Как сделать робот-пылесос своими руками

Изготавливаем корпус

Если сразу же захотелось сделать все правильно, то без корпуса для нашего пылесоса не обойтись. Для этого нам понадобится пластик – полистирол, поливинилхлорид.

Мнение эксперта

Захарова Ирина Юрьевна

Профи по клинингу с 15-ти летним стажем. Наш лучший эксперт.

Задать вопрос

Допускается даже делать листы самостоятельно, пропитывая картон эпоксидным клеем. Фантазия не ограничивает конфигурацию. Главное, чтобы помещались все детали и узлы пылесоса.

Предварительно нужно прикинуть, как начинка разместится внутри корпуса. Если пойти по пути наименьшего сопротивления, то можно взять за основу эргономику любого готового пылесоса. Обычно они дисковой формы, примерно одинаковые по размерам. Значит, понадобится вырезать (изготовить) 2 круга одинакового диаметра и боковую стенку (сплошная полоса) пылесоса.

В зависимости от питания выделяется батарейный отсек. Лучше всего использовать широко распространенные АКБ 18650 – такие есть в ноутбуках, применяются в игрушках и пауэрбанках. Датчики движения размещаются впереди, они отвечают за «поведение» пылесоса. Непременно нужно учесть размещение колес, их приводов, центральной платы (Arduino) и турбины с пылесборником.

От правильности расчета, тщательности компоновки деталей зависит, придется в скором времени кардинально переделывать конструкцию пылесоса или ограничиться небольшой модернизацией. Размеры корпуса привязаны к типу микроконтроллера, дополнительных плат.

Разновидности насосов для фонтана на дачу, какой лучше выбрать и правила установки

В оригинальном Arduino предусмотрено 3 градации: «Uno», «Pro», «Leonardo», а также платы с дополнительными разъемами («Mega», «Due»). Есть также и более компактные варианты – «Nano», «Micro». И это не считая многочисленных китайских клонов, которые ничуть не хуже по функционалу. Зато зачастую гораздо дешевле.

Поэтому лучше заранее предусмотреть указанные факторы. А уже потом начинать реализацию своей идеи, изготавливать корпус пылесоса. Меньше 30 сантиметров диаметр делать не стоит. Иначе ничего не поместится. Лучше затем использовать свободное пространство для добавления АКБ или расширения пылесборника.

Также конструкция корпуса должна учитывать возможность разборки, ремонта пылесоса. Поэтому рекомендуется сделать съемные крышки или лючки для обеспечения доступа к внутреннему пространству. Это займет чуть больше времени, чем просто изготовление пластиковых деталей. Возможно, даже придется сначала сделать макет пылесоса, нарисовать робота на бумаге.

Зато такой тактический ход избавит от множества проблем, связанных с перекомпоновкой, переделкой пылесоса. Зачастую устранение таких сложностей требует больших усилий, чем первоначальный расчет, размещение узлов с учетом перечисленных требований.

Не помешает также учесть, что микроконтроллер Arduino потребует прошивки, смены ПО. Для этого обязательно нужно вывести разъем, через который «мозг» робота станет подключаться к большому ПК. А уже после того, как определены все главные моменты, можно приступать к воплощению идеи пылесоса в реальность.

При выборе корпуса из ПВХ, полистирола для сборки используют соответствующий по составу клей. Он не подойдет для склейки деталей, отлитых из эпоксидной смолы. И для плит, изготовленных из «эпоксидки», клей тоже должен быть свой

Это важно понимать

Можно собрать корпус пылесоса даже и из тонкой (до 5 миллиметров) фанеры. Большая толщина приведет к увеличению веса. Меньшая не обеспечит требуемую жесткость. Работа с древесиной не представляется сложным занятием: детали выпиливаются лобзиком, ошкуриваются, подгоняются по размерам и склеиваются.

И, наконец, вариант для самых ленивых – найти корпус от негодного робота-пылесоса или купить готовый в одном из сетевых магазинов. Но в этом случае следует заранее подобрать комплектующие с учетом габаритов. Иначе придется менять что-то одно: или корпус, или детали.

Почему стиральная машина может не включаться и что делать в такой ситуации

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.

Как устроен робот-пылесос?

Особенности изготовления робота-пылесоса дома

Теоретические аспекты

Чтобы успешно изготовить робот-пылесос своими руками, необходимо понимать суть его работы изнутри. Давайте рассмотрим несколько правил, соблюдение которых обеспечит правильное функционирование техники:

• Робот должен иметь форму шайбы, диска для правильного хода движения;
• Колесики размещаются по диаметру пылесоса, чтобы он мог осуществлять развороты;
• Центр тяжести наиболее оптимален на колёсах, но может находиться и рядом с ними;
• Средняя скорость аппарата 25–35 см/сек;
• Контактный бампер размером минимум 0,5 от окружности — обязательная составляющая робота-пылесоса;
• Зарядка самодельного роботы должны выполняться от зарядного устройства, нет необходимости в разборке аппарата;
• Пыль и мусор должна собираться в отдельную ёмкость, которую можно вынуть и прочистить.

Как сделать чертёж

Совет! отметьте на чертеже все составляющего будущего пылесоса и их примерными габаритами. Стрелками укажите направления воздуха и засасывания частиц пыли. Наглядность — один из шагов к успеху будущей сборки.

Для составления схемы давайте определимся, какие составляющие понадобятся в работе:

• Плата Arduino — «головной мозг» будущего робота;
• Турбина от старого пылесоса;
• Двигатель маленького размера (можно взять старый компьютерный кулер);
• Дальномеры — 2 штуки;
• Колёса (желательно 2 обычных и 1 поворотное), двигатели с редукторами;
• Контроллер (для двигателя);
• 3 литиевых аккумулятора;
• Контроллер заряда;
• Провода;
• Плотный картон.

Важно! Если не сможете найти старую турбину — её можно сделать самому из плотного картона. Схема прилагается

Особенности проведения сборки

Затем двигатель нужно соединить с Arduino. Из картона сделайте круг, затем присоедините к нему колёса (диаметр рассчитывайте под «начинку» — около 30–35 см). С двух сторон используйте обычные колёса, но с угловыми редукторами, а между ними сзади — поворачивающееся колесо для манёвренности.

На изготовленное основание вмонтируйте всю электронику и блок пылесоса. Дальномеры прикрепляем спереди.

Дальнейшим шагом необходимо соорудить турбину, поэтому лопасти компьютерного кулера убираем и приклеиваем в него на термоклей турбину от старого пылесоса. Закрепляйте её точно по центру: нам не нужен дисбаланс.

Боковые стенки пылесоса можете соорудить самостоятельно. Главное, не забывайте: он должен иметь цилиндрическую форму.

Схема проекта

Схема робота-пылесоса на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Для обнаружения препятствий мы в схеме робота используем три ультразвуковых датчика. Их контакты питания подключены к общему питанию схемы, а земля – к общему проводу схемы. Управляющие (trigger) и выходные контакты (echo pins) датчиков подключены к ШИМ (широтно-импульсная модуляция) платы Arduino. Инфракрасный датчик также запитывается от общих VCC и земли (ground) схемы, а его выходной контакт подключен к цифровому контакту D2 платы Arduino. У драйвера двигателя мы два его контакта, разрешающих его работу (enable pins), подключили к 5 В, также контакт подачи питающего напряжения мы подключили к 5 В поскольку мы используем электродвигатели, работающие от напряжения 5 В. Поскольку наш робот-пылесос запитывается от литий-ионной батареи напряжением 7.4 В, а все компоненты схемы питаются от напряжения 5 В, то для преобразования напряжения 7.4 В в напряжение 5 В мы используем регулятор напряжения LM7805.

«Очумелые ручки» на Robohunter: как собрать робот-пылесос своими руками

Уборка в доме – вещь необходимая, но утомительная, поэтому робот-пылесос стал топом продаж и держится в нём долгое время, облегчив жизнь многим людям.

Правда, незаменимый помощник – дорогое удовольствие. Поэтому находчивые инженеры собирают роботы-пылесосы самостоятельно, причём оснащают их дополнительными функциями и апгрейдят дизайн.

Для тех, кому лень убирать в квартире, но не лень собрать робот-пылесос своими руками, мы подготовили подробную инструкцию для этого.

Необходимые материалы

• гофрированный картон из-под старого пылесоса, ведь он вам больше не понадобится;
• линейка и маркер – семь раз отмерять и прочертить;
• канцелярский нож, ножницы и клей – один раз отрезать и многократно склеить;
• лист фетра – щетина щётки, способной собрать 99,9% пыли и мусора в вашем доме;
• китайская палочка – ось той самой щётки;
• кнопка «вкл./выкл.» из-под настольной лампы – она будет включать устройство (лампу придётся принести в жертву богам чистоты и робототехники);
• мотор-редуктор Arduino с проводами питания – чтобы щётка вращалась самостоятельно, а не с помощью ваших рук;
• аккумулятор или батарейка «Крона», которая придаст сил мотору-редуктору вращать щётку;
• крышечки из-под пластиковых бутылок Coca-Cola/Fanta/Sprite или любого другого любимого напитка (8 шт.) – нет, это не акция, а способ передвижения робота-пылесоса;
• обёрточная бумага, фломастеры, краски и т. д. – для нестандартных дизайнерских решений.

Собираем робот-пылесос. Home Edition

Итак, если все материалы у вас под рукой, пора приступить к сборке робота-пылесоса. Перед началом рекомендуем посмотреть данное видео: в нём наглядно демонстрируется процесс.

А теперь пропишем все этапы для большей ясности.

1. Берём картон и чертим линии изгиба и прорезки согласно размерам, указанным в видеоролике.

2. Сгибаем и режем. Поздравляем – основа робота-пылесоса готова!

3. Берём лист фетра и нарезаем короткими полосками. Нужно постараться сделать их одинакового размера. Собираем их в кучу и откладываем в сторону, но недалеко.

4. Срезаем острый край китайской палочки, тем самым превращаем её в обычную палочку. Точнее, в ось вращения щётки пылесоса.

5. Возвращаемся к куче нарезанных кусочков фетра и аккуратно наклеиваем их по одной к полученной оси.

6. Делаем неглубокое отверстие в одном конце оси.

7. Берём мотор-редуктор, смазываем остриё клеем и вставляем его в проделанное отверстие в бывшей китайской палочке.

8. Поздравляем ещё раз – щётка готова! Аккуратно покрываем клеем микросхему и прикрепляем её к картонной основе.

9. С помощью на всякий случай приготовленной витой пары соединяем провода питания мотора с кнопкой включения и батарейкой. Кладём это в специальный отсек, как показано на видео.

Итак, мы можем поздравить вас в третий раз, так как робот-пылесос фактически готов! Осталось приделать ему колёсики и украсить по своему желанию.

Для колёсиков понадобятся крышки из-под напитков. Сделать из них колёса очень просто: две крышки – одно колесо. Просто склеиваем их вместе и получаем вращающийся элемент. В центре крышек-колёс нужно сделать отверстие и продеть туда заготовленные гвоздики, а затем прикрепить их к конструкции. Этот этап также показан на видео.

Осталось украсить вашего помощника. Здесь вместо инструкции вы получите от нас лишь напутственное слово: просто дайте полёт вашей фантазии! Робот в стиле hi-tech, с логотипом Samsung или со щенячьими глазами? Отлично! Ведь это ваш персональный помощник для уборки дома!

P. S. Мы не уверены, что после прочтения статьи вы таки соберете свой робот-пылесос. Но мы надеемся, что вы получили массу позитивных эмоций. Однако если задаться целью, у вас непременно получится сконструировать реального сверхмощного уничтожителя любого вида грязи – ведь модель из видео действительно работает.

Навигация

Благодаря навигационной системе, робот может ориентироваться в пространстве. Только от этой характеристики будет зависеть не только качество вымытых полов, но и то, будут ли они вымыты вовсе. Имеется 4 основных типа навигации:

• видеокамеры;
• датчики пылесоса;
• лазерное наведение;
• внешние датчики.

Датчики пылесоса

Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Все навигационные типы работают в динамическом режиме, постоянно сканируя пространство и отмечая возможные перестановки для коррекции своего плана на уборку. Помимо этого, фиксируются и загрязнения, чтобы сначала приступить к чистке более загрязненных мест.

Перед препятствием робот немного притормаживает или останавливается, после чего соприкасается с ним и продолжает уборку вдоль шкафа или дивана.

Внешние датчики

Этот тип навигации схож с первым вариантом, за исключением того, что тут присутствует функция разделения помещения на несколько зон для максимально чистой и быстрой уборки. Зачастую применяются именно 2 датчика (маяка). Первый – для того чтобы сканировать пространство и определять свое местоположение в нем, а другой – для сканирования дальнейших целей.

Лазерная навигация

Этот тип навигации считается самым современным. Ее принцип заключается в том, что на устройстве устанавливаются специальные дальномеры, которые определяют расстояние и составляют карту помещения, которые представляются в виде прямых размеченных линий.

Видеокамеры

Зачастую камера устанавливается на самой высокой точке робота и сканирует все данные со стен, пола и т.д. Уборка у такого робота проводится сначала в одной комнате, а затем пылесос перемещается в другую. Передвижения осуществляются по прямым линиям. Помимо всего прочего, этот вид навигации может быть не только основным, но и дополнительным к другим вариантам.

Устройство робота-пылесоса

Щетки

Важнейшим элементом робота пылесоса являются щетки. Как правило, в современных автоматических уборщиках установлены два вида щеток: основные и боковые. У пылесоса может быть одна или две основные щетки. Щетки двигаются по направлению друг к  другу и собирают загрязнения. Боковые щетки находятся на нижнем краю устройства. Они отвечают за уборку в углах, а также вдоль плинтуса.

При выборе робота-пылесоса стоит обратить внимание на материал, из которого сделаны щетки. Щетки из жесткого ворса прослужат вам намного дольше, чем щетки из лески

Пылесборник

Находится внутри пылесоса. Объемы пылесборника могут варьироваться от минимальных и до 1 л. Пылесосы с маленьким пылесборником подойдут для уборки не больших помещений, в которых нет животных. Если площадь вашего жилья более 40 кв. м. и в квартире есть домашние животные, то лучше выбирать пылесос с более объемным пылесборником.

Аккумулятор

Как правило, роботы-пылесосы оснащены следующими типами аккумуляторов: никель-металлогидридные и литий-ионные. Последний тип аккумуляторов считается более долговечным, прибор с таким аккумулятором может работать до 3 часов от одной зарядки.

Датчики

Помогают пылесосу ориентироваться в доме. Датчики могут быть трех видов: инфракрасные, ультразвуковые, лазерные. Чем выше стоимость аппарата, тем большее количество датчиков он имеет.

Принцип работы робота-пылесоса

Начать стоит с конструкции смышленого гаджета. Разработчики изрядно потрудились над тем, чтобы прибор был уместен в любой квартире, не занимал много места и свободно проходил под стульями, столами и диванами. 

Роботизированный пылесос вроде iLife V55 похож на плоскую шайбу круглой формы (но бывают и другие варианты). Диаметр устройства может варьироваться от 25 до 30-35 см. Высота прибора составляет 9-13 см. В компактности роботы-пылесосы зачастую выигрывают у обычных моделей.

Щетки

Наблюдая, как по полу движется робот-пылесос, хочеться узнать, как работает маленький гаджет и каков принцип работы у главных чистящих элементов ㄧ щеток. В зависимости от разновидности и типа модели, устройство может иметь от 1 до 3 щеток.

Чаще всего робот-пылесос оснащен такими разновидностями щеток:

• с ворсовым покрытием ㄧ нужна для борьбы с пылью, шерстью животных и небольшими загрязнениями;
• с резиновым покрытием ㄧ справляется с крупным мусором, песком и грязью с улицы. 

Эти элементы подвержены высокой степени износа и периодически требуют замены.  Все щетки можно разделить по типам на боковые и основные. 

Критерии для сравнения	Основные щетки	Боковые щетки
Материал	Щетинистый ворс, нейлон	Резина, мелкий ворс
Наличие	Есть во всех роботах-пылесосах	Присутствуют в большинстве моделей
Назначение	Нужны для устранения грязи, шерсти домашних животных, волос.	Нужны для эффективной очистки труднодоступных углов, участков вдоль стен и мебели.

Щетка ー неотъемлемая часть конструкции любого робота-пылесоса. Она входит в основу чистящего модуля, который разработан для универсальной уборки разных поверхностей. 

Колеса

Видео, как работает робот-пылесос, видел каждый, кто хоть немного знаком с бытовым прибором

Конечно, все обращают внимание на то, как бесшумно и уверенно гаджет двигается по квартире. . Маневренность пылесосу обеспечивают небольшие колеса

Прибор оснащен сразу тремя или четырьмя колесами. Два боковых задают движение, а переднее и/или заднее являются вспомогательными и более точно направляют пылесос. 

Маневренность пылесосу обеспечивают небольшие колеса. Прибор оснащен сразу тремя или четырьмя колесами. Два боковых задают движение, а переднее и/или заднее являются вспомогательными и более точно направляют пылесос. 

Важный момент заключается в том, что колесам не нужно вращаться вокруг горизонтальной оси. Смена направления происходит за счет передачи крутящего момента боковому колесу. А это отражается на ловкости перемещения «‎умного»‎ робота.

Моторы

Инновационная техника вроде Samsung VR10M7030WW/EV работает от аккумулятора. Батареи хватает обычно на несколько часов работы. Для того, чтобы робот-пылесос долго функционировал, моторы девайса должны быть небольшой мощности (примерно до 100 Вт). 

Как правило, прибор оснащен парой моторов для работы щеток, управления и движения колес.

В тему: 4 основных критерия выбора пылесоса для дома

Кондиционер и резервуары 

Все бытовые роботы для уборки могут похвастать функцией кондиционирования воздуха. Очистка происходит благодаря задержке пыли посредством фильтров. Они тоже со временем изнашиваются и требуют замены. 

Условно все фильтры можно разделить на 3 типа:

1. Сетчатые ー превосходный вариант для задержки крупных частиц мусора. Не устраняют полностью пыль в воздухе.
2. HEPA-фильтры ー самые высокоэффективные из всех разновидностей. Удерживают до 95% процентов даже самых мелких частиц. Такие многослойные фильтры используют для пылесосов, а также в системах вентиляции и кондиционирования.
3. Антибактериальные ー специальная пропитка фильтров не просто очищает помещение, а устраняет все вредоносные бактерии. Используется в сегменте дорогостоящих приборов. 

Разновидностей данного очищающего элемента достаточно много. Поэтому сменить фильтр на подходящий по характеристикам обычно не составляет труда.

Важно: 4 причины, почему пылесос не всасывает пыль — что делать, как решить проблему?

А как работает принцип сбора мусора у робота-пылесоса? Где хранится вся собранная грязь (и вода у девайсов с функцией мойки полов)? Ответ прост: аппарат оснащен встроенным отсеком для мусора. У моющих моделей, кроме него, есть еще резервуар для воды и очищающих средств. 

Емкость для сбора пыли и грязи подбирается с учетом площади помещения:

• до 50 м2 ー объем около 0,3 литра;
• до 70-80 м2 ー около 0,5 литра;
• 80 и больше м2 ー от 0,5 до 1 литра.

От размера резервуара зависят габариты прибора и продолжительность его работы. Так, робот-пылесос, разработанный для уборки небольших квартир, может не успеть убрать помещение в 100 м2 до полного наполнения мусорного резервуара

Поэтому важно реально оценивать площадь, на которой придется трудиться роботизированному помощнику. 

Виды пылесосов

В продаже можно встретить 8 основных видов пылесосов:

• моющие;
• роботы-пылесосы;
• с аквафильтром;
• циклонные;
• ручные;
• с турбощеткой;
• с мешком для сбора пыли;
• автомобильные.

Моющие модели имеют 2 резервуара для жидкостей: один — для грязной воды, второй — для воды с моющим средством. Во время работы такого агрегата вода с моющим средством под давлением подается на убираемую поверхность, после чего сразу же всасывается и поступает в емкость для грязной воды.

При уборке ковров с ворсовым покрытием пылесос включается на полную мощность для того, чтобы вода не впитывалась ковром, и он впоследствии быстро становился сухим. Отдельные модели оснащаются устройством, дозирующим подачу чистящего средства. Это устройство позволяет рационально распределять моющее средство и делать уборку качественнее.

Робот-пылесос способен автоматически, без участия человека выполнять сухую и влажную уборку в помещении, самостоятельно огибая препятствия. После окончания работы самостоятельно возвращается на зарядную станцию. Модели высокого уровня способны составлять и запоминать «карту» убираемой территории и впоследствии более быстро и качественно проводить уборку помещения.

Пылесосы с аквафильтром пропускают всасываемый воздух через резервуар с водой, очищая его от пыли. В отличие от классического пылесборника, эти модели одинаково хорошо всасывают пыль на протяжении длительного времени.

Циклонные пылесосы при всасывании воздуха заставляют двигаться его по спирали в пылесборнике. Во время такого движения воздух проходит фильтр грубой очистки, пылевой фильтр и фильтр тонкой очистки, в результате чего на выходе воздух имеет минимальный процент остаточных загрязнений.

Ручные модели хорошо подходят для уборки небольших помещений и труднодоступных мест. Они компактны и имеют низкий собственный вес, а встроенные аккумуляторы позволяют обеспечить им до 30-40 минут беспрерывной работы.

Модели с турбощеткой хорошо справляются с уборкой волос, шерсти и ниток и рекомендуются тем, у кого есть домашние животные. В конструкции турбощетки имеется вал с насаженной на него спиральной щетиной. Вал приводится в действие потоком всасываемого воздуха, в некоторых моделях он вращается за счет отдельно установленного электродвигателя. Этот вал отвечает за удаление из всасываемого воздуха волос, шерсти и других подобных загрязнений.

Пылесосы с мешком для сбора пыли — классика в мире уборочной техники для дома. Подобные аппараты появились более 100 лет назад и до сих пор пользуются стабильным спросом. Они привычны в обращении и в уходе, всегда готовы к использованию. Удаление бумажного мешка с накопившейся пылью — простая и гигиеничная процедура.

Отдельной категорией стоят автомобильные пылесосы, предназначенные для уборки салона машины. Они отличаются компактностью, благодаря чему с их помощью можно добраться до самых труднодоступных мест. Ряд моделей обладает способностью всасывать жидкость, образующуюся на внутрисалонных ковриках. Питаются такие устройства либо от бортовой сети автомобиля 12 В, либо от аккумулятора.