تصميم وتنفيذ مكنسة روبوتية ذكية تعتمد على إنترنت الأشياء لبيئة المنزل الذكي

الملخص

تعرض هذه الورقة تصميم وتنفيذ مكنسة كهربائية روبوتية ذكية تعتمد على تقنيات إنترنت الأشياء (IoT)، أُطلق عليها اسم IO-VAC، وقد تم تطويرها خصيصًا لبيئات المنازل الذكية. تغطي الورقة الجوانب الميكانيكية والإلكترونية لتطوير هذا الروبوت.تم إنشاء مخطط ثنائي الأبعاد باستخدام برنامج ArchiCAD لتحديد مواقع المكونات وزوايا الحساسات أثناء تصميم الروبوت، تلاه نموذج ثلاثي الأبعاد لتصور الشكل النهائي. وقد صُنع هيكل الروبوت باستخدام بلاستيك معزز لضمان المتانة وخفة الوزن. و يتم التحكم في IO-VAC باستخدام لوحة Arduino Mega تمت برمجتها بلغة C/C++. يتضمن النظام ثلاث حساسات فوق صوتية لتجنب الاصطدام بالعوائق، بالإضافة إلى حساس بالأشعة تحت الحمراء (IR) لاكتشاف الحواف ومنع السقوط. حيث يُدمج النظام المدمج للروبوت وحدة Wi-Fi ESP8266، مما يتيح التحكم عن بُعد عبر منصة Blynk IoT، حيث يمكن للمستخدم التحكم في حركة الروبوت (للأمام، للخلف، لليسار، لليمين)، وضبط قوة الشفط، واختيار خوارزمية التنظيف المناسبة، ومتابعة مستوى البطارية لحظيًا. في هذه الورقة، تم تطوير ثلاث خوارزميات للحركة: العشوائية، الحلزونية، والمتعرجة (Zigzag)، وتم اختبار أدائها على نوعين من الأسطح: الملساء والخشنة، للتحقق من موثوقية وكفاءة الروبوت في ظروف تنظيف مختلفة. وأظهرت نتائج الاختبارات أن خوارزمية التحرك المتعرج (Zigzag) كانت الأكثر كفاءة من حيث المساحة المغطاة، ومدة مهمة التنظيف، واستهلاك الطاقة، وتقليل التكرار في الحركة. تُظهر هذه الدراسة تكاملًا فعالًا بين الأنظمة المدمجة وتقنيات إنترنت الأشياء، مقدّمةً حلاً ذكيًا وفعّال التكلفة لأتمتة مهام التنظيف المنزلية.