Robot aspirateur DIY : 20 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Ceci est mon premier robot aspirateur, dont le but principal est de permettre à quiconque d'avoir un robot de nettoyage sans payer autant d'argent, d'apprendre comment ils fonctionnent, de construire un joli robot que vous pouvez modifier, mettre à jour et programmer autant que vous le souhaitez, et bien sûr pour aspirer toutes ces peluches ennuyeuses.

Ce projet se veut le plus simple possible à construire puisque tous les éléments et pièces sont faciles à trouver sur Digikey, eBay, Amazon, etc.

L'ensemble du châssis a été conçu dans Solidworks pour pouvoir être imprimé en 3D.

Actuellement, il utilise un Arduino Uno (si vous ne l'aimez pas trop, vous pouvez facilement le changer pour un autre microcontrôleur, j'ai décidé de l'utiliser car mon objectif est que n'importe qui puisse le construire), moteurs micro-métalliques, hélice de ventilateur, capteurs infrarouges et modules pilotes respectifs.

Encore un qui mord la poussière!

Étape 1: Matériaux

Donc, je vais d'abord définir tous les matériaux que j'ai utilisés et plus tard je proposerai d'autres options avec un comportement similaire.

Contrôleurs:

• 1 x carte Arduino Uno (ou similaire) (DigiKey)
• 1 x module de pilote IRF520 MOS FET (Aliexpress)
• 1 x pilote de moteur double L298 pont en H (Aliexpress)

Actionneurs:

• 2 x Micro Motoréducteur HP 6V 298:1 (DigiKey)
• 1 x paire de supports de moteur à engrenages en métal micro (Pololu)
• 1 x paire de roues 42 × 19 mm (DigiKey)
• 1 x Ventilateur AVC BA10033B12G 12V ou similaire (moteur BCB1012UH Neato) (Ebay, NeatoOption)

Capteurs:

2 x capteur de distance Sharp GP2Y0A41SK0F (4 - 30 cm) (DigiKey)

Puissance:

• 1 x Pack Lipo Compact 1300mAh 3S 25C ZIPPY (HobbyKing)
• 1 x chargeur de batterie LiPo 3s (chargeur Amazon)
• 1 résistance de 1k Ohm
• 1 x petit potentiomètre 2k Ohm

impression en 3D:

• Imprimante 3D avec une taille d'impression minimale de 21 L x 21 W cm.
• Filament PLA ou similaire.
• Si vous n'en avez pas, vous pouvez imprimer votre fichier sur 3DHubs.

Autres matériaux:

• 20 x boulons M3 avec (3 mm de diamètre)
• 20 écrous M3
• 2 boulons #8-32 x 2 IN avec écrous et rondelle.
• 1 x filtre à sac sous vide (type tissu)
• 1 x roulette à bille avec bille en plastique ou en métal de 3/4 "(Pololu)
• 2 boutons poussoirs (Aliexpress)
• 1 x interrupteur marche/arrêt

Outils:

• Tournevis
• Fer à souder
• Pinces
• Ciseaux
• Câble (3m)

Étape 2: Comment ça marche ?

La majorité des aspirateurs ont un moteur avec un ventilateur. Lorsque les pales du ventilateur tournent, elles forcent l'air vers l'avant, vers l'orifice d'échappement. Au niveau du port d'échappement, il dispose d'un filtre qui empêche les particules de poussière d'être rejetées à nouveau.

Comment fonctionne un robot aspirateur ?

Le principe est assez similaire mais comme vous pouvez le voir sur la deuxième photo, le moteur du ventilateur est au dernier étage ce qui signifie que la poussière n'est pas entraînée à travers lui. L'air aspiré est d'abord filtré puis poussé vers l'orifice d'échappement.

La principale différence entre chacun des aspirateurs est que celui du robot dispose d'un microcontrôleur et de capteurs qui permettent au robot de prendre des décisions afin qu'il puisse aspirer votre pièce de manière autonome. La plupart des robots aspirateurs de nos jours ont de très bons algorithmes intégrés, par exemple, ils peuvent cartographier votre pièce afin de pouvoir planifier un chemin et effectuer un nettoyage plus rapide. Ils ont également d'autres fonctionnalités comme les brosses latérales, la détection de collision, le retour à sa base de chargement, etc.

Étape 3: À propos des ingrédients…

Comme je l'ai dit au début, je vais vous expliquer le plus possible pour que tout le monde puisse comprendre, mais si vous connaissez déjà les bases, n'hésitez pas à sauter cette étape.

Le fan

La chose la plus importante d'un aspirateur est de choisir le ventilateur approprié avec un CFM (Airflow pieds cubes par minute) décent, c'est la force de ce flux d'air à travers une surface qui ramasse la saleté et la déplace vers le sac à poussière ou le conteneur. Par conséquent, plus le débit d'air est important, meilleure est la capacité de nettoyage de l'aspirateur [BestVacuum.com]. La plupart des gros aspirateurs utilisent plus de 60 CFM, mais comme nous utilisons une petite batterie, nous sommes d'accord avec au moins 35 CFM. Le ventilateur AVC que je vais utiliser a 38 CFM [lien AVC] et il a en fait beaucoup de puissance, mais vous pouvez en utiliser n'importe quel avec les mêmes dimensions (Voir photo 1).

Le pilote de ventilateur

Puisque nous avons besoin d'un moyen de contrôler chaque fois que le ventilateur est allumé ou éteint, nous avons besoin d'un pilote. J'utiliserai le MOS-FET IRF520 qui fonctionne essentiellement comme un commutateur, chaque fois qu'il reçoit un signal du microcontrôleur, il fournira la tension d'entrée à la sortie (Fan). (Voir photo 2)

Le pont en H

Pour les moteurs, nous aurons besoin de quelque chose d'un peu différent du pilote de ventilateur car nous devrons maintenant contrôler la direction de chaque moteur. Le pont en H est un ensemble de transistors qui nous permet de contrôler le flux de courant, et en contrôlant cela, nous pourrons contrôler la direction des moteurs. Le L298 est un pont en H assez décent qui peut fournir 2A par canal donc pour nos moteurs ce sera parfait ! Un autre exemple est le L293D mais qui ne nous donne que 800mA par canal. (L'image 3 représente le concept d'un pont en H)

Étape 4: La conception

La conception du robot a été réalisée sous SolidWorks, il se compose de 8 fichiers.

Cette étape a été la plus longue puisque tout le robot a été fabriqué à partir de zéro compte tenu du pare-chocs, du conteneur, du filtre, etc.

La taille totale du robot est de 210 mm x 210 mm x 80 mm.

Étape 5: Impression 3D

Grand Prix du Concours de Robotique 2017

Deuxième prix du concours Design Now: In Motion