DIY Vacuum Robot: 20 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este é o meu primeiro Vacuum Robot, cujo objetivo principal é permitir que qualquer pessoa tenha um robô de limpeza sem pagar tanto dinheiro, para aprender como eles funcionam, para construir um robô legal que você possa modificar, atualizar e programar o quanto quiser e, claro, aspirar toda aquela penugem irritante.

Este projeto pretende ser o mais fácil de construir possível, uma vez que todos os elementos e peças são fáceis de encontrar no Digikey, eBay, Amazon, etc.

Todo o chassis foi desenhado em Solidworks para que pudesse ser impresso em 3D.

Atualmente ele usa um Arduino Uno (se você não gosta muito dele pode facilmente trocá-lo por outro microcontrolador, decidi usá-lo já que meu objetivo é que qualquer pessoa possa realmente construí-lo), motores de micro-metal, hélice de ventoinha, sensores infravermelhos e respectivos módulos de driver.

Outro morde a poeira!

Etapa 1: Materiais

Assim, primeiro irei definir todos os materiais que utilizei e depois irei sugerir outras opções com um comportamento semelhante.

Controladores:

• 1 placa Arduino Uno (ou similar) (DigiKey)
• 1 x Módulo de driver FET MOS IRF520 (Aliexpress)
• 1 x H-bridge L298 Dual Motor Driver (Aliexpress)

Atuadores:

• 2 x motoredutor de micro metal HP 6V 298: 1 (DigiKey)
• 1 x par de suporte de motor de engrenagem de micro metal (Pololu)
• 1 x par de roda 42 × 19 mm (DigiKey)
• 1 x Ventilador Ventilador AVC BA10033B12G 12V ou semelhante (motor BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Sensores:

2 x Sensor de distância afiado GP2Y0A41SK0F (4 - 30 cm) (DigiKey)

Poder:

• 1 x ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x carregador de bateria LiPo 3s (Amazon-Charger)
• 1 x resistor de 1k Ohm
• 1 x 2k Ohm pequeno potenciômetro

impressao 3D:

• Impressora 3D com tamanho mínimo de impressão de 21 L x 21 W cm.
• PLA Fillament ou similar.
• Se você não tiver, você pode imprimir seu arquivo em 3DHubs.

Outros materiais:

• 20 x parafusos M3 com (3 mm de diâmetro)
• 20 x porcas M3
• Parafusos 2 x # 8-32 x 2 IN com porcas e arruela.
• 1 x filtro de saco de vácuo (tipo de pano)
• 1 x rodízio de bola com bola de plástico ou metal de 3/4 ″ (Pololu)
• 2 botões (Aliexpress)
• 1 x interruptor liga / desliga

Ferramentas:

• Chave de fenda
• Ferro de solda
• Alicate
• Tesoura
• Cabo (3m)

Etapa 2: Como funciona?

A maioria dos aspiradores possui motor com ventilador. Conforme as pás do ventilador giram, elas forçam o ar para frente, em direção à porta de exaustão. Na porta de exaustão possui um filtro que evita que as partículas de poeira sejam lançadas novamente.

Como funciona um robô a vácuo?

O princípio é bastante semelhante, mas como você pode ver na segunda foto, o motor do ventilador está na última etapa, o que significa que a poeira não é conduzida por ele. O ar que está sendo sugado é primeiro filtrado e, em seguida, empurrado para a porta de exaustão.

A principal diferença entre cada um dos aspiradores é que o robô possui um microcontrolador e sensores que permitem ao robô tomar decisões para que possa aspirar sua sala de forma autônoma. A maioria dos robôs a vácuo hoje em dia tem algoritmos muito bons embutidos, por exemplo, eles podem mapear sua sala para que possam planejar um caminho e realizar uma limpeza mais rápida. Eles também têm outros recursos como escovas laterais, detecção de colisão, retorno à base de carga, etc.

Etapa 3: Sobre os ingredientes …

Como falei no início, vou explicar o máximo que puder para que todos possam entender, mas se você já conhece o básico, fique à vontade para pular esta etapa.

O fã

O mais importante de um vácuo é escolher o ventilador apropriado com um CFM decente (Airflow pés cúbicos por minuto), é a força desse fluxo de ar em uma superfície que pega a sujeira e a move para o saco de pó ou recipiente. Portanto, quanto mais fluxo de ar, melhor será a capacidade de limpeza do aspirador de pó [BestVacuum.com]. A maioria dos aspiradores grandes usa mais de 60 CFM, mas como estamos usando uma bateria pequena, estamos ok com pelo menos 35 CFM. A ventoinha AVC que vou usar tem 38 CFM [AVC link] e na verdade tem muita potência, mas dá para usar qualquer com as mesmas dimensões (veja a figura 1).

O Motorista do Ventilador

Como precisamos de uma forma de controlar sempre que o Ventilador está ligado ou desligado, precisamos de um Driver. Vou usar o MOS-FET IRF520 que funciona basicamente como uma chave, sempre que receber um sinal do microntrolador irá fornecer a tensão de entrada para a saída (Ventilador). (Ver figura 2)

The H-Bridge

Para os motores precisaremos de algo um pouco diferente do driver do Fan, pois agora precisaremos controlar a direção de cada motor. A ponte H é um conjunto de transistros que nos permite controlar o fluxo da corrente e, controlando isso, seremos capazes de controlar a direção dos motores. O L298 é uma ponte H bastante decente que pode fornecer 2A por canal, então para nossos motores será perfeito! Outro exemplo é o L293D, mas ele só nos dá 800mA por canal. (A imagem 3 mostra o conceito de uma ponte H)

Etapa 4: O Design

O desenho do robô foi feito em SolidWorks, é composto por 8 arquivos.

Esta etapa foi a mais demorada, pois todo o robô foi feito do zero considerando o pára-choque, o recipiente, o filtro, etc.

O tamanho total do robô é 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Etapa 5: impressão 3D

Grande Prêmio no Concurso de Robótica 2017

Segundo prêmio no Design Now: In Motion Contest