SchlürfoBOTer – Der DIY Staubsaugroboter

Aufgabenstellung

  • Wir wollen einen Staubsaugroboter der wirklich saugt und nicht nur mit einer Bürste staub aufwirbelt bauen.
  • Erkennung von Hindernissen via IR (InfraRot) und Ultraschall Sensoren und einem Bumper Schalter
  • Fahrwegoptimierung (wird noch kommen)

Benötigte Werkzeuge

  • Lötkolben und Lötzubehör, Cuttermesser, verschiedene Schraubenzieher, Heißklebepistole, Isolierband, Sekundenkleber für PVC, diverse Schrauben, optional 3D-Drucker.

Kenntnisse

  • Löten = Anfänger
  • C++ Programierung = Anfänger
  • Elektronik = Anfänger

Einkaufsliste

Entweder:

oder:

und des weiteren:

Downloads

los gehts…

1. a  = L293D MotorBridge selber bauen hier zum Projekt

Alternativ kannst du auch auf eine gekaufte H-Brücke zurück greifen. jedoch kann ich euch hier zu keine genauen angaben machen wie diese dann eingebunden wird. Die Funktion ist jedoch immer die Gleiche. die H-Brücke hat für jeden Motor einen Enable Pin wenn an diesem Steuerstrom anliegt funktioniert der Motor erst. Dann gibt es für Jeden Motor jeweils 2 Eingänge und die dazugehörigen Ausgänge. Liegt an Motor1.1 (M1.1IN) Steurestrom an beschaltet der IC Motor1.1 (M1.1OUT) mit Strom aus der Versorgungsspannung. Das gleiche gilt für Motor1.2 und Motor2.1 wie Motor2.2. Zu Funktionsweisen von DC Motoren habe ich hier einen Link und noch einer.

Also wenn Motor1.1 mit positiver Spannung versorg ist und Motor1.2 mit null oder negativ dann dreht sich der Motor1 z.b. linksherum. Wenn jedoch Motor1.1 negativ und Motor1.2 Positiv mit Spannung versorgt ist dreht er sich Rechtsherum.

Die H-Brücke kriegt eine Direkte Stromversorgung vom Akktu Pack in V IN [PHASE] Positiv (+) und [GND] masse (-). Wichtig ist das [GND] die masse vom Arduino und de Brücke zusätzlich verbunden sind sonst Funktioniert die Brücke nicht. Dann noch die Enable Pins und die IN 1-4 an den Arduino nach Vorgabe des Scriptes anschließen.

2. Bauen der Grundplatte und andere PVC-Hartschaum teile

Ausschneidevorlage Maßgenau DIN A3 Ausdrucken und Teile nach Vorlage mit Cuttermesser zuschneiden. Bei Hartschaum mit mehren schnitten nach und nach durch das Material schneiden. Es könnte etwas Geduld und Kraft kosten. ;). Bei den Großen Löchern solltet Ihr vielleicht einen Forstnerbohrer verwenden. Oder Ihr probiert euch mal am Freihandkreisschneiden. Das loch sollte jedoch rund sein wenn Ihr euch die 3D gedruckten saug düse einbauen wollt. (hierzu kommen wir noch).

2. Motoren einbauen

Die Halterungen (vor allem die Löcher) für die Motoren solltet Ihr erst an die Motorenlöcher anpassen. Dann schraubt Ihr die Halterung auf die Motoren und danach kleb Ihr die Halteplatte mit montierten Motoren mit Sekunden Kleber an die Hilfslinie B. zwischen den gestrichelten Linien sollte sich ca. die Grundplatte befinden. Achtet darauf das auf beiden Seiten der Gleiche Bodenabstand ensteht. Jetzt noch Die Kabel an die Motoren Löten. Ich benutze immer verschieden Farben das ich auch unterscheiden kann welcher + und – ist. (ROT = positiv [+], Schwarz = masse [GND]) Das wir eigentlich immer so gemacht versteht sich. 😉  Das Macht Ihr bei beiden Motoren gleich. Danach verbindet Ihr von Motor 1 das Rote Kabel mit Out 1 und das schwarze mit Out 2 der H-Brücke. Mit Motor 2 das gleiche jedoch ROT > OUT 3 und SCHWARZ > OUT 4.

Dann müsst Ihr noch die Reifen mit Hilfe der Adapter an die welle befestigen.

 

3. Gleitfüsschen

Die Gleitfüsschen A nach Vorlage aus Filz oder holz ausschneiden und die entstandenen Plättchen aufeinander kleben, bis Ihr die höhe erreicht habt die euer Boter benötigt. Es sollten ca. 3-5mm bis zum Boden sein wenn er steht.

Ich habe hier zu Filzplatten Breite von 20mm Höhe 35mm dicke 10mm aufeinander geklebt und eine Spitze mit dem Cuttermesser geschnitten.

Das kann aber je nach eurem Räder Ø Durchmesser abweichen.

Mit Heißklebepistole aufeinander kleben.

Erst die eine Seite abschneiden.

Dann die andere Seite und schon hat man eine Spitze.

Danach mit schraube auf die Grundplatte montieren oder mit Heißkleber befestigen.

4. Staubsaugbehälter mit PC-Lüfter

Hier zu habe ich eine alte Frischhaltebox ca. 120x120x100mm verwendet. In diese schneiden wir in eine Ecke ein Loch von Ø 30mm in den Boden.

Dann wittmen wir uns dem Deckel (Saugmodul). Jetzt benötigen wir den Pc-Lüfter mit den Abmaßen 120x120x25mm. hier darauf achten das der Luftstrom nach oben geht. Das Heist er soll saugen. Jetzt müsst Ihr mit einer Säge oder dergleichen auf der Unterseite die Halterungen mit den löchern für die Befestigungsschrauben absägen. Hier habe ich euch ungefähr eingezeichnet wie. Aber wichtig auf der unteren Seite !!! Die Zeichnung ist auf der oberen Seite gemacht. (hatte leider kein anderes Bild)

Danach schneidet Ihr in den Deckel der Frischhaltebox ein loch das so Groß ist wie die Ventilator blätter. Nun wir der Ventilator mit Heißkleber auf die Oberseite des Deckels befestigt. Denk daran es muss Dicht sein.

Nun wird das Vlies von der anderen Seite mit Heißkleber dagegen geklebt.

5. Relai für Saug-Turbine

Das Relai ist notwendig um den Ventilator mit geringer 5V Schaltspannung zu schalten. Da dieser 12V benötigt ist hierzu auch die Extra Stromversorgung der SAMSUNG Li-Ion Akkus 4x 3,6V = 14,4V in Reihe geschaltet nötig.

Anschluss: von unserem Script verwendeter Arduino Signalleitungs PIN 12

weitere Funktion und Anschuss eines Relais entnehmt Ihr bitte der Elegoo Dokumentation. Bzw. Steuerleitung an PIN 12, VCC (Stromversorgung) und GND (Erdung). Das Relai:: in der Mitte kommt die Stromzufuhr (Phase) eine Seite des Relai ist bei Steuerstrom = aus dauernd geschaltet. Die andere Seite ist dann geschaltet wenn Steuerstrom anliegt.

 6. Batterie, Akkupacks und Hauptschalter

Das hier folgt noch …

7. IR-SensorenKIT

Die Sensoren werden in die Ausbuchtungen der Hauptplatte von oben befestigt. Anschließen des Reglerboards wie folgt:

A0 = vorne rechts, A1 = vorne links, A2 = hinten rechts, A3 = hinten links, VCC (Stromversorgung) und GND (Erdung) anschließen.

8. Ultraschallsensor HC-SR04 mit Servo

Bestefestige die Sensor Trägerplatte mit Sekunden- / Heißkleber an der Hauptplatte nach Vorgabe in der Ausschneidedatei.

Jetzt Montierst Du den UltraSchall-Sensor auf der dafür vorgesehenen Halterung (Die Du bereits ausgeschnitten hast). Und befestigen diesen auf dem Servo. Dieser kommt dann in das Loch auf der

Schließe den US-Sensor wie folgt an den Arduino an:

A4 = Echo, A5 = Triger, VCC (Stromversorgung) und GND (Erdung)

Der Servo Steuerleitung wird an PIN 8 angeschlossen und VCC (Stromversorgung) und GND (Erdung)

9. Saugdüse

Ich habe zum Anfang eine Klopapierkern längs nach durchgeschnitten, ineinander gedreht und diese einfach durch das loch gesteckt.  Jetzt habe ich mir mit einem 3D-Drucker eine Düse und ein Stück für den Auffangbehälter gedruckt.

Die Düse wird einfach von unten wo das Loch in der Hauptplatte ist angeschraubt. Das Komische teil rechts wird dann von oben durch das loch in der Auffangbox, durch die Platte nach unten direkt in die Düse gesteckt. Danach mit Heißkleber in der Auffangbox festgeklebt so das diese auch dicht ist.

10. Verstehen des Scriptes

Das mach ich ja noch nicht einmal 😉 Spaß bei seite… das Kommt noch….

Viel ist auch schon in der Firmware (Script) Kommentiert und so Kompliziert ist das nicht. Das einzige was etwas verwirrend sein kann ist die Sensor Matrix die ich zum auswerten der Fahrwegssteuerung Programmiert habe. Aber hier schon einmal das Array in dem Abgespeichert wird welcher Sensor gerade Aktiv ein Objekt detektiert hat.

sensoractivity[5] = {0,0,0,0,0};

FrontRigth, FrontLeft, BackRigth, BackLeft, USFront

z.B. wenn der Array so aussieht 01000 dann hat der Sensor vorne links ein Objekt erspäht und es wird nach rechts gedreht.

00110 = beide Sensoren hinten blockiert, es wird nach Vorne gefahren.

es sind noch nicht alle Möglichkeiten eingebaut,, tobt euch aus.

11. Test

Hab ich noch nicht mal gemacht… nein klaro fährt der BOTter und Saugt schon. Video kommt noch …