Вконтакте Facebook Twitter Лента RSS

Как сделать в домашних условиях двигающие робот. Как сделать робота в домашних условиях: пошаговый план действий. Что нам нужно

Сейчас появилось великое множество возможностей, которые позволяют начать создавать роботов не имея каких-то супер-пупер особенных таких знаний. И это великолепно! Потому что запускает лавину познания.

Причём начинать нужно не со знаний. Не знания должны быть паровозом. Знания это багаж, который едет в этом поезде. А что же тогда паровоз? А паровоз - это как раз незнание того, как бы так сделать, чтобы нечто делалось само собой. Строительство робота - это как раз обретение такого знания.

Чтобы не погрязнуть в примерах давайте возьмём один только пример. Самый тривиальный пример. Пусть робот перемещается по комнате не впечатываясь в стены. Что нужно знать:

1. Какой будет механика перемещений. (У большинства роботов есть механика, но бывают и бестелесные роботы, например, биржевые.) Если у вас нет знаний в этой области, то сразу начинайте их приобретать. Какие есть механизмы для перемещения, по ровной поверхности, по неровной, шагающие, на колёсах… Если на можете сделать такой механизм, найдите готовый. Разберите и соберите его заново, если это возможно.

2. Как робот будет взаимодействовать с внешним миром. Тут хорошо бы иметь знания в радиоэлектронике и/или информационных технологиях, чтобы понимать как считывать звуковые, оптические, механические сигналы, как получать информацию из сети (последнее особенно важно для бестелесных роботов). Минимальные знания уже подойдут, недостающие нужно немедленно начать восполнять. Благо вы можете использовать огромное количество модульных элементов и датчиков, сопрягаемых с уже готовыми контроллерами, которые превращают сигналы этих датчиков просто в числа. (если интересно, можно в комментариях обсудить/обменяться ссылками/адресами, где всё это приобретается)

3. (самое важное) Как робот будет думать. Надо определиться в чём заключается его «мыслительная» деятельность. Для выбранного примера это всего лишь умение в нужные моменты времени включать и выключать N электродвигателей в зависимости от измеренного расстояния до стены впереди (как минимум). Для мыслительной деятельности роботу нужен программируемый блок с микропроцессором. Есть множество готовых платформ для конструирования роботов (Arduino, Матрёшка, Strawberry Pi, Iskra, Troyka и др. Опять приглашаю в комментарии: делитесь ссылками, спрашивайте)

Сразу возникает вопрос: значит надо знать программирование? Строго говоря да. Но среди перечисленных платформ есть такие, в которых программирование осуществляется в визуальной среде без использования какого-либо конкретного языка программирования. (Т.е. внимание! Не обязательно знать программирование чтобы начать. Но естественно обязательно знать, чтобы продолжить)

Вот три основных косточки, на которых надо иметь сухожилия начальных знаний и навыков, доступных даже ребёнку, и на которых потом наращивать мясо высших инженерных знаний:

  • строить механизмы из конструктора - в перспективе это весь спектр «механических наук»: физика (механика), детали машин и механизмов, сопромат, гидравлика и т.п.
  • знать, как обеспечивается взаимодействие с внешним миром (даже детские конструкторы сегодня снабжены модулями-датчиками) - в перспективе это программирование, сетевые протоколы, физика (электричество, оптика, акустика, радиолокация, и т.д.)
  • иметь начальное представление о программировании: переменные, алгоритмы - в перспективе программирование (разные языки и парадигмы программирования), алгоритмы и структуры данных, базы данных. Выбор языка программирования не принципиален, выбор очень широк, от визуальных сред для детей, но ассемблера конкретного микропроцессора. Вы сами можете выбирать в зависимости от имеющихся знаний

Ну, и напоследок, для вдохновения посмотрите (и это не реклама, я к этому производителю не имею отношения (поделитесь другими примерами)) какие есть детские инструменты для создания роботов

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.

  2. 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.
    • 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.

    Предупреждения

    • Новичкам не следует использовать источник переменного питания (домашняя розетка) для домашних проектов. Переменный ток очень опасен.
    • Не настраивайтесь на частоту в 72 (МГц), если только вы не строите самолетик, так как вы нарушите закон, использовать эту частоту на наземных игрушках, а также вы рискуете покалечить или убить кого-либо.
    • Не используйте 12 (В) батарею непеременного тока на 110-240 В батарее переменного тока, что вскоре может привести двигатель в негодность.
    • Использование 12 (В) непеременного тока может взорвать двигатель, если он не поддерживает такую батарею.

