24 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик расстояния для робота пылесоса своими руками

Как работает робот-пылесос для сухой и влажной уборки

Умная техника достаточно прочно вошла в повседневную жизнь наших соотечественников. Ярким примером тому можно считать наличие практически в каждом доме стирального автомата, Smart-телевизора, компьютера. Автоматизация коснулась и такого процесса, как поддержание чистоты помещения, за которую отвечают весьма смышленые и самостоятельные роботы-уборщики. О том, что такое современный робот пылесос и пойдет речь в данной публикации.

Конструкция робота пылесоса

Современный рынок предлагает потребителю невероятный ассортимент моделей умных уборщиков, которые отличатся габаритами, способом ориентирования, алгоритмом действий и наличием дополнительных возможностей. Внешне, большинство моделей данной категории выглядят в виде диска из ударопрочного и легкого полимера с установленным на нем бампером, предотвращающим повреждение устройства при столкновении с препятствием.

В зависимости от модели диаметр устройства может быть от 250 до 350 мм. Высота от пола до верхней точки корпуса не более 130 мм.

Устройство бытового робота пылесоса включает в себя следующие элементы и механизмы:

  • Видеокамеру, которая дает прибору возможность ориентирования. Благодаря камере робот составляет карту перемещения и корректирует план уборки.
  • Пылесборник — съемный, пластиковый, многоразовый контейнер с емкостью от 0,4 до 1 л, который вынимается из корпуса нажатием специальной кнопки.
  • Фильтры очистки, предназначенные для очистки от пыли выходящих из устройства воздушных потоков. Конструкция фильтроэлементов дает возможность владельцу проводить их обслуживание самостоятельно.
  • Мощный механизм всасывания, который в совокупности с продуманной системой перемещения щеток, обеспечивает качественную уборку при крайне низком уровне шума.
  • Датчики необходимы для сканирования пространства, отслеживания пройденного расстояния, определения препятствий, «обрывов» и участков с максимальным загрязнением.
  • Колеса для передвижения. Практически все модели роботов-пылесосов оснащены тремя колесами: два боковых отвечают за перемещение устройства; колесо в передней части является вспомогательным. Управление осуществляется переменной передачей крутящего момента на каждое их боковых колес.
  • Li-Ion аккумулятор. Емкость батареи от 2 до 4 А/ч, чего достаточно для работы без подзарядки в течении 2-3 часов. Время полной зарядки от 3 до 9 часов.
  • Щетки для уборки обеспечивают захват мусора и перемещение его к механизму всасывания.
  • Пазы для полотера, предусмотрены в моделях для влажной уборки.

За передвижение и управление устройством отвечают электромоторы, которых, в зависимости от модели может быть 5 или 6.

  • По одному мотору на каждое ведущее колесо.
  • Один отвечает за работу механизма всасывания.
  • Один управляет вращением боковой щетки (в моделях с двумя боковыми щетками задействовано два силовых агрегата).
  • Последний отвечает за вращение турбощетки.

Навигационная система робота-пылесоса

Система навигации позволяет прибору ориентироваться в пространстве. От точности работы системы навигации зависит качество уборки и алгоритм поведения робота-пылесоса. В данных устройствах может применяться одна из трех возможных навигационных систем. Рассмотрим их более детально.

Датчики пылесоса

В передней части робота установлены ИК (инфракрасные) датчики для определения препятствий. На корпусе предусмотрен датчик удара, который заставляет менять алгоритм движения при столкновении с препятствием. Некоторые модели оснащаются ИК датчиком, по установленным в самой верхней точке корпуса. Его роль — определение пространства под мебелью, знать которое роботу необходимо, чтобы не застрять при уборке.

Внешние датчики

Навигация по внешним датчикам осуществляется двумя способами:

  1. Виртуальная стена. Каждый датчик (посредством ИК лучей) создает невидимую стену, зафиксировав которую бот меняет направление движения. Таким образом, владелец зонирует пространство, ограничивая перемещения прибора в рамках определенного помещения.
  2. Маяки. Как работает навигация робота пылесоса по маякам? Очень просто: датчик подает непрерывный ИК-сигнал, потеря которого приводит к изменению траектории движения устройства.

Лазерная навигация

Данный принцип ориентирования в пространстве считается самым совершенным. Бот оснащается лазерами, которые сканируют помещение, определяя расположение и расстояние до каждого объекта. Все данные заносятся в память устройства, обрабатываются, составляется карта помещения.

Типы роботов-пылесосов

На сегодняшний день рынок бытовой техники предлагает потребителю три конструктивных решения роботов-пылесосов, различающихся своим назначением.

Для сухой уборки

Принцип действия роботизированного бытового пылесоса основан на вращении боковых щеток, которые отправляют мусор к основной турбине, расположенной по центру прибора. При помощи вращения турбо-щетки и механизма всасывания загрязнения попадают в пылесборник, который может быть выполнен в виде мешка или пластикового контейнера.

Для влажной уборки

На рынке представлены два вида устройств, принцип работы которых заключается в следующем:

  1. В дополнительные пазы крепится основание импровизированной швабры с салфеткой из микрофибры. В корпусе бота предусмотрен дополнительный контейнер, куда заливается вода или моющее средство. Прибор смачивает водой салфетку и проводит влажную уборку помещений.
  2. Робот-уборщик покрывает загрязнение моющим составом, после чего интенсивно растирает обработанное место. Далее, вся влага, при помощи механизма всасывания, собирается в контейнер, а остатки влаги убираются силиконовым скребком.

Комбинированные модели

Устройства смешанного типа могут удалять мусор с ковров и проводить влажную уборку при помощи салфетки из микрофибры на покрытиях из ламината, линолеума, кафеля. Допускается использовать приборы комбинированного типа для уборки паркетного пола с лаковым покрытием.

Принцип работы и алгоритм уборки робота-пылесоса

Датчики системы навигации непрерывно сканируют пространство, регистрируя новые данные до 65 раз в секунду. Вся полученная информация посылается на процессор, который формирует алгоритм поведения бота.

В классическом варианте, алгоритм уборки робота пылесоса выглядит следующим образом:

  • Прибор движется по спирали от центра.
  • Достигая стены, двигается по периметру помещения.
  • Сталкиваясь с препятствием робот движется вдоль него.
  • Сталкиваясь со следующим препятствием прибор меняет направление движения и начинает двигаться вдоль следующего препятствия.

Так будет происходить до разряда АКБ (аккумуляторной батареи), после чего он находит базу и движется к ней на подзарядку.

Процесс уборки

Многих интересует, как работает современный робот пылесос? Работа такого «помощника» происходит в несколько этапов, большинство из которых скрыты от человека.

  1. Сбор данных. После запуска устройства, бот сканирует помещение, определяя его размеры, фиксируя первоначальное расположение мебели.
  2. Составление карты помещения и прокладка маршрута, который представляет собой прямые линии от стены до стены.
  3. Пуск системы всасывания, щеток и движение по запланированному маршруту.

Сам процесс уборки не представляет особого интереса для пользователя. Прибор методично перемещается по составленному маршруту. Одновременно с этим боковые щетки сметают весь мусор к центру прибора к центральной турбине, которая отбрасывает загрязнения в сторону мусороприемника, куда разрежением всасываются пыль, мелкий мусор, волосы и шерсть животных и пр.

Этапом окончания процесса уборки является возврат прибора на базу для подзарядки. Владельцу «питомца» останется только вовремя очищать мусоросборник, фильтрующие элементы.

Возвращение на базу для подзарядки

Все современные роботы-уборщики являются беспроводными устройствами. Питание элементов прибора осуществляется от АКБ, которая разряжается во время уборки помещения. По достижению критических показателей емкости, бот начинает искать базу, для подзарядки. База оснащена инфракрасным маяком, на сигнал которого и движется прибор.

На заметку! Более современные приборы с лазерной навигацией попросту заносят на виртуальную карту помещения расположение базы.

Дополнительные конструктивные элементы

В зависимости от модели и назначения, бытовые модели роботов-уборщиков могут оснащаться:

  1. Дополнительной центральной турбощеткой. Щетки вращаются навстречу друг другу, обеспечивая более качественное удаление все загрязнения.
  2. Второй боковой щеткой, которая расширяет зону очистки за один проход.
  3. Различными фильтроэлементами. Наиболее популярны среди наших соотечественников устройства с дополнительным НЕРА фильтром на выходе. Такая система тонкой очистки воздуха удаляет до 99,96% всех загрязнений, включая бактерии, споры грибков и плесени, пыльцу растений и пр.

Некоторые модели роботов-пылесосов оснащаются дополнительными датчиками грязи, которые определяют участки, нуждающиеся в особо тщательной чистке.

Нужен ли дома робот-пылесос

Стоимость самой недорогой модели робота-пылесоса, на отечественном рынке, начинается от 3800 руб. Для того чтобы понять, есть ли смысл менять свой обычный пылесос на роботизированного помощника следует взвесить все достоинства и недостатки последнего.

  • Уборка без участия человека. Это главное преимущество автоматического уборщика, которое позволяет поддерживать чистоту в помещении людям с ограниченными возможностями.
  • Возможность запрограммировать график уборки. Аппарат будет поддерживать чистоту в квартире даже в отсутствие владельца.

Кроме этого, стоит отметить низкий уровень шума и возможность уборки под мебелью.

  • При работе на влажной поверхности прибор требует регулярного обслуживания, так как пыль и влага способствуют размножению болезнетворных организмов.
  • Крупные и вязкие загрязнения (кондитерские изделия, липкие следы напитков, экскременты животных и пр.) не будут очищены, а только размазаны по поверхности.
  • Форма корпуса не позволяет прибору качественно убирать в углах помещения.
  • Высокая стоимость.

Зная конструктивные особенности, принцип работы, все «за и против» потребитель может легко сделать вывод, насколько нужен ему роботизированный помощник в уборке квартиры.

Как сделать робот-пылесос своими руками — 2 идеи сборки

В современном ритме жизни не всегда получается поддерживать в доме чистоту. В этом деле поможет современные технологии. Робот-пылесос появился более 15 лет назад. Его типовой внешний вид напоминает крупную шайбу, которая передвигается по комнате по заданному алгоритму или случайным образом (пока на что-нибудь не наткнется) и собирает мусор. Предлагаем вам изучить 2 пошаговые инструкции, позволяющие сделать робот-пылесос своими руками.

Материалы для сборки

Итак, для сборки робота-пылесоса нужно разобраться с его составными частями, пойдем по порядку. Он должен сам передвигаться по комнате, поэтому нужны двигатели, в зависимости от конечной конструкции их должно быть от 2-х до 4-х, а также возможность переключения направления вращения и скорость, значит, нужна плата для управления двигателями. Если вы используете двигатели постоянного тока, то нужна плата с 4-мя транзисторами (H-мост).

Самодельный робот-пылесос должен определять столкновения со стенами и мебелью. Для этого нужно предусмотреть датчики препятствия и концевые выключатели на «бампере». Также нужен сам рабочий орган – пылесос. При этом он должен быть рассчитан на работу от постоянного тока низкого напряжения (например, 12В).

Кроме пылесоса нужна подвижная (вращающаяся) щетка, которая будет отчищать поверхность, поднимать ворс половика, сметать мусор. Для этого нужен еще один или два моторчика.

Система, которая будет всем этим управлять. Простейший вариант на Arduino. Для такой задачи подойдет любая из плат, по размерам удобно разместить вариант Nano или Pro mini.

Идея №1: робот-пылесос из картона

Основа робота делается из плотного картона. Его лучше склеить в пару слоев, а волокна разместить перпендикулярно. Для его технической начинки нужен такой набор деталей:

  1. Любая плата Arduino.
  2. Breadboard или простая макетная плата, в принципе можно и без неё, всё просто спаять.
  3. 2 ультразвуковых датчика расстояния (дальномер).
  4. Турбина от пылесоса.
  5. Небольшой двигатель или кулер от компьютера.
  6. Двигатели с редукторами и колеса.
  7. Контроллер для двигателя.
  8. Провода для соединений схемы.
  9. Аккумуляторы и контроллер заряда.
Читать еще:  Шуруповерт аккумуляторный какой лучше Отзывы

В качестве питания для робота нужно использовать 3 литиевых аккумулятора. Напряжение каждого из них 3,7 В. Для их заряда нужен контроллер. Например, такой как на фото:

Для управления двигателями привода робота удобно использовать модуль на L298-микросхеме. Схемотехнически это H-мост, вы можете его собрать своими руками из отдельных компонентов, но купить готовую плату будет надежнее. С его помощью вы можете задавать скорость движения робота-пылесоса и изменять направление вращения.

Для регулировки скорости на пин ENA или ENB подаётся ШИМ сигнал, а для задания направления вращения подают разноименные сигналы на IN1 и IN2 для одного двигателя и IN3, IN4 для другого двигателя. При этом если на пине IN1 у нас логическая единица, а на пине IN2 – логический ноль, двигатель крутится в одну сторону, чтобы сменить направление нужно поменять местами 1 с 0. Его нужно собрать с ардуино по такой схеме (пины можно использовать любые, это вы укажете в скетче).

Схема на ардуино

Далее нужно делать основу из картона и закрепить на ней колеса, должно получиться что-то вроде этого:

Основа из картона

Вот вид с нижней стороны. Два ведущих колеса с угловым редуктором и поворотное колесо:

Теперь нужно собрать схему, которая монтируется на основание. Диаметр основания должен быть около 30 см, чтобы туда влезла и электроника и сам блок пылесоса.

Вместо дальномеров можно использовать вариант с бамперами, которые соединены с концевыми выключателями. При столкновении с препятствием система управления даст сигнал о смене направления движения.

Контактные бампера можно сделать и своими руками, для этого нужен тонкий, но жесткий провод, например от витой пары. Для этого формирует контактную площадку на внутренней стороне бампера из фольги, и закрепляем проводник как это показано ниже. При столкновениях робота-пылесоса с мебелью и стенами они будут соприкасаться. Вам остается отрегулировать расстояние от проволоки до фольги, чтобы добиться нужной чувствительности и исключить ложные срабатывания. На фольгу подается 5В, а провод идёт на вход Ардуино, подтянутый к минусу через резистор на несколько кОм.

Самодельный контактный бампер

Устройство питается от аккумуляторов, для питания системы управления можно применить линейные стабилизаторы типа l7805. Чтобы отрегулировать скорость вращения моторов подойдет понижающий преобразователь, например LM2596.

Самое сложное — это сконструировать и собрать пылесос. Вот его приблизительный чертеж:

Отламываем родные лопасти от кулера, и закрепляем на его роторе турбину от пылесоса. Важно закрепить турбину точно в центре, иначе вы получите дисбаланс и вибрации.

Вот так выглядит обратная сторона турбины, закрепленной на роторе кулера. Закрепить её можно на термоклей или на суперклей

Вид турбины изнутри

Вот и вся пошаговая инструкция по сборке робота-пылесоса, сделанного из подручных материалов. Алгоритм его работы такой: робот-пылесос едет вперед, пока не встретит препятствие. После столкновения (или приближения, если вы используете УЗ дальномеры) останавливается, отъезжает назад на заданное расстояние, разворачивается на произвольный угол и едет дальше.

Идея №2: почти заводской робот

Предлагаем вашему вниманию не более сложный проект робота-пылесоса. Вот его внешний вид в собранном состоянии:

Самодельный роботизированный пылесос

Система навигации в нем собрана из комплекта 6-ти ИК-датчиков препятствия. На случай, если не сработал ни один из них, то предусмотрены два контактных датчика (концевых выключателя). Система управления двигателями на таком же драйвере с микросхемой L298N. Для его сборки вам понадобится:

  1. Плата Ардуино, в оригинале использовалась Pro-mini.
  2. USB-TTL переходник для прошивки этой модели ардуино. Если вы будете использовать Arduino Nano, то он не нужен, т.к. в ней есть возможность прошивки по USB.
  3. Драйвер для моторчиков L298N.
  4. Моторчики для колес с редуктором.
  5. 6 ИК-датчиков.
  6. Моторчики для турбины (по возможности помощнее).
  7. Крыльчатка турбины пылесоса.
  8. Моторчики для щеток могут быть любыми.
  9. 2 датчика столкновения.

Всё это собрать по такой схеме:

Схема сборки робота-пылесоса

Для сборки цепи питания робота-пылесоса нужны:

  1. 4 литиевых аккумулятора, подойдут типа 18650.
  2. 2 преобразователя постоянного напряжения (повышающий и понижающий).
  3. Контроллер для заряда и разряда 2-х аккумуляторов (искать в интернете по запросу 2s li-ion controller). В схеме используется последовательное включение двух параллельно включенных банок, в итоге их выходное напряжение получается больше 7,4В, а параллельная цепочка нужна для повышения ёмкости и автономности работы.

Вот схема питания этого робота:

Кроме этого нужен пластик (ПВХ) или любой другой материал для корпуса робота, можно его распечатать на 3D-принтере, если у вас есть такая возможность.

Для работы самоделки нужна прошивка, вот пример алгоритма хаотичной уборки, мы взяли его с сети. Ссылка для скачивания скетча: прошивка для робота-пылесоса.

В этой статье были рассмотрены 2 конструкции робота-пылесоса, которые можно повторить и собрать своими руками. Сделать автоматическое средство для уборки помещения можно, вложившись в бюджет от 30 до 100 долларов. Самыми дорогими деталями являются аккумуляторы, двигатели и платы ардуино. Если у вас получилось собрать самодельный робот-пылесос или вы придумали другую конструкцию, присылайте примеры в комментарии, будем рады открытому общению!

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно демонстрируется еще несколько идей, как сделать робот-пылесос в домашних условиях:

Самодельный робот пылесос

Собрал на днях такого вот монстра)))

С рамой не стал сильно заморачиваться и сделал из алюминиевого уголка. Управляется ардуинкой с ИК пульта. (Автопилот есть но жду датчики приближения чтоб не врезался)

Ходовая на 2х металлических мотор редукторах. На приводной вал одета металлическая шпилька от анкера и закреплено таким образом колесо.

Дно и пылеприемник из текстолита.

Турбина склеена из картона, пропитана клеем и приклеена сверху к вентилятору кулера (родные лопасти кулера отломаны заранее) сам пылесборник из банки с закручивающейся крышкой.

Фильтр из колготок женских, прижимается резьбой маленькой баночки, приклеенной внутри а в крышке у нее сделано отверстие

И видео работы сего аргегата)))

Сильно не пинайте за топорность конструкции. Сделано на коленке

Не очень удобный.

но говорит автопилот есть, и скоро будут какие-то датчики приближения

Автопилот тоже есть, но жду датчики приближения чтоб не врезался и бутет полноценная подметалка)))

главное собаку не заведи в доме. а то будет как тут

Наслышан про коричневые полосы по всему дому))))

Я чет по музыке подумал, что первое, что сделает пылесосик — начнет скакать как лоурайдерская тачка и из него пойдет манящий аромат для расширения границ восприятия.

Выбор трека для видео порадовал, 10 из 10)

Когда руки растут из правильного места!

Пошлый вопрос 😀

пыль, волосы и легкий мусор. песок с трудом. Нужна высокая скорость оборотов двигателя чтоб нормальная тяга была, но это будет шумно. Тягой пожертвовал ради малошумности. Мне главное чтоб пыль собирал и волосы

Если для вас главные параметры — низкий уровень шума и приличная мощность всасывания, то можно попробовать следующий вариант.
Поставить кулер с большими лопастями. Для него собрать корпус, который будет сужаться в сторону сопла. Уменьшив диаметр отверстия, можно повысить силу всасывания.
Но это чревато увеличением массы и размера вашего робота.

Пробовал по всякому с кулерами. С родными лопастями не то. В планах попробывать безколлекторный двигатель .

Автор, а как мотор редукторы закрепили к колёсам?

@bronia8787 почему убрал желтые движки с колес? насколько я помню они в кит наборах к этим колесам идут

Хотелось меньше пластмассовых узлов. А желтые мотор редукторы хлипковаты для металлической рамы. А колеса теперь можно поставить любые, хоть из шайб

ну на коленке не на коленке,а автор молодец)))

А есть пошаговая инструкция как его собрать.

Подробный пост будет но позже

Молодец! Обратная связь есть чтоб прямее ехал, или он и так достаточно прямо ездит?

Едет прямо. Но можно настроить перемещение и скорость как угодно

Лень — двигатель прогресса

Восстание пылесосов не за горами =))

У робота пылесоса сам пылесос очень слабый, крыльчатка меньше вашей, но за 2 часа набивает пылесборник до полного, основной рабочий элемент робота пылесоса — турбощетка, она собирает мусор в мусоросборник и поднимает пыль в воздух, а пыль с воздуха легко собирает даже такой слабый пылесос, собирает и уплотняет так что пыль с фильтра можно снять пластом взяв за край, для мусора и пыли разные отсеки и объем пылесборника меньше объема мусоросборника раз в 15.

ну время покажет как будет работать вся конструкция. Как все сделаю запилю подробный пост

можно еще корпус на 3д принтере распечатать

еще бы 3D принтер бы ))))))

Купи фильтры Нера безразмерки (

200 р во всяких Эльдорадах) и убери колготки — фильтрация у них никакая. Заодно и тягу проверишь, с фильтрами чуть тяжелее будет. А в остальном — руки из плеч, молодцом) Вопрос только в себестоимости.

Как работает робот-пылесос для сухой и влажной уборки

Умная техника достаточно прочно вошла в повседневную жизнь наших соотечественников. Ярким примером тому можно считать наличие практически в каждом доме стирального автомата, Smart-телевизора, компьютера. Автоматизация коснулась и такого процесса, как поддержание чистоты помещения, за которую отвечают весьма смышленые и самостоятельные роботы-уборщики. О том, что такое современный робот пылесос и пойдет речь в данной публикации.

Конструкция робота пылесоса

Современный рынок предлагает потребителю невероятный ассортимент моделей умных уборщиков, которые отличатся габаритами, способом ориентирования, алгоритмом действий и наличием дополнительных возможностей. Внешне, большинство моделей данной категории выглядят в виде диска из ударопрочного и легкого полимера с установленным на нем бампером, предотвращающим повреждение устройства при столкновении с препятствием.

В зависимости от модели диаметр устройства может быть от 250 до 350 мм. Высота от пола до верхней точки корпуса не более 130 мм.

Устройство бытового робота пылесоса включает в себя следующие элементы и механизмы:

  • Видеокамеру, которая дает прибору возможность ориентирования. Благодаря камере робот составляет карту перемещения и корректирует план уборки.
  • Пылесборник — съемный, пластиковый, многоразовый контейнер с емкостью от 0,4 до 1 л, который вынимается из корпуса нажатием специальной кнопки.
  • Фильтры очистки, предназначенные для очистки от пыли выходящих из устройства воздушных потоков. Конструкция фильтроэлементов дает возможность владельцу проводить их обслуживание самостоятельно.
  • Мощный механизм всасывания, который в совокупности с продуманной системой перемещения щеток, обеспечивает качественную уборку при крайне низком уровне шума.
  • Датчики необходимы для сканирования пространства, отслеживания пройденного расстояния, определения препятствий, «обрывов» и участков с максимальным загрязнением.
  • Колеса для передвижения. Практически все модели роботов-пылесосов оснащены тремя колесами: два боковых отвечают за перемещение устройства; колесо в передней части является вспомогательным. Управление осуществляется переменной передачей крутящего момента на каждое их боковых колес.
  • Li-Ion аккумулятор. Емкость батареи от 2 до 4 А/ч, чего достаточно для работы без подзарядки в течении 2-3 часов. Время полной зарядки от 3 до 9 часов.
  • Щетки для уборки обеспечивают захват мусора и перемещение его к механизму всасывания.
  • Пазы для полотера, предусмотрены в моделях для влажной уборки.
Читать еще:  Газовый котел для квартиры аристон инструкция

За передвижение и управление устройством отвечают электромоторы, которых, в зависимости от модели может быть 5 или 6.

  • По одному мотору на каждое ведущее колесо.
  • Один отвечает за работу механизма всасывания.
  • Один управляет вращением боковой щетки (в моделях с двумя боковыми щетками задействовано два силовых агрегата).
  • Последний отвечает за вращение турбощетки.

Навигационная система робота-пылесоса

Система навигации позволяет прибору ориентироваться в пространстве. От точности работы системы навигации зависит качество уборки и алгоритм поведения робота-пылесоса. В данных устройствах может применяться одна из трех возможных навигационных систем. Рассмотрим их более детально.

Датчики пылесоса

В передней части робота установлены ИК (инфракрасные) датчики для определения препятствий. На корпусе предусмотрен датчик удара, который заставляет менять алгоритм движения при столкновении с препятствием. Некоторые модели оснащаются ИК датчиком, по установленным в самой верхней точке корпуса. Его роль — определение пространства под мебелью, знать которое роботу необходимо, чтобы не застрять при уборке.

Внешние датчики

Навигация по внешним датчикам осуществляется двумя способами:

  1. Виртуальная стена. Каждый датчик (посредством ИК лучей) создает невидимую стену, зафиксировав которую бот меняет направление движения. Таким образом, владелец зонирует пространство, ограничивая перемещения прибора в рамках определенного помещения.
  2. Маяки. Как работает навигация робота пылесоса по маякам? Очень просто: датчик подает непрерывный ИК-сигнал, потеря которого приводит к изменению траектории движения устройства.

Лазерная навигация

Данный принцип ориентирования в пространстве считается самым совершенным. Бот оснащается лазерами, которые сканируют помещение, определяя расположение и расстояние до каждого объекта. Все данные заносятся в память устройства, обрабатываются, составляется карта помещения.

Типы роботов-пылесосов

На сегодняшний день рынок бытовой техники предлагает потребителю три конструктивных решения роботов-пылесосов, различающихся своим назначением.

Для сухой уборки

Принцип действия роботизированного бытового пылесоса основан на вращении боковых щеток, которые отправляют мусор к основной турбине, расположенной по центру прибора. При помощи вращения турбо-щетки и механизма всасывания загрязнения попадают в пылесборник, который может быть выполнен в виде мешка или пластикового контейнера.

Для влажной уборки

На рынке представлены два вида устройств, принцип работы которых заключается в следующем:

  1. В дополнительные пазы крепится основание импровизированной швабры с салфеткой из микрофибры. В корпусе бота предусмотрен дополнительный контейнер, куда заливается вода или моющее средство. Прибор смачивает водой салфетку и проводит влажную уборку помещений.
  2. Робот-уборщик покрывает загрязнение моющим составом, после чего интенсивно растирает обработанное место. Далее, вся влага, при помощи механизма всасывания, собирается в контейнер, а остатки влаги убираются силиконовым скребком.

Комбинированные модели

Устройства смешанного типа могут удалять мусор с ковров и проводить влажную уборку при помощи салфетки из микрофибры на покрытиях из ламината, линолеума, кафеля. Допускается использовать приборы комбинированного типа для уборки паркетного пола с лаковым покрытием.

Принцип работы и алгоритм уборки робота-пылесоса

Датчики системы навигации непрерывно сканируют пространство, регистрируя новые данные до 65 раз в секунду. Вся полученная информация посылается на процессор, который формирует алгоритм поведения бота.

В классическом варианте, алгоритм уборки робота пылесоса выглядит следующим образом:

  • Прибор движется по спирали от центра.
  • Достигая стены, двигается по периметру помещения.
  • Сталкиваясь с препятствием робот движется вдоль него.
  • Сталкиваясь со следующим препятствием прибор меняет направление движения и начинает двигаться вдоль следующего препятствия.

Так будет происходить до разряда АКБ (аккумуляторной батареи), после чего он находит базу и движется к ней на подзарядку.

Процесс уборки

Многих интересует, как работает современный робот пылесос? Работа такого «помощника» происходит в несколько этапов, большинство из которых скрыты от человека.

  1. Сбор данных. После запуска устройства, бот сканирует помещение, определяя его размеры, фиксируя первоначальное расположение мебели.
  2. Составление карты помещения и прокладка маршрута, который представляет собой прямые линии от стены до стены.
  3. Пуск системы всасывания, щеток и движение по запланированному маршруту.

Сам процесс уборки не представляет особого интереса для пользователя. Прибор методично перемещается по составленному маршруту. Одновременно с этим боковые щетки сметают весь мусор к центру прибора к центральной турбине, которая отбрасывает загрязнения в сторону мусороприемника, куда разрежением всасываются пыль, мелкий мусор, волосы и шерсть животных и пр.

Этапом окончания процесса уборки является возврат прибора на базу для подзарядки. Владельцу «питомца» останется только вовремя очищать мусоросборник, фильтрующие элементы.

Возвращение на базу для подзарядки

Все современные роботы-уборщики являются беспроводными устройствами. Питание элементов прибора осуществляется от АКБ, которая разряжается во время уборки помещения. По достижению критических показателей емкости, бот начинает искать базу, для подзарядки. База оснащена инфракрасным маяком, на сигнал которого и движется прибор.

На заметку! Более современные приборы с лазерной навигацией попросту заносят на виртуальную карту помещения расположение базы.

Дополнительные конструктивные элементы

В зависимости от модели и назначения, бытовые модели роботов-уборщиков могут оснащаться:

  1. Дополнительной центральной турбощеткой. Щетки вращаются навстречу друг другу, обеспечивая более качественное удаление все загрязнения.
  2. Второй боковой щеткой, которая расширяет зону очистки за один проход.
  3. Различными фильтроэлементами. Наиболее популярны среди наших соотечественников устройства с дополнительным НЕРА фильтром на выходе. Такая система тонкой очистки воздуха удаляет до 99,96% всех загрязнений, включая бактерии, споры грибков и плесени, пыльцу растений и пр.

Некоторые модели роботов-пылесосов оснащаются дополнительными датчиками грязи, которые определяют участки, нуждающиеся в особо тщательной чистке.

Нужен ли дома робот-пылесос

Стоимость самой недорогой модели робота-пылесоса, на отечественном рынке, начинается от 3800 руб. Для того чтобы понять, есть ли смысл менять свой обычный пылесос на роботизированного помощника следует взвесить все достоинства и недостатки последнего.

  • Уборка без участия человека. Это главное преимущество автоматического уборщика, которое позволяет поддерживать чистоту в помещении людям с ограниченными возможностями.
  • Возможность запрограммировать график уборки. Аппарат будет поддерживать чистоту в квартире даже в отсутствие владельца.

Кроме этого, стоит отметить низкий уровень шума и возможность уборки под мебелью.

  • При работе на влажной поверхности прибор требует регулярного обслуживания, так как пыль и влага способствуют размножению болезнетворных организмов.
  • Крупные и вязкие загрязнения (кондитерские изделия, липкие следы напитков, экскременты животных и пр.) не будут очищены, а только размазаны по поверхности.
  • Форма корпуса не позволяет прибору качественно убирать в углах помещения.
  • Высокая стоимость.

Зная конструктивные особенности, принцип работы, все «за и против» потребитель может легко сделать вывод, насколько нужен ему роботизированный помощник в уборке квартиры.

Как сделать робот-пылесос?

Сейчас популярность роботизированных домашних уборщиков все возрастает с каждым днем. Это обосновано тем, что данные устройства способны поддерживать покрытия вашего пола в чистоте и при этом не отнимать у вас времени. Их главным отличием от управляемых человеком собратьев является то, что очистка поверхности, перемещение и ориентирование в пространстве осуществляются устройством самостоятельно. Этого удалось достичь благодаря наличию специальных датчиков, которые контролируют смену режима работы, перемещение и подзарядку пылесоса.

Основная проблема заключается в том, что приобрести робот-пылесос на рынке сейчас достаточно проблематично. Далеко не везде удается подобрать подходящую модель, да и ценовая политика некоторых реализаторов устраивает далеко не всех. Однако не стоит отчаиваться. У вас всегда есть возможность создать самодельный робот-пылесос. Само собой, сделать такое устройство своими руками и в домашних условиях — это весьма длительный процесс, который потребует терпения, определенного набора материалов и инструментов, а также навыков работы с подобного рода техникой. Схема создания робота-пылесоса в домашних условиях вполне постижима даже для любителя. Однако в процесс создания подобного рода механизмов необходимо вникнуть и выяснить все нюансы предстоящей операции. В противном случае вы лишь зря потратите время и средства.

Робот-пылесос своими руками

Описание самодельного робота пылесоса

Если вы хотите создать механизм, который будет идеально подходить для очистки поверхностей пола в вашем доме, вам следует внимательно соблюдать все правила, которые предписывает схема сборки, представленная в следующем пункте.

Если вы все сделаете правильно, у вас получится модель, соответствующая этому описанию:

  • диаметр устройства составляет 30 сантиметров, высота – 9 сантиметров. Корпус сделан из вспененного поливинилхлорида. При этом толщина самого корпуса достигает 6 миллиметров;
  • в бампере установлены 4 датчика, посредством которых будет фиксироваться положение робота-пылесоса в пространстве. При этом имеется пара переключателей, подсоединенных на случай непредвиденных столкновений. Края обиты резиновой прокладкой, чтобы при случайном столкновении с мебелью не повредить ее;
  • емкость для пыли и мусора изготовлена из поливинилхлорида толщиной в 4 миллиметра. Фильтр для пыли изготовлен из 2 обыкновенных тряпичных салфеток, которые можно купить в каком угодно бытовом магазине. Крышка, защищающая содержимое мусорного контейнера, прикреплена к основанию при помощи магнитов;
  • турбина изготовлена из тонких пластиковых листов, фрагментов компьютерных дисков и поливинилхлорида;
  • верхняя крышка устройства держится на суперклее;

  • инфракрасные датчики имеют 4 выхода подключения к системе «Ардуино». При этом обычный режим работы подразумевает выдачу логической единицы, а ситуация, в которой хотя бы один из датчиков системы срабатывает — логический ноль;
  • если ИК-датчик не сработал, а пылесос тем не менее наткнулся на какое-либо препятствие, его бампер нажмет на переключатель, что спровоцирует откат устройства на несколько сантиметров назад. После этого будет произведен разворот, а работа продолжится. Переключатели при этом нужны достаточно мощные, чтобы своевременно устанавливать бампер в исходное положение;
  • мотор, отвечающий за движение передней щетки, подключается в Arduino через MOSFET. При этом в том случае, когда робот-пылесос находится в движении, щетка вращается достаточно медленно для того, чтобы пыль, грязь и мусор не разбрасывались по комнате, а, наоборот, собирались вместе и втягивались в жерло. А если робот находится возле стены или угла, щетка ускоряет темп своей работы, так как большинство пыли и грязи как раз и скапливается вдоль плинтусов;
  • питание робота пылесоса осуществляют 4 литийионных аккумулятора, а также понижающий преобразователь переменного тока. Каждая пара вышеупомянутых литийионных аккумуляторов подключена последовательно;
  • основание устройства изготовлено из высокопрочной фанеры;
  • конструкция устройства подразумевает наличие 3 шариковых колес;
  • все щетки робота-пылесоса изготовлены из достаточно жесткой лески.
Читать еще:  Ветряная электростанция для дома своими руками чертежи
  • Схема сборки робота-пылесоса в домашних условиях

    Чтобы правильно сделать робот-пылесос своими руками, необходимо придерживаться следующего алгоритма (схема должна выполняться в четко указанной последовательности):

    • Загрузить необходимое программное обеспечение. Если вы хотите сделать свой робот-пылесос максимально похожим на заводские аналоги (исходя из выполняемых функций), вам нужно будет загрузить на микроконтроллер «Ардуино» необходимое программное обеспечение. Это можно сделать при помощи обыкновенного персонального компьютера — достаточно лишь загрузить код на плату «Ардуино».
    • Закрепить основные компоненты. Чтобы средства передвижения робота-пылесоса, кулер, микросхемы, аккумуляторы и вся прочая начинка устройства были надежно закреплены, вам потребуется фанерная основа. Она же по совместительству будет днищем вашего пылесоса. Туда же крепятся предварительно склеенные между собой при помощи суперклея турбина и емкость для сбора отходов. Также контейнер должен быть оборудован специальной трубкой, через которую будет выводиться выдуваемый воздух. Она должна быть защищена плотной тканью, которая послужит средством фильтрации. Кулер должен быть последовательно склеен со всеми сервоприводами, после чего посажен на все ту же фанерную площадку, на которой к тому времени уже должны быть монтированы микросхемы и аккумуляторы для подпитки устройства. Колеса для робота пылесоса могут быть куплены на рынке (однако вы можете предпринять попытку сделать их своими руками из консервной банки).

    Механическая часть робота-пылесоса

    • Установить бампер. В этой модели он изготавливается из поливинилхлорида. Однако возможны и металлические аналоги. В любом случае при столкновении он должен физически воздействовать на переключатель, который заставит аппарат двигаться в другую сторону. Также стоит отметить, что после столкновения бампер должен возвращаться на первоначальное место.
    • Установить корпус. Чтобы все содержимое конструкции было надежно защищено, лучше всего использовать корпус из поливинилхлорида. При этом на нем можно сделать надрезы, чтобы он лучше снимался. Крышка корпуса крепится при помощи магнитов. В идеале их должно быть не менее 8 (приветствуются вариации, в которых использовано большее их количество).

    Изготовление робота-пылесоса в домашних условиях

    Необходимые материалы

    Чтобы сделать робот-пылесос своими руками, вам потребуются следующие материалы:

    • «Ардуино Про Мини» — главный мозг и информационный центр всей конструкции.
    • Драйвер моторов робота-пылесоса серии Л298Н.
    • Понижающий преобразователь переменного тока.
    • Модуль с мосфетом, посредством которого будет осуществляться контроль над темпом работы передней щетки устройства.
    • 4 инфракрасных датчика, которые будут фиксировать наличие препятствий на пути робота пылесоса.
    • Пара переключателей, которые будут изменять направление движение устройства при столкновении.
    • 3 шарообразных колеса.

    Колеса для самодельного робота-пылесоса

    • Мотор, обеспечивающий вращение щетки в различных режимах.
    • Мотор высокой мощности, обеспечивающий нормальное функционирование турбины.
    • 4 литийионных аккумулятора, а также средство контроля над ними.
    • Фанерное основание нужного размера.
    • Корпус из поливинилхлорида нужного размера.
    • 8 пар магнитов для крепления.
    • Провода, кабели, переключатели и прочие элементы электрической сети.

    Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.

    Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.

    Разбираем робот-пылесос

    Каждый третий пылесос купленный испанцем — это робот-пылесос. В России на подобные пылесосы спрос тоже начинает увеличиваться. Как устроен этот популярный гаджет?

    На эти вопросы мы ответим в данной статье. Положим на операционный стол робот-пылесос среднего ценового диапазона Yujin Robot iClebo Arte и начнем изучать его внутренности.На верхней части корпуса расположена камера, она помогает строить карту помещения, и дает знать роботу, где он уже был, а где еще не убирался. Также с ее помощью робот находит кратчайший путь от места окончания уборки до места старта (базы для подзарядки). На фото можно заметить сенсорный ЖК-экран с управляющими кнопками и иконками, бампер с набором датчиков, пылесборник. На бампере расположены ИК-датчики расстояния, с их помощью робот ”видит” препятствия и старается их не касаться. Датчики расположены не по всей поверхности бампера, поэтому наезжая на препятствие под углом, робот касается его, и тогда срабатываю механические датчики столкновения. В этом случае пылесос меняет свое направление по заданному алгоритму движения. В iClebo установлен дополнительный четвертый датчик на самом верху бампера. С его помощью робот определяет возможность проехать под мебелью и при этом не застрять. Пылесборник вынимается нажатием кнопки на корпусе и не имеет каких-либо мешков для сбора пыли, а также никаких электромеханических частей. Пылесборник и фильтр можно промывать под водой. Всасывающий механизм расположен непосредственно внутри робота. Переворачиваем робот-пылесос. Два ведущих боковых колеса задают движение устройству, переднее маленькое колесо вспомогательное без привода. На его оси расположен специальный магнитный датчик. Он необходим для измерения расстояния, пройденного роботом. Колесо не вращается вокруг своей горизонтальной оси, в этом нет необходимости. Робот меняет свое направление на месте за счет передачи момента одному из боковых колес, то есть на маневренность это никак не влияет.

    Под небольшой пластиковой крышкой расположен Li-Ion аккумулятор емкостью 2200 mAh. У данного образца две боковые щетки, с практической точки зрения это помогает захватить большую площадь за один проезд. Для того, чтобы добраться до плинтуса достаточно одной боковой щетки, до углов полностью пока не добирается ни один робот-пылесос. Две боковые щетки направляют мусор к основной турбощетке, которая в свою очередь направляет его в пылесборник. Всасывающий модуль помогает засосать мусор с турбощетки. Резиновый скребок, расположенный на пылесборнике, подбирает крупный мусор. По такому принципу устроены все роботы-пылесосы в виду отсутствия большой силы всасывания. Результат уборки на гладких полах при такой конструкции очень хороший, на коврах – хуже, робот не может высосать пыль из ворсинок.

    Рядом с пылесборником можно заметить два углубления — пазы для полотера. В этом пылесосе имеется функция протирки полов. Основание швабры крепится на дно, робот и пылесосит, и протирает. Салфетку из микрофибры можно смочить водой перед запуском. В процессе работы смачивать ее уже не получится, робот сбрасывает карту помещения и текущую программу уборки при отрывании его от пола. Салфетка помогает собрать мелкую пыль, включая муку, мелкий песок, соль. Для полноценной мойки полов она не подойдет.Пришло время взяться за инструменты и посмотреть, как же выглядит робот-пылесос изнутри. Вынимаем пылесборник и основную турбощетку. Кладем робот-пылесос на лицевую панель и видим 5 отверстий для болтов. Шестое отверстие находится под наклейкой-пломбой с надписью QC Passed. Далее необходимо аккуратно отсоединить концы бампера. Особых трудностей при этом возникнуть не должно, пластик достаточно упругий и прочный.Расположив iClebo лицевой стороной к потолку, вытягиваем декоративную панель робота. Для этого нужно потянуть за край панели на себя и вверх. Вот мы и получили доступ к начинке робота-пылесоса.Невооруженным взглядом можно разглядеть основные элементы. В роботе установлены 6 электроприводов: два для боковых щеток, один для турбощетки, один для всасывающего модуля (спрятан под пластиковых кожухом), два встроены в корпус боковых колес. Справа под ЖК-экраном робота-пылесоса находится его ”мозг” – микроконтроллер Abov MC81F4216D. Рядом с материнской платой и местом установки пылесборника находится специальный датчик. При его замыкании, iClebo “понимает”, что пылесборник подсоединен, иначе робот-пылесос не сдвинется с места и выдаст ошибку на дисплее.

    Снимаем ЖК-экран. Видим камеру, ИК-приемник под ней. В центре светодиоды для экрана. Освобождаем материнскую плату от множества контактов и видим гироскоп, который нужен для определения угла поворота робота.
    И, наконец, освободим от всех контактов саму материнскую плату.
    Что же представляет из себя такое устройство, как робот-пылесос. Блок-схема устройства представлена ниже:У нас имеется материнская плата (Main board) с модулем камеры, дисплеем, модулем управления электроприводами боковых колес и т. д. 19ти вольтовый адаптер, через базу для зарядки робота, заряжает литий-ионный аккумулятор, который питает все остальные элементы схемы. Для часов и таймера используется дополнительная батарейка-таблетка на материнской плате. Три датчика определения перепада высоты (3 PSD Sensors) расположены на дне корпуса устройства. Три инфракрасных датчика (3 IR Sensors) располагаются непосредственно на самом бампере. При обнаружении препятствия робот-пылесос меняет свое направление. Если ИК-датчик не сработал, но робот все же упирается в препятствие, срабатывает механический датчик бампера (3 Bumper SWs). На схеме также изображены 3 Detection Switches — два датчика определяют не оторвались ли колеса от пола, а третий датчик наличия пылесборника. Passive Encoder — датчик, расположенный около передней оси колеса для определения пройденного расстояния.

    Для того чтобы понять где робот уже убирался, а где еще нет, он получается информацию со всех вышеперечисленных датчиков и сенсоров. Он замеряет пройденное расстояние и угол поворота, а с помощью камеры и датчиков препятствий «понимает» где границы убираемой площади. Будущие домашние роботы-пылесосы будут использовать камеры для полноценного построения карты помещения, определения наличия людей и животных в комнате и, скорее всего, можно будет жестом указывать роботу на дальнейшие его действия или менять режим работы.

    Осталось разобраться еще с колесами. Снимаем боковое колесо. Датчик сбоку колеса помогает определять роботу его положение в пространстве, а именно: стоит ли он на полу? Если контакт разомкнут, робот прекращает работу.
    Разобрав корпус колеса, видим вот такой редуктор.Конечно, всеми этими компонентами управляет ПО, и без правильно написанного программного кода робот функционировать не будет. В данном пылесосе имеется возможность обновления ПО, но сделать это смогут только опытные пользователи, так как требуется программатор для перепрошивки «мозгов» пылесоса. Используется программатор ST-Link. Основная часть прошивки робота осуществляется при помощи этого адаптера, через коннектор J2 JTAG на плате, а через J11 USB обновляется только навигационный модуль. Причем, обе части прошивки взаимосвязаны.Робот-пылесос — сложное техническое устройство и цены на них относительно высокие, особенно если сравнивать с бытовыми пылесосами за 3000 рублей. Вероятно, когда робот сможет обходиться парой камер для выполнения всех навигационных действий, стоимость производства заметно упадет, а следовательно и конечная стоимость устройства. А пока покупатели платят по большей части за удобство: ставим таймер, уходим на работу, робот убирает в ваше отсутствие и автоматически возвращается на базу. Ну, и конечно же, лень — двигатель прогресса. Люди обычно не хотят ничего делать, лучше за них пусть будут делать всю работу другие. Как раз бытовые роботы для этого и разрабатываются.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector