Робот-пылесос своими руками — часть 2

    Добрый день. В далеком 2015-м году я собрал робота-пылесоса, описав его создание в этой статье.

    За прошедшее время робот серьезно изменился. Как и обещал, хочу поделиться доработакми.



    Итак, что было сделано:

    1. Вместо картонного основания теперь круг из фанеры 9мм — это позволило хорошо закреплять все детали робота, используя нормальные шурупы, а не стяжки.

    2. Следующим попал под переделку блок пылесоса. Мотор и турбину оставил ту же, но разместил их не «блином», а вынес турбину в переднюю часть корпуса. Такого я у самоделок еще не встречал. Эта хитрость позволила уменьшить высоту пылесоса до 8,5 см и он теперь пролезает даже под некоторые шкафы. Сам же корпус пылесоса собран заново из тонкого ДВП.



    «Отработанный» воздух пришлось выводить за пределы корпуса из-за того, что он даже после фильтра достаточно пыльный, и вся эта пыль выдувалась прямехонько на левый мотор. Также на корпус «временно» повесил плату DC/DC step UP для повышения напряжения питания турбины. Входное напряжение +12V, но этого маловато для уверенного всасывания средней/крупной грязи. При напряжении около +16V тяга уже достаточна. Можно поднять и выше, но тогда и увеличится шумность. Также на корпус пылесоса (опять же «временно») закрепил вольтметр, чтоб примерно определить текущий заряд батарей.

    3. Следующими под раздачу попали «желтые» мотор-редукторы. Не подходят они из-за большой шумности. Да и уменьшить скорость хода на этих моторах без потери в крутящем моменте у меня нормально не получилось — робот носился по комнате, пугая кошку )

    На просторах интернета наткнулся на маленькие моторы N20, решил использовать их.



    Но с ними приключились 2 неприятности: продавец почему-то прислал мне оба мотора с разным передаточным числом, а при установке их на платформу, они оказались очень шумными, даже хуже, чем те китайские желтые мотор-редукторы. Вероятно шум можно уменьшить, если сделать некий «демпфер» между мотором к корпусом, но я пока остановился на поиске других моторов, хоть с этими робот и перестал носиться по комнатам как угорелый ) Ну и пока проводил эксперименты, спалил маленький контроллер мотор-редукторов, в итоге поставил-таки L298N.

    4. В роботе добавился еще один маленький мотор с щеткой. Щетку сделал из подручных средств.




    5. Передний бампер. С ним пришлось повозиться, испробовав много разных вариантов. В итоге остановился на пеноплексе



    Также в качестве датчиков стенки поставил самые простые концевики. Никаких дополнительных пружинок не понадобилось — кнопочки достаточно упруги, чтоб возвращать бампер обратно после соприкосновения с препятствием.

    6. Установлен BMS-контроллер на 3 литиевых банки. Изначально хотел поставить 4, но BMS на 4 банки пришел бракованным, пока, опять же «временно», оставил так






    В итоге получился неплохой бюджетный, простой, но очень шумный робот-пылесос.

    Если читатели подскажут, какие мотор/редукторы лучше использовать, буду признателен. Нужны нешумные, с питанием 3-12v, примерно 60 оборотов вала в минуту. Спасибо.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 78

      +17
      У меня боль в глазах, не могу камментить…
        +6
        это вы ещё первую статью не видели…
        +5
        Показал своему mi robot, потом пол-часа не мог успокоить.
          0
          Кстати, как он? Субъективное мнение пользователя. Стоит своих денег?
            0
            Определенно стоит, помещение обходит вполне адекватно, за счет построения карты помещения, чистит хорошо. Пока доволен покупкой.
              0
              Однозначно, стоит.
            +1

            Могу я ненавязчиво порекомендовать сервисы лазерной резки фанеры?)) А вообще круто)

              +5
              Спасибо, я про них знаю. Но пока не добьюсь более-менее нормального результата в технических характеристиках, украшательствами и красявостями заниматься смысла нет :)
                0
                Смею предположить, что в данном случае эффективность также зависит и от геометрии корпуса. Еще вопрос на счет щетки: Почему не сделаете две щетки по бокам, которые загребали бы в центр? и еще: рассматривали реализацию водяного фильтра?
                  +1
                  Щеток вообще не было. Поставить вторую не проблема. Проблема с приводом этой щетки. Как я уже писал, моторы N20 внезапно очень шумные. Водяной фильтр ИМХО слишком усложнит конструкцию и потребует обслуживания. Сейчас же все обслуживание сводится к «включил, поймал, выключил, воткнул заряжаться»
                  :)
                    0
                    Подозреваю что для вас не составит большого труда реализовать поиск зарядной базы.
                    На базе ик излучатель.
                    На роботе несколько фотодатчиков полукругом (можно даже один но алгоритм чуть сложнее), по сравнению уровня засветки с определенной стороны понимаем где находится база и куда надо ехать.

                    Мой робот (покупной) когда детектит малый заряд переходит в режим поиска базы: выключает турбину, тихонько ползает и вращается в поисках лучика света с базы.

                    Вы скажете что вам не трудно его и самому на зарядку поставить, но у этой фичи есть очень классное использование: по достижении полного заряда робот сам отсоединяется от базы и пошел ездить,
                    как только разрядился бегом на базу заряжаться (сам),
                    зарядился и по новой выезд на уборку неустанно как пчелка,
                    можно поставить счетчик выездов на уборку.

                    Это позволяет выполнить качественную уборку даже со слабым аккумулятором,
                    только бы его хватало на выезд и возврат.
                    Да еще и не надо его искать и относить на место где он у вас хранится.

                    Если ваш робот будет достаточно безопасным чтобы оставлять его без присмотра, то это позволит оставить его в таком режиме к примеру уходя на работу, и по возвращении лишь радоваться чистоте.

                    Ну а там уже и автоматической базе можно будет задуматься, которая сама будет из робота мусор вынимать :)
              +7
              Да что вы дизайн критикуете Автор, с исполнительными механизмами все понятно, а тема мозгов/прошивок не раскрыта! Или ничего не меняли в сравнении с картонной версией?
                +2
                «Софт» не трогал, только уменьшил ШИМ левого мотора, из-за ошибки китайца, который мне прислал разные моторы.
                Мне кажется сначала надо добиться более-менее нормального результата на уровне «железа», а потом уже заниматься дизайном/логикой.
                –5
                Вот ведь круто, а зачем? :) (с)
                  0
                  мотор/редукторы: http://robocraft.ru/shop/index.php?route=product/product&path=64&product_id=225
                  –6
                  Сколько времени ушло на все: разработка, ожидания деталей, сборка, тестирование, переделки…? Для безработного человека да, такой пылесос можно назвать бюджетным. Но если учитывать потраченное время на это… Уверяю, он далеко не бюджетный. Просьба не обижаться. Я просто стараюсь оценить все объективно. Лично я нашел на барахолке самые дешевые и внешний видем простые робот-пылесосы (например — SVC 8000, не реклама!), в которых используются оооочень старые микроконтроллеры. Ну и переделываю им железную начинку, добавляя логику (и продолжительное время работы), которых у них нет.
                    +9
                    Основная цель этой поделки — не получить готовое устройство. Это лишь желаемый результат. Когда я начинал его делать года 3 назад, это был для меня первый опыт работы с ардуиной и вообще с радиоэлектроникой. До этого все ограничивалось пайкой резистор+светодиод. А работая над этим проектом я со временем узнал очень много всего. Так что даже если ничего толкового в итоге не получится, все равно оно стоило того. Как-то так
                    0
                    Я недавно видел робота-пылесоса за 2к, ещё тогда подумал купить и сделать его умней, но в квартире слишком много мест где он будет бесполезен и я передумал

                    Может вам такой вариант будет предпочтительней? Уже готовый корпус, пылесборник и т.п. бери и модифицируй
                      +1
                      я тоже думал прикупить какой-нибудь поломанный, но когда начинал этот проект — таких днем с огнем было не сыскать. Да и не помню, чтоб тогда были такие девайсы дешевле 5к.

                      Подскажите ссылку на этого пылесоса за 2к, посмотрю. Но мне посему-то кажется, что это простая «щетка-подметалка» с слабой всасываемостью и дешевым пластиком.
                        0
                        Pullman PL-1016
                        Какая разница, какой он, все равно модифицировать, за каркас более чем пойдет
                          0
                          у него судя по видео, тоже проблема с моторами. Логику переделать — не проблема, но с механикой там прям «беда»
                      –1
                      По моему, делать корпус робота пылесоса оправдано только если хочешь сделать его не простым блином, способным ездить только по ровной поверхности, а что-то типа марсианского ровера, чтобы он мог заезжать на лестницы, преодолевать пороги.
                      Иначе, гораздо быстрее и дешевле купить какой-нибудь дешевый китайский робот-пылесос, оставить исполнительные механизмы, а управляющую электронику поставить свою.
                        +1
                        В дешёвом корпусе может запросто оказаться дешёвый пластик и одноразовая механика.
                          +3
                          Мне кажется, что в дешевом китайском роботе-пылесосе надо будет менять все :)
                          +1
                          Простите за нескромный вопрос, а зачем у пылесоса глаза? (8>)
                            +3
                            Дело в том, что до пеноплекса в качестве бампера была немного другая и более хитрая конструкция с подвесками и прочей ерундой. Бампер был узкий и тоже из фанеры. Если смотреть на пылесос сверху, то не понять, где у него перед:) это потом появились «временные» отверстия для вольтметра и усечение задней части крышки. А «глазки» детям понравились, вот и решил пока оставить. Может потом к ним что-нибудь дорисую на радость детворе.
                            0
                            Я бы использовал для привода колес дешевые шаговые двигатели 28BYJ-48 вместе с драйвером на UL2003. Шумность нулевая а насчет пластиковых шестеренок в двигателе — время покажет:)
                              0
                              Эти драйверв насколько я помню, требуют по 4 ноги на каждый мотор, хотя можно воспользоваться и более продвинутым контроллером на базе А3967, я как раз себе такой один н пробу заказал. С ними можно будет ограничиться 2 ногами на каждый мотор. Сами же моторы я в своё время «щупал». Чем-то они мне тогда не понравились, кажется слишком маленькой максимальной скоростью. И да, если его жёстко прикрутить к фанерному корпусу, то шуметь скорее всего будет примерно так же, как и n20. Надо этот момент проверить, спасибо, чо напомнили про эти простые моторики :)
                                0
                                А если между мотором и фанерой поместить резиновую прокладку, шумов не уменьшится?
                                  0
                                  немного уменьшится, но через шурупы тоже немало передается вибрации. Моторчик щеток кстати подвешен вообще через кусок пластика, однако шумов это не уменьшило.
                                    0
                                    разобрать сломанные DVD и взять там резинки. Они там качественные.
                                      0

                                      Я уже пробовал разные варианты, в том числе эти резинки. Помогают конечно, вот теперь изобретаю новое крепление мотора

                                0
                                Достал 28BYJ, запустил. Шумность действительно у него изумительная. Однако маловата скорость и крутящий момент. Попробую переделать его в биполярник, возможно тогда мотора хватит.
                                  0
                                  Да, нужно в биполярный переделать, дел на 10 минут или даже меньше. Раскрыть, перерезать дорожку, закрыть.
                                    0
                                    Дорожку перерезал, подключил напрямую к ногам ардуины. Набросал скетч. Вроде крутит немного быстрее, но мощность существенно упала. Предполагаю, что надо все-таки подключить его через L293 с нормальным внешним питанием, а не через ULN2003?
                                      0
                                      Ну я так вообще небольшой 3D-принтер собирал, а там питание через нормальные драйвера шли 4988, питание естественно должно быть с запасом.
                                        0
                                        Спасибо, я даже не знал про такие драйвера. Похоже, что как раз то, что надо!
                                        А про 3D-принтер я тоже думал, но пока решил мини-станок с ЧПУ сделать. Эти драйвера тоже пригодятся, судя по всему.

