Что нужно знать, чтобы начать создавать роботов? Десятка самодельных роботов Как сделать робота из железа.
Чтобы создать своего робота, необязательно получать высшее или читать массу . Достаточно воспользоваться пошаговой инструкцией, которую предлагают мастера робототехники на своих сайтах. В Интернете можно найти много полезной информации, посвящённой разработке автономных роботизированных систем.
10 ресурсов для начинающего робототехника
Информация на сайте позволяет самостоятельно создать робота со сложным поведением. Здесь можно найти примеры программ, схемы, справочные материалы, готовые примеры, статьи и фотографии.
Новичкам на сайте посвящён отдельный раздел. Создатели ресурса делают немалый упор на микроконтроллеры, разработку универсальных плат для робототехники и пайку микросхем. Здесь также можно найти исходные коды программ и множество статей с практическими советами.
На сайте есть специальный курс «Шаг за шагом», в котором детально описан процесс создания простейших BEAM-роботов, а также автоматизированных систем на основе микроконтроллеров AVR.
Сайт, где начинающие создатели роботов смогут найти всю необходимую теоретическую и практическую информацию. Здесь также размещается большое количество полезных тематических статей, обновляются новости и можно задать вопрос опытным робототехникам на форуме.
Данный ресурс посвящён постепенному погружению в мир сотворения роботов. Начинается всё с познания Arduino, после чего начинающему разработчику рассказывают о микроконтроллерах AVR и более современных аналогах ARM. Подробные описания и схемы очень доступно объясняют, как и что делать.
Сайт о том, как сделать BEAM-робота своими руками. Здесь есть целый раздел, посвящённый основам, также приведены логические схемы, примеры и т. д.
На этом ресурсе очень доходчиво расписано, как самостоятельно создать робота, с чего начать, что нужно знать, где искать информацию и необходимые детали. Сервис также содержит раздел с блогом, форумом и новостями.
Огромнейший живой форум, посвящённый созданию роботов. Здесь открыты темы для новичков, рассматриваются интересные проекты и идеи, описываются микроконтроллеры, готовые модули, электроника и механика. А главное - можно задать любой вопрос по роботостроению и получить развёрнутый ответ от профессионалов.
Ресурс робототехника-любителя посвящён в первую очередь его собственному проекту «Самодельный робот». Однако здесь можно найти очень много полезных тематических статей, ссылок на интересные сайты, узнать о достижениях автора и обсудить различные конструкторские решения.
Аппаратная платформа Arduino является наиболее удобной для разработки роботизированных систем. Информация сайта позволяет быстро разобраться в этой среде, освоить язык программирования и создать несколько несложных проектов.
Сейчас уже мало кто помнит, к сожалению, что в 2005 году были Chemical Brothers и у них был замечательный клип - Believe, где роботизированная рука гонялась по городу за героем видео.
Тогда у меня появилась мечта. Несбыточная на тот момент, т. к. ни малейшего понятия об электронике у меня не было. Но мне хотелось верить - believe. Прошло 10 лет, и буквально вчера мне удалось впервые собрать своего собственного робота-манипулятора, запустить его в работу, затем сломать, починить, и снова запустить в работу, а попутно найти друзей и обрести уверенность в собственных силах.
Внимание, под катом спойлеры!
Всё началось с (привет, Мастер Кит, и спасибо, что разрешили написать в вашем блоге!), который был почти сразу найден и выбран после этой статьи на Хабре. На сайте говорится, что собрать робота - под силу даже 8-летнему ребёнку - чем я хуже? Я точно так же только пробую свои силы.
Сначала была паранойя
Как истинный параноик, сразу выскажу опасения, которые у меня изначально были относительно конструктора. В моём детстве сперва были добротные советские конструкторы, потом рассыпающиеся в руках китайские игрушки… а потом детство кончилось:(Поэтому из того, что осталось в памяти об игрушках, было:
- Пластмасса будет ломаться и крошиться в руках?
- Детали будут неплотно подходить друг к другу?
- В наборе будут не все детали?
