JavaScript is niet actief in uw browser. Hierdoor mist u handige zaken, zoals onze uitgebreide zoekfunctie en reviews.
{{#unless user.loggedIn}} {{#xif " digitalData.page.category.pageType !== 'checkout_confirmation' " }}
{{/xif}} {{/unless}}
arduino_stofzuigrobot.png

Arduino huishoudrobot - de geautomatiseerde hulp in de huishouding

01.jpg
Zelf een stofzuigrobot bouwen

Lees hier hoe je een stofzuigrobot bouwt. Helemaal met de hand gemaakt en precies zoals je hem zelf wilt hebben. Het enige dat je nodig hebt, is een beetje handigheid, een Arduino en een soldeerbout.

Let op; dit is geen complete handleiding. Wij willen je enkel de inspiratie bieden om zelf de soldeerbout te pakken en een mooie robot te bouwen!

Inmiddels hebben alle grote fabrikanten van consumentenelektronica en schoonmaakartikelen wel een stofzuigrobot in hun assortiment. Er zijn uiteenlopende producten met allerlei soorten sensoren en reinigingssystemen op de markt. In bijna elke prijsklasse is wel een product te vinden. Toch blijft automatische reiniging vaak een dure grap.

Wie een Arduino heeft of al enige tijd van plan is om met dit open-source platform te experimenteren, kan ook zelf een stofzuigrobot bouwen. Je hoeft alleen over een soldeerbout en een beetje handigheid te beschikken. Helemaal met de hand gemaakt en precies zoals je hem zelf wilt hebben. Je eigen handige poetshulpje. Naast de aandrijfwielen, infraroodsensoren en een multifunctionele plaat mag ook de borstel niet ontbreken.

innoman_arduino.png

 

1. De checklist

Je hebt de volgende onderdelen nodig:

02.jpg
Het houten onderstel.

 

03.jpg
Vorm van het onderstel.

2. Het onderstel van de stofzuigrobot – Het chassis

Zaag het onderstel van de robot uit een 12 mm dikke plaat multiplex. Uiteraard zijn ook andere materialen mogelijk, zoals aluminium of kunststof (ABS), maar hout is makkelijk te verwerken en je hebt er geen bijzondere gereedschappen voor nodig. Vanaf een dikte van circa 8 mm is hout voldoende sterk om de constructie als geheel te dragen, er is dus nog ruimte om te variëren.

Zijn vorm is gekozen uit puur praktische overwegingen: een ronde robot kan op de plaats draaien, de wielen bevinden zich binnen de omtrek. Op die manier voorkom je dat hij blijft hangen of haken aan meubilair en andere objecten in de kamer. De borstel zit aan de voorkant om zo dicht mogelijk bij wanden en obstakels te komen. De opvangbak zit aan de achterkant.

 

3. De motoren en aandrijving van de robot

Beide modelauto-wielen (nieuw besteld of van een oude modelauto die je nog hebt liggen) worden aangedreven door een eigen motor. Dat zijn transmissiemotoren met een tandwielvertraging van 1:50. Deze zijn krachtig genoeg om een zware constructie te verplaatsen, maar kunnen wél direct door een Arduino Motor Shield van stroom worden voorzien.

De veegborstel wordt aangedreven door een soortgelijke motor maar met een andere overbrenging. Dankzij de tandwielvertraging van 1:8 en twee extra tandwielen (module 1, 30 en 20 tanden) zal onze borstel straks met zo'n 1000 rpm over de vloer draaien.

Bevestig de motoren aan eenvoudige aluminium hoekprofielen waarin je gaten boort voor de bevestigingsboutjes en voor de uitgaande as. Schroef deze vervolgens met spaanplaatschroeven vast aan de bodemplaat.

04.jpg
Dit zijn transmissiemotoren met een tandwielvertraging van 1:50. Deze zijn krachtig genoeg om een zware constructie te verplaatsen

 

05.jpg
Onze kleine hulp in de huishouding beschikt in de „basisuitvoering“ alleen over een veegborstel.

4. Hoe maakt onze stofzuigrobot schoon?

Hij zuigt niet maar hij veegt! Onze kleine hulp in de huishouding beschikt in de „basisuitvoering“ alleen over een veegborstel. Deze veegt stof en pluizen naar de opvangbak die je makkelijk kunt verwijderen om hem te legen. Uiteraard is dit ontwerp heel makkelijk verder te verbeteren: Bevestig bijvoorbeeld stroken poetsdoek aan de achterkant om de robot ook „nat“ te laten reinigen, of installeer een USB-stofzuiger om nog beter schoon te maken (verkrijgbaar als computeraccessoire). Laat je creativiteit gerust de vrije loop: Als iets werkt, is het een goed idee!

 

5. De kunstmatige intelligentie van de stofzuigrobot

Hoe weet de robot eigenlijk waar hij precies is? Nou, eigenlijk weet hij dat helemaal niet. Hij doorkruist de ruimte op willekeurige wijze zoals ook de eerste en tweede generatie commerciële stofzuigrobots dat deden. Hij oriënteert zich met behulp van drie infraroodsensoren die afstanden tot 80 cm kunnen meten.

Een Arduino UNO -microcontroller bestuurt de robot. Deze analyseert continu de signalen van de drie afstandssensoren, creëert hieruit een model van de omgeving en past zijn gedrag er op aan.

Nemen de sensoren alleen uiterst links of rechts een object waar, dan maakt de robot een bocht om het obstakel te ontwijken.

Detecteren beide sensoren een object aan de voorzijde, dan gaat het waarschijnlijk om een wat groter obstakel zoals meubilair of een persoon. In dat geval controleert de robot eerst met de sensor aan de achterkant of de weg vrij is, rijdt hij daarna achteruit en vervolgens weer vooruit met een bocht om het obstakel heen.

Is achteruitrijden niet mogelijk, bijvoorbeeld omdat de robot met een lange bocht in een hoek van de kamer is beland, dan draait hij op de plaats rond tot hij weer vooruit kan rijden.

Sketch stofzuigerrobot

De broncode (sketch) van het programma kun je hier downloaden in de vorm van een tekstbestand.

De aanvullende printplaat voorziet de stofzuigrobot van een extra regelbare motoruitgang (de Motor Shield heeft slechts twee uitgangen voor gewone gelijkstroommotoren), hij levert bovendien de voedingsspanning voor de infraroodsensoren en verbindt ze met de Arduino.

Aan de hand van het schakelschema kun je de printplaat uiteraard zelf aanpassen of de sensoren direct op de Arduino aansluiten, het ontwerp dient als voorbeeld voor hoe de printplaat er uiteindelijk zou kunnen uitzien.

Het ontwerp is hier te downloaden als afdrukbaar PDF-bestand zodat je zelf een formaat voor de printplaat kunt kiezen en de geleidersporen direct erop kunt overbrengen.

06.jpg
Een Arduino UNO-microcontroller bestuurt de zelfbouwrobot

 

06A.jpg
Ons huishoudhulpje krijgt stroom van acht oplaadbare NiMH AA-batterijen

6. De accu's en hun laadtoestand – het hart van de robot

Ons huishoudhulpje krijgt stroom van acht oplaadbare NiMH AA-batterijen . Tijdens het ontladen daalt de spanning van deze batterijen gestaag, daardoor zouden ook de motoren steeds langzamer gaan draaien.

Om hiervoor te compenseren, wordt er een spanningsregeling gebruikt zoals je die ook wel in sommige oudere typen auto's zag. Met behulp van vier LED's laat de robot aan de buitenwereld weten hoe vol de accu's nog zitten.

Deze indicatie is eigenlijk het nevenproduct van een interne controle: Bij volle accu's worden de motoren kunstmatig afgeremd zodat ze bij lege accu's niet langzamer gaan draaien. Het resultaat is een nagenoeg gelijk blijvend toerental ongeacht de laadtoestand van de batterijen.

De accuspanning maakt voor de Arduino zelf niet zoveel uit: Hij werkt op een voedingsspanning van vijf tot twaalf volt, en werkt zelfs dus nog wanneer de accu's allang te leeg zijn om de motoren aan te drijven.

 

7. Onze stofzuigrobot – 100 procent handwerk

De bouwwijze en de aansluitingen zijn eigenlijk vanzelfsprekend, en anders is in het schakelschema duidelijk te zien welke verbindingen je moet maken. Omdat het oog ook wat wil, kun je de robot net zo gek aankleden als je zelf wil, of alle componenten netjes inbouwen.

Zaag daartoe een ronde plaat hout met dezelfde diameter als het onderstel, en schroef deze met drie of vier afstandhouders op de onderplaat vast. Dat schermt de boel van boven mooi af, en de zijkanten kun je vervolgens met folie of een ander materiaal naar eigen inzicht afwerken. Als je je digitale hulpje in een originele kleur wilt spuiten, plak dan van tevoren wel alle kwetsbare onderdelen af.

Zelf aan de slag? In de winkelwagen staan alle onderdelen die je nodig hebt om de in de video getoonde robot te bouwen. Ga voor de overige materialen zoals hout en schroeven naar een bouwmarkt. Veel plezier bij het zelf bouwen.

07.jpg
De eerste test van onze stofzuigrobot was een groot succes.