หุ่นยนต์ดูดฝุ่น DIY: 20 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

นี่คือหุ่นยนต์ดูดฝุ่นตัวแรกของฉัน ซึ่งมีจุดประสงค์หลักเพื่อให้ทุกคนมีหุ่นยนต์ทำความสะอาดโดยไม่ต้องจ่ายเงินจำนวนมาก เพื่อเรียนรู้วิธีการทำงาน สร้างหุ่นยนต์ที่ดีที่คุณสามารถปรับเปลี่ยน อัปเดต และตั้งโปรแกรมได้มากเท่าที่คุณต้องการ และแน่นอนว่าต้องดูดฝุ่นที่น่ารำคาญออกไปให้หมด

โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ง่ายต่อการสร้างมากที่สุด เนื่องจากองค์ประกอบและชิ้นส่วนทั้งหมดหาได้ง่ายบน Digikey, eBay, Amazon ฯลฯ

แชสซีทั้งหมดได้รับการออกแบบใน Solidworks เพื่อให้สามารถพิมพ์ 3 มิติได้

ขณะนี้มันใช้ Arduino Uno (ถ้าคุณไม่ชอบมันมากเกินไป คุณสามารถเปลี่ยนมันสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นได้อย่างง่ายดาย ฉันตัดสินใจใช้สิ่งนี้เนื่องจากเป้าหมายของฉันคือทุกคนสามารถสร้างมันได้จริง ๆ), มอเตอร์ไมโครโลหะ, ใบพัดพัดลม, เซ็นเซอร์อินฟราเรดและโมดูลไดรเวอร์ตามลำดับ

อีกคนกัดฝุ่น!

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

ดังนั้น อันดับแรก ฉันจะกำหนดวัสดุทั้งหมดที่ฉันใช้ และในภายหลัง ฉันจะแนะนำตัวเลือกอื่นๆ ที่มีพฤติกรรมคล้ายคลึงกัน

ตัวควบคุม:

• 1 x Arduino Uno Board (หรือใกล้เคียง) (DigiKey)
• 1 x IRF520 MOS FET โมดูลไดร์เวอร์ (AliExpress)
• 1 x H-bridge L298 Dual เครื่องยนต์ ไดร์เวอร์ (AliExpress)

แอคทูเอเตอร์:

• 2 x Micro Metal Gearmotor HP 6V 298: 1 (DigiKey)
• 1 x Micro Metal Gearmotor ขายึด (Pololu)
• 1 x ล้อ 42 × 19 มม. คู่ (DigiKey)
• 1 x พัดลมโบลเวอร์ AVC BA10033B12G 12V หรือใกล้เคียง (BCB1012UH มอเตอร์ของ Neato) (Ebay, NeatoOption)

เซนเซอร์:

2 x เซนเซอร์วัดระยะคม GP2Y0A41SK0F (4 - 30 ซม.) (DigiKey)

พลัง:

• 1 x ZIPPY ขนาดกะทัดรัด 1300mAh 3S 25C Lipo Pack (HobbyKing)
• 1 x LiPo แบตเตอรี่ เครื่องชาร์จ 3 วินาที (เครื่องชาร์จอเมซอน)
• ตัวต้านทาน 1 x 1k โอห์ม
• 1 x 2k Ohm โพเทนชิออมิเตอร์ขนาดเล็ก

การพิมพ์ 3 มิติ:

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ขนาดการพิมพ์ขั้นต่ำ 21 L x 21 W cm.
• PLA Fillament หรือคล้ายกัน
• หากคุณไม่มี คุณสามารถพิมพ์ไฟล์ของคุณบน 3DHubs

วัสดุอื่นๆ:

• สลักเกลียว 20 x M3 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม.)
• ถั่ว 20 x M3
• สลักเกลียว 2 x #8-32 x 2 IN พร้อมน็อตและแหวนรอง
• 1 x ถุงกรองสูญญากาศ (ชนิดผ้า)
• 1 x Ball Caster พร้อมลูกบอลพลาสติกหรือโลหะ 3/4″ (Pololu)
• 2 ปุ่มกด (Aliexpress)
• 1 x สวิตช์เปิด/ปิด

เครื่องมือ:

• ไขควง
• หัวแร้ง
• คีม
• กรรไกร
• เคเบิ้ล (3m)

ขั้นตอนที่ 2: มันทำงานอย่างไร

เครื่องดูดฝุ่นส่วนใหญ่มีมอเตอร์พร้อมพัดลม เมื่อใบพัดพัดลมหมุน ใบพัดจะดันอากาศไปข้างหน้าไปทางช่องระบายอากาศ ที่ช่องระบายอากาศมีตัวกรองซึ่งป้องกันไม่ให้ฝุ่นละอองถูกโยนทิ้งไปอีกครั้ง

หุ่นยนต์ดูดฝุ่นทำงานอย่างไร?

หลักการค่อนข้างคล้ายกัน แต่ดังที่คุณเห็นในภาพที่สอง มอเตอร์พัดลมอยู่ในขั้นตอนสุดท้าย ซึ่งหมายความว่าฝุ่นจะไม่ถูกขับผ่าน อากาศที่ถูกดูดจะถูกกรองก่อนแล้วจึงผลักไปทางช่องระบายอากาศ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องดูดฝุ่นแต่ละเครื่องคือ หุ่นยนต์ตัวหนึ่งมีไมโครคอนโทรลเลอร์และเซ็นเซอร์ที่ช่วยให้หุ่นยนต์ตัดสินใจได้ เพื่อที่จะสามารถดูดฝุ่นในห้องของคุณโดยอัตโนมัติ หุ่นยนต์ดูดฝุ่นส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีอัลกอริธึมที่ดีในตัว เช่น สามารถแมปห้องของคุณเพื่อวางแผนเส้นทางและทำความสะอาดได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ เช่น แปรงด้านข้าง การตรวจจับการชน การกลับไปยังฐานชาร์จ เป็นต้น

ขั้นตอนที่ 3: เกี่ยวกับส่วนผสม…

อย่างที่ฉันพูดไปในตอนต้น ฉันจะอธิบายให้มากที่สุดเพื่อให้ทุกคนเข้าใจ แต่ถ้าคุณรู้พื้นฐานแล้ว ข้ามขั้นตอนนี้ไปได้

พัดลม

สิ่งที่สำคัญที่สุดของเครื่องดูดฝุ่นคือการเลือกพัดลมที่เหมาะสมกับ CFM ที่เหมาะสม (การไหลของอากาศเป็นลูกบาศก์ฟุตต่อนาที) ซึ่งเป็นแรงที่ไหลเวียนของอากาศบนพื้นผิวที่ดูดสิ่งสกปรกและเคลื่อนย้ายไปยังถุงเก็บฝุ่นหรือภาชนะ ดังนั้น ยิ่งกระแสลมมากเท่าไหร่ ความสามารถในการทำความสะอาดของเครื่องดูดฝุ่นก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น [BestVacuum.com] เครื่องดูดฝุ่นขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ใช้ CFM มากกว่า 60 แต่เนื่องจากเราใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็ก เราจึงใช้อย่างน้อย 35 CFM ได้ พัดลม AVC ที่ฉันจะใช้มี 38 CFM [ลิงก์ AVC] และจริงๆ แล้วมีกำลังมาก แต่คุณสามารถใช้ขนาดเดียวกันได้ (ดูรูปที่ 1)

ไดรเวอร์พัดลม

เนื่องจากเราต้องการวิธีควบคุมทุกครั้งที่เปิดหรือปิดพัดลม เราจึงต้องมีไดรเวอร์ ฉันจะใช้ MOS-FET IRF520 ซึ่งโดยทั่วไปทำงานเป็นสวิตช์ เมื่อใดก็ตามที่ได้รับสัญญาณจาก microntroller มันจะจ่ายแรงดันไฟขาเข้าไปยังเอาต์พุต (พัดลม) (ดูรูปที่ 2)

สะพาน H

สำหรับมอเตอร์นั้น เราต้องการสิ่งที่แตกต่างไปจากตัวขับพัดลมเล็กน้อย เนื่องจากตอนนี้เราจะต้องควบคุมทิศทางของมอเตอร์แต่ละตัว สะพาน H เป็นอาร์เรย์ของทรานซิสโตรที่ช่วยให้เราควบคุมการไหลของกระแสได้ และด้วยการควบคุมนั้น เราจะสามารถควบคุมทิศทางของมอเตอร์ได้ L298 เป็นสะพาน H ที่ค่อนข้างดีซึ่งสามารถจ่าย 2A ต่อช่องสัญญาณ ดังนั้นสำหรับมอเตอร์ของเราจะสมบูรณ์แบบ! อีกตัวอย่างหนึ่งคือ L293D แต่ให้เพียง 800mA ต่อช่องสัญญาณเท่านั้น (ภาพที่ 3 แสดงแนวคิดของสะพาน H)

ขั้นตอนที่ 4: การออกแบบ

การออกแบบหุ่นยนต์เสร็จสิ้นใน SolidWorks ประกอบด้วยไฟล์ 8 ไฟล์

ขั้นตอนนี้ใช้เวลานานที่สุด เนื่องจากหุ่นยนต์ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นมาใหม่โดยคำนึงถึงกันชน ภาชนะ ตัวกรอง ฯลฯ

ขนาดรวมของหุ่นยนต์คือ 210 มม. x 210 มม. x 80 มม.

ขั้นตอนที่ 5: การพิมพ์ 3 มิติ

รางวัลชนะเลิศการแข่งขันหุ่นยนต์ประจำปี 2560

รางวัลที่สองในการออกแบบตอนนี้: In Motion Contest