- Собранная конструкция будет непрочной и недолговечной?
- Часть деталей придётся допиливать напильником
- А части деталей просто не будет в наборе
- И ещё часть будет изначально не работать, её придётся менять
Детали конструктора не только отлично подходят друг к другу, но также продуман тот момент, что детали почти что невозможно перепутать . Правда, с немецкой педантичностью создатели отложили винтиков ровно столько сколько нужно , поэтому терять винтики по полу или путать «какой куда» при сборке робота нежелательно.
Технические характеристики:
Длина:
228 мм
Высота:
380 мм
Ширина:
160 мм
Вес в сборке:
658 гр.
Питание:
4 батарейки типа D
Вес поднимаемых предметов:
до 100 гр
Подсветка:
1 светодиод
Тип управления:
проводной дистанционный пульт
Примерное время сборки:
6 часов
Движение:
5 коллекторных моторов
Защита конструкции при движении:
храповик
Подвижность:
Механизм захвата:
0-1,77""
Движение запястья:
в пределах 120 градусов
Движение локтя:
в пределах 300 градусов
Движение плеча:
в пределах 180 градусов
Вращение на платформе:
в пределах 270 градусов
Вам понадобятся:
- удлинённые плоскогубцы (не получится обойтись без них)
- боковые кусачки (можно заменить на нож для бумаги, ножницы)
- крестовая отвёртка
- 4 батарейки типа D
Важно! О мелких деталях
Кстати о «винтиках». Если вы сталкивались с подобной проблемой, и знаете, как сделать сборку ещё удобнее - добро пожаловать в комментарии. Пока что поделюсь своим опытом.Одинаковые по функции, но разные по длине болты и шурупы достаточно чётко прописаны в инструкции, например, на средней фото внизу мы видим болты P11 и P13. А может P14 - ну, то есть, вот опять, я снова их путаю. =)
Различить их можно: в инструкции прописано, какой из них сколько миллиметров. Но, во-первых, не будешь же сидеть со штангенциркулем (особенно если тебе 8 лет и\или у тебя его попросту нет), а, во-вторых, различить их в итоге можно только, если положить рядом, что может не сразу прийти на ум (мне не пришло, хе-хе).
Поэтому заранее предупрежу, если надумаете собирать этого или похожего робота сами, вот вам подсказка:
- либо заранее присмотритесь к крепёжным элементам;
- либо купите себе побольше мелких винтов, саморезов и болтов, чтобы не париться.
Также, ни в коем случае не выбрасывайте ничего, пока не закончите сборку. На нижней фотографии в середине, между двумя деталями от корпуса «головы» робота - небольшое кольцо, которое чуть не полетело в мусор вместе с прочими «обрезками». А это, между прочим, держатель для светодиодного фонарика в «голове» механизма захвата.
Процесс сборки
К роботу прилагается инструкция без лишних слов - только изображения и чётко каталогизированные и промаркированные детали.Детали достаточно удобно откусываются и зачистки не требуют, но мне понравилась идея каждую деталь обработать ножом для картона и ножницами, хотя это и не обязательно.
Сборка начинается с четырёх из пяти входящих в конструкцию моторов, собирать которые настоящее удовольствие: я просто обожаю шестерёночные механизмы.
Моторчики мы обнаружили аккуратно упакованными и «прилипшими» друг к другу - готовьтесь ответить на вопрос ребёнка, почему коллекторные моторчики магнитятся (можно сразу в комментариях! :)
Важно: в 3 из 5 корпусов моторчиков нужно утопить гайки по бокам - на них в дальнейшем мы посадим корпуса при сборке руки. Боковые гайки не нужны только в моторчике, который пойдёт в основу платформы, но чтобы потом не вспоминать, какой корпус куда, лучше утопите гайки в каждом из четырёх жёлтых корпусов сразу. Только для этой операции будут нужны плоскогубцы, в дальнейшем они не понадобятся.
