Bygga inomhusrobot med automatisk laddning

[Axbri]

Jag planerar att bygga en robot som ska kunna åka runt slumpvis i en vanlig inomhusmiljö och undvika att fastna i saker. Roboten kommer inte ha någon nyttig funktion alls, inte till att börja med iaf. Den ska bara vara intressant att kolla på, och så klart, ett roligt projekt att bygga den.

Jag har börjat bygga chassiet till roboten i trä. Den är ungefär 25x25x12 cm stor och kommer ha 2 st stora hjul som drivs mha. 2 st växlade DC motorer försedda med encoders, och ett frisvängade hjul bak. Hela fronten på roboten kommer vara en stötfångare för att känna av kollisioner med hinder. Roboten kommer också ha ett antal ultraljudssensorer och IR sensorer för att se väggar och andra hinder. Jag planerar att använda en Arduino Mega 2560 som huvudprocessor för att styra roboten.

Ett mål med projektet är att jag vill att roboten själv ska kunna åka till en laddstation och ladda upp batteriet när det börjar ta slut. Jag vill att roboten ska vara så säker och pålitlig att den ska kunna vara igång dygnet runt, även när man inte är hemma. Det är dock okej om den står i laddstationen mestadels av tiden och bara åker runt lite en stund varje kväll. Jag tänkte montera in en realtidsklocka i den och kanske en PIR-sensor för att den bara ska bege sig ut från laddaren på lämpliga tider om någon är i närheten.

2016-10-06 16.50.23.jpg

2016-10-06 16.50.08.jpg

På bilderna är roboten försedd med RC-mottagare för testkörning, den ska bort sen. Jag planerar också att skaffa andra motorer än de modifierade servona som är monterade nu.

Några funderingar:

Batteri
Min första tanke var att använda något litium ion batteri i roboten. Men jag har nästan slagit bort den idén pga att de kan vara farligt om något går fel med laddningen. Tanken är ju ändå att roboten ska ladda batteriet på natten, eller när ingen är hemma och har uppsikt över den. Det känns också svårt att hitta någon färdig laddare man kan lita på eller designa en egen laddkrets.

Ett bättre alternativ är kanske NiMh batterier. Om jag har förstått rätt så kan man ladda ett NiMh hur länge som helst utan att det tar skada, förutsatt att man laddar med tillräckligt låg ström (under 0.1C). Hur svårt är det att bygga en egen långsamladdare för NiMh batterier? Det räcker om det tar ett helt dygn för att nå en full laddning i mitt fall. Finns det färdiga laddare för NiMh batterier att köpa som inte kräver att en mänska finns där och trycker på knappar för att starta laddningen?

Ett litet blybatteri skulle kanske också fungera, men de är ju mycket större och klumpigare än NiMh så jag kan inte få plats med samma kapacitet i roboten då. Vilken batterityp av NiMh och bly är lättast att bygga en laddkrets för och vilken typ anses vara "säkrast"?

Finns det fler batterityper jag bör överväga att använda för denna tillämpningen?

Hitta laddstationen
Min första kanske för hitta ladstationen var att förse den med någon slags optisk markör och utrusta roboten med en kamera och en Raspberry Pi som kör OpenCV för att se markören. Roboten skulle kunna köra runt slumpmässigt tills markören kommer in i bild, sedan kan raspberryn guida den till rätt platts/vilkel för att sedan köra in mot laddaren. Kanske är detta lite onödigt avancerat?

Är det någon som vet hur robotdamsugare gör för att hitta laddaren? Hur anvancerade är de egentilgen? Kartlägger de alla rum och håller reda på var roboten och laddaren befinner sig baserat väggarnas placering? Eller använder de kanske något system med IR-beacons, i så fall hur funkar det?

Kom gärna med andra idéer för hur roboten skulle kunna hitta laddaren.

Finns det kanske personer här på forumet som har försökt sig på att bygga liknande robotar?

[danielr112]

Finns gott om LiIon laddare som är säkra och dessutom får man skilja på de olika typerna. LiIon är en av de säkrare. Framförallt säkraren än de flesta LiPo som man sett brunnit upp

[FormerMazda]

Batteritips är ju förstås 18650 med inbyggd skyddskrets.
Då slipper du oron över i- och ur-laddning.

[adent]

Eller LiPoFe eller vad de heter LiFe kanske. De sägs vara säkrare.

Att bygga en konstant-ström-laddare för NiMh är nog väldigt enkel. Jag gjorde nog en en gång med en spänningsregulator som grund.
Googla bara NiMh constant current charger schematics så får du nog träffar!

MVH: Mikael

[Axbri]

LiFePo4-batterier är ju kanske ganska säkra vad jag här förstått. Men jag har nog nästan bestämt mig för att jag vill satsa på NiMh batterier för detta projektet ändå. Den ända fördelen som jag ser med litiumbatterier är att de är lättare och mindre, men varken storlek eller vikt spelar så stor roll här. Och, NiMh är lättare att ladda.

En konstantströmladdare baserat på en spänningsregulator verkar vara exakt det jag letade efter. Jag tänkte mig att 10 st NiMh celler i serie blir lagom till motorerna jag planerar att använda som vill ha 12 v. Om jag bygger en konstantströmladdare så kräver den mer än 12 volt för att ladda batteriet om jag förstått rätt?

Jag har många väggvårtor som ger 12v liggandes. Kan kan använda en DC-DC-omvandlare för att skapa en högre spänning för att driva laddkretsen?

Finns det något problem med att ha en förbrukare kopplad på batteriet hela tiden medan man laddar det (i mitt fall en Arduino och lite sensorer)? Är det något speciellt jag bör tänka på gällande detta, mer än att jag måste ladda med en högre ström än jag förbrukar så klart? Finns det något problem med att ha laddkretsen kopplad på batteriet hela tiden, även när den inte laddar? Jag tänkte mig att laddkretsen ska sitta i roboten alltså.