Как сделать моторчик для робота

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 04.10.2024

Итак, твои дети посмотрели очередную серию Трансформеров или мультфильм о железных машинах с искусственным интеллектом и настоятельно требуют купить им заморского робота в соседнем магазине игрушек.

Найдем более интересное занятие, как для твоих карапузов, так и для тебя, предоставив тебе возможность разгрузить свое серое вещество после работы, за совместным занятием по сборке простейшего виброробота.

Детям это принесет не меньший восторг, чем купленная тобой в магазине очередная китайская пластмассовая копия Бамблби. А заодно, ты можешь научить своего ребенка азам теоретической работы с паяльником и прочим инструментом.

Простой робот своими руками за 15 минут

Итак, чтобы сделать простого робота, нам понадобится следующее:

растущие руки из нужного места (твои 🙂 );
проволока;
вспененная липкая лента (для платформы мотора);
вибрационный двигатель / мотор со смещенным грузиком (маленький);
плоскогубцы с длинными губками;
паяльник и припой;
аккумулятор;
немного обычной клейкой ленты — скотч;
тонкий провод, чтобы скрепить крест.

Пока ты будешь занят более сложным делом, попроси, что бы твое чадо вырезало из бумаги или слепило из пластилина декоративные детали, такие как глаза, антенны и т.д.

Сгибаем проволоку в форме лап, чтобы получилось приблизительно вот так:

теперь берем в руки паяльник и спаиваем каркас:

Далее кладем кусок вспененной ленты в верхней части провода, соединяющего два полукруга вместе. Закрепляем двигатель на клейкой стороне таким образом, чтобы грузик на валу двигателя не касался ленты, так чтобы он мог свободно вращаться. Положительный (красный) провод приклеен к самоклеющейся ленте и сверху приклеен аккумулятор. Отрицательный (черный) провод приклеен скотчем к верхней части аккумулятора. Чтобы отключить его, надо снять ленту с черного провода. Можно прилепить к роботу, глаза, антенны для большей реалистичности.

Подключив питание, запускаем робота и наслаждаемся.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сразу оговоримся, что совсем дешево делать не будем, т.к. не хочется убивать нервные клетки, делая доморощенные энкодеры для моторчиков + хочется упростить создание 3D модели, которая нужна для управления через ROS (ссылка на готовую модель – ниже в статье).

На момент написания статьи ориентировочная конечная стоимость изделия составляет ~70 000 руб. Если у вас есть 3D принтер, то можно смело вычесть из нее 20 000 руб. Если принтера нет, то его появление станет приятным бонусом. Все расходы я буду описывать исходя из того, что у нас нет ничего, кроме денег.

Как выглядит результат:

Также нужно отметить, что для программирования руки нам понадобится компьютер с установленными ОС Linux (я использую Ubuntu 18.04) и фреймворком ROS (я использую Melodic).

Отвечаю. Изначально я не хотел заморачиваться с созданием роборуки и думал просто купить что-нибудь простенькое, но достаточно функциональное в сборе.

Что являлось для меня критериями функциональности и минимальной допустимой простотой (т.е. почему НЕ подойдут манипуляторы с алиэкспресса) – можно обсудить в комментариях, чтобы не грузить тех, кому это очевидно и/или не интересно.

Конкурентные решения на рынке

Опишу, однако, кратко примеры того, что я рассматривал на рынке:

Забегая немного вперед скажу, что делать мы будем копию робо-руки PhantomX Pincher Robot Arm Kit Mark II, которая производится именно компанией TossenRobotics.

Итого, видим, что 70 000 руб – это совсем не так дорого.

Что же нам нужно купить?

Все цены привожу на момент написания статьи (июль 2020 года):

1) 6 моторчиков DYNAMIXEL AX-12A

Я покупал по цене 7200 руб за 1 штуку, но, кажется, можно найти и за 6000 при большом желании. Будем считать, что вам не повезет и вы тоже купите за 7200.
Суммарная стоимость: 43 200 руб

Подойдет любой простенький, можно уложиться в 20 000 руб.

3) Arduino Uno + Power Shield

Стоимость: ~4 000 руб

4) Опционально (но я очень рекомендую): Лабораторный источник питания

Стоимость: ~3 500 руб

Сборка

Отлично! Мы закупили все, что нам нужно (вероятно, дольше всего ждали доставки моторчиков, мне их везли больше месяца).

1) Напечатаем детали для манипулятора на 3D принтере.

Качаем STL файлы отсюда

2) Собираем воедино с моторчиками. Проблем со сборкой быть не должно, но если они вдруг появятся, можно воспользоваться вот этой инструкцией

Делаем 3D модель

Класс! Рука у нас есть, но ведь ей же нужно как-то управлять. Хочется максимально использовать достижения человечества, поэтому установим себе ROS.

Для того, чтобы полноценно работать с манипулятором в ROS – нужно сделать его URDF модель. Она будет нам необходима для того, чтобы управлять робо-рукой с помощью пакета MoveIT!
На момент написания статьи последняя стабильная сборка доступна для Melodic/Ubuntu 18.04, чем и объясняется мой выбор версии системы и фреймворка в начале статьи.

Построение URDF модели – довольно трудоемкая (и, на мой взгляд, самая скучная) часть данного проекта. Нужно немного допилить напильником stl модели компонентов и соединить их воедино в XML-образном файле, вручную подбирая правильные коэффициенты смещения деталей друг относительно друга.

Кто хочет – может проделать работу самостоятельно, всем остальным поберегу нервы и просто дам ссылку на свой готовый файл:

В данной модели пока нет захватывающего устройства, однако, до того момента, чтобы захватывать предметы в реальном мире нам еще далеко. Для остальных задач этой модели более чем достаточно.

Выглядит модель вот так:

Из полученного URDF файла мы сделаем конфиг MoveIT!, который позволит нам моделировать движения манипулятора и отправлять управляющие команды на реальную робо-руку.

Для создания конфига есть отличный туториал (ссылка)

Тут я могу опять сэкономить время и предоставить свой конфиг. Лежит он вот тут:

Можно скачать конфиг с гитхаба и запустить следующей командой:

Примерно так можно будет управлять нашей реальной робо-рукой через rviz, когда мы подключим ее к ROS:

А что с реальной рукой?

Переместимся из мира 3D моделей в суровую реальность. У нас есть собранный ранее манипулятор. Хотелось бы его как-то подвигать. Сделаем это с помощью Arduino UNO и Power Shield.

Подключим первый моторчик манипулятора (который снизу) к Power Shield'у и блоку питания следующим образом:

Да, data pin моторчика мы соединим сразу с 3 и 4 выводом Arduino. Пытливый читатель мануала Dynamixel (вот он) сразу заметит, что связь с внешним миром у моторчика организована по Half Duplex Asynchronous Serial Communication, а это означает, что data pin используется сразу и для получения команд и для ответа.

По умолчанию, на аппаратном уровне Arduino умеет работать только с Full Duplex UART. Эту проблему можно обойти, используя Soft Serial библиотеку, что мы и сделаем. Именно использование Half Duplex режима объясняет подключение data pin мотора к 3 и 4 выводам шилда одновременно.

Помимо полудуплексного обмена работа с Dynamixel через Arduino имеет еще пару занимательных моментов, которые могут быть не совсем очевидны с самого начала. Сведем их все воедино.

Как подвигать наш манипулятор?

1) Сначала скачаем нужную библиотеку. Она называется ardyno и ее можно получить через Arduino Library Manager, либо тут (ссылка)

2) По умолчанию Dynamixel AX-12A хотят работать с baud rate = 1000000. Однако Software Serial Interface не потянет такую скорость, поэтому baud rate стоит снизить до 57600. Таким образом, начало файла с вашей программой будет выглядеть примерно вот так:

3) Все наши моторчики соединены друг с другом последовательно. Значит, чтобы обращаться к каждому из них — нужно знать его ID? Это действительно так, объект DynamixelMotor при инициализации получает два параметра: interface (одинаков для всех, его мы задали в предыдущем пункте) и id (должен быть у всех разный, иначе поведение будет у манипулятора весьма странное)

Id каждому моторчику придется задать вручную. Кажется, что будучи соединенными последовательно, они могли бы и сами рассчитаться по номерам от 1 до 6, но этого не предусмотрено. Поэтому нужно каждый моторчик отдельно подключить к Arduino (отключив от остальных) и выполнить следующую программу:

Изначально все моторчики имеют именно поэтому мы и указываем вверху

NEW_ID для каждого моторчика нужно заменить на число от 1 до 6 (да, ок, первый моторчик можно не трогать). Нумеруем их в порядке от нижнего к верхнему.

Ура! у нас есть полноценный манипулятор, который мы можем двигать, а также имеется 3D модель к нему. Можно брать ROS и программировать любые крутые штуки. Но это уже рассказ для отдельной статьи (и не одной). Данное же повествование подошло к концу, спасибо за внимание!

Мальчиков трудно увлечь творчеством. Они ни за что не согласятся вырезать цветочки из бумаги и делать из них аппликации. Но если эта поделка – робот, то тут уж вы сынишку не оттащите от стола, ведь он так увлечется работой, что будет предлагать разные новые варианты.

Робот из картонных коробок

Если не выбрасывать картонные коробки, а собрать их в достаточном количестве, то можно подбросить ребенку идею сделать чудного робота своими руками. Для работы приготовьте такие материалы:

три коробки из картона разных размеров;
фигурную упаковку от какой-нибудь запчасти;
две круглые формы для кексов из фольги;
синельную проволоку;
два картонных рулона от пищевой фольги;
две основы от новогодней хлопушки;
две бобины от скотча;
два CD-диска.

Приступаем к сборке нового изделия. Прежде всего, коробки следует вывернуть наизнанку, чтобы убрать с глаз долой различные надписи. Можете не выворачивать, но тогда придется обклеить коробки цветной бумагой или фольгой. Самую маленькую коробку – голову – соединяем с самой большой – туловищем при помощи бобины от скотча – шеи. Можно воспользоваться клеем, а можно работать двусторонним скотчем.

Теперь приделываем роботу штанишки – к туловищу приклеиваем коробку средних размеров.

Руки – рулоны от пищевой фольги – и ноги – основы от новогодних хлопушек – привязываем веревками. Посередине на грудь приклеиваем для объемности фигурную упаковку, а штанишки украшаем двумя дисками.

На лицевой стороне головы прорезаем два круга и вставляем в отверстия формы для кексов – это наши глаза. Рот и сигнальные антенны на макушке делаем из закрученной проволоки.

Оставшуюся бобину из-под скотча разрезаем пополам и приклеиваем по бокам головы – это уши нашей игрушки.

Конструкция получится не очень устойчивая, так что можно обуть робота в детские сапожки или ботиночки.

Если малышу захочется, он может украсить своего нового друга аппликацией и даже на следующий день отнести в детский сад, чтобы похвастаться перед одногодками.

Новогодний костюм

Если коробки у вас большие, можно из них сделать маскарадный костюм для ребенка. В этом случае коробку-голову сразу приклеить к коробке-туловищу. На голове вырезать квадратное отверстие, чтобы малыш мог смотреть через него.

Внутри сделать прорезь для головы сынишки. А руки и ножки роботу смастерить из гибких вентиляционных труб, выбрав нужный диаметр.

Робот из пластиковых бутылок

Делать робота можно и из самого простого материала – пластиковых бутылок. Для поделки приготовьте:

непрозрачную бутылку из-под колы;
игрушечное ведерко из набора детской посуды;
две вилки;
три крышечки от пластиковых бутылок;
два колеса от игрушечного автомобиля, соединенные шасси.

Снизу по бокам бутылки проделываем два отверстия, в которые продеваем шасси и прикручиваем колесики. Сгибаем две вилки – это руки – и крепим к туловищу сзади на болты. На голову надеваем ведерко, к которому прикрепляем две крышечки побольше – это глаза, и одну поменьше посередине – это рот. Украшаем робота, как подскажет фантазия.

Из бутылок и скотча

Если предыдущая конструкция показалась вам слишком сложной в изготовлении, можете обойтись методикой попроще. Три 1,5-литровых пластиковых бутылки стяните скотчем, не снимая пробок – это тело робота. К каждой крайней бутылке пробкой к пробке скотчем присоедините еще по одно такой же бутылке – получились ноги.

Разрежьте следующую бутылку пополам, и ту половинку, которая без пробки, примотайте скотчем в средней бутылке – это голова. Голову украсьте двумя пробками – глазами.

Руки можно сделать из поллитровых бутылок, нарезав их сегментами и соединив между собой.

Еще из двух бутылок вырежьте ладони и присоедините их к рукам. Поделка готова!

Робот из крышечек

Довольно интересным получится робот из пластиковых крышечек. Благодаря резинке, скрепляющей все элементы, у него будут двигаться руки и ноги. Предлагаем подробный мастер-класс изготовления трансформера из 22 крышечек:

Для каждой ноги понадобится по 4 крышечки. В первых двух делаем отверстие горячим шилом посередине, в третьей – в донышке, но ближе к краю, а в четвертой проделываем сразу два отверстия – в центре и сбоку.
В резинку с одной стороны вдеваем иголку, а с другой затягиваем плотный узел.
Продеваем две крышки с центральным отверстием, затем идет крышка со сдвинутым центром и крышка с дырой в боковине. Завязываем резинку на узел.
По этой же схеме собираем вторую ногу.
Для изготовления руки проделываем в трех крышечках отверстия по центру, а в четвертой – сбоку.
Вначале протягиваем иголку с резинкой в крышечку с боковым отверстием, затем поочередно – с центральными. Затягиваем резинку на узелок.
Для головы нам понадобится одна крышечка и один колпачок от тюбика из-под зубной пасты. Для туловища – пять крышечек. В двух из них делаем отверстия по центру, в двух других – по два симметричных отверстия по бокам, а в пятой – сразу три отверстия по центру и по бокам.
Стягиваем резинкой крышечку-голову, колпачок от зубной пасты и крышечку с тремя отверстиями. За ними идет крышечка с двумя отверстиями и крышечка с одни отверстием. Две оставшиеся крышечки – плечи – продеваем резинкой в боковые отверстия на туловище.
В крайних крышечках рук проделываем по одному боковому отверстию. Пропускаем резинку сквозь него, затем через плечо и крышечку с тремя отверстиями. Далее – вторая крышка плеча и крайняя крышка второй руки.
Через боковое отверстие в ноге пропускаем резинку, далее она проходит сквозь боковые отверстия нижней крышечки туловища, сквозь боковое отверстие во второй ноге и стягивается.

В принципе, наш робот-трансформер готов. Осталось только добавить ему глаза. Можно сделать отверстия в крышечке-голове, аппликацию или приделать их из пластилина. Роботу понадобится гранатомет. Для этого прекрасно подойдет колпачок от шариковой ручки. Его можно прикрепить к руке, поместить за спину или поставить на плечо.

Робот из консервных банок

Красивый робот получается из консервных банок. Нужно вставить одну банку в другую. Руки и ноги сделать из металлических крышечек, которыми закрываются стеклянные поллитровые бутылки с напитками. Просверлив в центре каждой крышечки отверстие, их нужно стянуть между собой на проволоку, закрепив концы. Спереди на корпус робота прикрутить болтами две такие же крышечки.

На верхней банке вырезать отверстие – рот, прикрутить два болта – глаза. А уши сделать из кругов из фольги, закрепив их по бокам так, чтобы они торчали в разные стороны.