Примерно через 30-40 минут каждый из 4х моторов оказался снабжён своим шестереночным механизмом и корпусом. Собирается всё не сложнее, чем в детстве собирался «Киндер-сюрприз», только гораздо интереснее. Вопрос на внимательность по фото выше: три из четырёх выходных шестерёнок черные, а где белая? Из её корпуса должны выходить синий и чёрный провод. В инструкции это всё есть, но, думаю, обратить на это внимание ещё раз стоит.
После того, как у вас на руках оказались все моторы, кроме «головного», вы приступите к сборке платформы, на которой будет стоять наш робот. Именно на этом этапе ко мне пришло понимание, что с шурупами и винтами надо было поступать более вдумчиво: как видно на фото выше, двух винтов для скрепления моторчиков вместе за счет боковых гаек мне не хватило - они уже были где-то мною же вкручены в глубине уже собранной платформы. Пришлось импровизировать.
Когда платформа и основная часть руки собраны, инструкция предложит вам перейти к сбору механизма захвата, где полно мелких деталей и подвижных частей - самое интересное!
Но, надо сказать, что на этом спойлеры закончатся и начнутся видео, так как мне нужно было ехать на встречу с подругой и робота, которого не удалось успеть закончить, пришлось захватить с собой.
Как стать душой компании при помощи робота
Легко! Когда мы продолжили сборку вместе, стало понятно: собирать робота самостоятельно - очень приятно. Работать над конструкцией вместе - приятно вдвойне. Поэтому смело могу рекомендовать этот набор для тех, кто не хочет сидеть в кафе за скучными разговорами, но хочет повидаться с друзьями и хорошо провести время. Более того, мне кажется, и тимбилдинг с таким набором - например, сборка двумя командами, на скорость - практически беспроигрышный вариант.Робот ожил в наших руках сразу, как только мы закончили сборку. Передать вам наш восторг, я, к сожалению, не могу словами, но, думаю, многие меня здесь поймут. Когда конструкция, которую ты сам собрал вдруг начинает жить полноценной жизнью - это кайф!
Мы поняли, что жутко проголодались и пошли поесть. Идти было недалеко, поэтому робота мы донесли в руках. И тут нас ждал ещё один приятный сюрприз: робототехника не только увлекательна. Она ещё и сближает. Как только мы сели за столик, нас окружили люди, которые хотели познакомиться с роботом и собрать себе такого же. Больше всего ребятам понравилось здороваться с роботом «за щупальца», потому что ведёт он себя действительно как живой, да и в первую очередь это же рука! Словом, основные принципы аниматроники были освоены пользователями интуитивно . Вот как это выглядело:
Troubleshooting
По возвращении домой меня ждал неприятный сюрприз, и хорошо, что он случился до публикации этого обзора, потому что теперь мы сразу обговорим troubleshooting.Решив попробовать подвигать рукой по максимальной амплитуде, удалось добиться характерного треска и отказа функциональности механизма мотора в локте. Сначала это меня огорчило: ну вот, новая игрушка, только собрана - и уже больше не работает.
Но потом меня осенило: если ты сам её только что собрал, за чем же дело стало? =) Я же прекрасно знаю набор шестерёнок внутри корпуса, а чтобы понять, сломался ли сам мотор, или просто недостаточно хорошо был закреплён корпус, можно не вынимая моторчика из платы дать ему нагрузку и посмотреть, продолжатся ли щелчки.
Вот тут-то мне и удалось почувствовать себя настоящим робо-мастером!
Аккуратно разобрав «локтевой сустав», удалось определить, что без нагрузки моторчик работает бесперебойно. Разошёлся корпус, внутрь выпал один из шурупов (потому что его примагнитил моторчик), и если бы мы продолжили эксплуатацию, то шестерёнки были бы повреждены - в разобранном виде на них была обнаружена характерная «пудра» из стёршейся пластмассы.
Очень удобно, что робота не пришлось разбирать целиком. И классно на самом деле, что поломка произошла из-за не совсем аккуратной сборки в этом месте, а не из-за каких-то заводских трудностей: их в моём наборе вообще обнаружено не было.
Совет: первое время после сборки держите отвёртку и плоскогубцы под рукой - могут пригодиться.
Что можно воспитать благодаря данному набору?
Уверенность в себе!Мало того, что у меня нашлись общие темы для общения с совершенно незнакомыми людьми, но мне также удалось самостоятельно не только собрать, но и починить игрушку! А значит, я могу не сомневаться: с моим роботом всегда всё будет ок. И это очень приятное чувство, когда речь идёт о любимых вещах.
Мы живём в мире, где мы страшно зависим от продавцов, поставщиков, сотрудников сервиса и наличия свободного времени и денег. Если ты почти ничего не умеешь делать, тебе за всё придётся платить, и скорее всего - переплачивать. Возможность починить игрушку самому, потому что ты знаешь, как у неё устроен каждый узел - это бесценно. Пусть у ребёнка такая уверенность в себе будет.
Итоги
Что понравилось:- Собранный по инструкции робот не потребовал отладки, запустился сразу
- Детали почти невозможно перепутать
- Строгая каталогизация и наличие деталей
- Инструкция, которую не надо читать (только изображения)
- Отсутствие значимых люфтов и зазоров в конструкциях
- Лёгкость сборки
- Лёгкость профилактики и починки
- Last but not least: свою игрушку собираешь сам, за тебя не трудятся филиппинские дети
- Ещё крепёжных элементов, прозапас
- Детали и запчасти к нему, чтобы можно было заменить при необходимости
- Ещё роботов, разных и сложных
- Идеи, что можно улучшить\приделать\убрать - словом, на сборке игра не заканчивается! Очень хочется, чтобы она продолжалась!
Собирать робота из этого конструктора - не сложнее, чем паззл или «Киндер-сюрприз», только результат гораздо масштабнее и вызываЛ бурю эмоций у нас и окружающих. Отличный набор, спасибо,
Робот – самостоятельное и, часто, автономное устройство, работающее по внутренней программе. Почти живое существо, только с электронными мозгами. Роботы могут многое, но, все-таки не более того, что в них заложено их создателем.
Насмотревшись видео про роботов, решил сам попробовать сделать робота из простой игрушки. Что для этого нужно? Для начала сама игрушка. (отберите у вашего ребенка, пока не сломал). От самой игрушки зависит то, как будет выглядеть робот и что он сможет делать. Я взял простой трактор с дистанционным управлением King Force 300 ( при изготовлении робота ни один ребенок не пострадал)
Конечно, это будет не человеко-подобный робот, но трактор все-таки должен самостоятельно ездить и еще радостно пищать по поводу и без повода. Видео в конце.
При выборе игрушки для роботизации важно уточнить сколько у нее двигателей на колесах. У некоторых дешевых моделей обе гусеницы управляются одним мотором, что не позволит трактору маневрировать, а езда вперед-назад – не интересна. Китайцы как всегда сделали одноразовую вещь, поэтому для нормальной работы игрушку пришлось пришлось немного после чего не страшно уже ее роботизировать. Есть уверенность, что она не отбросит колеса прямо сразу, а немного поездит на радость мне и детям.
Рожденный ездить – летать не может. Т.е. наш робот будет перемещаться вперед-назад, вправо-влево. И еще дрыгать ковшом в качестве бонуса. Изначально у King Force 300 есть еще и плуг, но он управляется тем же мотором, что и ковш и к тому же занимает ценное пространство сзади, куда я планировал поставить инфракрасный бампер, поэтому плуг пришлось зверски ампутировать. Но шурупы пошли на прикручивание выключателя, что тоже хорошо.
Т.е в машинке всег три мотора и и нам нужно управлять двумя двигателями на движение, каждый из которых должен вращаться вперед и назад и одним двигателем на подъем ковша, который должен вращаться только в одну сторону.
Если нужно включить-выключить двигатель – это реализуется просто на мощном транзисторе, но если нужно менять его полярность, то здесь без специальной схемы не обойтись. Либо реализовывать самому так называемый H-bridge, либо купить готовый драйвер двигателей.
Магазины деталей для роботов изобилуют разными готовыми платами (шилдами), который можно купить и быстро собрать в единое устройство, но здесь нужно соблюдать баланс между ценой и трудоемкостью изготовления такой платы.
Вместо покупки инфракрасного датчика рублей эдак за 500 можно спаять на простейшей макетной плате пару транзисторов и светодиодов и получить тоже самое только в десять раз дешевле, особенно, если датчиков хотите сделать несколько. В итоге я купил этот драйвер двигателей и этот ультразвуковой дальномер HC-SR04, а материнскую плату робота и инфракрасный бампер спаял на простой макетной плате просто проводками без использования травления хлорным железом и т.п. радостей. Единственное, что паяльник должен быть с тонким жалом, чтобы паять колодки микросхемы. Сначала хотел использовать беспаечную макетную плату, но все-таки решил запаять, чтобы меньше отваливались провода.
Кстати, отлично для разводки такой платы подходят провода от витой пары. Медные, в меру жесткие и хороши для пайки. Думаю, у каждого найдется метр-другой остатков витой пары для такого рода развлечений. Материнскую плату готовую не брал, чтобы сэкономить место внутри трактора. Туда много не поместится, поэтому максимально неаккуратно распаял сам. Душераздирающее зрелище перепутанных проводов можно посмотреть на видео. В последствие оказалось, что провода еще и помехи друг другу дают, особенно те, которые идут к двигателям.
Чтобы можно было собирать-разбирать устройство пришлось сделать все датчики на разъемах.
Остался главный вопрос – насчет мозгов робота. Всеми этими моторчиками нужно как-то управлять. Компьютер великоват, да и не влезет он в трактор. Поэтому берем максимально простой вариант. Один из клонов Ардуино. Их много разных по цене и размеру. Это хотя это и не лучший контроллер, не самый быстрый и в нем не слишком много возможностей, но программируется легко, много примеров как что сделать, есть готовые библиотеки работы с дальномером и инфракрасным приемником, поэтому для нашей задачи Ардуино вполне достаточен.
Arduino Nano очень даже компактный вариант, чтобы поставить внутрь трактора. У меня был клон Carduino Nano V.7 поэтому использовал его, кстати, у этой платки есть особенность – выход SPK, куда можно подключить наш ковш прямо без всяких драйверов двигателей и дополнительных транзисторов. При этом он завязан внутри через транзистор на 11 цифровой порт. Так что посмотрите по схеме транзистор нарисован снаружи, а на самом деле двигатель подключен к выходу SPK и использует внутренний транзистор.
Питание. Ардуино питается от +5 вольт. У нас двигатели воспринимают что-то около 6 вольт, если быть абсолютно точными, то в пульте у нас четыре батарейки AA, они по 1.5 вольта, никаких дополнительных схем не увидел, следовательно на двигатели подается прямиком 6 вольт – это радует, поскольку не нужно уменьшать-увеличивать напряжение с батареек. Я планирую питать схему от четырех аккумуляторов. Они 1.2 вольта, следовательно в итоге на схему пойдет 4.8 – достаточно для нормального питания Ардуино без дополнительных стабилизаторов и ограничителей, для двигателей тоже пойдет.
Для простого управления подключил приемник инфракрасного излучения фактически теперь у трактора есть инфракрасный пульт дистанционного управления и куча кнопок.
Всякие гребенки, батарейные отсеки, конденсаторы-резисторы покупал в чип-дипе Если заказывать через Интернет, то цена в общем нормальная, но в розницу там совершенно безумные цены. Но можно купить практически все детали в одном месте. А вот здесь купил макетную плату.
И еще несколько деталек.
После распайки основная проблема была в том, что Ардуина очень чувствительна к помехам. Поскольку двигатели явно щеточные, то создают сильные помехи при работе, пришлось дополнительно паять большое количество конденсаторов 0.1 мкф везде, где только можно. При этом двигатель ковша сильно влиял на дальномер, пришлось даже ставить дополнительную катушку-фильтр на двигатель ковша (выпаял из сгоревшей энергосберегающей лампы), а на дальномер кроме конденсаторов поставить ферритовый фильтр на питающий провод. У меня изначально была идея использовать дальномер как датчик поднятия и опускания ковша. Поскольку ковш заслоняет дальномер в нижнем состоянии и открывает в поднятом, то можно останавливать подъем когда дальномер резко изменил показатели. Поэтому пришлось бороться с помехами. Дальномер уж слишком близко стоит рядом с двигателем, да и разводка проводами способствует наводкам проводов друг на друга.
Двигатели колес сильно влияли вообще на все. При старте вперед Ардуина зависала. Кстати, назад ехала нормально. Что очень похоже на помеху по питанию в одну сторону двигатели мало влияли, а в другую все зависало. Пришлось в итоге от двигателей к драйверу двигателей провода заменить на экранированные, экран присоединить к минусу питания. Питание и землю сделать звездой и дополнительно на питание инфракрасного датчика поставить резистор 100 ом, который тоже немного экранирует помехи, конечно, не так как катушка, но все-таки. По хорошему каждый вывод двигателя нужно через конденсатор выводить на землю, чтобы сбрасывать помехи, но у меня просто места небыло для дополнительных конденсаторов, просто стоят параллельно. Но экранированный провод значительно уменьшил влияние двигателей на схему. Ниже схема того что получилось. Как это все работает можно посмотреть на видео.
Раз уж вы попали на эту странцу, значит вы уже не равнодушны к теме робототехники и роботостроения. Конструирование робота своими руками, это очень увлекательное занятие, которое научит вас многому. У вас появятся навыки в области электроники, механики, программирования, управления процессами. Для меня роботостроение, это увлекательное хобби. Как и все мы, я тоже мечтал создать что-нибудь с колесами, моторчиками, проводами, и с кучей электронных деталей.
Так однажды пришла в голову идея собрать робота своими руками в домашних условиях. Но не только создать простое устройство которое бы двигалось в разные стороны, а создать многофункционального робота, который бы выполнял команды центра связи и был бы полезен в хозяйстве.
Идея сделать робота своими руками под названием RoboTech , которого смог бы собрать любой, начинающий робототехник или радио-любитель.
Основные требования к самодельному роботу
- Возможность сборки робота в домашних условиях.
- Робот должен быть построен на доступном на рынке и легким в программировании микроконтроллере.
- В качестве шасси должна использоваться простая и доступная в конструировании платформа.
- Робот должен содержать необходимый набор датчиков и механизмов, позволяющих расширять функционал по мере необходимости.
- Робот должен передвигаться свободно и уметь реагировать на препятствия.
- Возможность управлять роботом на расстоянии, использование телеметрии (наблюдать за состоянием робота, задавать различные команды).
- Возможность трансляции видео изображения с бортовой камеры на базовую станцию.
Учитывая требования, для управления роботом решено использовать два микро-компьютера (MC-1 и MC-2 ).
Бортовой компьютер MC-1
Первый компьютер (основной MC-1 ) — используется в качестве основного бортового компьютера «мозга», в задачи которого входит:
- видео-трансляция окружающей среды на базовую станцию в хорошем качестве;
- получение команд с центра управления (базовая станция);
- отправка в цент управления больших данных на высокой скорости;
- координация работы остальных узлов робота посредством второго микро-компьютера (дополнительный MC-2)
Для выполнения поставленных задач, решено использовать одноплатный компьютер Raspberry PI или, в крайнем случае, роутер с возможностью прошивки OpenWRT .
Бортовой компьютер MC-2
Второй компьютер (дополнительный MC-2 ) используется для управления двигателем, сбором информации с различных датчиков или сенсоров и отправки готовых данных на основной компьютер MC-1.
В качестве контроллера управления механизмами шасси и сенсорами робота, решено использовать готовый . Из всех рассматриваемых мною контроллеров, я выбрал самый распространенный и доступный . Так же можно использовать более компактный Arduino Nano . Оба устройства работают на avr микроконтроллере ATMega328p.
