Xin chào các bạn, bạn là người mới tham gia vào thế giới Robotics hay Electronic? HOẶC Bạn đang tìm kiếm một dự án đơn giản nhưng mạnh mẽ để khiến bạn bè và giáo viên của bạn ấn tượng? Sau đó, đây là nơi.
Trong dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng sức mạnh của Hệ thống nhúng và Điện tử để tạo ra rô-bốt của riêng chúng tôi có thể giúp chúng tôi giữ nhà hoặc nơi làm việc của chúng tôi gọn gàng và ngăn nắp. Robot này là Máy hút bụi bốn bánh đơn giản có thể tránh chướng ngại vật và hút bụi sàn một cách thông minh cùng một lúc. Ý tưởng được lấy cảm hứng từ Robot hút bụi nổi tiếng Roomba được thể hiện trong hình ảnh dưới đây.
Ý tưởng của chúng tôi là tạo ra một robot đơn giản ngay từ đầu có thể tự động tránh các chướng ngại vật trong khi lau sàn. Tin tôi đi, mọi người rất vui !!
Vật liệu và thành phần bắt buộc:
Được rồi, vậy bây giờ chúng tôi đã có trong đầu Ý tưởng về Robot lau sàn tự động và chúng tôi biết mình đang làm gì. Vì vậy, hãy xem nơi chúng ta nên bắt đầu thực hiện của mình. Để chế tạo một robot theo ý tưởng của chúng tôi, trước tiên chúng tôi cần quyết định những điều sau:
- Loại vi điều khiển
- Yêu cầu cảm biến
- Động cơ yêu cầu
- Vật liệu khung robot
- Dung lượng pin
Bây giờ, chúng ta hãy quyết định từng điểm đã đề cập ở trên. Bằng cách này, sẽ rất hữu ích cho bạn khi không chỉ chế tạo robot lau nhà này mà còn bất kỳ robot nào khác phù hợp với trí tưởng tượng của bạn.
Loại vi điều khiển:
Chọn Bộ vi điều khiển là một nhiệm vụ rất quan trọng, vì bộ điều khiển này sẽ hoạt động như bộ não của robot của bạn. Hầu hết các dự án DIY được thực hiện xung quanh Arduino và Raspberry Pi, nhưng không nhất thiết phải giống nhau. Không có Vi điều khiển cụ thể nào mà bạn có thể làm việc. Tất cả phụ thuộc vào yêu cầu và chi phí.
Giống như Máy tính bảng không thể được thiết kế trên Vi điều khiển 8 bit và không có giá trị sử dụng ARM cortex m4 để thiết kế một máy tính điện tử.
Việc lựa chọn bộ vi điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào các yêu cầu của sản phẩm:
1. Đầu tiên các yêu cầu kỹ thuật được xác định như số lượng chân I / O cần thiết, kích thước flash, số lượng / loại giao thức giao tiếp, bất kỳ tính năng đặc biệt nào, v.v.
2. Sau đó, danh sách bộ điều khiển được chọn theo yêu cầu kỹ thuật. Danh sách này chứa các bộ điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau. Nhiều bộ điều khiển ứng dụng cụ thể có sẵn.
3. Sau đó, một bộ điều khiển được hoàn thiện dựa trên chi phí, tính khả dụng và hỗ trợ từ nhà sản xuất.
Nếu bạn không muốn làm nhiều việc nặng và chỉ muốn tìm hiểu những kiến thức cơ bản về vi điều khiển và sau đó đi sâu vào nó, thì bạn có thể chọn Arduino. Trong dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng Arduino. Trước đây chúng tôi đã tạo ra nhiều loại Robot bằng Arduino:
- Robot điều khiển DTMF sử dụng Arduino
- Robot theo dòng sử dụng Arduino
- Robot điều khiển bằng máy tính sử dụng Arduino
- Robot điều khiển WiFi bằng Arduino
- Robot điều khiển bằng cử chỉ bằng tay dựa trên gia tốc kế sử dụng Arduino
- Ô tô đồ chơi điều khiển bằng Bluetooth sử dụng Arduino
Yêu cầu cảm biến:
Có rất nhiều cảm biến có sẵn trên thị trường, mỗi loại có cách sử dụng riêng. Mỗi robot được nhập thông qua một bộ cảm biến, chúng hoạt động như các cơ quan cảm giác cho Robot. Trong trường hợp của chúng tôi, robot của chúng tôi có thể phát hiện chướng ngại vật và tránh chúng.
Có rất nhiều cảm biến thú vị khác mà chúng tôi sẽ sử dụng trong các dự án tương lai của mình, nhưng bây giờ chúng ta hãy tập trung vào cảm biến IR và cảm biến Mỹ (Cảm biến siêu âm) vì hai người này sẽ cung cấp tầm nhìn cho chiếc xe hơi của chúng tôi. Kiểm tra hoạt động của cảm biến IR tại đây. Dưới đây là hình ảnh của Mô-đun cảm biến hồng ngoại và Cảm biến siêu âm:
Cảm biến siêu âm bao gồm hai mắt tròn, trong đó một mắt được sử dụng để truyền tín hiệu Hoa Kỳ và mắt kia để nhận các tia Hoa Kỳ. Thời gian các tia sáng truyền đi và nhận lại được tính toán bởi bộ vi điều khiển. Bây giờ, vì thời gian và tốc độ của âm thanh đã được biết, chúng ta có thể tính khoảng cách bằng công thức sau.
- Khoảng cách = Thời gian x Tốc độ âm thanh chia cho 2
Giá trị được chia cho hai vì tia đi tới và lùi bao phủ cùng một khoảng cách. Giải thích chi tiết về việc sử dụng cảm biến siêu âm được đưa ra ở đây.
Động cơ yêu cầu:
Có khá nhiều loại động cơ được sử dụng trong lĩnh vực robot, loại được sử dụng nhiều nhất là động cơ Bước và động cơ Servo. Vì dự án này không có bất kỳ thiết bị truyền động hoặc bộ mã hóa quay phức tạp nào nên chúng tôi sẽ sử dụng Động cơ PMDC bình thường. Nhưng pin của chúng tôi hơi cồng kềnh và nặng, do đó chúng tôi sử dụng bốn động cơ để điều khiển robot của chúng tôi, cả bốn đều là động cơ PMDC giống nhau. Nhưng bạn nên đặt thành động cơ bước và động cơ servo khi bạn đã cảm thấy thoải mái với động cơ PMDC.
Vật liệu khung robot:
Là một sinh viên hoặc người có sở thích, phần khó nhất trong khi chế tạo rô bốt là chuẩn bị khung cho rô bốt của chúng ta. Vấn đề là với sự sẵn có của các công cụ và vật liệu. Vật liệu lý tưởng nhất cho dự án này sẽ là Acrylic, nhưng nó cần có máy khoan và các công cụ khác để làm việc với nó. Do đó gỗ được chọn để mọi người có thể làm việc trên nó một cách dễ dàng.
Vấn đề này đã hoàn toàn biến mất khỏi lĩnh vực này sau khi máy in 3D ra đời. Tôi đang lên kế hoạch in 3D các bộ phận vào một ngày nào đó và cập nhật cho bạn những bộ phận tương tự. Vì vậy, bây giờ chúng ta hãy sử dụng các tấm gỗ để xây dựng robot của chúng ta.
Dung lượng pin:
Lựa chọn dung lượng pin nên là công việc cuối cùng của chúng tôi vì nó hoàn toàn phụ thuộc vào khung và động cơ của bạn. Ở đây pin của chúng tôi sẽ dẫn động một máy hút bụi sử dụng khoảng 3-5A và bốn động cơ PMDC. Do đó, chúng tôi sẽ yêu cầu một pin nặng. Tôi đã chọn 12V 20Ah SLAB (Ắc quy axit chì kín) và nó khá cồng kềnh khiến robot của chúng tôi có bốn động cơ PMDC để kéo anh chàng cồng kềnh này.
Bây giờ chúng tôi đã chọn tất cả các Thành phần Bắt buộc của chúng tôi, hãy liệt kê chúng xuống
- Tấm gỗ cho khung xe
- IR và cảm biến Hoa Kỳ
- Máy hút bụi chạy bằng dòng điện một chiều
- Arduino Uno
- Ắc quy 12V 20Ah
- IC điều khiển động cơ (L293D)
- Công cụ làm việc
- Kết nối dây
- Năng lượng nhiệt tình học hỏi và làm việc.
Hầu hết các thành phần của chúng tôi được đề cập trong phần mô tả ở trên, tôi sẽ giải thích những phần bên trái bên dưới.
Máy hút bụi DC:
Vì robot của chúng tôi chạy trên hệ thống DC 12V 20Ah. Máy hút bụi của chúng ta cũng phải là máy hút bụi DC 12V. Nếu bạn phân vân không biết mua ở đâu thì bạn có thể truy cập eBay hoặc Amazon để mua máy hút bụi làm sạch ô tô.
Chúng tôi sẽ sử dụng giống như trong hình trên.
Trình điều khiển động cơ (L293D):
Trình điều khiển động cơ là một mô-đun trung gian giữa Arduino và Động cơ. Điều này là do vi điều khiển Arduino sẽ không thể cung cấp dòng điện cần thiết cho động cơ hoạt động và chỉ có thể cung cấp 40mA, do đó việc rút thêm dòng điện sẽ làm hỏng bộ điều khiển vĩnh viễn. Vì vậy, chúng tôi kích hoạt trình điều khiển động cơ để lần lượt điều khiển động cơ.
Chúng tôi sẽ sử dụng IC điều khiển động cơ L293D có thể cung cấp lên đến 1A, do đó trình điều khiển này sẽ lấy thông tin từ Arduino và làm cho động cơ hoạt động như mong muốn.
Đó là nó!! Tôi đã đưa ra hầu hết các thông tin quan trọng nhưng trước khi bắt đầu xây dựng robot, chúng tôi khuyên bạn nên xem qua biểu dữ liệu của L293D và Arduino. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ hoặc vấn đề, bạn có thể liên hệ với chúng tôi thông qua phần bình luận.
Xây dựng và thử nghiệm Robot:
Máy hút bụi là bộ phận quan trọng nhất trong việc bố trí Robot. Nó phải được đặt ở góc nghiêng như trong hình, để nó có thể tạo ra tác động chân không thích hợp. Máy hút bụi không được điều khiển bởi Arduino. Khi bạn bật nguồn rô-bốt, máy hút bụi cũng được bật.
Một quá trình mệt mỏi khi chế tạo Robot của chúng tôi là các tác phẩm bằng gỗ. Chúng tôi phải đẽo gỗ và khoan một số lỗ để đặt các cảm biến và máy hút bụi.
Bạn nên Kiểm tra Lái xe Robot của mình bằng mã sau khi bạn sắp xếp Trình điều khiển Mô tơ và Mô tơ, trước khi kết nối các Cảm biến.
void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (10, OUTPUT); pinMode (11, OUTPUT); pinMode (12, OUTPUT); } void loop () {delay (1000); Serial.print ("chuyển tiếp"); digitalWrite (9, CAO); digitalWrite (10, THẤP); digitalWrite (11, CAO); digitalWrite (12, THẤP); chậm trễ (500); Serial.print ("lùi"); digitalWrite (9, THẤP); digitalWrite (10, CAO); digitalWrite (11, THẤP); digitalWrite (12, CAO); }
Nếu mọi thứ hoạt động tốt thì bạn có thể kết nối các cảm biến với Arduino như được hiển thị trong Sơ đồ mạch và sử dụng Mã đầy đủ được đưa ra ở cuối. Như bạn có thể thấy, tôi đã gắn một cảm biến Siêu âm ở phía trước và hai cảm biến IR ở cả hai bên của robot. Bộ tản nhiệt được lắp vào L293D đề phòng trường hợp vi mạch nóng lên nhanh.
Bạn cũng có thể thêm một vài phần bổ sung như phần này
Đây là một Bố trí quét có thể được đặt ở cả hai đầu của phần phía trước sẽ đẩy bụi dọc theo hai bên vào khu vực hút.
Hơn nữa, bạn cũng có tùy chọn chế tạo Phiên bản nhỏ hơn của Robot hút bụi như thế này
Robot nhỏ hơn này được làm trên bìa cứng và chạy trên bảng phát triển ATMega16. Phần máy hút bụi được thực hiện bằng cách sử dụng quạt BLDC và được đóng trong hộp. Bạn có thể áp dụng điều này nếu bạn muốn giữ ngân sách của mình ở mức thấp. Ý tưởng này cũng có hiệu quả nhưng không hiệu quả.
Sơ đồ mạch:
Bạn có thể tìm thấy mã cho Robot hút bụi này trong Phần mã bên dưới. Sau khi kết nối xong và chương trình được đưa vào Arduino, rô bốt của bạn đã sẵn sàng hoạt động. Hoạt động của mã được giải thích bằng cách sử dụng các nhận xét. Nếu bạn muốn xem robot này hoạt động, hãy xem Video bên dưới.
Hơn nữa, tôi cũng đang có kế hoạch In 3D hoàn toàn các phần trong phiên bản tiếp theo của nó. Tôi cũng sẽ bổ sung một số tính năng thú vị và các thuật toán phức tạp để nó bao phủ toàn bộ diện tích thảm và dễ dàng xử lý và kích thước nhỏ gọn. Vì vậy, hãy theo dõi các bản cập nhật trong tương lai.