Не забудьте сделать фото вашей работы поэтапно и выложите на свою страничку в соцсеть. Пусть посетители позавидуют вашим умениям, а, может, даже переймут неординарный опыт.

Сегодня в списке детских предпочтений плюшевый медведей и зайцев потеснил новый персонаж – робот. Магазинные полки ломятся от огромного количества разных моделей киборгов, андроидов, трансформеров.

Краткое содержимое обзора:

Нюансы создания роботов

Из чего можно сделать робота своими руками? Это зависит от того, кто будет этим заниматься.

Если ребёнок, то его родителям следует предложить ему внимательно просмотреть модели из ненужных коробок, картона, бумаги, спичечных коробков, сигаретных пачек, пластиковых бутылок, съедобной мастики, чтобы выбрать подходящий вариант.

Маме легче создать для ребёнка вязаного или съедобного киборга. А если созданием робота планирует заняться папа, то чадо может рассчитывать на более сложную конструкцию, например, получить высокотехничного андроида.

Бумажный робот

бумагу формата А4;
ножницы;
клей.

Также вам потребуется цветной принтер. Создание подобной поделки учит ребёнка быть терпеливым, усидчивым и аккуратным. Ничего сложно в процессе изготовления здесь нет.

Распечатать цветной шаблон робота. Схему можно отыскать в Интернете.
Аккуратно вырезать по контуру составные элементы и согнуть их по обозначенным линиям.
Собрать фигурку. Для этого нужно промазать припуски на каждой заготовке клеем. Склеивать детали желательно начать с головы. Затем ноги, руки, тело. Все углы должны быть прямыми. Припуски нужно спрятать внутрь.
Добавить декора. Это могут быть вставки из фольги или цветного картона, пластиковые элементы

Вязаный робот Биби

крючок;
цветная пряжа;
наполнитель;
картон;
немного проволоки.

Подберите в Интернете понравившуюся схему и приступайте к вязанию. В антенну вставьте проволоку. Так её станет можно загибать.

Робот из спичечных коробков

Такая самоделка до неприличия проста в изготовлении, но очень симпатична. Она создаётся из девяти коробков, цветной бумаги и клея.

Коробки нужно обклеить цветной бумагой и сформировать из них фигурку робота. Не забудьте прорисовать лицо фломастером, и прикрепить антенны из спичек.

Мобильный робот

провод – 2 шт.;
моторчик – 1 шт.;
батарейку AA;
канцелярские кнопки – 3 шт.;
пенокартон – 2 куска;
головные части старых зубных щёток – 3 шт.

Присоедините батарейку к мотору. В качестве промежуточного слоя между ними вставьте кусок пенокартона. Фиксацию проводите при помощи клея.
Займитесь устройством дестабилизатора. С этой целью наденьте на ось моторчика небольшой кусок пенокартона вытянутой формы и закрепите его на клей. На кончик дестабилизатора приклейте какое-либо украшение. Так вы увеличите амплитуду его движения.
Снабдите андроида конечностями. Для этого приклейте головки от зубных щёток к нижней стороне моторчика. Роль прослойки отдайте пенокартону.
Припаяйте отрезки провода к контактам мотора.
Конец одного из проводов приклейте к одному из концов батарейки.
Возьмите две бусины и прикрепите их к торцу батарейки. Это будут глаза.
Запустите робота. Для этого свободный конец провода подсоедините к свободному контакту батарейки и зафиксируйте скотчем. Создание андроида завершено.

Вот мы и рассмотрели самые популярные способы, как сделать робота ребенку своими руками.

Главное, что следует запомнить – в изготовлении подобных поделок нет ничего трудного.

Важно лишь, чтобы было желание и немного свободного времени. Не бойтесь фантазировать и вносить что-то новое в готовые модели. Помните, оригинальность ценится всегда и всеми.

Фото роботов своими руками

Читайте также: