Робот платформа своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 18.09.2024
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.
В данном уроке, двигаясь по шагам, мы соберём робот "Манипулятор".
Видео:
Для сборки нам понадобится крепеж:
| Наименование | Количество, шт. | |
|---|---|---|
| 1 | Гайка М3 | 10 |
| 2 | Винт М3х6 | 9 |
| 3 | Винт М3х8 | 10 |
| 4 | Винт М3х10 | 5 |
| 5 | Винт М3х12 | 7 |
| 6 | Винт М3х20 | 4 |
Шаг 1
Список деталей к Шагу 1
Если Вы используете для сборки Микросервопривод MG90S, необходимо отклеить с него наклейки. в противном случае он будет очень туго устанавливаться, в результате чего можете поломать крепеж!
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Основание |
| 3 | 4 | М3х20мм винт |
| 4 | 4 | М3 гайка |
| 5 | 1 | Опорная пластина |
| 6 | 1 | Крепление |
| 7 | 1 | Сервопривод |
| 8 | 2 | М3x8мм винт |
Шаг 2
Список деталей к Шагу 2
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 2 | М3 гайка |
| 2 | 1 | Крепление |
| 3 | 1 | Сервопривод |
| 4 | 2 | М3х8 винт |
| 5 | 1 | Основа левой руки |
| 6 | 1 | Параллельное крепление |
| 7 | 1 | Рычаг руки |
| 8 | 1 | М3x6мм винт |
| 9 | 1 | Серво рычаг |
| 10 | 2 | М3х12мм винт |
| 11 | 1 | Осевой серверный винт |
| 12 | 1 | Фиксирующий серверный винт |
Шаг 3
Список деталей к Шагу 3
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 2 | М3 гайка |
| 2 | 1 | Крепление |
| 3 | 1 | Сервопривод |
| 4 | 2 | М3х8 винт |
| 5 | 1 | Параллельное крепление |
| 6 | 1 | М3х6мм винт |
| 7 | 1 | Серво рычаг |
| 8 | 2 | М3x6мм винт |
| 9 | 1 | Рычаг правой руки |
| 10 | 1 | Основание правой руки |
| 11 | 1 | Осевой серверный винт |
| 12 | 1 | Фиксирующий серверный винт |
Шаг 4
Список деталей к Шагу 4
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Крепление вкладки левой руки |
| 2 | 1 | М3х6мм винт |
| 3 | 1 | Балка левой руки |
| 4 | 1 | Верхняя крышка |
| 5 | 1 | Двойной серво рычаг |
| 6 | 2 | Фиксирующий серверный винт. |
Шаг 5
Список деталей к Шагу 5
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 2 | М3 гайка |
| 2 | 2 | М3х12мм винт |
| 3 | 1 | Траверса основания манипулятора |
| 4 | 1 | Соединительное ребро жесткости |
Шаг 6
Список деталей к Шагу 6
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 2 | М3x6мм винт |
| 2 | 1 | Фиксирующий серверный винт |
| 3 | 1 | Балка левого запястья |
Шаг 7
Список деталей к Шагу 7
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Параллельная балка |
| 2 | 1 | М3х6мм винт |
| 3 | 1 | Коннектор |
| 4 | 1 | Балка правого запястья |
| 5 | 1 | Прокладка |
| 6 | 2 | M3x10 винт |
Шаг 8
Список деталей к Шагу 8
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Левый захват |
| 2 | 1 | Правый захват |
| 3 | 1 | Приводной рычаг |
| 4 | 1 | Левое крепление запястья |
| 5 | 1 | Правое крепление запястья |
| 6 | 1 | Нижнее крепление сервопривода |
| 7 | 1 | Верхнее крепление сервопривода. |
| 8 | 1 | Приводной рычаг |
| 9 | 1 | Осевой серверный винт. |
| 10 | 1 | Серво рычаг |
| 11 | 1 | Сервопривод |
| 12 | 4 | М3х8мм |
| 13 | 3 | М3х6мм |
| 14 | 1 | Фиксирующий серверный винт |
| 15 | 1 | М3х12мм винт |
| 16 | 2 | Прокладка |
Шаг 9
Список деталей к Шагу 9
| Номер позиции | Количество | Название |
|---|---|---|
| 1 | 1 | Прокладка |
| 2 | 3 | М3х10мм винт |
Вы можете скачать данную инструкцию по ссылке: Сборка робота-манипулятора. Часть 1
Ведь робот — самодостаточный, автономный механизм, который благодаря датчикам и сервоприводам способен ориентироваться и передвигаться в окружающем пространстве, а также принимать кое-какие самостоятельные решения.
