しかし、それから私は面白いものを作成するだけでなく、便利なものも作りたかったのです。 そのため、ロボット掃除機の作成に着手し、Habrasociety全体に助言を提供し、どこかで論理と経験を結び付けて支援するように促しています。
さて、私はすでに3Dプリンターを持っているので、可能な限り多くのパーツを自分で印刷します。 そして、Master KIT WebサイトでArduino Mega 2560コントローラーとアクチュエーターを見つけました。 しかし、後で鉄に戻りますが、最初に掃除機ロボットの動きと動作のロジックを理解する必要があります。
経験的に（私のものではなく）、ロボット掃除機を作成するためのルールが確立されました。
1.ロボットは、形状が丸く、低いシリンダーでなければなりません。
2.ホイールは、所定の位置に回転できるように直径が合っている必要があります。
3.ステアリングホイールにモーターは不要
4.主なことは、ロボットが内部のゴミを収集できることです
5.接触バンパーなしでは不可能です。ロボットの周囲の少なくとも半分を覆う必要があります
6.ロボットの重心は、理想的にはホイールと一致するようにホイールの隣に配置する必要があります。
7.バッテリーを取り外さずに、ロボットを充電ステーションから充電する必要があります
8.ビンは簡単に取り外せるはずです。
運動アルゴリズム
ロボット掃除機を動かすには2つの主な方法があり、これまでのところ、どの方法も完全な優位性を証明していません。 1つ目は、回転するらせん状の動きです。 2番目の方法はジグザグです。
写真から部屋の地図を作成することは考慮されておらず、すべての動きはセンサーの測定値のみに基づいて行われます。 さらに、考慮される必要があるのは、障害を克服して回避することです。 このためには、バンパーと接触センサーを使用するのが最善です。 なぜなら、ルートに沿って椅子の細い脚があると、いくつかのセンサーの光線が通り過ぎる可能性があるためです。 大きなバンパーとの衝突では、コントローラーは障害物がどちら側にあるかを認識し、その周りを回ります。
クリーニング
従来の掃除機が強力なポンプと大きな吸引力のために犠牲になると、自律的な電力を備えた小型の掃除機で同じ電力を達成することは不可能です。 経験から、小さなブラシと吸引タービンの組み合わせが最も効果的であることが示唆されています。 さらに、デバイスはワッシャーであるため、コーナーからゴミを拾うために、2つの回転ブラシがその前に配置され、メインの大きなブラシにゴミを投げます。
原動力
最高の移動速度は、毎秒25〜35 cmです。 すべてを収集するのに速すぎず、バッテリーが十分なスペースを持続するには遅すぎません。 ほとんどの場合、モーター付きのスプリング式ギアボックスが使用されます。 これは、掃除機が落ちたり、ぶら下がったり、持ち上げられた場合に動きを止めるために行われます。 ステッピングモーターを使用するのが正しいと思います。これにより、動力を必要とするギアボックスを使用せずに、プログラムで動作速度を設定できるからです。 車輪への伝達は直接またはベルトになります。 掃除機にはエンジンが5つしかありません。ホイール用に2つ、メインブラシ用に1つ、側面にある2つの回転ブラシ用に1つ、引き込みタービン用に1つです。
栄養
電圧12 V、容量7 Ahのゲルバッテリーからシステム全体に電力を供給する予定です。 つまり、標準のUPSバッテリーです。 その利点は、作業を確保するのに十分な容量があり、安価で手頃な価格であり、掃除機を床に押し付けるのに十分な重量があることです。 主な充電方法には、誘導と直接接触の2つがあります。 直接接触のすべての利点にもかかわらず、私はワイヤレス充電を支持することにしました：部分的にはより安全であるため（そして好奇心の強い猫がいるため）、部分的には酸化または緩んだ接触の問題を後で解決したくないためです。 幸いなことに、12 V PW-WL-12ワイヤレス充電器用の優れたキットを見つけました。 350 mAの電流は、10時間で完全に放電するとバッテリーを充電しますが、これは少し多く、バッテリーをそのように植えることはできません。 そのため、これらの充電のうち2つを取得し、ケースの下部と上部から取り付けて、700 mAの二重充電電流を提供することにしました。
センサー
ロボットが空間を移動できるように、階段から落ちたり、壁に寄りかかったりしないように、フィードバックが必要です。 多数のセンサーで実装されます。 たとえば、赤外線距離センサーでは、壁に近づいて傷を付けることはできません。 センサーの視野に入らない小さな物体が邪魔になると、バンパーの接触センサーが作動します。 また、下端にある赤外線センサーは、前端の下に空きスペースがある場合にロボットが落下するのを防ぎます。 また、一対のセンサーを車輪に取り付ける必要があります。そのため、デバイスが床から離れると、デバイスは動作を停止します。
センサーは次のように使用されます。IR-距離測定用、接触用-バンパーとホイール用。
ベースに戻る
ロボットのすべての作成者が実装しようとしている最も難しいタスクの1つは、充電のために自分の拠点に戻ることです。 また、部屋が厳密に正方形または長方形の場合に適しています。 この場合、ベースをコーナーに設置するか、壁に移動するだけで十分です。ベースに戻るメカニズムは非常に簡単になります。ロボットがベースに接触するまで壁に沿って移動する片側です。 しかし、家具を追加したり、他の部屋にいくつかの開口部を設けたりする価値はあり、タスクはすぐに複雑になります。 ビーコンを使用してベースまでの距離を決定することにしました。 遠くに移動すると、信号はフェードし、近づくと音量が大きくなります。 私のベース検索方法はこれに基づいています。
プログラミングとはんだ付け
最初は、コントローラーのストラップをはんだ付けして自己組み立てしたくありませんでした。 Arduinoプラットフォームにはすでにセンサーとアクチュエーターを接続するための標準シールドがたくさんあるので、それらを使用して、プロジェクトをできるだけシンプルで手頃な価格にしようとします。 標準の接続ワイヤがない場合、センサーの接点のみがはんだ付けされます。 1-シンプル、2-繰り返しやすいので、Arduinoの標準バージョンでプログラミングします。 プログラミングの基本に精通した私でさえ、言語学習に対処し、コントローラーをプログラムして暖房および換気システムを自動化することができました。 したがって、計算は正確に繰り返しと実行の単純さに基づいています。
ステージ
ロボット掃除機のすべての作業は、いくつかの段階に分けられます。
1.ハウジング、シャーシ、集塵ユニットの作成、およびタービンを使用した通常の集塵機の作成
2.住宅の輪郭に沿ったセンサーの分布と作業の調整
3.移動とクリーニングの最も単純な機能のプログラミング
4.清掃時の障害物回避と運転ロジック
5.完全な料金でベースとそれに適切なアプローチを検索します
標準およびフォロワー
どの実験でもそうですが、得られた結果を比較するには、実験グループと参照グループが必要です。 参考として、 iClebo Arteを使用することにしました 。 建設プロセスでは、工場のロボット掃除機の既製のエンジニアリングソリューションに依存し、既存のモデルのコストを簡素化/削減しようとします。 その結果、2つの掃除機の比較テストに合格する必要があります：自家製と工場製。
招待状
そのようなプロジェクトに参加したい人は誰でも安全にコメントを書いて開発に参加できます。 すべてのヒントと要望が考慮され、独自のロボット掃除機を作成する作業が大幅に加速されると確信しています。