Colegas do fórum

Sou novo por aqui e esse é minha primeira postagem gostaria de ajuda dos senhores com ideias.

Conheci esse fórum faz pouco tempo e gostei pq tem bastante frequência e muitas cabeças pensantes.

É  o seguinte, eu construí um aspirador Robo (85% pronto só faltam alguns detalhes), quero ajuda com as melhorias.

Queria um aspirador Robo que conseguisse fazer a limpeza da minha casa, vi muitos exemplos de aspiradores feitos em casa aqui no Brasil e em outros países e sinceramente eram todos ruins não vi nenhum bom de verdade, pareciam que todos queriam mesmo colocar em prática suas habilidades com Arduino e programação do que fazer algo realmente efetivo. Porem todos foram fontes de ideias. Bom, que queria algo mais pratico mesmo, que fosse adaptado a minha casa e minha necessidade e que limpasse de verdade, não manjava nada de Arduino, mas como fui técnico em eletrônica muitos anos vi que não era nada muito complexo e tinha infinitas possibilidades, era um mundo fantástico.

Pois bem mãos a obra, desenvolvi toda a parte física usando materiais baratos, como vasilhas tupware bacias e cerdas de vassoura motores velhos, para o rolo de cerdas que giram debaixo do robô e o  batedor de borracha usei a versão original do Roomba, depois de tentar fazer alguns, alias meu projeto se inspira nos Roomba série 600 com Aerovac ( aspira sujeira pela mesma entrada que varre os detritos) vi testes e reparei que mesmo aparentemente sendo um contra senso tinha um desempenho superior.

Bom o sistema de limpeza é feito por duas vassourinhas giratórias que varrem os cantos e jogam para o centro do Robô (as duas tem motor com redução, aqueles amarelinhos que o pessoal usa pra rodas) no centro do Robô tem duas escova que giram em direção opostas uma de borracha e outra de cerdas , uma “raspa” o tapete e outra coleta a sujeira levando pra dentro de um recipiente, onde tenho um motor potente ( retirado de um aspirador sem uso) que faz a sucção. Depois de muito trabalho ajustes e de fazer 3 vezes módulos diferentes porque não ficam bons  (nessa parte das escovas giratórias) consegui com que ficasse bom. Realmente ele aspira e raspa e coleta sujeira cabelos e pelos da nossa cachorra muito bem, fiquei impressionado, o compartimento fica repleto de sujeira mesmo aspirando um tapete aparentemente limpo.

Agora estou substituindo os motores das rodas por dois com mais redução e maior torque (2,2kg cada) e instalando uma suspenção com molas que é muito necessário para a subida em tapetes.

Não tenho sensores de escada pq não tem necessidade aqui e quero fazer com que ele retorne a base de carga sozinho futuramente mas ainda não tenho isso muito elaborado ( sei que os robôs comerciais retornam andando a esmo até “enxergarem” o Led infravermelho da base e ai começam as manobras).

Nos testes ele usa 8 baterias 18650 (2200mah samsumg) de células de notebook novas, isso é o que custa mais caro em todo projeto, pq as baterias que vc compra no Mercado livre com 9000 mah tem no max 400mah como pude ter a experiência de bater a cabeça com isso. Agora estou instalando as outras baterias serão no total de 16. Parece muito mas quero que ele funcione por pelo menos uma hora. E o motor de aspiração consome 2,6 amperes o que suga as baterias muito rapidamente, os outros motores são todos com até 300mah conf. datasheets ( no total de 7 motores – duas escovas com redução, um para cada roda, um para o batedor de borracha outro para escova e mais um para o vácuo).

Atualmente ele já esta com 4 programas, andar aleatoriamente ( que é o mais efetivo apesar de meio idiota funciona e a maioria dos robôs comerciais usa com grande êxito), andar pelos cantos, fazer vai e vem e fazer espiral. Tenho, mas ainda não instalei dois módulos de sonar, um será usado para localizar entradas à 90 graus nos cantos e perceber que o robô não se move quando se enrosca e o outro ainda não sei o que faço com ele.

Bom mas ajuda que gostaria aqui com o pessoal é sobre a alimentação.

É o  problema que me trouxe até aqui, tenho muitas tensões diferentes no projeto.

O motor de aspiração já esta com duas velocidades, comutação automática quando sobe no tapete (mas só na baixa já da conta do recado muito bem) ele usa 3 e 6 volts, as rodas, escovas e o módulo Arduíno 12v, a outra escova de borracha motor de 3v.

As baterias atualmente não estão ligadas todas em um mesmo circuito (tipo em um pack seria bom) mas são 3 conjuntos, dois com baterias em série(4) e um com baterias em paralelo(2) ( sei que não é legal mas ..)  infelizmente ainda tenho que carrega-las de modo individual (tenho vários módulos carregadores) é trabalhoso mas ainda quero trabalhar nesse ponto.

Agora finalmente o que peço ajuda dos senhores, gostaria de trabalhar com todas baterias ligadas ou em série ou em paralelo em um conjunto só pra descarregarem todas de forma igual, não quero o robô andando fingindo que limpa quando a bateria do vácuo já se esgotou e a das rodas estão ali ali sobrando carga.

Uso dois módulos um step-up e outro step-down para acertos de tensões no motores, mas apesar da documentação dizendo que eles fornecem até 2 ou 3 A, percebi que após a conversão de tensão seja aumentando ou diminuindo o motor perde força, sei que se eleva a tensão a custo de corrente e se reduz a custo de dissipação de calor o que prejudica o projeto pois perco torque e queimo energia com calor dissipado  minando as baterias, alguém tem alguma ideia? outro circuito ? divisores resistivos perdem muito em calor, 7806 nem pensar como posso equilibrar isso?

Ainda vou tirar fotos e fazer vídeos melhores  para um futuro tutorial. Segue o link do youtube do ja tenho: https://www.youtube.com/watch?v=_8J0xE1IOxc

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Respostas a este tópico

Ótimo trabalho!Você poderia escrever algo sobre o algoritmo de limpeza?

Americo assim que finalizar eu posto...ainda estou fazendo testes..

Américo  o algoritmo de limpeza esta quase no fim só faltam alguns ajustes.

Eu me basei quase que totalmente de videos  de robos aspiradores feitos no youtube, nunca vi um ao vivo. O comportamento do meu esta parecido com o do nacionalizado "Ropo glass" e dos Roomba série 400/ Dirty dog.

Ele inicia fazendo uma espiral caso os sensores de toque dianteiros sejam acionados aborta a espiral e vai para a próxima rotina que é seguir pelos cantos a cada toque no sensor de impacto ele para volta e faz uma ligeira curva a direita, caso o sonar perceba que esta a menos de 25cm da parede ele vai reto, pra nao ficar batendo o tempo todo na parede e vai seguindo alinhado a parede corrigindo a rota e quando a parede acaba ele detecta pelo sonar e faz curva acompanhando-a (funciona perfeitamente) .Apos 20 impactos pelos cantos ele prossegue com a próxima rotina que é um movimento aleatório a acada impacto ele gira um valor aleatório de graus e segue em frente( parece meio idiota mas é o mais eficaz em termos de cobertura de espaço é usado por quase todas as marcas comercias exceto as que usam mapeamento de ambiente por laser ou fotografia do teto).Apos 20 impactos ele realiza a rotina se seguir em zig-zag por algum tempo terminado e  re-inicia o loop, Fiz ainda dois botoes num  painel superior para realizar manobras especificas  somente quando pressionados uma é movimento de vai-e-vem para sujeiras concentradas o outro ainda não defini. Quero implementar mais alguma função com o sonar mas ainda não bolei exatamente, talvez detectar que o ambiente nao varia e perceber que esta preso e tocar o Buzzer pedindo ajuda. Desisti de faze-lo retornar a base para carga, pelos relatos de usuários percebi que é muito bonitinho mas pouco funcional e daria grande trabalho. No mais esta funcionando bem, limpa muito bem os tapete tira os pelos da cachorra incrustados e aspira a sujeira solta.Tiro os fios e cabos do chão e dou uma liberada no ambiente fecho a porta e deixo um 20 minutos ele limpa tudo. Já levou duas mordidas da cachorra.

Tomás bom dia , (meu filho também se chama Tomás) 

Favor informar a especificação do motor que esta fritando.

Abraços, 

Gustavo

Os motores foram 

-rs 555sh de 12v

-rk 270sh 

-um outro de  não identificado.

todos com escova.

estranho uso a tesão nominal ou seja os 12V (no motor de 12, ) funciona bem, mas se baixo o valor do  PWM para metade até medir 6 V no multimetro quando ligo  os motores já vibram e saem fumaça...(chegam a girar lento).

Ok . Tomás, 

Essas são as especificações do motor RS-555SH: ( é esse que esquenta?) 

http://www.hsdcmotor.com/Products/dc-motor-rs-555sh/

Para o modelo de 12V , a corrente sem carga é de 227mA, com carga é de 1,44 A e  com ele travado é de até 9 A !

Será que esta existindo algum prendimento no mecanismo desse motor ? Exite alguma engrenagem acoplada à esse motor ?

No controle PWM a tensão pico a pico é constante - no caso 12V . 

Esse 6 V que esta medindo, deve ser a tensão RMS. Esse valor não deve ser usado, já que esta fazendo o motor vibrar e aquecer. 

Afinal, quantas baterias esta usando ?

 3 x 3,7 V = 11,1 V  ( quando carregadas 4,2V x 3 = 12,6 V )

 4  x 3,7 = 14,8 V  (quando carregadas 4,2V x 4 = 16,8 V) 

Então eu tb já tenho os data sheets de todos motores usados no meu projeto, não é problema de sobretensão ou eixo travado.

o problema acredito eu que é algo relacionado com a frequencia do pulso, gostaria de ter um osciloscópio para ver a forma de onda que estou gerando. Veja bem quando defino valor de 255 na configuração para o PWM tenho tensão máxima da bateria sobre ele funciona perfeitamente. conforme vou baixando o valor do PWM ele responde corretamente vai girando mais lento porém quando menor o valor do PWM maior é a tendencia a vibrar e sair fumaça....um paradoxo quanto menor a tensão medida mais fácil ele queima por isso acho que deve se relacionar a forma de onda gerada......estava pesando em substituir o tip por um mosfet.

As baterias atualmente não estão ligadas todas em um mesmo circuito (tipo em um pack seria bom) mas são 3 conjuntos, dois com baterias em série(4) e um com baterias em paralelo(2) ( sei que não é legal mas ..)  " 

Achei como as baterias estão montadas. 

4  x 3,7 = 14,8 V  (quando carregadas 4,2V x 4 = 16,8 V) 

Você esta sobrecarregado os motores ! Por isso estão aquecendo.

Sugiro que use essa configuração :

3 x 3,7 V = 11,1 V  ( quando carregadas 4,2V x 3 = 12,6 V )

O problema é outro, se não estaria sobreaquecendo também sem o uso do PWM,  na ligação direta com a bateria, o que não ocorre, só fiz um teste de alguns segundos com o PMW e não vi que algo não esta correto. e não usei.

Atualmente dos 7 motores que tenho no projeto apenas 2 motores estão sendo controlados pelo Arduino ( as duas rodas com saidas PWM- porem com um modulo ponte H l298n e funcionam perfeitamente inclusive reduzindo velocidade).

Os outros 5 motores estão em ligações diretas com as baterias e os ligo com chaves ( na verdade não tem necessidade do arduino controlar esses motores não existe hipotese que necessito que eles desliguem ou baixem velocidade, mas seria bom) Os motores ligados nas baterias diretamente ja testei por horas (ja limpou minha casa duas vezes e da minha mãe uma) e houve apenas o aquecimento normal do motor. Porem o inconveniente dessa ligação é ter que usar packs de baterias separados com ligações diferentes para a tensão certa de cada motor...O jeito vai ser adquirir uma segunda ponte H L298 e abandonar a ideia de PWM com  TIPs, assim eu sei que funciona.

Amigo Tomás, se você esta alimentando um motor de 12V com 16V você esta sobrecarregando-o. Corre o risco de queima-lo, se houver uma sobrecarga de peso.

José Gustavo, Não é esse o meu problema...o motor que uso esta funcionando normalmente sem aquecimento. O problema não é alimentação O problema só ocorre com o uso de PWM com tip 122 em valores baixos. Se usar 11,1 (3 baterias) no motor de 12v ele funciona normalmente em velocidade máxima mas se baixar a velocidade para medade (5,5v) ele sai fumaça em segundos.. A unica intensão de usar o controle PWM era para baixar a tensão para usar em motores de menor tensão se não é viavel, é melhor utilizar conversores DC-DC step down ou lineares como 7006 apesar do aquecimento e baixa taxa de conversão.

Eu ainda acho que tem alguma coisa errada no seu circuito.

Usar PWM nunca deveria provocar fumaça ! 

Mostre o diagrama do seu circuito (se não quiser mostrar tudo, mostre somente o driver do motor.

O circuito chave ideal seria usar FET e não transistores Bipolar (TIP122). 

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