Разработчики робототехнических платформ сегодня не фанаты-одиночки. У них есть собственные сообщества — такие, к примеру, как KISS Institute for Practical Robotics, некоммерческая организация с благородными целями вовлечения в изучение электроники и робототехники учащихся школ и студентов. Под ее эгидой в рамках образовательной программы Botball Educational Robotics Program проводятся конференции по робототехнике и даже соревнования автономных роботов.
Соревнования, проводимые в рамках образовательной программы Botball, собирают десятки команд юных робототехников.Для любителей конструировать роботов существует свой DIY (Do It Yourself) журнал Make:, а для покупки комплектующих они могут обратиться к любой из множества компаний-производителей.
Имея в распоряжении столько доступной каждому информации и желание собрать собственного робота, остается ответить только на один вопрос: с чего же начать?
Робонаборы Solarbotics
Канадская компания Solarbotics, выросшая, как и большинство подобных стартапов, из увлечения ее создателей роботами, предлагает новичку-робототехнику целую россыпь готовых наборов, из которых можно создать и простенькую игрушку с зачатками роборазума, и сложный автономный механизм, который можно выставлять на соревнования роботов, наподобие Botball.
SolarSpeeder. Быстрее скорости света
Самым простым набором Solarbotics является SolarSpeeder — миниатюрный автомобиль, работающий от солнечных батарей. Тут бы логично возразить, что никаким роботом тут и не пахнет, но с чего-то же нужно начать. А в SolarSpeeder есть практически все, что затем можно встретить и в более серьезном роботе. Сервоприводы для вращения колес, солнечная батарея для получения энергии и контроллер для управления сервоприводами и батареей.
На крыше SolarSpeeder расположена солнечная батарея, которая делает эту машинку полностью автономной.
Соберите SolarSpeeder — и вы увидите, какой он шустрый. Стоит попасть на его спину солнечным лучам, как он ринется вперед. Три метра за сорок секунд безо всяких батареек.
PumLatern. Днем и ночью с фонарем
В совершенстве освоили паяльник и отвертку, собирая SolarSpeeder? Прекрасно. Если вам не чуждо чувство прекрасного, соберите PumLatern — робофонарь.
C виду PumLatern выглядит как обыкновенный ночник. На самом деле — это робот-фонарь.
Роботизированный ночник весь день будет заряжать себя от установленной на его макушке солнечной батареи, а ночью порадует вас диковинной игрой света четырех ярких светодиодов, которые, включаясь хаотически, создадут на стенах вашей комнаты невиданные узоры.
В комплекте PumLatern имеются разнообразные трафареты.
А еще можно выбрать один их многих вариантов декора боковин PumLatern или создать свой собственный вариант. Микросхема-контроллер внутри робота-ночника заведует работой блока зарядки аккумуляторов от солнечной батареи и управлением, включением светодиодов. Собирая PumLatern, придется поработать побольше, чем с машинкой SolarSpeeder, но результат стоит того.
Семейство MouseBot: Herbie и другие робогрызуны
Хотите сказать, что SolarSpeeder и PumLatern — не настоящие роботы? Так, роботизированные вещи. Возможно. Но зато их сборка позволит вам набить руку для действительно серьезного проекта.
