Как самому сделать робота в домашних условиях. Как сделать робота в домашних условиях для ребенка? Что нам понадобится для сборки такого робота

WikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали, в том числе анонимно, 27 человек(а).

Многие люди хотели бы сконструировать робота, как машину, которая бы работала автономно. Однако, если немного расширить понятие слова “робот”, то телеуправляемые объекты могут вполне считаться роботом. Возможно, вы подумаете, что сложновато это будет, собрать робота на пульте управления, но все на самом деле легче, чем кажется. Данная статья вам поведает, как собрать телеуправляемого робота.

Шаги

Определитесь с тем, что вы будете строить. Вы вряд ли сможете собрать полномасштабного, двуногого гуманоида, который сможет выполнять все ваши прихоти. К тому же это не будет и робот с различными клешнями, способными хватать и перетаскивать 5-ти килограммовые объекты. Вы начнете с постройки робота, который сможет перемещаться вперед - назад, влево и вправо по беспроводной команде с пульта управления. Однако, после того, как вы освоите основные аспекты, вы сможете усовершенствовать свою конструкцию и добавить различные инновации, просто следуйте указанию: “Нет на свете законченного робота”. Всегда можно что-то добавить и улучшить.

Семь раз отмерь - один раз отрежь. Перед тем, как начинать непосредственную сборку робота, даже перед заказом необходимых деталей. Ваш первый робот будет выглядеть, как два серводвигателя на плоском кусочке пластмассы. Данный дизайн очень прост и оставляет вам место для усовершенствований. Размер такой модели будет примерно 15 на 20 сантиметров. Для создания такого простого робота вы можете просто схематически нарисовать его с помощью линейки, бумаги и карандаша в реальном размере. Для более крупных и сложных проектов, вам понадобится изучить правила масштабирования и автоматизированного программирования.

Выберите нужные вам детали. Хотя еще не время заказывать детали, но вам следует уже их выбрать и знать, где купить. Если вы заказываете по интернету, то лучше найти все детали на одном сайте, что поможет вам сэкономить на доставке. Вам понадобится материал для рамки или ходовой части, 2 серводвигателя, батарея, радиопередатчик, передатчик и приемник.

• Выбор сервомоторов, которые вам необходимы для приведения робота в движение. Один мотор будет двигать передние колеса, а второй - задние. Таким образом, вы сможете использовать самый простой метод рулевого управления, - дифференциальную передачу, означающую, что оба мотора вращаются вперед при движении робота вперед, оба мотора вращаются назад при движении робота назад, а для совершения одного из поворотов, - один мотор работает, а другой нет. Серводвигатель отличается от обычного двигателя переменного тока тем, что первый способен только вращаться на 180 градусов и передавать информацию обратно на свою позицию. Данный проект будет задействовать сервомотор, потому что так будет легче и вам не нужно покупать дорогой регулятор скорости или отдельную коробку передач. После того, как вы разберетесь в том, как собрать робота на пульте управления, вы сможете сконструировать другого или модифицировать того, что у вас есть, используя двигатели переменного тока вместо сервомоторов. Существует 4 важных аспекта, о которых стоит серьезно подумать перед покупкой сервомотора, а точнее: скорость, крутящий момент, размер/вес и, если их можно модифицировать на вращение на 360 градусов. Поскольку сервомоторы способны вращаться только на 180 градусов, ваш робот сможет продвинуться только лишь немного вперед. При возможности модификации на 360 градусов, вы сможете настроить двигатель так, что он будет беспрерывно вращаться в одну сторону и позволять роботу ехать постоянно в одну или другую сторону. Размер и вес очень важны для данного проекта, потому что, скорее всего, у вас останется много свободного места в любом случае. Постарайтесь найти что-нибудь среднего размера. Крутящий момент является мощностью двигателя. Именно для этого используется коробка передач. Если у мотора нет коробки передач и крутящий момент низкий, то ваш робот, скорее всего, и с места не сдвинется поскольку ему не хватит на то мощности. Вы всегда можете купить и присоединить более сильный или быстрый двигатель после завершения сборки. Помните, чем больше скорость, тем меньше будет мощность. Рекомендуется приобрести сервомашинку “HS-311” для первого прототипа робота. Данный двигатель располагает хорошим балансом скорости и мощности, является недорогим и подходящим по размеру для данного робота.
  • Так как эта сервомашинка способна только совершать вращение на 180 градусов, вам придется перенастроить ее на 360 градусов, но данная процедура нарушит гарантию на покупку, но вам будет необходимо на это пойти, чтобы дать роботу возможность более свободно передвигаться. Инструкции по этому поводу можно найти в интернете.
• Подберите батарею. Вам понадобится что-нибудь для поставки энергии для робота. Не пытайтесь использовать источник питания с переменным напряжением (то есть обычная розетка). Используйте беспеременный источник (пальчиковые батарейки).
  • Выберите батарейки. Существует 4 вида батареек, среди которых мы будем выбирать: литий полимерная, никель-металлогидридная, никель-кадмиевая и щелочная батарея.
    • Батареи литий полимер является самыми новыми и невероятно легкими. Однако, они опасные, дорогие и вам нужно будет использовать специальное зарядное устройство. Используйте данный вид батареи, если у вас есть опыт в роботехнике и вы готовы раскошелиться на свой проект.
    • Никель-кадмиевая является обычной перезаряжаемой батареей. Данный вид используется во многих роботах. Проблема заключается в том, что, если вы перезарядите их до того, как они полностью разряжены, они не будут в состоянии работать так же долго, как при полной зарядке.
    • Никель-металлогидридная батарея очень похожа на никель-кадмиевую размером, весом и ценой, но она имеет лучшую эффективность работы, и именно этот вид батареи рекомендуется для начинающих техников.
    • Щелочная батарея является распространенным видом неперезаряжаемой батареи. Эти батарейки очень популярные, дешевые и легкодоступные. Однако, они быстро разряжаются и вам постоянно придется их покупать. Не используйте их.
  • Выберите характеристики батареи. Вам нужно будет подобрать нужное напряжение для вашего набора батареек. В основном используются 4,8 (В) и 6,0 (В). Большинство сервомашинок будут работать на одном из них. Рекомендуется чаще использовать 6.0 (В) (если ваша сервомашинка сможет совладать с этим, хотя большинство из них смогут), потому что это позволит вашему двигателю быть быстрее и мощнее. Теперь вам следует поразмышлять об емкости батареи, которая измеряется в (мА/ч) (милиамперов в час). Чем выше этот показатель, тем лучше, но более дорогие будут и наиболее тяжелыми. Для робота подобного размера лучше всего подойдет 1,800 (мА/ч). Если вам приходится выбирать между 1450 (мА/ч) и 2000 (мА/ч) при одинаковом показателе напряжения и веса, то выбирайте 2000 (мА/ч), так как эта батарея во всех отношениях лучше и будет всего лишь немного дороже. Не забудьте приобрести зарядочное устройство для вашей батареи.
• Выберите материал для вашего робота. К роботу нужно будет приделать рамку для прикрепления всей электроники. Большинство роботов этого размера изготовлено из пластика или алюминия. Для начинающих рекомендуется использование пластмассовой доски. Данный вид пластика является дешевым и легким в применении. Толщина будет примерно пол сантиметра. Какого размера лист пластмассы следует купить? Возьмите достаточно большой лист, чтобы иметь второй шанс в случае неудачи, но лучше купите столько, чтобы хватило на 4 или 5 попыток.
• Выберите передатчик/приемник. Данная деталь будет самой дорогой частью вашего робота. К тому же это будет и самой важной частью, так как без этого, ваш робот не сможет ничего сделать. Рекомендуется начать с очень хорошего передатчика/приемника, ведь именно эта деталь может послужить препятствием в усовершенствовании вашего робота в будущем. Дешевый передатчик/приемник приведет робота в движение очень даже неплохо, но, скорее всего, на этом все возможности вашего механического творения и закончатся. Так что вместо покупки дешевого прибора сейчас, а дорогого в будущем, лучше сэкономить деньги и купить дорогой и мощный передатчик/приемник уже сегодня. Хотя, существует всего несколько частот, которые вы можете использовать, наиболее распространенными являются: 27 (МГц), 72 (МГц), 75 (МГц) и 2,4 (МГц). Частота 27 (МГц) используется для самолетиков и машинок. Частота 27 (МГц) чаще всего задействуется в детских игрушечных машинках. Данная частота рекомендуется для очень маленьких проектов. Частота 72 (МГц) может быть задействована только для больших моделей игрушечных самолетов, так что будет незаконно использовать такую частоту, ведь вы можете нарушить сигнал большой модели самолета, которая может совершить крушение на голову прохожему и покалечить или даже убить его. Частота в 75 (МГц) используется только для наземных целей, так что смело воспользуйтесь ею. Однако, нет ничего лучше частоты 2,4 (ГГц), которая подвержена наименьшему количеству помех, и мы вам очень рекомендуем потратить немного больше средств и выбрать передатчик/приемник с именно этой частотой. После того, как вы определились с частотой, вам следует определить сколько каналов вы будете использовать. Количество каналов определяет сколько функций ваш робот будет поддерживать. Один канал будет отведен на езду вперед и назад, второй будет отвечать за повороты влево и вправо. Однако, рекомендуется обзавестись как минимум тремя каналами, потому что вам может захотеться добавить что-то еще в арсенал движений робота. С четырьмя каналами вы также получите два джойстика. Как мы заметили ранее, вам следует приобрести один из самых лучших передатчиков/приемников с тем, чтобы не покупать еще один потом. К тому же вы сможете использовать этот же самый прибор и в других роботах или научно-технических проектах. Советуем присмотреться к 5-канальной радио системе “Spektrum DX5e MD2” и “AR500”.
• Выберите колеса. При выборе колес, обратите внимание на три основных аспекта: диаметр, сцепление и насколько они подходят к вашему двигателю. Диаметр - это длина колеса от одной стороны, проходя через центральную точку, на другую сторону. Чем больше диаметр колеса, тем быстрее оно будет вращаться и, тем на большую высоту оно сможет заезжать, и, тем меньше сцепление с поверхностью земли оно будет иметь. Если вы приобрели маленькие колеса, то вряд ли они проедут в труднопроходимой зоне или разгонятся до сумасшедшей скорости, но взамен вы получите от них больше мощи. Сила сцепления означает то, как хорошо колеса сцепляются с поверхностью земли с помощью резинового или пенорезинового покрытия так, что колеса не скользят по поверхности. Большинство колес, созданных для присоединения к серводвигателю, не создаст особых трудностей. Рекомендуется использовать колесо диаметра 7 или 12 сантиметров с резиновым покрытием вокруг них. Вам понадобится 2 колеса.

1. Теперь, когда вы выбрали необходимые детали, закажите их через интернет. Постарайтесь заказывать их с как можно меньшего количества сайтов, что позволит вам сэкономить на доставке и получить все детали в одно и то же время.

   Измерьте и вырежьте рамку. Возьмите линейку и режущий предмет, и измерьте длину и ширину ходовой рамки, примерно 15 (см) на 20 (см). А теперь, проверьте насколько ровные у вас получились линии. Помните, семь раз отмерь, один раз отрежь. Если вы используете пластиковую доску, то вам удастся ее разрезать точно так же, как и ее деревянную тезку.

   Соберите робота. На данный момент вы располагаете всеми необходимыми материалами и вырезанной ходовой частью.

   1. Поместите серводвигатели на донную сторону пластмассовой доски около края. Та сторона сервомотора, которая имеет стержень должна быть направлена во внешнюю сторону. Убедитесь в том, что у вас достаточно места для зацепления колес.
   2. Прикрепите колеса к моторам, используя винтики, которые вам доставили вместе с моторами.
   3. Прилепите один кусочек липучки на приемник, а другой - на батарейный блок.
   4. Прилепите два кусочка противоположного вида липучки на робота и прикрепите приемник и батарейный блок к нему.
   5. Перед вами предстал робот с двумя колесиками с одной стороны, а другая сторона которого просто тащится по полу, но мы пока не будем добавлять третьего колеса.

2. Подсоедините провода. Теперь, когда все части расположены на своих местах, необходимо все подсоединить к приемнику. Подключите батарею к приемнику туда, где написано “питание” или “аккумулятор”, постарайтесь подсоединить все правильно. Далее подсоедините сервомоторы к приемнику там, где написано “канал 1” и “канал 2”.

   На зарядку становись. Отсоедините батарею от приемника и подсоедините ее к зарядному устройству. Зарядка может занять около 24 часов, так что наберитесь терпения.

3. Теперь поиграйтесь со своей новой игрушкой. Вперед! Нажмите кнопку вперед на передатчике. Организуйте полосу препятствий, поиграйте со своим котом. А когда вы наиграетесь, добавьте наворотов к нему!

   • Попробуйте положить на робота ваш старый “смартфон” с камерой и используйте его как движущееся записывающее устройство. Вы можете использовать видео чат для того, чтобы видеть то, куда направляется робот, что даст вам возможность вывести его за пределы вашей комнаты без вашего сопровождения.
   • Добавьте наворотов. Если на вашем передатчике/приемнике расположен дополнительный канал, то вы можете сделать клешню, которая сможет закрываться, а если вы располагаете несколькими каналами, то ваша клешня будет способна как открываться, так и закрываться. Используйте свое воображение.
   • Если вы нажимаете вправо, а робот едет влево, то попробуйте присоединить проводки на приемнике по-другому, так, например, если вы воткнули правый серводвигатель в канал 2, а левый сервомотор - в канал 1, то поменяйте их местами.
   • Возможно, вы захотите приобрести адаптер, который позволит подсоединить батарею к зарядному устройству.
   • Вы можете предпочесть использовать 12-ти вольтовую батарею постоянного тока, что улучшит скорость и мощность робота.
   • Убедитесь в том, что вы купили передатчик и приемник одной частоты. Также, убедитесь в том, что приемник имеет такое же или большее количество каналов, что и передатчик. Если на приемнике больше каналов, чем на передатчике, то только меньшее количество каналов будет подвластно использованию.

Ведущий канала “Учебник Мастерства” показал наглядно, как сделать шагающего мини робота. В первую очередь сделаем лапы. Две палочки от мороженого скрепляет вместе, отмеряем 6 сантиметров и сразу ставим две метки, где будут отверстия. Скальпелем удаляем всё лишнее, а место среза обрабатываем наждачкой. Бормашинкой по меткам сверлим два отверстия.