В век инноваций роботы — уже не диковинные машины. Но всё же Вы наверняка удивитесь: неужели робота можно сделать в домашних условиях?

Несомненно, робота со сложной конструкцией, микроэлементами, схемами и программами создать довольно сложно. И без знаний физики, механики, электроники и программирования тут не обойтись. Однако простейшего робота можно изготовить своими руками.

Робот – машина, которая должна автоматизировано выполнять какие-либо действия. Но для самодельного робота стоит более лёгкая задача – двигаться.

Рассмотрим 2 простейших варианта создания робота.

1. Смастерим маленького жучка, который будет вибрировать. Нам понадобится:

  • мотор от детской машинки,
  • батарейка литиевая CR2032 (таблетка);
  • держатель для батарейки,
  • скрепки,
  • изолента,
  • паяльник,
  • светодиод.


Светодиод обматываем изолентой, оставляя свободным его концы. При помощи паяльника спаять конец светодиода и заднюю стенку батарейного держателя. Другой провод светодиода припаиваем к контактам мотора. Скрепки разгибаем, они будут лапками жучка. Припаиваем лапки к мотору. Лапки можно обмотать изолентой, так жук-робот будет более устойчив. Провода батарейного держателя необходимо соединить с проводами мотора. Как только литиевая батарейка будет установлена в держатель, жук начнёт вибрировать, двигаться. Смотрите видео по созданию такого простого робота ниже.

2. Делаем робота-художника. Нам понадобится:

  • пластик или картон,
  • мотор от детской машинки,
  • литиевая батарейка CR2032,
  • 3 фломастера,
  • изолента, фольга,
  • клей.

Из пластика или картона необходимо вырезать форму для будущего робота – объемный треугольник. По центру вырезается отверстие, в которое вставляется мотор. С 3-ёх краёв вырезаются 3 отверстия, куда вставляются фломастеры. К проводу мотора при помощи клея с кусочками фольги прикрепляется батарейка. Мотор вставляется в отверстие в тело робота, закрепляется там клеем или изолентой. Второй провод мотора присоединяется к батарейке. И робот-художник начинает двигаться!

Интересную статейку накопал про то, как сделать самому из простых запчастей робота. Там пояснения не очень понятные. Я картинки оставил, а пояснения немного поправил.

Сперва посмотрите на первую картинку — что у Вас должно получиться через час работы. Ну или чуть побольше. Во всяком случае, за воскресенье можно справиться любому.

Что нам понадобится для сборки такого робота:

  1. Спичечный коробок.
  2. Два колеса со старой игрушки, или две пробки из пластиковой бутылки.
  3. Два моторчика (желательно одинаковой мощности и напряжения).
  4. Выключатель.
  5. Переднее третье колесо, его можно взять как со старой игрушки, так и с пластиковой бутылки.
  6. Светодиод можно брать по желанию, так как в этой модели особого значения он не имеет.
  7. Два гальванических элемента по полтора вольта – две батарейки по 1.5 в
  8. Изоляционная лента

Два моторчика берутся потому, что у моторов ось всегда только с одной стороны. И проще взять два мотора, чем выбивать из мотора ось и заменять ее на более длинную, чтобы она выходила с двух сторон мотора. Хотя в принципе, это вполне возможно. Тогда второй мотор не нужен.

Выключатель любой на два положения: включено-выключено. Если поставить выключатель посложнее, то можно заставить робота двигаться как вперед, так и назад, переключая полярность батареек.

Можно обойтись вообще без выключателя и просто скручивать провода, чтобы робот поехал.

Батарейки можно взять как типа АА, так и типа ААА, они чуть поменьше, но и полегче — робот будет двигаться быстрее, хотя батарейки ААА быстрее сядут.

Светодиод лучше подключить через ограничивающий резистор 20-50 ом и сделать его в виде фары, впереди. Или как маяк — наверху робота. Можно подключить два светодиода — будут как «глаза».

Вместо изоленты можно взять скотч — разницы никакой.

Как делать робота — пошаговые инструкции.

Нам нужны колеса или в случае их отсутствия прикрепить к стержням моторчиков крышки от пластиковых бутылок. Можно это сделать клеем, ну или вдавливанием головки в отверстие. Можно использовать паяльник — лучше будет держаться.

Пластиковые бутылки чаще всего изготовлены из полиэтилена, их обычных клеем не приклеишь. Отлично подойдет клеевой пистолет.

Напоминаю, что и колеса и моторчики лучше взять одинаковые. Иначе робот не будет ездить прямо. На картинке моторчики разные и вряд ли этот робот ездит по прямой, скорее всего — кругами.

Теперь при помощи клейкой ленты нужно один из моторчиков прикрепить к спичечной коробке. Крепление должно быть лишь на половину размера коробки, так как на другой части будет еще и второй моторчик.

Цепляем изолентой второй моторчик с колесиком с другой стороны коробки.

Поскольку наши моторчики находятся в нижней части спичечной коробки, то на верхнюю нужно поместить батарейки, естественно скрепив все клейкой лентой. Также добавляем выключатель.

Многие, кто из нас сталкивался с вычислительной техникой, мечтали собрать своего робота. Чтобы это устройство выполняло какие-то обязанности по дому, к примеру, приносило пиво. Все сразу берутся за создание наисложнейшего робота, однако зачастую быстро обламываются в результатах. Своего первого робота, который должен был делать умищу фишек, мы так и не довели до ума. Поэтому нужно начинать с простого, постепенно усложняя своего зверя. Сейчас мы поведаем тебе, как можно создать простейшего робота своими руками, который будет самостоятельно передвигаться по твоей квартире.

Концепция

Мы поставили перед собой простую задачу, сделать не сложного робота. Забегая вперёд, скажу, что обошлись мы конечно не пятнадцатью минутами, а значительно более длинным сроком. Но всё же это можно сделать за один вечер.

Обычно подобные поделки делаются годами. Народ бегает по магазинам в поисках нужной шестерёнки по нескольку месяцев. Но мы сразу осознали – это не наш путь! Посему мы будем использовать в конструкции такие детали, которые можно легко найти под рукой, или выкорчевать из старой техники. В крайнем случае, купить за гроши в любом радио магазине или на рынке.

Другая идея была в том, чтобы максимально удешевить нашу поделку. Подобный робот стоит в радиоэлектронных магазинах стоит от 800 до 1500 рублей! При чём он продаётся в виде деталей, а его ещё придётся собирать, и не факт что после этого он ещё и заработает. Производители таких наборов часто забывают положить какую-нибудь детальку и всё – робот потерян вместе с деньгами! Зачем нам такое счастье? Наш робот должен по деталям быть не дороже 100-150 рублей, включая двигатели и батарейки. При этом, если моторчики выковырять из старой детской машинки, то цена его станет вообще около 20-30 рублей! Чувствуешь, какая экономия, при этом получаешь отличного товарища.

Следующая часть была в том, что будет делать наш красавец. Мы решили изготовить робота, который будет искать источники света. Если источник света будет поворачиваться, то наша машинка будет рулить вслед за ним. Такая концепция называется “робот стремящийся жить”. Можно у него будет заменить батарейки на солнечные элементы и тогда он будет искать свет, чтобы ездить.

Необходимые детали и инструмент

Что же нам понадобится для изготовления нашего чада? Поскольку концепция из подручных средств, то нам понадобится монтажная плата, или даже обычная плотная картонка. В картонке можно шилом проделать дырочки для крепления всех деталей. Мы же будем использовать монтажку, ибо она оказалась под рукой, а картонку в моём доме днём с огнём не сыщешь. Это будет шасси, на которое мы будем монтировать весь остальной обвяз робота, крепить двигатели и датчики. В качестве движущий силы, мы будем использовать трёх или пятивольтовые моторчики, которые можно выковырять из старой машинки. Колёсики мы сделаем из крышек от пластиковых бутылок, например от Coca-Cola.

В качестве датчиков используются трёхвольтовые фототранзисторы или фотодиоды. Их можно выковырять даже из старой оптомеханической мышки. В ней стоят инфракрасные датчики (в нашем случае они были чёрненькие). Там они спарены, то есть два фотоэлемента в одном флаконе. С тестером ничего не мешает выяснить, какая ножка для чего предназначена. Управляющим элементом у нас будут выступать отечественные транзисторы 816Г. В качестве источников питания заюзаем три пальчиковых батарейки спаянные между собой. Либо можно взять батарейный отсек от старой машинки, как сделали мы. Для монтажа нужны будут проводочки. Для этих целей идеально подходят провода из витой пары, которой в доме любого уважающего себя хакера должно быть завались. Для закрепления всех деталей удобно использовать термоклей с термопистолетом. Это прекрасное изобретение быстро плавиться и так же быстро схватывается, что позволяет с ним быстро работать и монтировать простенькие элементы. Штука идеальна для таких поделок и я не раз использовал его в своих статьях. Ещё нам понадобится жёсткая проволока, за неё вполне сойдёт обычная канцелярская скрепка.

Монтируем схему

Итак, мы достали все детали и сложили их на своём столе. Паяльник уже тлеет канифолью и ты потираешь руки, жаждя сборки, ну что же – тогда приступим. Берём кусок монтажки и обрезаем его по размерам будущего робота. Для резки текстолита используем ножницы по металлу. Мы сделали квадрат со стороной примерно 4-5 см. Главное, чтобы на нём уместилась наша мизерная схемка, батарейки питания два двигателя и крепёж для переднего колеса. Чтобы плата не лохматилась и была ровной можно её обработать напильником, и ещё убрать острые края. Следующим нашим шагом будет запайка датчиков. Фототранзисторы, и фотодиоды имеют плюс и минус, иначе говоря анод и катод. Нужно соблюдать полярность их включения, что несложно определить простейшим тестером. В случае, если вы ошибётесь – ничего не сгорит, но робот ездить не будет. Датчики впаиваются по углам монтажной платы с одной стороны, чтобы они смотрели в стороны. Запаивать их надо не полностью в плату, а оставить где-то полтора сантиметра выводов, чтобы можно было их легко изгибать в любую сторону – это в дальнейшем нам это понадобится при настройке нашего робота. Это будут наши глаза, они должны находиться на одной стороне нашего шасси, которая в будущем будет передом робота. Сразу можно отметить, что мы собираем две управляющие схемы: одна для управления правым, и вторая левым двигателями.

Чуть поодаль переднего края шасси, рядом с нашими датчиками, нужно впаять транзисторы. Для удобства запайки и сборки дальнейшей схемы, оба транзистора мы запаяли «смотрящими» своей маркировкой в сторону правого колеса. Сразу надо отметить расположение ножек у транзистора. Если транзистор взять в руки, и повернуть металлической подложкой к себе, а маркировкой к лесу (как в сказке), а ножки будут направлены вниз, то слева на право ножки будут соответственно: база, коллектор и эмиттер. Если посмотреть на схему, где изображён наш транзистор, то база будет палочка перпендикулярная толстому отрезку в кружке, эмиттер палочка со стрелочкой, коллектор такая же палочка, только без стрелки. Здесь вроде всё понятно. Подготовим батарейки и приступим к непосредственной сборке электрической схемы. Изначально мы просто взяли три пальчиковых батарейки и спаяли их последовательно. Можно их сразу вставить в специальный держатель для батареек, который, как мы уже говорили, вытаскивается из старой детской машинки. Теперь подпаиваем провода к батарейкам и определим у себя на плате две ключевые точки, куда будут сходиться все провода. Это будет плюс и минус. Мы сделали просто – продели витую пару в края платы, запаяли концы к транзисторам и фотодатчикам, сделали скрученную петельку и туда подпаяли батарейки. Возможно не самый лучший вариант, но зато самый удобный. Ну что же, теперь готовим провода, и приступаем к сборке электрики. Будем идти от положительного полюса батарейки к отрицательному контакту, по всей электрической схеме. Берём кусок витой пары, и начинаем идти – припаиваем положительный контакт обоих фотодатчиков к плюсу батареек, в то же место запаиваем эмиттеры транзисторов. Вторую ножку фотоэлемента припаиваем небольшим куском провода к базе транзистора. Оставшиеся, последние ножки транзюка припаиваем соответственно к двигателям. Второй контакт моторчиков можно через выключатель подпаять к батарейке.

Но как истинные джедаи, мы решили включать нашего робота подпаиванием и отпаиванием провода, так как выключателя подходящего размера в моих закромах не обнаружилось.

Отладка электрики

Всё, электрическую часть мы собрали, теперь приступим к тестированию схемы. Включаем нашу схему, и подносим её к зажженной настольной лампе. По очереди, поворачивая то одним, то другим фотоэлементом. И смотрим что происходит. Если у нас двигатели начинают по очереди вращаться с разной скоростью, в зависимости от освещения, то значит всё в порядке. Если нет, то ищи косяки в сборке. Электроника – наука о контактах, а это значит, что если что-то не работает, то где-то нет контакта. Важный момент: правый фотодатчик отвечает за левое колесо, и левый соответственно за правое. Теперь, прикидываем, в какую сторону вращается правый и левый двигатель. Они должны оба крутиться вперёд. Если этого не происходит, то надо поменять полярность включения двигателя, который крутиться не в ту сторону, просто перепаяв провода на клеммах моторчика наоборот. Оцениваем ещё раз расположение моторчиков на шасси и проверяем направление движения в сторону, где установлены наши датчики. Если всё в порядке, то поедем дальше. В любом случае, это можно исправить, даже после того, как всё собрано окончательно.

Сборка девайса

С муторной электрической частью мы разобрались, теперь приступим к механике. Колёсики мы будем изготавливать из крышек, от пластиковых бутылок. Для изготовления переднего колеса, возьмём две крышки, и склеим их между собой.

Мы склеивали по периметру полой частью во внутрь, для большей устойчивости колеса. Дальше, точно по центру крышки просверливаем отверстие в первой и второй крышке. Для сверления и всяких домашних поделок очень удобно пользоваться дремелем, – этакая маленькая дрель с уймищей насадок, фрезеровальных, отрезных и многих других. Ей очень удобно пользоваться для сверления отверстий меньше одного миллиметра, где уже обычная дрель не справляется.

После того как мы просверлим крышки, вдеваем в отверстие предварительно разогнутую скрепку.

Изгибаем скрепку в форме буквы «П», где на верхней планке нашей буковки болтается колесо.

Теперь закрепляем эту скрепку межу фотодатчиками, спереди нашей машины. Скрепка удобна тем, что можно легко подрегулировать высоту переднего колеса, и этой юстировкой мы займёмся позже.

Перейдём к движущим колёсам. Их тоже будем делать из крышек. Аналогично – просверливаем каждое колесо строго по центру. Лучше всего чтобы сверло было размером с ось моторчика, а идеально - на доли миллиметра меньше, чтобы ось туда вставлялась, но с трудом. Одеваем оба колеса на вал движков, и чтобы они не соскакивали, закрепляем их термоклеем.

Это важно сделать не только для того, чтобы колёса не слетали при движении, и ещё и не проворачивались в месте крепежа.

Самая ответственная часть – крепёж электродвигателей. Мы их ставили в самом конце нашего шасси, с противоположной стороны монтажной платы, относительно всей остальной электроники. Надо помнить, что управляемый двигатель ставится с напротив своей управляющей фотосистемы. Это сделано для того, чтобы робот мог поворачивать на свет. Справа фотодатчик, слева двигатель и наоборот. Для начала мы их перехватим движки кусочками витой пары, продетыми сквозь отверстия в монтажке и скрученными сверху.

Подаём питание, и смотрим куда у нас вращаются движки. В тёмной комнате двигатели вращаться они не будут, желательно направить на лампу. Проверяем - все ли двигатели работают. Поворачиваем робот, и следим, как двигатели изменяют свою скорость вращения в зависимости от освещения. Повернём правым фотодатчиком, и левый движок должен шустренько закрутиться, а другой – наоборот притормозится. Напоследок, проверяем направление вращения колёс, чтобы робот ехал вперёд. Если всё работает, как мы описали, то можно аккуратно закреплять движки термоклеем.

Стараемся сделать так, чтобы их колёса находились на одной оси. Всё – закрепляем батарейки на верхней площадке шасси и переходим к настройке и играм с роботом.

Подводные камни и настройка

Первый подводный камень в нашей поделке был неожиданным. Когда мы собрали всю схему и техническую часть, все двигатели прекрасно реагировали на свет, и вроде всё шло отлично. Но когда мы поставили нашего робота на пол – он у нас не поехал. Оказалось, что мощности моторчиков попросту не хватает. Пришлось в срочном порядке раскурочивать детскую машинку, чтобы достать от туда движки помощнее. Кстати, если брать моторчики из игрушек – точно не прогадаешь с его мощностью, так как они рассчитаны на то, чтобы возить массу машинки с батарейками. Когда мы разобрались с двигателями, то перешли к настройке и приводу косметического вида. Для начала нужно собрать бороды проводов, которые у нас волочатся по полу, и укрепить их на шасси термоклеем.

Если робот волочится где-то пузом, то можно приподнять переднее шасси, изогнув крепящую проволоку. Самое главное фотодатчики. Лучше всего их выгнуть смотрящими в сторону под тридцать градусов от основного курса. Тогда он будет улавливать источники света, и направляться к ним. Нужный угол изгиба придётся подобрать экспериментально. Всё, вооружаемся настольной лампой, кладём робота на пол, включаем и начинай проверять и радоваться тому, как твоё чадо чётко следует источнику света, и как он ловко его находит.

Усовершенствования

Нет предела совершенству и в нашего робота можно добавлять функций до бесконечности. Были мысли даже поставить контроллер, но тогда стоимость и сложность изготовления возросли бы в разы, а это не наш метод.

Первое усовершенствование – сделать робота, который бы ездил по заданной траектории. Здесь всё просто, берётся и на принтере печатается чёрная полоса, или аналогично рисуется чёрным перманентным маркером на листе ватмана. Главное, чтобы полоса была немного уже ширины запаянных фотодатчиков. Сами фотоэлементы мы опускаем вниз, чтобы они смотрели на пол. Рядом с каждым нашим глазиком устанавливаем сверхяркий светодиод последовательно с сопротивлением в 470 Ом. Сам светодиод с сопротивлением запаиваем напрямую к батарейке. Идея проста, от белого листа бумаги свет прекрасно отражается, попадает на наш датчик и робот едет прямо. Как только луч попадает на тёмную полосу, то на фотоэлемент почти не попадает света (чёрная бумага прекрасно поглощает свет), и следовательно один двигатель начинает вращаться медленнее. Другой моторчик резво поворачивает робота, выравнивая курс. В результате робот катается по чёрной полоске, словно по рельсам. Можно такую полосу начертить на белом полу и робота посылать на кухню за пивом от твоего компутера.

Вторая идея – это усложнить схему, добавив ещё два транзистора и два фотодатчика и сделать так, чтобы робот искал свет не только спереди, но и со всех сторон, и как только находил – устремлялся к нему. Всё только будет зависеть с какой стороны появится источник света: если спереди, то поедет вперёд, а коли сзади, то покатится назад. Можно даже в этом случае для упрощения сборки, использовать микросхему LM293D, однако она стоит порядка ста рублей. Но с помощью неё можно легко настроить дифференциальное включение направления вращения колёс или, проще говоря, направление движения робота: вперёд-назад.

Последнее, что можно сделать – вообще убрать постоянно садящиеся батарейки и поставить солнечную батарею, которую можно сейчас купить в магазине аксессуаров к мобильным телефонам (или на диалэкстриме). Чтобы исключить полной потери дееспособности робота в этом режиме, если он случайно заедет в тень, можно подключить параллельно солнечной батареи – электролитический конденсатор очень большой ёмкости (тысячи микрофарад). Поскольку напряжение у нас там не превышает пяти вольт, то конденсатор можно взять рассчитанным на 6,3 вольта. Такой ёмкости и такого напряжения он будет достаточно миниатюрен. Кондёры можно либо купить, или выкорчевать из старых блоков питания.
Остальные возможные вариации, мы думаем, можно придумаешь самому. Если будет что-то интересное – обязательно напишите.

Выводы

Вот мы и приобщились к величайшей науке, движителю прогресса – кибернетике. В семидесятые годы прошлого века было очень популярно конструировать подобных роботов. Надо отметить, что в нашем создании применяются зачатки аналоговой вычислительной техники, которая отмерла с появлением цифровых технологий. Но как я показал в этой статье – не всё потерянно. Надеюсь, мы не остановимся на конструировании такого простого робота, а будем придумывать новые и новые конструкции, и удивишь нас своими интересными поделками. Удачи в сборке!

Авг 27, 2017 Геннадий

© 2024 Про уют в доме. Счетчики газа. Система отопления. Водоснабжение. Система вентиляции