В дружную мышиную робосемью входит красный Herbie, черный Horatio, синий Hamlet и белая Harriet. Инфракрасные датчики на их мордочках способны отличить свет от тьмы и сигнализировать об этом сервомоторам с колесами. А датчик-хвост, почувствовав, что мышь заезжает под препятствие, тут же даст команду на задний ход.
Sumovore. Робокоп в миниатюре
Конечно, мыши MouseBot умеют многое. Но не столько, сколько робот-боец Sumovore. Судя по названию, этот малыш виртуозно владеет искусством японской борьбы сумо — пусть и сражается он только с себе подобными.
Робот Sumovore — один из вариантов обширного семейства SumoBot.
В собранном виде робот Sumovore выглядит весьма грозно.
Впрочем, это далеко не все. Мозг-микроконтроллер Amtel Mega8L Sumovore можно перепрограммировать с помощью массы программных систем, таких, например, как WinAVR, для решения самых разнообразных задач, где требуется находить и толкать предметы и обходить препятствия.
Платформа EZ-Board. Искусство роботостроения
Конечно, как ни крути, а наборы Robot Kits все-таки являются готовыми к употреблению конструкторами. Следуя инструкции, с их помощью можно получить механизм, действие которого запрограммировано разработчиками набора.
Платформа EZ-Board — уникальная во всех отношениях робототехническая платформа.
Используя платформу EZ-B, энтузиасты оживили игрушечных WALL-E.
Благодаря своим аппаратным возможностям и разнообразным средам программирования, удовлетворяющим потребности как новичка, так и профессионала, платформа EZ-B широко используется энтузиастами-робототехниками. Посмотрите, какие интересные решения на ее основе сделал, например, канадский роботостроитель DJ Sures.
Пылесос Roomba сам по себе является роботом, но, дополненный платой EZ-B, он получает массу дополнительных возможностей.
Пробуйте!
Рассмотренные робототехнические платформы — лишь малая часть того, что придумали любители роботов по всему миру.
Их, конечно, можно считать забавой, несерьезными игрушками. Но стоит помнить, что игрушки эти могут быть созданы вашими собственными руками. И в процессе их создания и отладки вы научитесь многим вещам, позволяющим вам упростить освоение более сложных проектов, связанных с электроникой, программированием контроллеров и созданием автономных интерактивных систем.
Именно эту цель и преследуют наборы Robot Kits и открытые аппаратные робоплатформы. Они, возможно, ваш первый шаг к будущему хобби на всю жизнь или даже любимой профессии.
Что мне потребуется?
В первую очередь — микроконтроллер. Он станет мозгом будущего робота. Можно сказать, что микроконтроллер — это крошечный компьютер, размещенный на одной микросхеме. У него есть процессор, оперативная и постоянная память и даже периферийные устройства: интерфейсы ввода и вывода данных, различные таймеры, передатчики, приспособления, которые инициируют работу двигателей. Набор устройств зависит от конкретной модели. Именно микроконтроллер будет получать информацию от внешнего мира через датчики движения, фотокамеры и прочие приспособления, анализировать ее и побуждать робота совершать в ответ какие-то действия.
Микроконтроллер нужно будет установить на печатную плату, запитать его, подсоединить все необходимые устройства (датчики, лампочки, двигатели), а еще собрать из подручных материалов корпус робота. Все детали, которые для этого нужны, можно купить в любом магазине радиотехники.
Если у вас нет профильного образования или опытного наставника, который подробно объяснит, что именно и в какой последовательности устанавливать (и как пользоваться паяльником!), готовьтесь к долгой и кропотливой работе: придется перерыть интернет вдоль и поперек и испортить множество деталей.
Я в ужасе и собираюсь передумать. Нельзя попроще?
Можно. Специально для тех, кто никогда не держал в руках паяльник, но очень хочет попробовать себя в робототехнике, существуют специальные наборы-конструкторы, позволяющие сделать всё то же самое, но быстрее. Самый известный и популярный — Arduino. Его главное преимущество в том, что это не просто игрушка, а целая экосистема: множество обучающих материалов и инструкций, видеокурсы, огромное пользовательское комьюнити — можно задать любой вопрос от новичкового до самого продвинутого. Есть и другие платформы — например, совсем простой конструктор Mindstorms от Lego.
Составы наборов могут быть очень разными, но в каждом есть готовая печатная плата с уже установленным микроконтроллером и всеми дополнительными деталями, которые нужны для решения простых типовых задач. Обычно плату можно напрямую подключить к компьютеру через USB. А дальше среда разработки от производителя поможет сразу же сделать первые шаги в программировании роботов. Например, заставить мигать лампочку на плате.
Теперь всё зависит от вас. Можно, используя готовую плату, реализовать собственный несложный проект: например, сделать машинку, которая движется и останавливается по команде, или гирлянду для новогодней елки. Можно купить набор, уже включающий в себя всё, что нужно для постройки робота определенного типа, и потренироваться на нем. Плюс этого варианта: все детали в наборе подготовлены так, чтобы вы могли соединить их без паяльника или других инструментов.
У меня в школе была двойка по физике, и вообще я гуманитарий. Мне нужно что-то выучить, прежде чем приступать?
Штурмовать учебники необязательно. Конечно, школьная физика пригодилась бы, но если вы ее забыли, не переживайте — вспомните по ходу дела. Для начала просто погуглите, что такое ток, сопротивление, закон Ома, конденсатор, транзистор — пара десятков статей дадут вам базовые представления о радиотехнике, и этого хватит на первое время. Позже вы легко найдете в сети всю информацию, которая вам понадобится. И усвоите ее на практике — гораздо лучше, чем из учебника.
А программировать надо уметь?
Перед первой попыткой написать программу для робота достаточно разобраться, что такое цикл и условный оператор . Для тех, кому и это кажется слишком сложным, производители конструкторов часто предусматривают визуальные редакторы: там код вообще не нужно писать, всё настраивается перетаскиванием блоков мышкой. Конечно, никакого сложного функционала так не напрограммируешь, но это уже начало. Позже, если захотите заниматься робототехникой углубленно, полезно будет освоить язык С, который чаще всего используется в этой сфере.
Меня случайно не убьет током?
Самая вероятная неприятность — некоторое количество испорченных деталей, которые вы попытаетесь подсоединить не так и не туда. Но переживать не стоит: все необходимые расходники недороги, а их поломка тоже важная часть обучения.
Мой робот сможет защитить меня от врагов? Ну или хотя бы тапочки принести?
Самый первый — вряд ли. Точнее, нет ничего невозможного, но для начала лучше поставить перед собой цель попроще. Например, на базе того же Arduino можно собрать самых разных движущихся роботов: они могут ездить просто вперед-назад, по сложной заданной траектории или по нарисованной линии. Робот, который самостоятельно объезжает препятствия или как-то еще меняет свое поведение при приближении к разным объектам, тоже посильная задача. Еще первый робот вполне сможет включать и выключать что-нибудь, ориентируясь на уровень освещенности, совершать какие-то действия в определенный момент, заданный таймером, или по нажатию кнопки.
Умение собирать роботов как-то пригодится мне в жизни?
Да, еще как. Вы неизбежно научитесь программировать. Причем будете в состоянии не просто писать код, который что-то как-то делает, но и понимать всю цепочку, по которой набранные вами на клавиатуре символы преобразуются в действия целого механизма. Уметь программировать в наше время почти так же полезно, как знать английский язык: пригодится, даже если вы маркетолог или продавец мороженого.
Где можно узнать больше о роботах?
Можно пройти один из многочисленных, в том числе совершенно бесплатных онлайн-курсов. Можно выбрать курс, посвященный Arduino, — как, например, этот от МФТИ, или начать с Lego. А можно не привязываться к конкретной платформе и учиться робототехнике в целом — например, на этом курсе от Бауманки. Ну а если вы знаете английский, буквально вся Coursera с программами по робототехнике от ведущих мировых университетов к вашим услугам.
А если мне понравится и я захочу сделать это своей профессией? Куда податься?
Читайте также: