Robot de vacío de bricolaje: 20 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este es mi primer robot de vacío, cuyo objetivo principal es permitir que cualquiera tenga un robot de limpieza sin tener que pagar tanto dinero, aprender cómo funcionan, construir un robot agradable que puedas modificar, actualizar y programar tanto como quieras., y por supuesto para aspirar toda esa molesta pelusa.

Este proyecto está destinado a ser lo más fácil de construir posible, ya que todos los elementos y partes son fáciles de encontrar en Digikey, eBay, Amazon, etc.

Todo el chasis se diseñó en Solidworks para que pudiera imprimirse en 3D.

Actualmente usa un Arduino Uno (si no te gusta demasiado puedes cambiarlo fácilmente por otro microcontrolador, decidí usar esto ya que mi objetivo es que cualquiera pueda construirlo), motores de micro-metal, hélice de ventilador, sensores infrarrojos y los respectivos módulos de controlador.

¡Otro que muerde el polvo!

Paso 1: Materiales

Entonces, primero definiré todos los materiales que utilicé y luego sugeriré otras opciones con un comportamiento similar.

Controladores:

• 1 x placa Arduino Uno (o similar) (DigiKey)
• 1 x módulo de controlador IRF520 MOS FET (Aliexpress)
• 1 x controlador de motor dual H-bridge L298 (Aliexpress)

Actuadores:

• 2 x Micro motorreductor de metal HP 6V 298: 1 (DigiKey)
• 1 x par de soportes de motorreductor de metal micro (Pololu)
• 1 x par de ruedas 42 × 19 mm (DigiKey)
• 1 x Ventilador AVC BA10033B12G 12V o similar (motor BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Sensores:

2 x Sensor de distancia nítido GP2Y0A41SK0F (4-30 cm) (DigiKey)

Poder:

• 1 paquete de Lipo ZIPPY Compact 1300mAh 3S 25C (HobbyKing)
• 1 x cargador de batería LiPo 3s (cargador de Amazon)
• Resistencia de 1 x 1k Ohm
• 1 potenciómetro pequeño de 2 k Ohm

Impresión 3d:

• Impresora 3D con un tamaño mínimo de impresión de 21 L x 21 W cm.
• Relleno PLA o similar.
• Si no lo tiene, puede imprimir su archivo en 3DHubs.

Otros materiales:

• 20 tornillos M3 con (3 mm de diámetro)
• 20 x tuercas M3
• 2 pernos # 8-32 x 2 IN con tuercas y arandelas.
• 1 x filtro de bolsa de vacío (tipo tela)
• 1 x Rueda de bola con bola de plástico o metal de 3/4 ″ (Pololu)
• 2 botones (Aliexpress)
• 1 x interruptor de encendido / apagado

Instrumentos:

• Destornillador
• Soldador
• Alicates
• Tijeras
• Cable (3 m)

Paso 2: ¿Cómo funciona?

La mayoría de las aspiradoras tienen un motor con ventilador. A medida que las aspas del ventilador giran, empujan el aire hacia adelante, hacia el puerto de escape. En el puerto de escape tiene un filtro que evita que las partículas de polvo se vuelvan a tirar.

¿Cómo funciona un robot aspirador?

El principio es bastante similar, pero como puede ver en la segunda imagen, el motor del ventilador está en el último paso, lo que significa que el polvo no pasa a través de él. El aire que se está succionando se filtra primero y luego se empuja hacia el puerto de escape.

La principal diferencia entre cada una de las aspiradoras es que la del robot tiene un microcontrolador y sensores que le permiten al robot tomar decisiones para que pueda aspirar tu habitación de forma autónoma. La mayoría de los robots aspiradores de hoy en día tienen algoritmos realmente agradables incorporados, por ejemplo, pueden mapear su habitación para que puedan planificar un camino y realizar una limpieza más rápida. También tienen otras características como cepillos laterales, detección de colisiones, retorno a su base de carga, etc.

Paso 3: Acerca de los ingredientes …

Como dije al principio, voy a explicar todo lo que pueda para que cualquiera pueda entender, pero si ya conoce los conceptos básicos, no dude en omitir este paso.

El admirador

Lo más importante de una aspiradora es elegir el ventilador adecuado con un CFM decente (flujo de aire en pies cúbicos por minuto), es la fuerza de este flujo de aire a través de una superficie la que recoge la suciedad y la mueve a la bolsa o contenedor para el polvo. Por lo tanto, cuanto mayor sea el flujo de aire, mejor será la capacidad de limpieza de la aspiradora [BestVacuum.com]. La mayoría de las aspiradoras grandes usan más de 60 CFM, pero como estamos usando una batería pequeña, estamos bien con al menos 35 CFM. El ventilador AVC que usaré tiene 38 CFM [enlace AVC] y en realidad tiene mucha potencia, pero puedes usar cualquiera con las mismas dimensiones (Ver imagen 1).

El conductor del ventilador

Dado que necesitamos una forma de controlar cuando el ventilador está encendido o apagado, necesitamos un controlador. Usaré el MOS-FET IRF520 que básicamente funciona como un interruptor, siempre que reciba una señal del microcontrolador suministrará el voltaje de entrada a la salida (Ventilador) (Ver imagen 2).

El puente H

Para los motores, necesitaremos algo un poco diferente del controlador del ventilador, ya que ahora necesitaremos controlar la dirección de cada motor. El puente H es un conjunto de transistros que nos permite controlar el flujo de corriente y, al controlarlo, podremos controlar la dirección de los motores. El L298 es un puente en H bastante decente que puede suministrar 2 A por canal, por lo que para nuestros motores será perfecto. Otro ejemplo es el L293D pero eso solo nos da 800mA por canal. (La imagen 3 muestra el concepto de puente en H)

Paso 4: el diseño

El diseño del robot se realizó en SolidWorks, consta de 8 archivos.

Este paso fue el que más tiempo consumió ya que todo el robot se hizo desde cero considerando el parachoques, el contenedor, el filtro, etc.

El tamaño total del robot es de 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Paso 5: impresión 3d

Gran Premio en el Concurso de Robótica 2017

Segundo premio en el concurso Design Now: In Motion