foreurs et d'autres outils pour travailler avec lui. C'est pourquoi le bois est choisi pour que tout le monde puisse y travailler facilement.
Ce problème a totalement disparu du terrain après l'introduction des imprimantes 3D. Je prévois d'imprimer des pièces en 3D un jour et de mettre à jour vos collaborateurs avec les mêmes. Alors pour l'instant, utilisons des feuilles de bois pour construire notre robot.
Capacité de la batterie:
La sélection de la capacité de la batterie devrait être notre dernière partie du travail car elle dépend uniquement de votre châssis et de vos moteurs. Ici, notre batterie doit entraîner un aspirateur qui consomme environ 3-5A et quatre moteurs PMDC. Par conséquent, nous aurons besoin d'une batterie lourde. J'ai choisi 12V 20Ah SLAB (batterie plomb-acide scellée) et son assez encombrant faisant de notre robot quatre moteurs PMDC pour tirer ce type encombrant.
Maintenant que nous avons sélectionné tous nos composants requis, listons- les
- Feuilles en bois pour châssis
- Capteurs IR et US
- Aspirateur fonctionnant au courant continu
- Arduino Uno
- Batterie 12V 20Ah
- CI pilote de moteur (L293D)
- Outils de travail
- Fils de connexion
- Une énergie enthousiaste pour apprendre et travailler.
La plupart de nos composants sont couverts dans la description ci-dessus, je vais vous expliquer les éléments laissés ci-dessous.
Aspirateur DC:
Puisque notre robot fonctionne sur un système DC 12V 20Ah. Notre aspirateur devrait également être un aspirateur 12V DC. Si vous ne savez pas où en trouver un, vous pouvez visiter eBay ou Amazon pour les aspirateurs de nettoyage de voiture.
Nous utiliserons le même que celui indiqué dans l'image ci-dessus.
Pilote de moteur (L293D):
Un pilote de moteur est un module intermédiaire entre Arduino et le moteur. En effet, le microcontrôleur Arduino ne sera pas en mesure de fournir le courant nécessaire au moteur pour le faire fonctionner et peut simplement fournir 40 mA, par conséquent, tirer plus de courant endommagera le contrôleur de manière permanente. Nous déclenchons donc le pilote du moteur qui à son tour contrôle le moteur.
Nous utiliserons le circuit intégré de pilote de moteur L293D qui pourra fournir jusqu'à 1A, par conséquent, ce pilote obtiendra les informations d'Arduino et fera fonctionner le moteur comme vous le souhaitez.
C'est ça!! J'ai donné la plupart des informations cruciales, mais avant de commencer à construire le robot, il est recommandé de consulter la fiche technique du L293D et de l'Arduino. Si vous avez des doutes ou des problèmes, vous pouvez nous contacter via la section commentaires.
Construction et test du robot:
L'aspirateur est la partie la plus cruciale du placement du robot. Il doit être placé à un angle incliné comme indiqué sur l'image, afin qu'il puisse fournir une action de vide appropriée. L'aspirateur n'est pas contrôlé par l' Arduino. Une fois que vous allumez le robot, l'aspirateur est également activé.
Un processus fatigant de construction de notre robot est les travaux en bois. Nous devons sculpter notre bois et percer des trous pour placer les capteurs et l'aspirateur.
Il est recommandé de tester votre robot avec le code suivant une fois que vous avez arrangé le moteur et le pilote du moteur, avant de connecter les capteurs.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, SORTIE); pinMode (10, SORTIE); pinMode (11, SORTIE); pinMode (12, SORTIE); } boucle void () {délai (1000); Serial.print ("forward"); digitalWrite (9, HIGH); digitalWrite (10, FAIBLE); digitalWrite (11, HIGH); digitalWrite (12, FAIBLE); retard (500); Serial.print ("en arrière"); digitalWrite (9, FAIBLE); digitalWrite (10, HAUT); digitalWrite (11, FAIBLE); digitalWrite (12, HIGH); }
Si tout fonctionne correctement, vous pouvez connecter les capteurs à Arduino comme indiqué dans le schéma de circuit et utiliser le code complet donné à la fin. Comme vous pouvez le voir, j'ai monté un capteur à ultrasons à l'avant et deux capteurs IR sur les deux côtés du robot. Le dissipateur thermique est installé sur le L293D juste au cas où le CI chauffe rapidement.
Vous pouvez également ajouter quelques pièces supplémentaires comme celle-ci
Ceci est un arrangement de balayage qui peut être placé aux deux extrémités de la partie avant qui poussera la poussière le long des côtés dans la zone d'aspiration.
De plus, vous avez également la possibilité de créer une version plus petite de ce robot aspirateur comme celle-ci
Ce robot plus petit est fabriqué sur du carton et fonctionne sur la carte de développement ATMega16. La partie aspirateur a été réalisée à l'aide d'un ventilateur BLDC et enfermée dans une boîte. Vous pouvez l'adopter si vous souhaitez maintenir votre budget bas. Cette idée fonctionne aussi mais ce n'est pas efficace.
Schéma:
Le code de ce robot aspirateur se trouve dans la section Code ci-dessous. Une fois la connexion établie et le programme vidé dans Arduino, votre robot est prêt à passer à l'action. Le fonctionnement du code est expliqué à l'aide des commentaires. Si vous voulez voir ce robot en action, regardez la vidéo ci-dessous.
De plus, je prévois également d'imprimer complètement les pièces en 3D dans sa prochaine version. Je vais également ajouter quelques fonctionnalités intéressantes et des algorithmes complexes afin qu'il couvre toute la surface du tapis et qu'il soit facile à manipuler et de taille compacte. Alors restez à l'écoute pour les futures mises à jour.