Smart Vacuum Cleaner
Introducere
Prezentarea pe scurt a proiectului:
- Scopul final al acestui device este de a fi un aspirator smart care aspira singur evitand obstacolele din jur.
- In momentul actual nu contine pompa de aspirat, ci doar 'carcasa' si sistemul de miscare/evitare a obstacolelor.
- Ideea de la care am pornit acest proiect a fost de a crea propriul aspirator smart si de-al utiliza in casa.
Descriere generală
Cadrul circular al aspiratorului este facut dintr-o bucata de polistiren extrudat de 3cm grosime. Pe acest cadru vin prinse in holsuruburi componentele.
Pentru a porni aspiratorul, exista doua surse de alimentare: 9V respectiv 6V. Aceste surse pot fi pornite/oprite prin doua switch-uri. Odata pornita alimentarea, aspiratorul sta 5 secunde in idle asteptand ulterior un 'impuls' intr-unul din senzori pentru a porni rutina de functionare. Acesta va merge non-stop evitand obstacolele din jur.
Din pacate aveam nevoie de 4 senzori in loc de 3, deoarece exista un unghi mort in care aspiratorul se blocheaza.
Schema bloc: 
Hardware Design
Lista de piese
- 1 x Arduino UNO R3
- 1 x L293D Motor Driver
- 1 x Breadboard 400
- 1 x Suport carcasa baterii 6xAA
- 1 x Suport carcasa baterii 4xAA
- 10 x Baterii AA Varta
- 1 x Ball Caster
- 3 x Senzor ultrasonic HC-SR04
- 3 x Suport pentru senzor ultrasonic HC-SR04
- 2 x Switch cu 2 pozitii
- 2 x Micro motor cu reducție - RPM : 60
- 2 x Roata din plastic/cauciuc - Culoare : Alb
- 2 x Suport micro-motor
Schema hardware:
Rezultat final:
Software Design
Mediu de dezvoltare
- Arduino IDE 2.0.0 - beta3 (are auto code completion)
Librarii 3rd-party
- Adafruit-Motor-Shield-library (https://github.com/adafruit/Adafruit-Motor-Shield-library)
Surse
- smart_vacuum_cleaner.ino
#include <AFMotor.h> static constexpr int startupSleepTime = 5000; static constexpr int loopSleepTime = 10; // MOTOR DECLARATIONS static AF_DCMotor motors[2] = { AF_DCMotor(2, MOTOR12_1KHZ), AF_DCMotor(3, MOTOR12_1KHZ) }; static constexpr int motorSpeed = 200; static constexpr int LRTurnDelay = 1200; // SENSOR DECLARATIONS static constexpr int triggers[3] = {A0, A1, A2}, echoes[3] = {A3, A4, A5}; static constexpr float speedOfSound = 0.0343; static float distances[3] = {0}; static float minDistance = 5.0; enum SensorPosition { FRONT_LEFT = 0, FRONT_RIGHT = 2, BACK = 1 }; // MOTOR FUNCTIONS void initMotors() { motors[0].setSpeed(motorSpeed); motors[1].setSpeed(motorSpeed); } void goForward() { motors[0].run(FORWARD); motors[1].run(BACKWARD); } void goBackward() { motors[0].run(BACKWARD); motors[1].run(FORWARD); } void turnLeft() { motors[0].run(BACKWARD); motors[1].run(BACKWARD); delay(LRTurnDelay); } void turnRight() { motors[0].run(FORWARD); motors[1].run(FORWARD); delay(LRTurnDelay); } void brake() { motors[0].run(RELEASE); motors[1].run(RELEASE); } // SENSOR FUNCTIONS void initSensors() { for (int i = 0; i < 3; i++) { pinMode(triggers[i], OUTPUT); pinMode(echoes[i], INPUT); } } void sendSensorsImpulse() { for (int i = 0; i < 3; i++) { // Trigger sensor digitalWrite(triggers[i], LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(triggers[i], HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(triggers[i], LOW); // Compute distance float durations = pulseIn(echoes[i], HIGH); distances[i] = (durations / 2) * speedOfSound; } } bool isCollision(SensorPosition pos) { return distances[pos] <= minDistance; } void setup() { delay(startupSleepTime); // Enable serial debugging Serial.begin(9600); initMotors(); initSensors(); } void loop() { sendSensorsImpulse(); // Check for collisions: // Left and right side collision if(isCollision(SensorPosition::FRONT_LEFT) && isCollision(SensorPosition::FRONT_RIGHT)) { goBackward(); delay(LRTurnDelay); } // Left side collision else if(isCollision(SensorPosition::FRONT_LEFT)) { turnRight(); goForward(); } // Right side collision else if(isCollision(SensorPosition::FRONT_RIGHT)) { turnLeft(); goForward(); } // Back side collision if(isCollision(SensorPosition::BACK)) { goForward(); } delay(loopSleepTime); }
Detalii despre implementare
- Se porneste una din cele doua surse de alimentare (utilizand switchu-rile de ON/OFF)
- Se asteapta 5 secunde, iar pentru a porni rutina aspiratorului se atinge unul din cei trei senzori
- Daca unul din senzori este la distanta de cel mult 5cm de un obstacol, se calculeaza noua directie astfel:
- Senzorul stanga-fata (FL) ⇒ Viraj dreapta
- Senzorul dreapta-fata (FR) ⇒ Viraj stanga
- Ambii senzori fata (FL && FR)⇒ Mers in spate
- Senzorul spate (B) ⇒ Mers in fata
Rezultate Obţinute
Ce nu am reusit sa obtin:
- Pompa de aspirat
- Virtual area map
- Modul bluetooth
Ce am resit sa obtin:
- Partea mecanica (destul de complexa)
- Detectie obstacole si miscari simple
Videoclip demonstrativ:
Concluzii
Partea mecanica a fost mult mai complexa decat am crezut initial. Acest proiect m-a facut sa vreau pe viitor sa creez si alte proiecte utilizand Arduino
Download
Bibliografie/Resurse
