Robot de nettoyage automatisé

Robot de nettoyage automatisé

Toute personne possédant les compétences Tekkies peut construire son propre robot de nettoyage.
Pour fabriquer votre propre robot selon vos besoin, il vous faut un Arduino, un fer à souder et un peu d’adresse.

Tous les fabricants d’électroménager et d’appareils de nettoyage proposent désormais des robots de nettoyage.
Il y en a pour tous les budgets, les écarts de prix étant justifiés par des différences de technologie des capteurs et par la puissance de nettoyage. Le nettoyage automatique reste cependant un luxe.

La fabrication d’un robot de nettoyage est un jeu d’enfant pour tous ceux qui connaissent par cœur leur Arduino et qui possèdent un fer à souder.
Il vous faudra également des roues motrices, des capteurs infrarouges et une plaque multifonction, ainsi qu’une brosse….

  1. Fabrication du châssis



    Le châssis du robot se compose d’une plaque multiplex de 12 mm d’épaisseur.

    D’autres matériaux comme l’aluminium ou le plastique (ABS) seraient également envisageables, mais le bois offre l’avantage d’être facile à travailler et ne nécessite aucun outil particulier.



    Au-delà d’une épaisseur de 8 mm, le bois est suffisamment résistant pour supporter l’ensemble de la construction, il est donc possible d’obtenir des modèles de robots différents.
  2. La forme du châssis dépend uniquement des exigences de fonctionnement : un robot rond peut tourner sur lui-même, les roues étant intégrées dans les découpes arrondies.



    Ainsi, le robot ne reste pas bloqué après avoir heurté un meuble ou un objet dans la pièce.

    La brosse est placée à l’avant afin de s’approcher le plus possible des murs ou des objets ; le bac collecteur trouve sa place à l’arrière.
  3. Le moteur du robot de nettoyage



    Chaque pneu (type pneu de modélisme, neuf ou récupéré sur un vieux modèle réduit) est actionné par son propre moteur.



    Il s’agit ici de moto-réducteurs avec un rapport de réduction de 1:50.

    Ils ont une force suffisante pour entraîner des constructions plus lourdes et peuvent être commandés directement par Arduino Motor Shield.
  4. La brosse de nettoyage tire sa force d’un moteur très similaire, mais avec une traduction différente.

    Avec un rapport de réduction de 1: 8 et deux pignons aval (module 1, 30 et 20 dents) tourne la brosse plus tard , à environ 1 000 tours par minute sur le terrain.



    Les moteurs sont fixés grâce à une simple cornière en aluminium dans laquelle sont percés des trous adaptés au filetage et à l’arbre de sortie.

    Ils sont ensuite vissés directement sur la plaque de base à l’aide de vis Spax ordinaires.
  5. Comment notre robot nettoie-t-il ?



    Ce modèle de base est équipé uniquement d’une brosse nettoyante, qui dirige la poussière et les peluches dans le collecteur situé à l’arrière ; ce bac peut ensuite être détaché et vidé.



    Ce principe de base peut être amélioré avec des moyens simples : des lavettes-éponges découpées en bandes et fixées à l’arrière permettent un nettoyage avec un chiffon humide; le fait de remplacer la brosse par un aspirateur USB (accessoire de PC) améliore également le nettoyage.



    Dans ce domaine, la créativité n’a pas de limite : tout ce qui fonctionne est accepté !
  6. L’intelligence artificielle de notre robot



    Comment le robot parvient-il à se repérer dans l’espace ?



    En fait, il ne sait pas où il se trouve. Il parcourt la pièce au hasard, comme les robots de première et deuxième génération vendus dans le commerce.

    Il s’oriente grâce à trois capteurs de distance à infrarouges qui réagissent à des éloignements jusqu’à 80 cm.

    Le robot est commandé par un microcontrôleur Arduino UNO.
    Celui-ci exploite en continu les signaux envoyés par les trois capteurs de distance, les interprète pour connaître l’environnement dans lequel se trouve le robot et adapte son comportement en conséquence.



    Si le capteur détecte un objet à droite ou à gauche, le robot l’esquive. Les deux capteurs à l’avant détectent les objets relativement importants comme un meuble ou le pied d’une personne.

    Dans ce cas, le capteur arrière vérifie que la voie est libre à l’arrière, le robot recule puis reprend son chemin en effectuant un virage pour éviter l’obstacle.



    S’il ne lui est pas possible de reculer (parce qu’il est acculé dans un coin par exemple), le robot tourne sur place jusqu’à ce que la voie soit à nouveau libre devant lui.
  7. La platine supplémentaire permet au robot de disposer d’une autre sortie moteur réglable (le Motor Shield ne dispose que de deux sorties pour les courants continus ordinaires) et assure également l’alimentation électrique des capteurs infrarouges et leur connexion au Arduino.



    Le plan de câblage vous permet d’adapter la platine à vos propres données ou de connecter les capteurs directement au à l’Arduino.



    Le schéma vous permet de visualiser l’aspect final de la platine.

    Il est ainsi possible d’adapter la taille à la platine et de reporter directement les pistes conductrices.
  8. Accus et état de charge : le cœur du robot



    Notre robot est alimenté par 8 accus rechargeables NiMH type LR06. La tension qu’ils délivrent change puisqu’ils se déchargent continuellement.
    Ainsi, les moteurs tournent de plus en plus lentement à mesure que les réserves de l’accu diminuent.

    Un système de surveillance de la tension, similaire à ceux que l’on trouve sur le tableau de bord des anciennes voitures, permet de compenser.
    4 LED sur le robot indiquent le niveau des batteries.



    Cet affichage complète l’évaluation interne : lorsque les accus sont pleins, les moteurs sont freinés artificiellement afin qu’ils puissent à nouveau tourner plus vite lorsque les accus sont presque déchargés.
    Ainsi, la vitesse reste quasiment constante quel que soit l’état de charge des batteries.
  9. Un robot de nettoyage 100% fait-maison



    La construction et le câblage sont relativement faciles, et le plan de câblage sur lequel figurent les connexions offre une aide intéressante.



    Pour des raisons esthétiques, il est possible de peindre le robot ou de cacher les éléments techniques à l’intérieur.

    Pour cela, utilisez une planche de bois de même diamètre que le châssis et vissez-la avec trois ou quatre entretoises sur la plaque de base.



    Vu du dessus, le robot a un aspect plus esthétique, et il est ensuite possible de recouvrir les côtés en agrafant du film plastique.
    Complétez le look en ajoutant une bombe aérosol, après avoir collé les éléments fragiles.



    Premier test concluant pour notre robot de nettoyage !
Réalisé par
Posté le
Univers
Robotique & RC
Temps de fabrication
1 mois
Niveau de difficulté
Expert
Matériel(s)
1
plaque de bois (Multiplex) servant de châssis
2
moto-réducteurs
1
Arduino UNO
3
capteurs de distance infrarouges
1
brosse à vaisselle ronde pour balayer
2
roues dentées pour entraîner la brosse
1
contreplaqué fin (par exemple d’épaisseur 4 mm pour le bac collecteur)
Outils
1
Fer à souder
1
étain

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