                                0
                                Могу порекомендовать попробовать боковые щётки от Xrobot. Стоят они 20–30 рублей за штуку и, возможно, покажут лучший результат чем самодельные.
                                  0
                                  Спасибо, заказал себе несколько штук.
                                  +1
                                  Вспоминается история, прочитанная давным давно, как в советсткое время собрали пылесос на промышленной турбине и что из этого получилось. =)
                                    0
                                    Мне нравится этот проект. Когда купил себе робота-пылесос, то сразу осознал, что он тупой и мозгов ему явно не хватает. Хотелось бы ему встроить более продвинутый мозг, благо что механика есть большей частью готовая. Поэтому в большей степени интересует часть по логике… Но похоже, что до этого у автора еще ОЧЕНЬ далеко…

                                    И мне кажется, что основные проблемы у «моего» робота, что он не может понимать где находится, поэтому может ездить довольно много по одному месту, а где-то не ездить вовсе… Какой-то бы ему внутриквартирный аналог GPS бы придумать…
                                      0
                                      Я как-то думал в этом направлении. Мысли были такие:
                                      • Первый вариант: Лазерным дальномером на пылесосе нарисовать комнату и научить нейронную сеть определять местоположение пылесоса, а так же управлять траекторией его движения.
                                      • Второй вариант: Поставить экондеры на колеса, на корпус датчики касания и рисовать трейк перемещения пылесоса. Опять нейронная сеть и управление траекторией.

                                      В обоих случаях требуется комп и беспроводная связь (wi-fi плюс esp8622 на борту пылесоса).
                                        0
                                        Оба варианта не очень надежные. Вариант с лазером самый точный, если их поставить хотя бы два.
                                        С энкодерами в случае прокручивания колеса все показания датчиков можно смело удалять :)
                                        Можно в комнаты повесить камеры, и анализируя изображение, определять текущее положение. Ну опять же, esp тут необходим. Лежит у меня, ждет, пока я с механикой разберусь :)
                                        Еще можно на полу наклеить всяких меток — вместе с энкодерами это неплохой вариант.
                                          0
                                          Вариант с лазером самый точный, если их поставить хотя бы два.
                                          А зачем два? Одного вполне достаточно. Пылесос крутанулся вокруг оси и снял картинку. Нейронная сеть определила местоположение и задала траекторию движения. Можно в качестве мозгов поставить не ардуино, а малинку — вай-фай и комп не нужны.
                                            0
                                            Мне наверное показалось, но лазерный дальномер, технически довольно сложная вещь. Если крутиться вокруг оси, то проскальзывания могут внести погрешность. Тут нужно тогда направлять луч, по методу радара. Не знаю может ли его заменить УЗ датчик. От двух видеокамер, более информативное изображение, но тоже нетривиальное для распознавания. Разработка нейросети тоже довольно ресурсоемкое занятие. У автора вариант с видеокамерой в комнате самый простой. Простота в том, что нужно распознавать не все подряд, а только сам пылесос. Камера видит ИК. И пылесос тоже можно снабдить ИК меткой. Даже просто 4 ИК диода на корпусе, позволят довольно легко распознать расположение пылесоса в комнате, а заодно и его ориентацию в пространстве, если их расположить несимметрично. Под влиянием данного проекта, просмотрел еще несколько самодельных проектов роботов-пылесосов, НО НИ ОДИН ИЗ НИХ не является умным. Все они реализуют довольно простые алгоритмы движения и не являются умней, чем мой покупной. Мой может залезть в какую-то дыру и совершать бесчисленные однотипные итерации, пока не закончится время его работы. Даже в какой-то степени обидно. Потратить кучу сил на разработку девайса, а в результате получить довольно посредственное устройство, тем более, что он не так дорого и стоит…
                                              0
                                              Я даже видел где-то реализацию идеи с вращением лазерного дальномера. Как бы не среди комментариев к первому посту.
                                              ой может залезть в какую-то дыру и совершать бесчисленные однотипные итерации, пока не закончится время его работы

                                              Это не про моего. Благодаря двум режимам работы и рандомным углом поворота в первом режиме, он на одном месте долго не застревает. Без всяких сложных вычислений и нейросетей :) Правда и «умным» его назвать пока никак не получается. Но, как я уже писал в ответе на другие комментарии, сначала нужно разобраться с «железом».
                                                0
                                                Не знаю может ли его заменить УЗ датчик.
                                                Дальность маловата.

                                                PS Почему все время делаю упор на нейронную сеть — мне кажется она лучше справиться с ориентаций при изменения ландшафта, то бишь стульев и других предметов на полу без четкой привязки к месту
                                          +1
                                          Хотел что-то прокомментировать.
                                          Потом прочел первую статью, сглотнул и изменил решение: автор, это большой прогресс в конструкции и навыках прототипирования, так держать!

                                          Если бы я прочитал первую статью в день выхода, я бы сегодня вздохнул с облегчением: автор жив, не спалил кулеры напряжением 18 В, превратив свой робот в картонное передвижное кострище, поджигающее всю мебель и занавески по пути.
                                            0
                                            Предохранитель на 0.25 ампера защитит куллеры от возгорания. Более мощные предохранители желательны и для остальных цепей.
                                              +1
                                              Спасибо за комментарий.
                                              Кулер я предварительно гонял довольно долго просто «на столе», периодически проверяя температуру и обороты. Ничего критичного не обранужил. При увеличении напруги примерно до 20 вольт у него срабатывает защита.
                                              После таких тестов он у меня пару месяцев катался под наблюдением в офисе на полу из плитки. Да и сейчас пускаю его только, когда дома кто-то есть. Но про предохранители после вашего и sim31r сообщения я подумаю, спасибо. Вероятно установлю их прям на выходе из платы зарядки, надо только правильно расчитать номинал.
                                                –1
                                                Рассуйте по всем местам нагрева внутри робота пару десятков терморезисторов, по обнаружению перегрева временно отключать питание.
                                              0
                                              так а все таки насколько хорошо он пылесосит? или целью была сама разработка такого вот аппарата? насколько слышал даже в промышленных моделях за кучу денег не все хорошо с этим
                                                0
                                                В том-то и дело, что пылесосит он реально очень круто. С боковой щеткой теперь еще и выметает с углов. До сих пор никак не привыкну к куче грязи/пыли, которая внезапно собирается с вроде бы чистого пола. На ворсистом ковре конечно он застрянет, надо доделать заднюю часть. Но и задачи такой не стояло.
                                                Проблема только с шумностью приводов. Даже сама турбина не сильно шумит, а приводы колес — это прям беда какая-то…
                                                  0
                                                  А ты не хочешь поставить очень простые энкодеры или холлы и динамически ШИМ-ить колёса под конкретную скорость? Типа «наехал на ковёр — добавил мощности. Реализуется почти на любых моторах, но могу всплыть области повышенного нагрева ключей на кривой частоты ШИМ
                                                    0
                                                    Я сначала хочу найти подходящие моторы, у которых будет этот самый «запас» мощности, и при этом чтоб они были тихими и дешевыми :)
                                                      0
                                                      Если штука едздит быстро, значит и медленно может ехать) эти просто очень быстро крутятся? через ШИМ управляешь?
                                                        0
                                                        Вместе со скоростью теряется и крутящий момент, так что медленно она может ехать очень плохо. Да и в таком режиме начинают проявляться отличия моторчиков. Например при напруге в 6 вольт они оба крутятся вроде бы одинаково, а вот при ШИМ на 3 вольта, уже есть отличия. А например при 2 вольт один мотор вообще уже не справляется.
                                                          0
                                                          Эмм, я ШИМ на ардуино всегда измерял в соотношении времени, когда транзистор открыт ко времени, когда он закрыт (0..255/255 временного интервала). Прежде чем менять моторы, обязательно попробуй такую схему:

                                                          100мс analogWrite=90
                                                          100мс analogWrite=255
                                                          100мс analogWrite=90
                                                          100мс analogWrite=255
                                                          и т.д.

                                                          только убедись, что транзисторы чувствуют себя хорошо
                                                            +1
                                                            пробовал. Еще пару лет назад. И сейчас когда подбирал скорость разных моторов.
                                                            С тарнзисторами проблем не должно быть, ибо на плате H-моста стоит радиатор.
                                                            Но проблема в том, что при изменении скважности, также меняется скорость и тяга, что логично.
                                                              0
                                                              Да, это так — идея в том, чтобы обеспечить приемлемые «всплески» тяги, не развивая большую скорость при этом
                                                                0
                                                                Вооот. С теми моторами, которые у меня на руках, такое сделать у меня не получилось. Да и шумные они все, гады
                                                                  0
                                                                  странно, слишком уж нелинейная кривая получается. это точно не высокооборотистые двс?
                                                        0
                                                        А такие подойдут?
                                                        https://www.aliexpress.com/item/Powerful-Engine-JGB37-3530-12V-DC-Reversible-High-torque-Metal-37mm-Gearbox-Gearmotor/32667405760.html?spm=2114.01010208.3.84.151Jpf&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_2_10065_10068_10136_10137_10060_10138_10062_10141_10056_10055_10054_301_10059_10099_10103_10102_10096_120_10144_10052_10053_10142_10107_10050_10143_10051_10526_10529_10084_10083_10119_10080_10082_10081_10110_10111_10112_10113_10114_10037_10517_10078_10079_10077_10073_10070_10122_10123_10120_10124,searchweb201603_1,afswitch_1_afChannel,ppcSwitch_2,single_sort_0_default&btsid=7561f0d9-221a-4215-be0e-5ebb53401033&algo_expid=fd4de230-840d-4244-95b3-63675ec64904-10&algo_pvid=fd4de230-840d-4244-95b3-63675ec64904

                                                        там есть на 60 об/мин и н 12в., как вы заказывали
                                                          0
                                                          Вы такие пробовали? Как у них с шумностью?
                                                            0
                                                            не пробовал, но думаю что закрытый редуктор дает меньше шума, чем открытый
                                                  +1
                                                  Да, это, конечно, бюджетно. Но все равно круто! Надо будет жене как-нибудь нечто похожее изготовить)
                                                    +1
                                                    Очень люблю подобные статьи. Интересно. Только не совсем понятно, какую цель приследовал Автор? Если для саморазвития или решения каких-то задач которые не решает робот продающийся в магазине за 10-15к, то не понял какие именно? А если была задача сэкономить и получить аналогичную «магазинной» версии функциональность, так ту вроде экономией не очень пахнет…
                                                      0
                                                      >>>Только не совсем понятно, какую цель приследовал Автор? Если для саморазвития… то не понял какие именно?
                                                      Очевидно изучать электронику на практике, создавая таких вот франкенштейнов, понимая непрописанные особенности, гораздо эффективнее чем впустую зубрить учебники.
                                                      0
                                                      Пересмотрел тонны материалов пылесборщиков, странная тенденция, все разработчики почему то возлагают навигацию на взаимодействие с сенсорикой и никто не задумался в сторону навигационных технологий в закрытых помещениях с применением картографии и колес Нила и. Посмотрите на Robots — KUKA https://www.youtube.com/watch?v=kN9a7W_hnSQ
                                                        0
                                                        Можно попробовать сделать редуктор самому.
                                                        https://www.youtube.com/watch?v=sx4A-8GIRSo
                                                          0
                                                          Здорово, спасибо.
                                                          0
                                                          Сейчас БУ относительно много. Стали бы собирать сейчас самодельный? Или проще БУ переделать при необходимости (как минимум аккумулятор менять). Цена вопроса 1000 рублей.
                                                          Я все равно собираю самодельный, просто интересно. Мне например не дает пока мысль что редуктора колес какие то малошумные самодельные делать. На 3д принтере, косозубые шестерни с густоватой смазкой
                                                            0
                                                            Создание самодельного робота с нуля дало очень много опыта. Сейчас конечно не стал бы этого делать, так как опыт уже получен :)
                                                            Да, шумные моторчики до сих пор покоя не дают, но я уже совсем другими вещами занимаюсь и доделывать этот проект времени нет. Работает — и хорошо :)
                                                              0
                                                              А я сейчас провожу эксперименты с цикроидальным редуктором. Очень компактные размеры при большом передаточном, но устраивающего результата пока нет
                                                            0
                                                            Хочу видео его работы!
                                                              0
                                                              Как у робота с надёжностью? Робот нужен для экономии времени. Сборку можно считать хобби и время на создание не принимать в расчёт. Тем не менее очень интересно, требует ли этот робот какого-либо обслуживания и сколько это занимает времени.

                                                              Only users with full accounts can post comments. Log in, please.