Putzroboter selbst bauen: Leitfaden & Praxistipps

Putzroboter selbst zusammenbauenPutzroboter sind eine tolle Sache: Sie arbeiten im Idealfall eigenst√§ndig und nehmen dir damit etwas Arbeit in deinem Haushalt ab. Wenn die richtigen Voraussetzungen erf√ľllt sind, dann sparen sie dir viel Zeit und du kannst dich w√§hrenddessen mit etwas anderem besch√§ftigen. Putzroboter selbst bauen!

In diesem Beitrag zeigen wir dir, wie du deinen eigenen Putzroboter zusammenstellen und optimieren kannst. Weiters bekommst du von uns zu diesem Thema viele praktische Tipps und Tricks.

Du bist bereit? Na dann los!


Informationen zum selbstgebauten Putzroboter

Grunds√§tzlich sollten wir uns folgende zwei Dinge √ľberlegen: Was ist eigentlich ein Putzroboter? Und was sollte dieser k√∂nnen?

Bei einem Putzroboter handelt es sich um ein selbstständig fahrendes Fahrzeug. Dieses erzeugt in seinem Unterbau einen Luftstrom, um damit Staub und sonstiges aufzusaugen. Wir unterscheiden in diesem Beitrag zwischen zwei Varianten: Der Basisvariante des selbstgebauten Putzroboters und der erweiterten Variante mit ein paar praktischen Beispielen.

Der Putzroboter in der Basisvariante kann folgende Dinge:

  • Selbstst√§ndig Fahren
  • Hindernisse erkennen¬†(nach einem Zusammenprall)
  • Selbstst√§ndig die Richtung wechseln (nach Zusammenprall mit einem Hindernis)
  • Staub und sonstige Materialien aufsaugen

Hier findest du ein paar Beispiele f√ľr die erweiterte Variante des Putzroboters:¬†

  • Hindernisse erkennen¬†(via Ultraschallsensoren)
  • Treppen erkennen¬†(via Ultraschallsensoren)
  • Gleichm√§√üig fahren (auch bei schwachem Akku)
  • Menschen und Tiere¬†erkennen¬†(via Infrarotsensoren)
  • F√ľllstand des Beh√§lters messen¬†und automatisch Stoppen mit einem Signalton
  • Sonstige Fehler erkennen¬†(H√§ngenbleiben im Teppich oder im Kabelsalat)
  • Routen optimieren¬†(maschinelles Lernen)

Putzroboter planen

Basisvariante: Benötigte Materialien

  • Eine relativ¬†gro√üe Platte: Auf ihr werden die einzelnen Elektronikteile montiert. Eine Vorlage f√ľr die Platte findest du z.B. in der Putzroboter-Skizze von conrad.at.
  • Einen starken Akku oder Batteriehalter: Damit ist die Stromzufuhr gesichert.
  • Drei Getriebe- oder Elektromotoren & die dazu passenden R√§der: Mit deren Hilfe kann der Putzroboter √ľberhaupt erst fahren. Der dritte Motor ist f√ľr die Bewegung der Rundb√ľrste zust√§ndig.
  • Motorsteuerung: Diese ist wichtig f√ľr die Ansteuerung der Motoren.
  • Passende Rundb√ľrste: Sie sammelt den Staub und den Dreck ein.
  • D√ľnnes Sperrholz f√ľr den Auffangbeh√§lter: Mit dem baust du den Beh√§lter.
  • Zahnr√§der & Steckkabel: Damit verbindest du diverse Bauteile miteinander.
  • L√∂tkolben und sonstige Werkzeuge:¬†Somit wird aus den ganzen Einzelteilen ein fertiger Putzroboter.
  • Einen kleinen Computer – z.B. einen Raspberry Pi oder einen Arduino: Damit wird der Putzroboter programmiert und gesteuert.

Falls du¬†wissen m√∂chtest, wie man einen neuen ‚ÄěRaspberry Pi‚Äú konfiguriert, wirst du auch in diesem¬†Leitfaden¬†f√ľndig.

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Was du vielleicht noch zusätzlich gebrauchen kannst:

  • Laptop:¬†Ben√∂tigst du, um deinen Arduino oder Raspberry Pi zu programmieren.
  • Netzwerkkabel:¬†Verwendest du, um deinen Laptop mit deinem Arduino oder Raspberry Pi zu verbinden.
  • Elektronik-Set Starterkit:¬†Hier findest du alle n√∂tigen Werkzeuge, die am Anfang sehr hilfreich sein k√∂nnen. Diese enthalten z.B.: Zangen, L√∂tkolben, Multimeter (zum Messen der Stromst√§rken und Spannungen) und weitere n√ľtzliche Hilfsmittel.
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benötigte Materialien inklusive arduino

1. Grundlagen der Programmierung

  • Programmiere in kleinen Schritten:¬†Warum das? Selbst Experten programmieren nicht fehlerfrei. Vermeide unbedingt Folgefehler. Diese ergeben sich aus einer unsauberen Programmierung.
  • Teste deinen Code:¬†Teste ihn oft, ausgiebig und konsequent. Damit verhinderst du nicht nur Fehler, sondern stellst auch eine hohe Qualit√§t deiner Programmierung sicher. M√∂gliche Fehler werden dadurch schneller beseitigt.
  • Kommentiere deinen Code:¬†Dir ist jetzt noch klar, was du programmiert hast und was dieser Code ausf√ľhren soll? Glaube uns! In sechs Monaten sieht das ganz anders aus. Wir sprechen aus Erfahrung.
  • Benenne deine Variablen in deinem Code sinnvoll:¬†Du wirst Variablen ben√∂tigen, in denen du sogenannte Werte speicherst. Dies sind z.B. die aktuelle Geschwindigkeit oder der¬†Akkustand. Benenne die Variablen sinnvoll. Du wirst auf Dauer mit Variablennamen wie¬†akkustand_aktuell und geschwindigkeit_aktuell mehr anfangen k√∂nnen als mit x und y.
  • Schreibe leserlich:¬†Versuche deinen Code so leserlich wie m√∂glich zu schreiben. Das hilft dir sp√§ter beim Optimieren und Ausbessern des Codes!
  • Gib deinen Variablen einen Startwert:¬†Das verhindert ein unvorhergesehenes Verhalten aufgrund von zuf√§llig zugewiesenen Werten in deinem Code.

Putzroboter programmieren

2. Putzroboter zusammenbauen

Wir erklären dir nun die Grundlagen.

Schneide zuerst die Platte f√ľr den Unterbau zurecht¬†(siehe oben). Anschlie√üend montierst du die Getriebemotoren an die Seiten der Platte.

Vergiss bitte nicht das dritte Rad an der Vorderseite des Putzroboters zu montieren, damit dieser nicht umkippt. Bringe nun die Motorsteuerung auf der Platte an, sowie den Akku oder Batteriehalter. Schließe jetzt die beiden Getriebemotoren an die Motorsteuerung an.

Wichtige Information f√ľr dich: Die Motorsteuerung ist n√∂tig, um den Strom kontrolliert an die Getriebemotoren weiterzugeben. Achte stets darauf, dass du die Stromzufuhr jederzeit unterbrechen kannst.¬†Sonst kann es sein, dass deine Getriebemotoren im Falle¬†eines Programmierfehlers durchdrehen.

Montiere nun den Mini-Computer auf die Platte des Putzroboters. Verbinde diesen mit der Stromzufuhr und der Motorsteuerung.

Wenn du das gemacht hast, setze noch den Auffangbeh√§lter zusammen und bringe die passende Rundb√ľrste an. Verbinde diese mit dem dritten Motor und den Zahnr√§dern. Schlie√üe diesen Motor ebenfalls an die¬†Motorsteuerung an. Jetzt kannst du deinen Mini-Computer endlich konfigurieren!

Putzroboter selbst zusammen bauen

3. Programmierung des Putzroboters

Versuche, deinen Putzroboter in kleinen Teilschritten zu konfigurieren. Erstelle erst mehrere voll funktionsfähige und fehlerfreie Einzelteile und setze diese anschließend zusammen.

Die folgende Reihenfolge ist eine gute Möglichkeit, um das Programmieren zu lernen:

  • Lass den Putzroboter nur vorw√§rts oder r√ľckw√§rts fahren.
  • Lass ihn einmal links herum und einmal rechts herum drehen.
  • Stelle √ľber die Elektronik fest, wann er mit einem Hindernis zusammenst√∂√üt.
  • Lass ihn bei einem Zusammensto√ü r√ľckw√§rts fahren und die Richtung wechseln.

Hier findest du ein Beispiel-Skript von Conrad.at, wie eine solche Steuerung aussehen kann. Dieses Skript kannst du dir als Vorlage nehmen und f√ľr deine Zwecke anpassen.

putzroboter programmieren

4. Dein selbstgebauter Putzroboter

Hier findest du ein Video von Conrad, wie du dir den Putzroboter nach dem Zusammenbau vorstellen kannst. Au√üerdem findest du weitere Hinweise, welche du ber√ľcksichtigen solltest.


Erweiterte Variante: Praxistipps f√ľr zwei ausgew√§hlte Beispiele

Nun ist der Putzroboter soweit fertig! Er besitzt aber nach wie vor sehr viel Verbesserungspotential. Wir erklären dir jetzt zwei Optimierungsmöglichkeiten und wie du diese am besten umsetzt.

1. Putzroboter selbst bauen: Gleichmäßige Fahrgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit der Getriebemotoren hängt stark von der Stromzufuhr ab. Je höher die Spannung, desto schneller fährt der Putzroboter.

Damit dein Putzroboter gleichm√§√üig unterwegs ist, sorge daf√ľr, dass die Getriebemotoren stets die gleiche Spannung abbekommen. Diese schlie√üt du am besten an eine extra Stromquelle an. Damit verhinderst du, dass der Mini-Computer beim Starten des Putzroboters abst√ľrzt.

Du ben√∂tigst unbedingt einen Spannungswandler. Dieser sorgt daf√ľr, dass die gleichm√§√üige Spannung bei deinen Getriebemotoren ankommt.

Der Spannungswandler wird einfach zwischen Akku und Motorsteuerung geschaltet und entsprechend der gew√ľnschten Ausgangsspannung eingestellt.

DC-DC Buck Converter, einstellbarer hoher Wirkungsgrad Spannungsregler Modul 5A 4.0V ~ 38V bis 1.25V...
  • ‚ô£ Dies ist ein 5A High Power DC-DC Abw√§rtsmodul mit niedriger Welligkeit und wandelt 4,0V ~...
  • ‚ô£ Das Voltmeter an Bord kann selbst kalibriert werden; unter Verwendung fortgeschrittener...
  • ‚ô£ Eingang und Ausgang haben Schraubklemmen f√ľr den bequemen Anschluss auch ohne L√∂tkolben...

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gleichmäßige geschwindigkeit

2. Putzroboter selbst bauen: Hindernisse automatisch erkennen

Aktuell findet dein Putzroboter Hindernisse nur dann, wenn er dagegen fährt und dadurch die Getriebemotoren wesentlich mehr Leistung benötigen. Deine Möbel werden durch das Zusammenstoßen mit dem Putzroboter nach einiger Zeit eventuell beschädigt sein, bzw. Kratzer aufweisen.

Was kannst du jetzt tun, um das zu vermeiden? Mithilfe von Ultraschallsensoren lassen sich die meisten Hindernisse automatisch erkennen. Ausnahmen bilden Kabel und Vorhänge. Diese streuen den Ultraschall entweder zu sehr oder absorbieren ihn zu stark. Daher solltest du entsprechende Vorsichtsmaßnahmen setzen (z.B. Kabel sicher verlegen).

Hier findest du ein Video, wie ein Ultraschallsensor funktioniert und was du beachten sollst:

Du kannst auch eine Absturzsicherung einbauen, indem du im Unterbau des Putzroboters einen Ultraschallsensor montierst.

Die Absturzsicherung funktioniert so, dass der Ultraschallsensor im Falle einer Treppe einen großen Unterschied in der Distanz zum Boden feststellt: Somit misst er den Abstand zum Boden mit ca. einem Zentimeter, bei einer Treppe misst er z.B. plötzlich mehr als zwanzig Zentimeter.

Auf der Raspberry Pi-Webseite findest du ein Skript zur Programmierung des Ultraschallsensors und der richtigen Berechnung der Entfernung. Auch zum korrekten Anschluss des Sensors gibt es dort viele praktische Tipps und Informationen.

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  • Eingangstriggersignal 40KHz Ultraschallimpulses.

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3. Putzroboter selbst bauen: Weitere Optimierungsmöglichkeiten

Du hast auch die Option, Infrarotsensoren zu verwenden, um z.B. Menschen oder Tieren automatisch auszuweichen.

Den Putzroboter kannst du auch so programmieren, dass er eine automatisierte Route selbstst√§ndig w√§hlt. Dies erfordert aber eine professionelle Programmierung, da hier maschinelles Lernen die Voraussetzung daf√ľr ist.

Weiters hast du die M√∂glichkeit, den Putzroboter so zu programmieren, dass er den F√ľllstand des Beh√§lters misst und anzeigt. Au√üerdem kannst du ihn so konfigurieren, dass er sich beim unabsichtlichen H√§ngenbleiben selbstst√§ndig befreit. Deiner Fantasie sind hierbei (fast) keine Grenzen gesetzt.

ultraschall verwenden


Fazit: Putzroboter selbst bauen

Putzroboter selbst zu bauen ist mit etwas Übung und Geduld durchaus möglich und macht viel Spaß!

Du brauchst zwar etwas Feinmotorik, um z.B. alle Kabel miteinander zu verbinden und ein paar Grundlagen im Programmieren. Wenn du einmal in der Materie drinnen bist und die oben beschriebenen Tipps und Tricks beachtest, sollte der Putzroboter schnell zusammengebaut sein.

In diesem Beitrag haben wir dir einmal die Basisvariante und einmal die erweiterte Variante mit zwei ausgew√§hlten Praxisbeispielen vorgestellt. Die letzte Variante ist etwas kniffliger zum Erlernen und Umsetzen. Daf√ľr¬†macht sie aber in weiterer Folge viel mehr Sinn, weil der Putzroboter dann selbst√§ndiger arbeiten kann. Au√üerdem ersparst du dir auf lange Sicht viel Zeit und Arbeit.

So gesehen ist es einfach, einen Putzroboter zusammenzubauen. Je nachdem, wie viel dieser letztendlich können soll, desto mehr Gehirnzellen musst du dabei anstrengen. Es ist in jedem Fall ein tolles Projekt, bei dem du sehr viel lernen kannst.

Bei uns findest du noch viele tolle Beiträge rund um das Thema Putzroboboter, schau doch mal in unsere Praxistipps.

Quelle der Videos auf YouTube: Conrad – DIY (Putzroboter) und 3D-Proto – Arduino (Ultraschall Sensor)

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