Колесный робот своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 20.09.2024

КАК СДЕЛАТЬ РОБОТА:
СХЕМЫ, МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ,
ПРОГРАММИРОВАНИЕ РОБОТОВ

Робототехника для начинающих. Как сделать робота в домашних условиях своими руками.
Как сделать простого робота и мини робота с программным управлением.
Программирование микроконтроллеров AVR. Схемы роботов. Описания. Примеры программ.

Об инверсном подключении моторов и о простейшем поисковом поведении. Робот будет не просто следовать на свет, а при его отсутствии замирать, но будет пытаться искать источник света, поворачиваясь в его поиске, или следовать по границе освещенного пространства. Кроме того, мы рассмотрим, как сделать робота, следующего по линии, с одним датчиком без использования дополнительных микросхем.

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.

Давно уже мечтал сделать двухколесного робота, который умеет балансировать. А главное хотел поближе и поплотнее поработать с гироскопом mpu6050. И конечно же поиграться с настройками ПИД-регулятора.

Видео по проекту

В данном видеоролике подробно рассказано об основах балансировки. Буквально из подручных материалов собран робот. Произведена его настройка и балансировка. Есть теоретическая часть, но она расписана простым человеческим языком. Так что сложностей не возникнет!

Для тех, кто еще не знаком с гироскопом mpu6050, рекомендую посмотреть этот ролик. Здесь в доступной для понимания форме изложены теория и практика измерения углов с помощью данного электронного модуля. Подробно расписана работа скетча для Ардуино и как использовать комплементарный фильтр.

комплектация

Для создания робота-эквилибриста нам будут нужны:

Теория

Математическая модель нашего робота – это так называемый обратный маятник. На эту тему много чего уже написано. Но я буду краток. Чтобы робот не упал, нужно постоянно компенсировать его отклонение от положения равновесия путем вращения колес.

Не влезая в дебри дифференциальных уравнений и сделав ряд допущений и упрощений, мы получим прямо пропорциональную зависимость угла отклонения от ускорения колес. На а в итоге угол пропорционален напряжению на двигателях.

Очень простой закон управления, который мы скормим ПИД-регулятору. А дальше настроим его в первом приближении с помощью метода Зиглера-Никольса. И наконец посмотрим, что в итоге получилось!

схемы, печатные платы

Схема электрическая принципиальная

программирование

Среда разработки как обычно Arduino IDE. Изначально я разработал основную программу. Но потом для удобства настройки ПИД-регулятора я решил использовать встроенный Serial Plotter для наглядного отображения регулируемой величины в виде графика. А данные передавать в режиме реального времени по Блютуз-каналу. Из-за отсутствия рабочего преобразователя USB-UART пришлось заюзать дополнительную ардуину. Вторая прошивка как раз для нее. Также добавлена возможность изменения параметров ПИД-регулятора на ходу через Serial Monitor.

Пользуйтесь на здоровье!

настройка

При таком же расположении гироскопа на корпусе робота (вращение вокруг оси Y) никаких лишних телодвижений не требуется. Если вы решили сделать по-другому, то нужно будет в прошивке брать другой угол в соответствии с осью вращения. И учесть знак скорости: при падении вперед скорость должна быть положительной.

При падении вперед колеса должны тоже ехать вперед, если это не так, то меняем фазировку на движках, перепаяв провода.

Найдите равновесный угол ANGLE_ZERO. При отключенных моторах добейтесь равновесия робота, при этом измеренный гироскопом угол и будет искомым равновесным углом.

Первоначальную настройку ПИД-регулятора проводим по методу Зиглера-Никольса.

Дальнейшую подстройку коэффициентов выполняем уже сами, кто как умеет. Есть много инфы в интернете и в рамках данной статьи сложно целиком охватить эту тему!

Необходимые материалы

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.

2. Дестабилизатор

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.

4. Провода

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.

А вот как может выглядеть наш самодельный робот, если проявить больше фантазии:

Читайте также: