Hola chicos, ¿son novatos en el mundo de la robótica o la electrónica? O ¿Está buscando un proyecto simple pero poderoso para impresionar a sus amigos y maestros? Entonces este es el lugar.
En este proyecto usaremos el poder de los sistemas integrados y la electrónica para hacer nuestro propio robot que podría ayudarnos a mantener nuestro hogar o lugar de trabajo limpio y ordenado. Este robot es una simple aspiradora de cuatro ruedas que podría evitar obstáculos y aspirar el piso al mismo tiempo. La idea está inspirada en la famosa aspiradora Robot Roomba que se muestra en la imagen de abajo.
Nuestra idea es hacer un robot simple desde cero que pueda evitar automáticamente los obstáculos mientras limpia el piso. Créanme, gente, ¡es divertido!
Material y componentes necesarios:
Bien, ahora tenemos en mente la idea de nuestro robot limpiador automático de pisos y sabemos lo que estamos haciendo. Así que veamos dónde deberíamos comenzar nuestra ejecución. Para construir un robot de nuestra idea, primero tendríamos que decidir lo siguiente:
- Tipo de microcontrolador
- Se requieren sensores
- Motores requeridos
- Material del chasis del robot
- Capacidad de la batería
Ahora, decidamos sobre cada uno de los puntos mencionados anteriormente. De esta manera, será útil para usted no solo construir este robot de limpieza del hogar, sino también cualquier otro robot que llame su imaginación.
Tipo de microcontrolador:
Seleccionar el microcontrolador es una tarea muy importante, ya que este controlador actuará como el cerebro de su robot. La mayoría de los proyectos de bricolaje se realizan en torno a Arduino y Raspberry Pi, pero no tiene por qué ser el mismo. No existe un microcontrolador específico en el que pueda trabajar. Todo depende del requisito y el costo.
Como una tableta, no se puede diseñar en un microcontrolador de 8 bits y no vale la pena usar ARM cortex m4 para diseñar una calculadora electrónica.
La selección del microcontrolador depende totalmente de los requisitos del producto:
1. En primer lugar, se identifican los requisitos técnicos como el número de pines de E / S necesarios, el tamaño del flash, el número / tipo de protocolos de comunicación, cualquier característica especial, etc.
2. A continuación, se selecciona la lista de controladores según los requisitos técnicos. Esta lista contiene controladores de diferentes fabricantes. Hay disponibles muchos controladores para aplicaciones específicas.
3. Luego, se finaliza un controlador en función del costo, la disponibilidad y el soporte del fabricante.
Si no quieres hacer mucho trabajo pesado y solo quieres aprender los conceptos básicos de los microcontroladores y luego profundizar en ellos, entonces puedes elegir Arduino. En este proyecto usaremos un Arduino. Anteriormente hemos creado muchos tipos de Robots usando Arduino:
- Robot controlado por DTMF usando Arduino
- Robot seguidor de línea usando Arduino
- Robot controlado por computadora usando Arduino
- Robot controlado por WiFi usando Arduino
- Robot controlado por gestos manuales basado en acelerómetro usando Arduino
- Coche de juguete controlado por Bluetooth usando Arduino
Sensores necesarios:
Hay muchos sensores disponibles en el mercado, cada uno con su propio uso. Cada robot recibe información a través de un sensor, actúan como los órganos sensoriales del robot. En nuestro caso, nuestro robot debería poder detectar obstáculos y evitarlos.
Hay muchos otros sensores geniales que usaremos en nuestros proyectos futuros, pero ahora centrémonos en el sensor de infrarrojos y en los EE. UU. (Sensor ultrasónico), ya que estos dos muchachos proporcionarán la visión de nuestro automóvil robotizado. Vea el funcionamiento del sensor de infrarrojos aquí. A continuación se muestran imágenes del módulo de sensor de infrarrojos y el sensor ultrasónico:
El sensor ultrasónico consta de dos ojos circulares de los cuales uno se utiliza para transmitir la señal de EE. UU. Y el otro para recibir los rayos de EE. UU. El microcontrolador calcula el tiempo que tardan los rayos en transmitirse y recibir de vuelta. Ahora, como se conoce el tiempo y la velocidad del sonido, podemos calcular la distancia mediante las siguientes fórmulas.
- Distancia = tiempo x velocidad del sonido dividido por 2
El valor se divide por dos ya que el rayo viaja hacia adelante y hacia atrás cubriendo la misma distancia. Aquí se proporciona una explicación detallada del uso del sensor ultrasónico.
Motores requeridos:
Hay muchos motores utilizados en el campo de la robótica, los más utilizados son el motor paso a paso y el servomotor. Dado que este proyecto no tiene actuadores ni codificadores giratorios complicados, utilizaremos un motor PMDC normal. Pero nuestra batería es un poco voluminosa y pesada, por lo que usamos cuatro motores para impulsar nuestro robot, los cuatro son los mismos motores PMDC. Pero es aconsejable configurar motores paso a paso y servomotores una vez que se sienta cómodo con los motores PMDC.
Material del chasis del robot:
Como estudiante o aficionado, la parte más difícil al hacer un robot es preparar el chasis de nuestro robot. El problema está en la disponibilidad de herramientas y material. El material más ideal para este proyecto será el acrílico, pero requiere perforadoras y otras herramientas para trabajar con él. Por eso se elige la madera para que todo el mundo pueda trabajar en ella con facilidad.
Este problema ha desaparecido totalmente del campo después de la introducción de las impresoras 3D. Estoy planeando imprimir piezas en 3D algún día y actualizarlas con las mismas. Entonces, por ahora, usemos láminas de madera para construir nuestro robot.
Capacidad de la batería:
Seleccionar la capacidad de la batería debería ser nuestra última parte del trabajo porque depende puramente de su chasis y motores. Aquí nuestra batería debe impulsar una aspiradora que consume alrededor de 3-5 A y cuatro motores PMDC. Por lo tanto, necesitaremos una batería pesada. He elegido 12V 20Ah SLAB (batería de plomo-ácido sellada) y es bastante voluminoso, lo que hace que nuestro robot tenga cuatro motores PMDC para tirar de este tipo voluminoso.
Ahora que hemos seleccionado todos nuestros componentes necesarios lista les permite bajar
- Láminas de madera para chasis
- Sensores de infrarrojos y EE. UU.
- Aspiradora que funciona con corriente continua
- Arduino Uno
- Batería de 12V 20Ah
- Controlador de motor IC (L293D)
- Herramientas de trabajo
- Cables de conexión
- Energía entusiasta para aprender y trabajar.
La mayoría de nuestros componentes están cubiertos en la descripción anterior, explicaré los que faltan a continuación.
Aspirador DC:
Dado que nuestro robot funciona con un sistema de CC de 12V 20Ah. Nuestra aspiradora también debería ser una aspiradora de 12V DC. Si no sabe dónde conseguir uno, puede visitar eBay o Amazon para obtener aspiradoras de limpieza de automóviles.
Usaremos lo mismo que se muestra en la imagen de arriba.
Controlador de motor (L293D):
Un controlador de motor es un módulo intermedio entre Arduino y el motor. Esto se debe a que el microcontrolador Arduino no podrá suministrar la corriente requerida para que el motor funcione y solo puede suministrar 40mA, por lo tanto, consumir más corriente dañará el controlador de forma permanente. Entonces activamos el controlador del motor que a su vez controla el motor.
Usaremos L293D Motor Driver IC que podrá suministrar hasta 1A, por lo tanto, este controlador obtendrá la información de Arduino y hará que el motor funcione como se desee.
¡¡Eso es!! He proporcionado la mayor parte de la información crucial, pero antes de comenzar a construir el robot, se recomienda revisar la hoja de datos de L293D y Arduino. Si tienes alguna duda o problema puedes contactarnos a través de la sección de comentarios.
Construyendo y probando el robot:
La aspiradora es la parte más crucial en la colocación del robot. Debe colocarse en ángulo inclinado como se muestra en la imagen, para que pueda proporcionar una acción de vacío adecuada. La aspiradora no está controlada por Arduino. Una vez que enciende el robot, la aspiradora también se enciende.
Un proceso agotador de construcción de nuestro robot son los trabajos de madera. Tenemos que tallar nuestra madera y perforar unos agujeros para colocar los sensores y la aspiradora.
Se recomienda realizar una prueba de conducción de su robot con el siguiente código una vez que haya dispuesto el motor y el controlador del motor, antes de conectar los sensores.
configuración vacía () {Serial.begin (9600); pinMode (9, SALIDA); pinMode (10, SALIDA); pinMode (11, SALIDA); pinMode (12, SALIDA); } bucle vacío () {retraso (1000); Serial.print ("adelante"); escritura digital (9, ALTA); digitalWrite (10, BAJO); digitalWrite (11, ALTO); digitalWrite (12, BAJO); retraso (500); Serial.print ("hacia atrás"); digitalWrite (9, BAJO); escritura digital (10, ALTA); digitalWrite (11, BAJO); escritura digital (12, ALTA); }
Si todo funciona bien, puede conectar los sensores con Arduino como se muestra en el Diagrama de circuito y usar el código completo que se proporciona al final. Como puede ver, he montado un sensor ultrasónico en la parte delantera y dos sensores IR en ambos lados del robot. El disipador de calor está instalado en el L293D en caso de que el IC se caliente rápidamente.
También puede agregar algunas piezas adicionales como esta
Este es un arreglo de barrido que se puede colocar en ambos extremos de la parte frontal que empujará el polvo a lo largo de los lados hacia el área de succión.
Además, también tiene la opción de hacer una versión más pequeña de este robot de limpieza al vacío como este
Este robot más pequeño está hecho en cartón y se ejecuta en la placa de desarrollo ATMega16. La parte de la aspiradora se realizó utilizando un ventilador BLDC y se adjuntó en una caja. Puede adoptar esto si desea mantener su presupuesto bajo. Esta idea también funciona, pero no es eficiente.
Diagrama de circuito:
El código para este robot aspirador se puede encontrar en la sección de códigos a continuación. Una vez que se realiza la conexión y el programa se descarga en Arduino, su robot está listo para entrar en acción. El funcionamiento del código se explica mediante los comentarios. Si desea ver este robot en acción, consulte el video a continuación.
Además, también estoy planeando imprimir completamente en 3D las piezas en su próxima versión. También voy a agregar algunas características interesantes y algoritmos complejos para que cubra toda el área de la alfombra y sea fácil de manejar y de tamaño compacto. Así que estad atentos a futuras actualizaciones.