Берем еще две палочки, закрепляем скотчем, отмеряем 6 сантиметров и отрезаем ножовкой.Край закруглить не надо. На эту заготовку делаем отверстие только с одной стороны. Эти заготовки будем клеить прямо посередине полки с закругленными краями. Обратите внимание, они должны быть перпендикулярными. Заранее готовим четыре кусочка деревянные шпажки по 3 сантиметра. Вставляем в нижнее отверстие. При помощи суперклея к шпажке приклеиваем две заготовки по 8 см. Используйте линейку, чтобы соблюдать угол 90 градусов. Посмотрите, что должно получиться. Точно таким же образом делаем вторую лапу. Как видите, все понятно и в домашней обстановке несложно все это делать.

Нам еще понадобится пластиковый шарик из под игрушки. В нижней части шара с помощью ножовки делаем два углубления для деревянной шпажки. Закручиваем верхнюю участие маркером отмечаем где будет начала разреза. По резьбе раскручиваем и ещё раз отмечаем. Аккуратно между метками ножовкой делаем надрезы. Выбираем всё. Когда будем откручивать или закручивать шарик, отверстие всегда будет открытым.

Берем малооборотистый моторчик редуктор. Присоединяем к нему готовый контакт. Можно обойтись обыкновенными проводками. От чупа-чупса отрезаем кусочек ножки. Один конец хорошо нагреваем и сплющиваем. Второй конец тоже греем и одеваем на вал редуктора. В нижней части пластикового шарика отмеряем и клеем кусок палочки из под мороженого. Это будет подставка под мотор редуктор. Даем суперклея чуть-чуть затвердеть и сверху обильно наносим горячий клей. Ставим мотор и корпуса заливаем горячим клеем. Он не должен попадать на редуктор. Оставляем шар с мотором в стороне. Делаем 2 сантиметровые заготовки с отверстием посередине. Чтобы не было заусенцев, край обрабатываем наждачной бумагой. Берем линейку и делаем две отметки на расстоянии 1 см. По меткам сверлим два отверстия, скальпелем срезаем полукругом. Края обрабатываем.
Продолжение на видео с пятой минуты. Здесь детально показано, как в домашних условиях сделать интересного мини робота.

Простейший робот в домашних условиях

Для изготовления простейшего нам понадобится моторчик, два куска провода, прищепка, зарядное устройство от телефона. Сначала нужно присоединить проволоку к двигателю. После этого, как клей затвердел, возьмём плоскогубцы согнем ножки. Теперь можно раздвинуть их, чтобы робот стоял более уверенно. Теперь припаяем контакты на зарядное устройство к плюсу и минусу.
Далее видео канала “Без Чувств”, где показано, как создать эту игрушку робота.

Теперь можно тестировать этого простейшего мини робота. Чтобы он зашевелился, нацепим прищепку на ротор. Вот и всё! Робот бегает.

Мини робот из набора в домашних условиях

На канале Alphadroid рассказали, как сделать в домашних обстоятельствах мини робота.
Для сборки ходячего необходимо большое количество компонентов. Была использована платформа для самостоятельной сборки «Дройдик». Помимо деталей, которые можно приобрести на радио-рынке, в наборе есть дополнительные необходимые элементы.

Смотрите видео канала Alpha Mods.

Комплектация набора: панели с деталями для сборки корпуса, батарейный отсек, 4 полноценных набора сервоприводов, 30 гаек, винты и гайки М 3, 2 самореза, ультразвуковой датчик расстояния, шлейф, намагниченная отвертка, инструкция по сборке.

Корпус робота деревянный, из МДФ. В комплекте 5 пластин с деталями для корпуса, обработанные лазерным гравером. Робот оснащен ультразвуковым датчиком, это поможет ему ориентироваться в пространстве. На первых страницах инструкции нарисованы панели корпуса в масштабе 1:1. Необходимо взять реальные пластины и пронумеровать так, как это сделано на рисунке.

Первым делом необходимо взять деталь D1 и D4, а также пару винтов М3*10. Аккуратно вынимаем детали из пластины и прикручиваем друг к другу. Берем D5 и сервоприводы. Прикручиваем к D5 с помощью саморезов, которые идут в комплекте. Берем первую и вторую заготовки, соединяем с помощью D3. В деревянных деталях есть пазы, и они друг в друга вставляются. Берем гайки и располагаем в отведенные для них места. Это были ноги и ступни робота. Переходим к D2 и рукава для сервоприводов. Рукав фиксируем на планке. Планка надевается.

Проводим калибровку: проворачиваем привод в сторону, вытаскиваем планку, вставляем заново и проворачиваем снова, пока планка не упрется. Еще раз снимаем планки и надеваем в конечное положение: так чтобы D2 касалось D3, либо была максимально близка к ней. Возвращаем привода на исходное положение. На этапе калибровка завершена. Берем опору D10 и устанавливаем ее на D1 и D2. D1 зажимается с помощью контргайки не до упора. То, что сейчас установили является гнездом для сервоприводов, оставшиеся два помещаем на соответствующие гнезда. Есть планка фиксации – D11.

Калибровка: одеваем плечики и проворачиваем до упора, плечи снимаем и устанавливаем в вертикальном положении, задаем угол в 90 градусов, наконец снимаем. Ноги готовы. Для сборки головы: D7, D14 и 4 болта м3*12 мм.

Сегодня мы расскажем, как сделать робота из подручных средств. Получившийся «высокотехнологичный андроид» хоть и будет небольшого размера и навряд ли сможет помочь вам по хозяйству, но пренепременно развеселит как детей, так и взрослых.

Необходимые материалы

Для того, чтобы сделать робота своими руками, не понадобится знание ядерной физики. Это можно сделать и в домашних условиях из обычных материалов, которые постоянно есть под руками. Итак, что нам понадобится:

• 2 куска провода
• 1 моторчик
• 1 батарейка AA
• 3 канцелярские кнопки
• 2 кусочка пенокартона или похожего по свойствам материала
• 2-3 головки старых зубных щеток или несколько скрепок

1. Прикрепляем батарейку к мотору

С помощью клеящего пистолета прикрепляем кусочек пенокартона к корпусу мотора. Затем к приклеиваем к нему батарейку.

Этот шаг может показаться не совсем понятным. Однако, чтобы сделать робота, необходимо заставить его двигаться. Надеваем на ось мотора маленький продолговатый кусочек пенокартона и закрепляем его с помощью клеевого пистолета. Такая конструкция придаст мотору дисбаланс, что и приведет всего робота в движение.

На самый конец дестабилизатора капните пару капель клея, или прикрепите какой-нибудь декоративный элемент — это добавит нашему творению индивидуальности и увеличит амплитуду его движений.

3. Ноги

Теперь необходимо снабдить робота нижними конечностями. Если вы будете использовать для этого головки зубных щеток, то приклейте их к нижней части мотора. В качестве прослойки можно использовать всё тот же пенокартон.

Следующим шагом прикрепим два наших отрезка провода к контактам моторчика. Можно их просто прикрутить, но ещё лучше будет припаять их, это сделает робота более долговечным.

5. Подключение батарейки

Используя термопистолет, приклеем провод к одному из концов батареи. Можете выбрать любой из двух проводов и любую сторону батареи — полярность в данном случае роли не играет. Если у вас хорошо получается паять, в этом шаге также можно воспользоваться пайкой вместо клея.

6. Глаза

В качестве глаз робота вполне подойдет пара бусинок, которые прикрепляем термоклеем к одному из концов батарейки. На этом шаге можно проявить фантазию и придумать внешний вид глаз на своё усмотрение.

7. Запуск

Теперь давайте оживим нашу самоделку. Возьмите свободный конец провода и прикрепите его с незанятому контакту батареи с помощью липкой ленты. Не стоит использовать на этом шаге термоклей, потому что это не позволит вам при необходимости отключить мотор.

Наверняка, насмотревшись фильмов про роботов, тебе не раз хотелось построить своего боевого товарища, но ты не знал с чего начать. Конечно, у тебя не получится построить двуногого терминатора, но мы и не стремимся к этому. Собрать простого робота может любой, кто умеет правильно держать паяльник в руках и для этого не нужно глубоких знаний, хотя они и не помешают. Любительское роботостроение мало чем отличается от схемотехники, только гораздо интереснее, потому что тут так же затронуты такие области, как механика и программирование. Все компоненты легкодоступны и стоят не так уж и дорого. Так что прогресс не стоит на месте, и мы будем его использовать в свою пользу.

Введение

Итак. Что же такое робот? В большинстве случаев это автоматическое устройство, которое реагирует на какие-либо действия окружающей среды. Роботы могут управляться человеком или выполнять заранее запрограммированные действия. Обычно на роботе располагают разнообразные датчики (расстояния, угла поворота, ускорения), видеокамеры, манипуляторы. Электронная часть робота состоит из микроконтроллера (МК) – микросхема, в которую заключён процессор, тактовый генератор, различная периферия, оперативная и постоянная память. В мире существует огромное количество разнообразных микроконтроллеров для разных областей применения и на их основе можно собирать мощных роботов. Для любительских построек широкое применение нашли микроконтроллеры AVR. Они, на сегодняшний день, самые доступные и в интернете можно найти много примеров на основе этих МК. Чтобы работать с микроконтроллерами тебе нужно уметь программировать на ассемблере или на Cи и иметь начальные знания в цифровой и аналоговой электронике. В нашем проекте мы будем использовать Cи. Программирование для МК мало чем отличается от программирования на компьютере, синтаксис языка такой же, большинство функций практически ничем не отличаются, а новые довольно легко освоить и ими удобно пользоваться.

Что нам нужно

Для начала наш робот будет уметь просто объезжать препятствия, то есть повторять нормальное поведение большинства животных в природе. Всё что нам потребуется для постройки такого робота можно будет найти в радиотехнических магазинах. Решим, как наш робот будет передвигаться. Самым удачным я считаю гусеницы, которые применяются в танках, это наиболее удобное решение, потому что гусеницы имеют большую проходимость, чем колёса машины и ими удобнее управлять (для поворота достаточно вращать гусеницы в разные стороны). Поэтому тебе понадобится любой игрушечный танк, у которого гусеницы вращаются независимо друг от друга, такой можно купить в любом магазине игрушек по разумной цене. От этого танка тебе понадобится только платформа с гусеницами и моторы с редукторами, остальное ты можешь смело открутить и выкинуть. Так же нам потребуется микроконтроллер, мой выбор пал на ATmega16 – у него достаточно портов для подключения датчиков и периферии и вообще он довольно удобный. Ещё тебе потребуется закупить немного радиодеталей, паяльник, мультиметр.

Делаем плату с МК

Схема робота

В нашем случае микроконтроллер будет выполнять функции мозга, но начнём мы не с него, а с питания мозга робота. Правильное питание – залог здоровья, поэтому мы начнём с того, как правильно кормить нашего робота, потому что на этом обычно ошибаются начинающие роботостроители. А для того, чтобы наш робот работал нормально нужно использовать стабилизатор напряжения. Я предпочитаю микросхему L7805 – она предназначена, чтобы на выходе выдавать стабильное напряжение 5В, которое и нужно нашему микроконтроллеру. Но из-за того, что падение напряжения на этой микросхеме составляет порядка 2,5В к нему нужно подавать минимум 7,5В. Вместе с этим стабилизатором используются электролитические конденсаторы, чтобы сгладить пульсации напряжения и в цепь обязательно включают диод, для защиты от переполюсовки.
Теперь мы можем заняться нашим микроконтроллером. Корпус у МК - DIP (так удобнее паять) и имеет сорок выводов. На борту имеется АЦП, ШИМ, USART и много другого, что мы пока использовать не будем. Рассмотрим несколько важных узлов. Вывод RESET (9-ая нога МК) подтянут резистором R1 к «плюсу» источника питания – это нужно делать обязательно! Иначе твой МК может непреднамеренно сбрасываться или, проще говоря – глючить. Так же желательной мерой, но не обязательной является подключение RESET’а через керамический конденсатор C1 к «земле». На схеме ты так же можешь увидеть электролит на 1000 мкФ, он спасает от провалов напряжения при работе двигателей, что тоже благоприятно скажется на работе микроконтроллера. Кварцевый резонатор X1 и конденсаторы C2, C3 нужно располагать как можно ближе к выводам XTAL1 и XTAL2.
О том, как прошивать МК, я рассказывать не буду, так как об этом можно прочитать в интернете. Писать программу мы будем на Cи, в качестве среды программирования я выбрал CodeVisionAVR. Это довольно удобная среда и полезна новичкам, потому что имеет встроенный мастер создания кода.

Плата моего робота

Управление двигателями

Не менее важным компонентом в нашем роботе является драйвер двигателей, который облегчает нам задачу в управлении им. Никогда и ни в коем случае нельзя подключать двигатели напрямую к МК! Вообще мощными нагрузками нельзя управлять с микроконтроллера напрямую, иначе он сгорит. Пользуйтесь ключевыми транзисторами. Для нашего случая есть специальная микросхема – L293D. В подобных несложных проектах всегда старайтесь использовать именно эту микросхему с индексом «D», так как она имеет встроенные диоды для защиты от перегрузок. Этой микросхемой очень легко управлять и её просто достать в радиотехнических магазинах. Она выпускается в двух корпусах DIP и SOIC. Мы будем использовать в корпусе DIP из-за удобства монтажа на плате. L293D имеет раздельное питание двигателей и логики. Поэтому саму микросхему мы будем питать от стабилизатора (вход VSS), а двигатели напрямую от аккумуляторов (вход VS). L293D выдерживает нагрузку 600 мА на каждый канал, а этих каналов у неё два, то есть к одной микросхеме можно подключить два двигателя. Но, чтобы перестраховаться, мы объединим каналы, и тогда потребуется по одной микре на каждый двигатель. Отсюда следует, что L293D сможет выдержать 1.2 А. Чтобы этого добиться нужно объединить ноги микры, как показано на схеме. Микросхема работает следующим образом: когда на IN1 и IN2 подаётся логический «0», а на IN3 и IN4 логическая единица, то двигатель вращается в одну сторону, а если инвертировать сигналы – подать логический ноль, тогда двигатель начнёт вращаться в другую сторону. Выводы EN1 и EN2 отвечают за включение каждого канала. Их мы соединяем и подключаем к «плюсу» питания от стабилизатора. Так как микросхема греется во время работы, а установка радиаторов проблематична на этот тип корпуса, то отвод тепла обеспечивается ногами GND - их лучше распаивать на широкой контактной площадке. Вот и всё, что на первое время тебе нужно знать о драйверах двигателей.

Датчики препятствий

Чтобы наш робот мог ориентироваться и не врезался во всё, мы установим на него два инфракрасных датчика. Самый простейший датчик состоит из ик-диода, который излучает в инфракрасном спектре и фототранзистор, который будет принимать сигнал с ик-диода. Принцип такой: когда перед датчиком нет преграды, то ик-лучи не попадают на фототранзистор и он не открывается. Если перед датчиком препятствие, тогда лучи от него отражаются и попадают на транзистор – он открывается и начинает течь ток. Недостаток таких датчиков в том, что они могут по-разному реагировать на различные поверхности и не защищены от помех - от посторонних сигналов других устройств датчик, случайно, может сработать. От помех может защитить модулирование сигнала, но пока мы этим заморачиватся не будем. Для начала, и этого хватит.

Первый вариант датчиков моего робота

Прошивка робота

Чтобы оживить робота, для него нужно написать прошивку, то есть программу, которая бы снимала показания с датчиков и управляла двигателями. Моя программа наиболее проста, она не содержит сложных конструкций и всем будет понятна. Следующие две строки подключают заголовочные файлы для нашего микроконтроллера и команды для формирования задержек:

#include
#include

Следующие строки условные, потому что значения PORTC зависят от того, как ты подключил драйвер двигателей к своему микроконтроллеру:

PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;

Значение 0xFF означает, что на выходе будет лог. «1», а 0x00 – лог. «0».

Следующей конструкцией мы проверяем, есть ли перед роботом препятствие и с какой оно стороны:

If (!(PINB & (1< {
...
}

Если на фототранзистор попадает свет от ик-диода, то на ноге микроконтроллера устанавливается лог. «0» и робот начинает движение назад, чтобы отъехать от препятствия, потом разворачивается, чтобы снова не столкнуться с преградой и затем опять едет вперёд. Так как у нас два датчика, то мы проверяем наличие преграды два раза – справа и слева и потому можем узнать с какой стороны препятствие. Команда «delay_ms(1000)» указывает на то, что пройдёт одна секунда, прежде чем начнёт выполняться следующая команда.

Заключение

Я рассмотрел большинство аспектов, которые помогут тебе собрать твоего первого робота. Но на этом робототехника не заканчивается. Если ты соберёшь этого робота, то у тебя появится куча возможностей для его расширения. Можно усовершенствовать алгоритм робота, как например, что делать, если препятствие не с какой-то стороны, а прямо перед роботом. Так же не помешает установить энкодер – простое устройство, которое поможет точно располагать и знать расположение твоего робота в пространстве. Для наглядности возможна установка цветного или монохромного дисплея, который может показывать полезную информацию – уровень заряда аккумулятора, расстояние до препятствия, различную отладочную информацию. Не помешает и усовершенствование датчиков – установка TSOP (это ик-приёмники, которые воспринимают сигнал только определённой частоты) вместо обычных фототранзисторов. Помимо инфракрасных датчиков существуют ультразвуковые, стоят подороже, и тоже не лишены недостатков, но в последнее время набирают популярность у роботостроителей. Для того, чтобы робот мог реагировать на звук, было бы неплохо установить микрофоны с усилителем. Но по-настоящему интересным, я считаю, установка камеры и программирование на её основе машинного зрения. Есть набор специальных библиотек OpenCV, с помощью которых можно запрограммировать распознавание лиц, движения по цветным маякам и много всего интересного. Всё зависит только от твоей фантазии и умений.

Список компонентов:

• ATmega16 в корпусе DIP-40>
• L7805 в корпусе TO-220
• L293D в корпусе DIP-16 х2 шт.
• резисторы мощностью 0,25 Вт номиналами: 10 кОм х1 шт., 220 Ом х4 шт.
• конденсаторы керамические: 0.1 мкФ, 1 мкФ, 22 пФ
• конденсаторы электролитические: 1000 мкФ х 16 В, 220 мкФ х 16В х2 шт.
• диод 1N4001 или 1N4004
• кварцевый резонатор на 16 МГц
• ИК-диоды: подойдут любые в количестве двух штук.
• фототранзисторы, тоже любые, но реагирующие только на длину волны ик-лучей

Код прошивки:

/*****************************************************
Прошивка для робота

Тип МК: ATmega16
Тактовая частота: 16,000000 MHz
Если у тебя частота кварца другая, то это нужно указать в настройках среды:
Project -> Configure -> Закладка "C Compiler"
*****************************************************/

#include
#include

Void main(void)
{
//Настраиваем порты на вход
//Через эти порты мы получаем сигналы от датчиков
DDRB=0x00;
//Включаем подтягивающие резисторы
PORTB=0xFF;

//Настраиваем порты на выход
//Через эти порты мы управляем двигателями
DDRC=0xFF;

//Главный цикл программы. Здесь мы считываем значения с датчиков
//и управляем двигателями
while (1)
{
//Едем вперёд
PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;
if (!(PINB & (1< {
//Едем назад 1 секунду
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
delay_ms(1000);
//Заворачиваем
PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
delay_ms(1000);
}
if (!(PINB & (1< {
//Едем назад 1 секунду
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
delay_ms(1000);
//Заворачиваем
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;
delay_ms(1000);
}
};
}

О моём роботе

В данный момент мой робот практически завершён.


На нём установлена беспроводная камера, датчик расстояния (и камера и этот датчик установлены на поворотной башне), датчик препятствия, энкодер, приёмник сигналов с пульта и интерфейс RS-232 для соединения с компьютером. Работает в двух режимах: автономном и ручном (принимает сигналы управления с пульта ДУ), камера также может включаться/выключаться дистанционно или самим роботом для экономии заряда батарей. Пишу прошивку для охраны квартиры (передача изображения на компьютер, обнаружение движений, объезд помещения).

По пожеланиям выкладываю видео:

UPD. Перезалил фотографии и сделал небольшие поправки в тексте.

Сделать самый простой робот под силу даже тем, кто только взял в руки паяльник.

Преимущественно наш робот (в зависимости от конструкции) будет бегать на свет либо наоборот убегать от него, бежать вперед в поисках луча света или же пятиться как крот назад.

Для нашего будущего «искусственного интеллекта» понадобятся:

1. Микросхема L293D
2. Маленький электромотор М1 (его можно вытащить из игрушечных автомобилей)
3. Фототранзистор и резистор с номиналом 200 Ом.
4. Провода, батарейка и, конечно же, сама платформа, где это все будет размещаться.

Если в конструкцию добавить еще парочку ярких светодиодов, то легко можно добиться, того, что робот просто будет бегать за рукой или даже следовать по светлой или темной линии. Наше создание будет типичным представителем роботов класса BEAM. Принцип поведения таких роботов заключается на «фоторецепции», то есть свет, в данном случае, будет выступать в качестве источника информации.

Наш робот будет двигаться вперед, при попадании на него луча света. Такое поведение устройства называется «фотокинезисом» – ненаправленное увеличение или уменьшение подвижности в ответ на изменение уровня освещенности.

В нашем устройстве, как было сказано выше, использовался фототранзистор n-p-n структуры – PTR-1 в качестве фотосенсора. Здесь можно использовать не только фототранзистор, но и фоторезистор или фотодиод, так как принцип работы у всех элементов одинаковый.

На рисунке сразу приведена монтажная схема робота. Если Вы еще не достаточно хорошо знакомы с техническими условными обозначениями, то, здесь исходя из этой схемы, несложно будет понять принципы обозначения и подсоединения элементов друг к другу.

GND . Провода, соединяющие различные элементы схемы с «землей» (отрицательный полюс источника питания), обычно на схемах не отображают полностью. Вместо этого рисуют маленькую черточку, обозначающую соединение с «землей». Иногда, рядом с черточкой пишут «GND» – от анг. слова «ground» – земля.

Vcc . Данное обозначение показывает, что через эту часть схема соединена с источником питания – Положительный полюс! Иногда на схемах вместо этих букв часто пишут номинал тока. В данном случае +5V.

Принцип действия робота.

При попадании на фототранзистор (на схеме он указан как PRT1) луча света, на выходе микросхемы INPUT1 появляется положительный сигнал, который заставляет мотор М1 – работать. И наоборот, когда луч света перестает освещать фототранзистор – сигнал на выходе микросхемы INPUT1 исчезает, следовательно, и мотор останавливается.

Резистор R1 в данной схеме предназначен компенсации, проходящего тока через фототранзистор. Номинал резистора 200 Ом – конечно можно сюда припаять резисторы и с другими показателями номиналов, но следует помнить, что от номинала будет зависеть чувствительность фототранзистора, а значит и работоспособность самого робота.

Если номинал резистора будет большим, то робот станет реагировать только на очень яркий луч света, а если небольшим – то и чувствительность будет намного выше.

Коротко говоря – не следует использовать в данной схеме резисторы с сопротивлением менее 100 Ом, иначе фототранзистор может просто-напросто перегреться и выйти из строя.

Цифровой и аналоговый мультиметры Проведение замеров Чтение схем: экранирование, заземление Чтение схем: лампы и фотоэлементы Ремонт электрического чайника Часы с проецированием изображения своими руками