Плата управления роботом пылесосом

Обновлено: 16.05.2024

Компания Roidmi, входящая в экосистему Xiaomi, представила свой новый робот-пылесос EVA — лучший во всей линейке. Он предлагает максимум возможностей без каких-либо компромиссов.

Ключевой особенностью Roidmi EVA стала функция самоочистки. И речь не только про перемещение мусора из пылесоса в мешок базовой станции, как у Roidmi EVE Plus, но и про смену воды для мытья пола, и про очистку щёток швабры — всё происходит автоматически.

Для этого в базовой станции три отделения:

один с резервуаром для чистой воды на 3 литра, которая переливается в пылесос по мере необходимости;
второй с мешком для сбора пыли, который не придётся менять в течение 60 дней;
и третий контейнер для грязной воды, образующейся при очистке щёток после мытья пола.

При мытье самих щёток, а их две, предусмотрена даже просушка, предотвращающая появление плесени и неприятных запахов. Уйти на чистку робот может в процессе уборки, если поймёт, что щётки засорились, а после он продолжит мытьё там, где остановился.

Работать робот может в трёх режимах: всасывание пыли, мытьё пола и комбинированная уборка. В последнем случае Roidmi EVA будет отключать подачу воды при переходе на ковёр и включать её обратно на ламинате или плитке. Причём при мытье пола щётки не просто смачиваются и вращаются, но и осуществляют давление на поверхность, что позволяет оттирать даже засохшие пятна.

Что касается простой мощности всасывания пыли, то она практически рекордная для роботов-пылесосов — 3 200 Па. По заявлению производителя, этого хватит даже для всасывания шерсти домашних питомцев из ковровых покрытий. Для сравнения, у похожей флагманской модели Roborock S7+ мощность составляет всего 2 500 Па.

Дополняет всё это всенаправленная система навигации LDS на 360°, которая позволяет роботу не только быстро строить карту помещения, но и ориентироваться в пространстве даже в темноте. За одну зарядку Roidmi EVA может выполнить уборки площади до 200 кв.м.

Пылесос сейчас доступен для заказа на международной краудфандинговой площадке Indiegogo. Минимальная цена для первых заказав составила 600 долларов (≈44 400 рублей), а стандартная — 750 долларов (≈55 500 рублей). Доставка по всему миру бесплатная.

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).

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:

Любая плата Arduino.
Breadboard или простая макетная плата, в принципе можно и без неё, всё просто спаять.
2 ультразвуковых датчика расстояния (дальномер).
Турбина от пылесоса.
Небольшой двигатель или кулер от компьютера.
Двигатели с редукторами и колеса.
Контроллер для двигателя.
Провода для соединений схемы.
Аккумуляторы и контроллер заряда.

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 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:

Плата Ардуино, в оригинале использовалась Pro-mini.
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.
Драйвер для моторчиков L298N.
Моторчики для колес с редуктором.
6 ИК-датчиков.
Моторчики для турбины (по возможности помощнее).
Крыльчатка турбины пылесоса.
Моторчики для щеток могут быть любыми.
2 датчика столкновения.

Всё это собрать по такой схеме:

Схема сборки робота-пылесоса

Для сборки цепи питания робота-пылесоса нужны:

4 литиевых аккумулятора, подойдут типа 18650.
2 преобразователя постоянного напряжения (повышающий и понижающий).
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:

Что такое робот-пылесос

Робот-пылесос — бытовой прибор для уборки дома или квартиры при минимальном участии человека (или вообще без него). Девайс работает на аккумуляторе, который заряжают на специальной базе (она идет в комплекте и подключается к обычной розетке). Колеса и датчики позволяют пылесосу перемещаться по помещению, обходить препятствия и собирать мусор во внутренний контейнер. В зависимости от модели, прибор может обладать и другими функциями, например, выполнять влажную уборку или передавать изображение с камеры на телефон хозяина.

В 1997 году Electrolux продемонстрировала прототип первого робота-пылесоса, а в 2002 году первый девайс поступил в продажу. Одновременно со шведской компанией своего помощника представила американская фирма iRobot.

Как работает робот-пылесос

Главная задача робота-пылесоса — поддерживающая сухая уборка. Он собирает до 90% мусора, но для чистоты в квартире хотя бы раз в неделю все равно придется браться за швабру. Ни один робот из представленных сейчас на рынке не очистит квартиру так, как это сделает человек. Но с участием робота человеку придется убираться меньше — главное, настроить устройство для регулярной сборки мусора, и своевременно чистить щетки и пылесборник.

Режимы, в которых может работать робот-пылесос

Фильтр

Робот-пылесос оснащен фильтром тонкой очистки — электростатический или НЕРА (воздушный фильтр с высоким удержанием частиц), который удаляет из воздуха мельчайшую пыль, аллергены и микроорганизмы.

Камера

Встроенные камеры позволяют прибору строить карту помещения и рассчитывать лучшую траекторию движения, а некоторые модели даже передают изображения на смартфон. Эти опции есть не в каждой модели.

Датчики

Датчик загрязнения анализирует состояние помещения и выбирает интенсивность уборки.
Оптический, инфракрасный и ультразвуковой датчики помогают пылесосу избегать столкновений, не наезжать на провода и обходить стороной лестницы. Кстати, из-за датчиков некоторые устройства отказываются заезжать на черный пол, воспринимая его как перепад высот. Обхитрить умную технику не составит труда: если в помещении нет критичных перепадов, датчики можно заклеить.
Лазерный датчик делит пространство на участки, чтобы уборка стала равномерной.

Таймер

С его помощью можно установить время и/или дни для уборки.

Док-станция

Робот-пылесос сам построит карту помещения и будет обходить ее по расписанию, которое можно настроить в приложении (Фото: shutterstock)

Плюсы роботов-пылесосов

Такой пылесос убирает дом самостоятельно, экономит время.
Не только собирает пыль, но и выполняет влажную уборку.
Компактный, не занимает много места.
Работает по расписанию. Можно один раз выбрать программу, и он будет начинать уборку в определенное время, даже если владелец дома сам о ней забыл.
Не требует дорогих комплектующих (щеток и фильтров).
Запчасти к такому пылесосу стоят относительно недорого.
Он прост в эксплуатации: нужно лишь регулярно вытряхивать контейнер с пылью, доливать воду, чистить щетки.
Пылесос сам предупредит, когда контейнер наполнится, а когда следует долить воду.
Разобраться в настройках и приложении для работы робота-пылесоса нетрудно, обычно управление делают интуитивно понятным.
Способен поддерживать чистоту в отсутствие хозяев длительное время. Можно уехать в отпуск и вернуться в чистую квартиру.
Некоторые модели позволяют подключиться к камере робота через смартфон и проверить, что происходит, когда хозяев нет дома.
Маневренный, забирается под диван и шкафы.
Хорошо помогает от шерсти домашних животных.

Минусы роботов-пылесосов

Уход за роботом требует минимальных, но постоянных усилий. После каждой уборки контейнер нужно чистить. Турбощетка часто засоряется и тоже требует чистки.

С влажной уборкой с помощью робота-пылесоса много хлопот: требуется наполнить контейнер, сполоснуть тряпочку, вылить воду. Кому-то может показаться проще воспользоваться шваброй или тряпкой.

Роботы плохо справляются с засохшими пятнами, так что даже после влажной уборки пол не будет идеально чистым.

Такой девайс не подходит для уборки в помещениях с коврами на полу: он застревает и зажевывает их. Придется поднимать ковер, а после робота чистить его отдельно обычным пылесосом.

Робот-пылесос не может перемещаться по лестнице. Если жилище многоуровневое, придется переносить прибор с этажа на этаж, либо покупать несколько девайсов.

Помещение к уборке придется готовить: убирать с пола провода, игрушки, одежду.

По каким характеристикам выбрать робот-пылесос

Перед покупкой пылесоса нужно продумать:

С какой целью приобретается девайс в первую очередь: поддерживающая сухая уборка или мытье полов?
В квартиру или в дом (возможно, во втором случае потребуется несколько приборов)?
Какую площадь придется убирать (от этого зависит тип аккумулятора)?
Насколько захламлено помещение (от этого зависит выбор датчиков)?

Разбираемся с основными параметрами, которые стоит учитывать при выборе своего робота-пылесоса.

Тип аккумулятора

Аккумуляторы могут быть на основе никеля ( никель-металлгидридный) или лития (Li-Ion или Li-Po). Лучше выбирать литий, никелевый служит меньше, обычно через полгода-год его приходится менять.

Емкость аккумулятора

В идеале одного заряда должно хватать на одну уборку. нужно посчитать площадь помещения (за вычетом недоступных зон с мебелью, лестницы и так далее), которую предстоит обходить роботу, и уточнить в характеристиках, как расходуется заряд на 1 кв. м.

Мощность

Мощность всасывания отдельных роботов-пылесосов может доходить до 4 000 Па, для ежедневной сухой уборки достаточно 1000 Па. Но если в доме если домашние животные и проблема шерсти стоит остро, лучше выбирать более мощные модели.

Сегодня цена робота-пылесоса может начинаться от 2-3 тыс. руб., а может превышать 100 тыс. руб. Все зависит от комплектующих, функциональности и, конечно, бренда.

Тип уборки

Главный вопрос — нужна ли влажная уборка? Сейчас большинство моделей поддерживают эту функцию, но роботы плохо справляются с мытьем полов, зато эта процедура доставляет дополнительные хлопоты хозяину. Возможно, для поддерживающей уборки будет достаточно недорогой базовой модели.

Размер

Объем контейнера для пыли

Для уборки небольшой квартиры хватит контейнера для пыли объемом 250 мл. Однако чем просторнее помещение, тем больший должен быть объем (обычно до 500 мл). Большой контейнер реже забивается, значит, пылесос будет качественнее всасывать мусор.

Тип фильтра

У НЕРА-фильтров качество очистки воздуха выше, чем у электростатических, он работает дольше. Но, когда НЕРА-фильтр полностью засоряется, придется покупать новый. Электростатический фильтр можно просто помыть.

Стоит обратить внимание на умение пылесоса преодолевать высоту хотя бы 15 мм (или выше — в зависимости от порогов в доме). Даже самый умный робот будет периодически врезаться в мебель и углы, так что лучше, если по периметру его защитит резиновый бампер.

Размер и мощность базы

Док-станция должна быть небольшой (особенно критично для маленьких квартир), а от ее мощности зависит скорость зарядки. Если девайс будет готов к работе за 5-6 часов — это норма, хотя встречаются и более быстрые экземпляры.

Наличие турбощетки

Турбощетка — это спиралевидный валик с жесткой щетиной, благодаря которому робот чистит помещение примерно на 10% эффективней. Она хороша, если в квартире есть, к примеру, ковры с ворсом средней длины. Зато если в доме животные и много шерсти, турбощетка будет постоянно забиваться. В таком случае лучше присмотреться к моделям с модулем прямого всасывания (или девайсам, где эти насадки можно менять).

Функция самоочистки

Некоторые зарядные базы идут с дополнительным контейнером для мусора. По окончании уборки робот встает на подзарядку, а содержимое его пылесборника выгружается в контейнер базы. С такой функцией хозяевам не нужно каждый раз встряхивать мусоросборник самостоятельно, однако им все равно придется чистить боковые щетки и турбощетку. Наценка за самоочистку может достигать 20 тыс. руб.

Поддержка русского языка

Русификация робота предполагает переведенные инструкцию, приложение, озвучку и управление голосом. Но есть нюанс: однажды переведенное приложение не будет обновляться, как его оригинал на английском языке. Производители роботов-пылесосов уделяют много внимание интуитивно-понятному дизайну, поэтому не всегда стоит придавать значение этому параметру.

Уровень шума

Шум пылесоса напрямую зависит от его мощности всасывания. Чем громче он работает — тем больше соберет мусора. Ни один робот не убирается настолько тихо, чтобы в это время можно было вздремнуть. Поэтому уборку оптимально запускать, когда дома никого нет.

Форма

Квадратная или D-форма обычно подаются как преимущество, поскольку позволяют лучше собирать грязь в углах. На самом деле, грязь в углах полностью все равно не исчезнет, хотя ее и будет немного меньше.

Робот-пылесос или обычный: что лучше

Ни один робот-пылесос не заменит полноценной генеральной уборки. В любом случае понадобится иметь дома обычный пылесос и швабру.

Зато при грамотном выборе робот может освободить много времени и минимизировать число уборок до 2-4 в месяц. Эта техника — подспорье в хозяйстве, если с самого начала осознавать, на что она способна, а чего от нее не стоит ждать.

Робот-пылесосос – бытовое электронное устройство, которое способно самостоятельно (автоматически) осуществлять уборку в доме. Этот помощник не сможет стать полноценной заменой обычному пылесосу, который отличается большей мощностью, или швабре, но эта техника подойдет для поддержания порядка: уборка пыли, мелкого мусора, в том числе и под стульями и другой мебелью. На данный момент это устройство также востребовано и эффективно, как стиральная машина.

Робо-пылесос считается настоящей находкой:

для тех, у кого есть маленькие дети, и необходимо ежедневно поддерживать чистоту и порядок, на что не всегда остаются время и силы.
для владельцев домашних питомцев.
для активных и занятых людей, которые предпочитают проводить время с пользой, а не с пылесосом.

Производители робот пылесосов: известные и не очень

К основным брендам, специализирующимся на создании роботов-уборщиков, относятся iRobot (США), iClebo (Корея), и Neato (США). С их конвейеров сошли самых топовые модели, которых отличает высокое качество. Среди разнообразия выпускаемых ими моделей можно найти и новинки с наличием дополнительных функций (одну из ключевых обсудим позже), и варианты, выпущенные прежде, которые будут справляться с задачей также хорошо, но при этом ценна будет существенно ниже.

XRobot, Genio, iBoto, iLife и еще десятки других названий – продукция из Поднебесной. Выбирая технику перечисленных или аналогичных торговых марок необходимо тщательно изучить информацию: даже при идентичных характеристиках с iRobot или iClebo, китайские роботы-пылесосы уступают по качеству уборки, функциям и продолжительности сроку службы.

Исключение – китайский бренд Xiaomi. Продукция его марки стоит значительно дешевле американских или корейских моделей, но работу выполняет не хуже.

Как управлять роботом-пылесосом

Одной из основных функций (помимо характеристик мощности и наличия дополнительных щеток) является навигация: хаотическая или с возможностью построения карты территорий.

Самые простейшие образцы работают по следующему принципу: едут прямо, пока не встретят на своем пути препятствие, а после под произвольным углом объезжают его, и следуют дальше. Проблема в том, что при таком варианте избежать пропущенных участков практически не возможно.

Как управлять роботом-пылесос владелец решает самостоятельно, производитель, как правило, предлагает несколько вариантов.

Сенсорное. Панель управления располагается на корпусе робо-помощника, и достаточно всего нескольких нажатий, чтобы выбрать режим работы (сухая, влажная, локальная уборка) и график.

Актуальные модели имеют встроенный Wi-Fi или Bluetooth, что позволяет подключаться к пылесосу (напрямую или через облако), используя смартфон (телефон). Для этого необходимо установить специальное приложение, и отслеживать перемещения.

Также большинство производителей работают над внедрением голосового управления, чтобы робот-пылесос стал частью умного дома, и для управления каждым из элементов достаточно только иметь смартфон и одно приложение.

Читайте также: