Putzroboter im Eigenbau – die automatisierte Reinigungskolonne  

 Mit grundsätzlich handwerklichen Fähigkeiten kann jeder seinen eigenen Putzroboter bauen.

Mit grundsätzlich handwerklichen Fähigkeiten kann jeder seinen eigenen Putzroboter bauen.

Ich zeige dir wie man einen Putzroboter selbst baut. Handgemacht und 100% so wie du ihn haben möchtest. Du benötigst dafür nur handwerkliches Geschick, ein Adruino und einen Lötkolben.

Mittlerweile haben alle großen Anbieter von Heimelektronik und Reinigungstechnik ihren eigenen Putzroboter im Angebot. Mit unterschiedlichsten Ausstattungen was Sensorik und Reinigung angeht, ist für fast jeden Geldbeutel etwas dabei – dennoch, die automatisierte Reinigung ist ein teures Vergnügen. Wer einen Arduino sein Eigen nennt oder schon seit längerem mit der freien Plattform liebäugelt, einen Lötkolben und grundsätzliche handwerkliche Fähigkeiten besitzt kann sich aber auch seinen eigenen Putzroboter bauen. Handgemacht und 100% so wie du ihn haben möchtest. ein praktischer Putzroboter. Neben Antriebsrädern, Infrarot-Sensoren und einer Multifunktionsplatte darf auch die Bürste nicht fehlen. Ihn den folgenden Abschnitten gehe ich daher auf die einzelnen Komponenten im Detail ein:

Die Checkliste

Du benötigst folgende Dinge:

Fahrgestell eines Putzroboters – Das Chassis

Das Fahrgestell des Roboters besteht aus einer 12mm starken Multiplexplatte. Selbstverständlich wären auch andere Materialen wie Aluminium oder Kunststoff(ABS) denkbar, aber das Holz besticht durch seine einfache Bearbeitung, die keine besonderen Werkzeuge voraussetzt. Ab einer Stärke von etwa 8mm ist das Holz dennoch ausreichend stabil um die gesamte Konstruktion zu tragen, so dass auch hier noch Platz für Variation vorhanden ist.

DIY Putzroboter: Die Form des Chassis orientiert sich dabei an rein funktionalen Gegebenheiten: ein runder Roboter kann auf der Stelle drehen, die Räder sind in die Rundung integriert.

Die Form des Chassis orientiert sich dabei an rein funktionalen Gegebenheiten: ein runder Roboter kann auf der Stelle drehen, die Räder sind in die Rundung integriert.

Die Form orientiert sich dabei an rein funktionalen Gegebenheiten: ein runder Roboter kann auf der Stelle drehen, die Räder sind in die Rundung integriert. So wird verhaken oder hängenbleiben an anderen Möbelstücken oder Gegenständen im Raum vermieden. Die Bürste findet im vorderen Bereich Platz, um möglichst nahe an Wände oder Objekte heranfahren zu können, der Sammelbehälter ruht im hinteren Abschnitt.

Putzroboter Skizze

Motoren und Antrieb für unseren Roboter

Den Antrieb der beiden Reifen, die aus der Modellbauabteilung entstammen (oder von dem alten Modellauto entliehen werden, was seit Jahren im Regel steht), erfolgt jeweils von ihrem eigenen Motor. Dabei handelt es sich um Getriebemotoren mit einer Untersetzung von 1:50. Diese besitzen ausreichend Kraft um auch noch schwerere Aufbauten zu schleppen, und können vom Arduino Motor Shield direkt angesprochen werden.

DIY Putzroboter: Hier handelt es sich um Getriebemotoren mit einer Untersetzung von 1:50. Diese besitzen ausreichend Kraft um auch noch schwerere Aufbauten zu schleppen,

Hier handelt es sich um Getriebemotoren mit einer Untersetzung von 1:50. Diese besitzen ausreichend Kraft um auch noch schwerere Aufbauten zu schleppen,

Die Reinigungsbürste bezieht ihre Kraft aus einen sehr ähnlichen Motor, jedoch mit geänderter Übersetzung. Mit einer Untersetzung von 1:8 und zwei nachgeschalteten Zahnrädern (Modul 1, 30 und 20 Zähne) rotiert die Bürste später mit rund 1000 Umdrehungen pro Minute über den Boden.
Befestigt werden die Motoren über einfache Aluminiumwinkel, in die gemäß der Gewinde und der Ausgangswelle Löcher gebohrt werden. Verschraubt werden sie anschließend mit handelsüblichen Spax-Schrauben direkt in die Bodenplatte.

Wie reinigt unser Putzroboter

Gebürstet, nicht gesaugt. Unser kleiner Helfer wird in dieser „Basisversion“ lediglich über eine Reinigungsbürste verfügen. Diese kehrt Staub und Fusseln in den dahinterliegenden Sammelbehälter, der leicht entnommen und entleert werden kann. Natürlich lässt sich aber auch dieses Konzept mit einfachen Mitteln deutlich verbessern: In Streifen geschnittene Schwammtücher die am Heck befestigt werden, lassen den Roboter „feucht durchwischen“, auch die Montage eines USB Staubsaugers aus dem PC Zubehör statt der Bürste verbessert die Reinigung. Hier sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt, gut ist, was funktioniert.

DIY Putzroboter: Unser kleiner Helfer verfügt in dieser „Basisversion“ lediglich über eine Reinigungsbürste.

Unser kleiner Helfer verfügt in dieser „Basisversion“ lediglich über eine Reinigungsbürste.

Die Künstliche Intelligenz des Putzroboters

Woher weiß der Roboter eigentlich, wo er sich gerade befindet? Nun, genau genommen weiß er es gar nicht. Er durchkreuzt die Räumlichkeiten anhand eines Zufallskurses wie dies käufliche Modelle der ersten und zweiten Generation auch getan haben. Die Orientierung findet dabei durch drei Infrarot-Abstandssensoren statt, die auf Entfernungen bis 80cm reagieren.

Gesteuert wird der Roboter von einem Arduino UNO Mikrocontroller. Dieser wertet laufend die Signale aus, die über die drei Abstandssensoren gemessen werden, interpretiert daraus die aktuelle Umgebung und verhält sich entsprechend. Tauch ein Objekt nur links oder rechts im Sensor auf, weicht der Roboter mit einer Kurve aus. Erkennen beide Sensoren an der Front das Objekt, ist von einem größeren Gegenstand wie etwa einem Möbelstück oder dem Fuß des Besitzers auszugehen. In diesem Fall sondiert der Roboter mittels des Hecksensors, ob der Weg nach hinten frei ist, und setzt anschließend zurück und nimmt seine Fahrt mit einer Kurve um das Objekt wieder auf. Sollte der Rückweg versperrt sein, etwa weil der Roboter durch eine lange Kurve in einer Zimmerecke gelandet ist, dreht er auf der Stelle bis der Weg von vorne wieder frei ist. Den Sourcecode in Form einer Textdatei könnt ihr hier herunterladen.

Gesteuert wird unser DIY Putzroboter von einem Arduino UNO Mikrocontroller.

Gesteuert wird unser DIY Putzroboter von einem Arduino UNO Mikrocontroller.

Die Zusatzplatine erweitert den Putzroboter um einen weiteren regelbaren Motorausgang (das Motor Shield verfügt nur über zwei Ausgänge für herkömmliche Gleichströmer) und stellt außerdem die Stromversorgung der Infrarotsensoren sowie deren Anbindung an den Arduino her. Mit dem Schaltplan kannst du die Platine nach deinen eigenen Gegebenheiten natürlich anpassen oder die Sensoren direkt mit dem Arduino verbinden, das Layout dient als Orientierung wie die Platine später aussehen könnte. Das Layout gibt es hier auch noch als PDF Datei zum Ausdrucken, damit kann die Größe der Platine angepasst, und die Leitbahnen direkt übertragen werden. Zum Download bitte auf den nachfolgenden Link klicken: Ardunio_extraplatine_V1_201512.12

Akkus und Ladezustand – das Herz des Roboters

Der Strom unseres kleinen Helfers stammt aus acht wiederaufladbaren AA NiMH Akkus. Da sich deren Spannung über die kontinuierliche Entladung ändert, drehen auch die Motoren mit sinkendem Batterievorrat immer langsamer. Um dies ausgleichen, gibt es eine Spannungsüberwachung, wie man sie aus den Armaturenbrettern meist älteren Autos noch kennt. Über vier LEDs signalisiert der Roboter nach außen, wie voll seine Speicher noch sind. Die Anzeige ist eigentlich ein Nebenprodukt der internen Auswertung: Bei vollen Akkus werden die Motoren künstlich abgebremst, um sie bei nahezu erschöpften Zellen wieder schneller rotieren zu lassen. Das Ergebnis ist eine beinahe gleichbleibende Geschwindigkeit unabhängig vom Füllstand der chemischen Speicher.

DIY Putzroboter: Der Strom unseres kleinen Helfers stammt aus acht wiederaufladbaren AA NiMH Akkus.

Der Strom unseres kleinen Helfers stammt aus acht wiederaufladbaren AA NiMH Akkus.

Dem Arduino selbst ist der Akkustand relativ egal: Er kommt mit Spannungen zwischen fünf und zwölf Volt aus, und arbeitet damit selbst dann noch, wenn die Akkus bereits vollständig entladen sind.

Unser Putzroboter – 100 Prozent handgemacht

Der Zusammenbau und die Verkabelung erklären sich dann fast von selbst, ansonsten hilft dir der Schaltplan mit allen eingezeichneten Verbindungen weiter. Da das Auge bekanntlich mitisst, kannst du deinen Roboter auch in bunten Farben erstrahlen lassen oder die Technik im Inneren verstecken. Dazu bietet sich eine runde Holzplatte mit dem gleichen Durchmesser des Chassis an, die mit drei oder vier Abstandshaltern auf der Bodenplatte verschraubt wird. So wirkt die Optik von oben aufgeräumt, und die Seiten lassen sich anschließend mit Folie bespannen oder betackern. Mit einer Sprühdose wird dem digitalen Helfer der eigentliche Look verliehen, dabei nur darauf achten die empfindlichen Teile vorher abzukleben.

Der erste Test unseres Putzroboters war erfolgreich.

Der erste Test unseres Putzroboters war erfolgreich.

Angeregt zum Nachbauen? In unserem Warenkorb findest du alle Teile, die für den im Video gezeigten Roboter notwendig sind, zusätzliches Material wie die Holzplatte findet man in den üblichen Baumärkten. Viel Spaß beim Nachmachen.

Hier das ganze Video für euch:

Wir freuen uns auf die Einsendung von deinem Roboter an facebook@conrad.de oder auf schöne Bilder und Videos auf unsere Facebookseite.


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