Как сделать боевого робота на пульте управления. Полезные ресурсы для создания робота своими руками

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.

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

Сделать робота очень просто Давайте разберемся, что же потребуется чтобы создать робота в домашних условиях, для того чтобы понять основы робототехники .

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

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.

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.

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<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).

Чтобы создать своего робота, необязательно получать высшее или читать массу . Достаточно воспользоваться пошаговой инструкцией, которую предлагают мастера робототехники на своих сайтах. В Интернете можно найти много полезной информации, посвящённой разработке автономных роботизированных систем.

10 ресурсов для начинающего робототехника

Информация на сайте позволяет самостоятельно создать робота со сложным поведением. Здесь можно найти примеры программ, схемы, справочные материалы, готовые примеры, статьи и фотографии.

Новичкам на сайте посвящён отдельный раздел. Создатели ресурса делают немалый упор на микроконтроллеры, разработку универсальных плат для робототехники и пайку микросхем. Здесь также можно найти исходные коды программ и множество статей с практическими советами.

На сайте есть специальный курс «Шаг за шагом», в котором детально описан процесс создания простейших BEAM-роботов, а также автоматизированных систем на основе микроконтроллеров AVR.

Сайт, где начинающие создатели роботов смогут найти всю необходимую теоретическую и практическую информацию. Здесь также размещается большое количество полезных тематических статей, обновляются новости и можно задать вопрос опытным робототехникам на форуме.

Данный ресурс посвящён постепенному погружению в мир сотворения роботов. Начинается всё с познания Arduino, после чего начинающему разработчику рассказывают о микроконтроллерах AVR и более современных аналогах ARM. Подробные описания и схемы очень доступно объясняют, как и что делать.

Сайт о том, как сделать BEAM-робота своими руками. Здесь есть целый раздел, посвящённый основам, также приведены логические схемы, примеры и т. д.

На этом ресурсе очень доходчиво расписано, как самостоятельно создать робота, с чего начать, что нужно знать, где искать информацию и необходимые детали. Сервис также содержит раздел с блогом, форумом и новостями.

Огромнейший живой форум, посвящённый созданию роботов. Здесь открыты темы для новичков, рассматриваются интересные проекты и идеи, описываются микроконтроллеры, готовые модули, электроника и механика. А главное - можно задать любой вопрос по роботостроению и получить развёрнутый ответ от профессионалов.

Ресурс робототехника-любителя посвящён в первую очередь его собственному проекту «Самодельный робот». Однако здесь можно найти очень много полезных тематических статей, ссылок на интересные сайты, узнать о достижениях автора и обсудить различные конструкторские решения.

Аппаратная платформа Arduino является наиболее удобной для разработки роботизированных систем. Информация сайта позволяет быстро разобраться в этой среде, освоить язык программирования и создать несколько несложных проектов.

Наденьте термоусадочные трубки на колесо мотора. Отрежьте кусок трубки, чтобы она была немного длиннее каждого колеса, наденьте на колесо и затяните ее с помощью зажигалки или паяльника. Вы можете сделать несколько слоев, чтобы увеличить диаметр и создать «шины».

Приклейте переключатели к задней части гнезда для батареек. Приклейте переключатели к задней части гнезда для батареек на его ровную поверхность. Это должна быть сторона, из которой торчат провода. Положите их под углом в углы так, чтобы самые дальние от рычага контакты касались центральной линии устройства.

Рычаги должны быть снаружи, рядом с проводами.

Положите металлическую полоску. Положите кусок алюминия размеров 2,5см на 7,5см за переключателем по центру и согните лишний кусок на 45 градусов. Приклейте его, используя горячий клей. Дайте клею остыть полностью, перед тем как продолжать.

Закрепите моторы к металлическим крыльям. Используя горячий клей, приклейте моторы к согнутой части металла, чтобы «шины» касались земли. Вам стоит обратить внимание на отметки зарядки на моторах, так как «шины» должны крутиться в противоположном направлении. Убедитесь, что один мотор перевернут по сравнению с другим.

Сформируйте заднее колесо. Вам понадобится заднее колесо, чтобы робот не таскал по земле свою заднюю часть. Возьмите большую скрепку и сформируйте ее, чтобы у вас получился ТАРДИС или дом с бусиной среднего размера на вершине. Положите ее на противоположной проводам стороне и закрепите на месте, приклеив края горячем клеем к сторонам гнезда для батареек.

Спаяйте робота. Вам понадобится паяльник и спайка, чтобы соединить все электрические провода между компонентами робота. Это должно делаться аккуратно, чтобы оно заработало. Есть несколько соединений, которые вам нужно сделать:

• Сначала спаяйте соединение обоих переключателей.
• Дальше спаяйте маленький провод между двумя центральными соединениями на переключателях.
• Спаяйте два провода, один из отрицательного мотора и один из положительного мотора, для конечного соединения переключателя.
• Спаяйте провод длиннее между оставшимися соединениями мотора (соединив оба мотора вместе).
• Спаяйте провод длиннее между задним соединением между мотором и задней частью гнезда для батареек, где отрицательный и положительный разряд соединяются.
• Возьмите положительный провод из гнезда для батареек и припаяйте его к центру, касаясь соединений переключателей.
• Отрицательный провод гнезда для батареек пойдет к центральному соединению на один из переключателей.

Создайте антенны робота. Отрежьте резиновые/пластиковые концы от запасных разъемов, выпрямите две скрепки (пока они не будут напоминать усики насекомых) и соедините запасные разъемы к антеннам, используя термоусадочные трубки.